一種五輪旋轉爬樓推車的設計

思常紅

（柳州職業技術學院，廣西 柳州 545006）

目前市面上現有爬樓拖車種類很多，有三輪旋轉拖車、四輪（十字）輪拖車、小輪帶大輪拖車等，其最根本的設計思路都是以拉為主[1]。如圖1所示的三輪拖車上樓示意圖，圖中1為拖桿、2為貨物、3為輪子托架組，以輪子托架組中心為受力點，作受力分析如圖2所示，當人上樓拉動拖桿1移動車時，人要承受一個傾斜拉力F，F可分成水平拉力F1和垂直拉力F2，貨物2重力為G，（車子重力不計），如果小車能夠拖動上樓，人的垂直拉力F2＞G，水平拉力F1使輪子旋轉向前爬行。從受力圖可以看出，貨物能拉上樓，前提是貨物的重量必須是人能承受，或是能提起的重量[2]。由此可見，拉車上樓是很費力的，適合于體積大且重量輕的貨物。

圖1 三輪旋轉拖車

圖2 拖車受力圖

1 五輪旋轉爬樓推車的結構設計

五輪旋轉爬樓推車的結構如圖3所示。由連接桿1、連桿2、連接桿3、連接桿4、卡位擋板5、螺栓螺母6、支撐桿 7、卡位擋板 8、限位卡扣9、卡位擋板10、手握桿 11、支撐桿 12、卡位擋板 13、連接桿 14、底端支桿15、萬向輪16、連桿 17、連桿18、連桿19、連接桿20、連桿21、連桿22、可伸縮手握桿23、連桿24、連桿 25、支撐板 26、支撐軸 27、螺栓 28、橡膠輪29、輪轂 30、軸承 31、套筒 32、擋圈 33、套筒 34、軸承35、輪擋板36、支撐桿等零件組成37.

圖3 五輪旋轉爬樓推車結構圖

五輪旋轉爬樓推車的主體支架如圖3中俯視圖所示，四周框架采用兩根連桿21和兩根連桿24焊接而成，中間加固連桿18、19與連桿24之間采用焊接，三根加固連接桿20分別與連桿21、18、19焊接固定。主體支架的尾端連接有可伸縮手握桿23（包括兩端的伸縮桿），伸縮手握桿23內設置有限位卡扣9與連桿21上的圓孔固定（限位卡扣目前應用較多，如雨傘桿連接處等，在此不做詳細描述），伸縮手握桿23內可設計兩至三處限位卡扣9，以方便操作人員根據自己情況調節伸出長度。

五輪旋轉爬樓推車的前端擋板如圖3中B-B剖視圖所示，由連桿2、4和連接桿1、3焊接而成，連桿2、4底端與卡位擋板5焊接固定，卡位擋板5與連桿21采用螺栓活動連接，可以任意旋轉角度，當旋轉至90°時，連桿2底端和連桿21端面貼合，起到限位作用。

五輪旋轉爬樓推車推支架如圖3中A-A剖視圖所示，兩根連桿22與連接桿14焊接固定，底端卡位擋板8與連桿22焊接固定，卡位擋板8與連桿21采用螺栓活動連接，同樣可實現90°轉角，連桿22在使用時必須與連桿21保持90°固定，因此，在連桿22和連桿21端面上安裝固定支撐桿7，采用螺栓固定連接。

五輪旋轉爬樓推車支撐輪支架如圖1中A-A剖視圖所示，兩根連桿25與連桿17、底端支桿15之間采用焊接固定，底端支桿15兩端與萬向輪采用螺紋連接。兩根連桿25頂端與卡位擋板13焊接固定，卡位擋板13與連桿18、19螺栓活動連接，可旋轉90°.在使用時必須與連桿18、19保持90°固定，因此，在連桿18、19和連桿25端面上安裝固定支撐桿12，采用螺栓固定連接。

五輪旋轉爬樓推車旋轉輪支架如圖4中C-C剖視圖所示，支撐桿37和支撐板26、支撐軸27采用焊接固定，支撐桿37與兩根連桿21端面采用螺栓固定。五輪旋轉支架與支撐軸27一端采用墊圈固定，一端采用螺母固定，墊圈和螺母均與軸承35內圈接觸。軸承35的外圈與套筒34固定，套筒34與輪擋板36焊接固定。輪擋板36上均布5個輪子，每個輪子采用螺栓28與螺母固定，輪子與輪擋板36之間放置有擋圈33，擋圈33與軸承31內圈接觸，軸承31內圈兩端與套筒32軸向固定，套筒32安裝在螺栓外圓處。軸承31外圈與輪轂30固定，輪轂外圓上安裝有橡膠輪29.輪子可以獨立旋轉。

圖4 五輪結構圖

2 實施的方式

五輪旋轉推車如圖3所示安裝好的車體形狀圖，貨物或物品放置在主體支架上靠前端擋板處，貨物長度最長不要超過卡位擋板8處，最佳的放置長度應在前端擋板和卡位擋板13處之間。當在平地推動五輪旋轉推車時，人的手應抓住手握桿11，向前推動五輪旋轉推車，當需要轉向時，可通過后萬向輪實現（使用方法與普通的超市購物車相似）。當推動五輪旋轉推車上樓梯時，手握的位置應調整在可伸縮手握桿23處，這時人向前推進至第三個階梯時，人所處手的位置和可伸縮手握桿23趨于水平，五輪旋轉支架中的輪子1靠近臺階時，輪子2通過五輪旋轉支架軸心旋轉到下一個臺階上，輪1通過車子向前推力的作用下，滑動到與輪2同一臺階，從而實現旋轉爬樓功能[3]。

3 結束語

日常生活中，對于一些零散的、隨身能托運的貨物，通常使用拖車作為輔助工具，不僅省力，使用也方便。當在平地推拉車時，車輪能承受貨物的重力，人只需向前使用拉力即可，省時又省力[4]。但是在上樓時，人要承受貨物的重量向上拉動拖車爬樓，相當費力。如果車輪能承受一定貨物的重量，人只需把車子向前推進上樓，相比于拉車上樓，要更省力些，這是本發明主要研究的目的。為了使輪子更方便省力上樓，本文設計了一種五輪旋轉爬樓推車，該車在上樓梯時擬減小輪心轉動的角度，不僅省力，且效率高。