淺析改進(jìn)裝配結(jié)構(gòu)蚊帳的設(shè)計(jì)與制作

高儒諒 黃松霖 杜慶喆 薛永杰 李偉印

摘 ?要：本文提出一種改進(jìn)裝配結(jié)構(gòu)蚊帳的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法。該創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)包括一體化紗帳、可折疊伸縮的帳架，其中所述可折疊伸縮帳架包括四根支撐桿、四根連接桿、一套自動(dòng)收縮機(jī)械裝置、導(dǎo)軌等，其可以輕松實(shí)現(xiàn)蚊帳的自由展開(kāi)，以達(dá)到便捷安裝的目的。

關(guān)鍵詞：改進(jìn)結(jié)構(gòu);蚊帳;步進(jìn)電機(jī);創(chuàng)新設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU366.2? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：2096-6903（2019）02-0000-00

0 引言

機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)是借助已取得的相關(guān)技術(shù)成果開(kāi)展創(chuàng)新構(gòu)想，創(chuàng)造出具有新穎性與應(yīng)用性的機(jī)械類產(chǎn)品的一種技術(shù)活動(dòng)。機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)根據(jù)其產(chǎn)品的特征分為兩類。一是，通過(guò)改良現(xiàn)有的機(jī)器設(shè)備以提高現(xiàn)有機(jī)器設(shè)備的 經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性等。二是，發(fā)明創(chuàng)造出新的機(jī)器及新的產(chǎn)品，也是為了更好地滿足生產(chǎn)及生活需要。在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)生活中，創(chuàng)新性與實(shí)用性是評(píng)價(jià)新產(chǎn)品是否開(kāi)發(fā)成功、是否具有相對(duì)比較廣闊的市場(chǎng)前景的一個(gè)基本要素。

當(dāng)今社會(huì)，便捷安裝與輕松使用是人們對(duì)生活的基本要求，在炎熱夏天蚊帳的安裝與固定問(wèn)題成為人們的一大難題，如何解決該問(wèn)題是此次創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重點(diǎn)所在。

在市場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上，本文對(duì)蚊帳進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了蚊帳安裝的步驟，改進(jìn)了蚊帳的整體裝配方式，在一定情況上實(shí)現(xiàn)了更加簡(jiǎn)單的安裝與固定，使其在同類產(chǎn)品上更具性能優(yōu)勢(shì)。

1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

本設(shè)計(jì)是關(guān)于一種用于日常生活的改進(jìn)裝配結(jié)構(gòu)蚊帳。該蚊帳具有便于安裝與固定的特點(diǎn)，同時(shí)還像傳統(tǒng)蚊帳一樣，具有蚊帳最基本的防蚊防蟲功能。

與傳統(tǒng)蚊帳相比，本設(shè)計(jì)主要具有以下特點(diǎn)：蚊帳的支撐桿可以自由伸縮，并且可以較為簡(jiǎn)便的進(jìn)行蚊帳開(kāi)合，使得蚊帳的安裝與固定可以單人獨(dú)立完成，降低了操作的不便性。為了適應(yīng)不同的使用場(chǎng)合，根據(jù)床的大小可以進(jìn)行更換紗帳的規(guī)格，更改支撐桿的位置等，使得改進(jìn)裝配結(jié)構(gòu)的蚊帳具有更大的靈活性與更好的適應(yīng)性，在不同的使用場(chǎng)合中都具有可靠的使用與適應(yīng)性。由此可見(jiàn)，該項(xiàng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有更廣闊的市場(chǎng)前景。

2 改進(jìn)裝配結(jié)構(gòu)蚊帳的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2.1 蚊帳拼裝的實(shí)現(xiàn)

由于工作范圍，使用場(chǎng)合的限制，在床邊的狹小區(qū)域內(nèi)需要安裝獨(dú)立于床體的的蚊帳。通過(guò)綜合分析與對(duì)比，使連桿與支架進(jìn)行榫卯結(jié)構(gòu)的連接成為備選方案，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不需要額外的連接件，并且連接平穩(wěn)，操作方便，維修也較簡(jiǎn)便。榫卯結(jié)構(gòu)同時(shí)也是中國(guó)傳統(tǒng)的連接方式，在天壇等建筑中都有大量應(yīng)用，由此可見(jiàn)榫卯結(jié)構(gòu)可以得到廣泛的信任與應(yīng)用。

2.2 蚊帳創(chuàng)新設(shè)計(jì)

蚊帳在日常生活中起到了防蚊防蟲作用，傳統(tǒng)蚊帳一般來(lái)說(shuō)安裝較為繁瑣，在使用時(shí)也不是非常方便。基于此，設(shè)計(jì)了該改進(jìn)裝配結(jié)構(gòu)的蚊帳。該蚊帳的整體裝配結(jié)構(gòu)是由四根長(zhǎng)度可伸縮的蚊帳支架和四根長(zhǎng)度同樣可伸縮的與蚊帳支架相連接的連桿組成。支架與連桿之間的連接則是采用了上文所描述的榫卯結(jié)構(gòu)。因?yàn)橹Ъ芘c連桿的長(zhǎng)度可以自由伸縮，所以適用于多種場(chǎng)合，比如學(xué)生宿舍，家庭等日常生活場(chǎng)合。蚊帳通過(guò)外置電機(jī)帶動(dòng)連接桿上的滑軌進(jìn)行開(kāi)合，在后期可以將此蚊帳添加進(jìn)智能生活中，進(jìn)行語(yǔ)音等操作。蚊帳支架如圖1所示，蚊帳連桿如圖2所示。

2.3 蚊帳結(jié)構(gòu)材料的選擇

蚊帳支架與連桿材料的選擇是蚊帳安裝后是否穩(wěn)固的重要部分，在進(jìn)行材料選擇時(shí)主要考慮輕便、堅(jiān)固與價(jià)格低廉三個(gè)因素。結(jié)構(gòu)的材料主要是選擇鋁合金，外層選擇不同類型的涂層，在不影響日常使用時(shí)還兼顧美觀等效果。鋁合金滿足日常使用中對(duì)堅(jiān)固與輕便的要求，鋁合金這種材料易獲取、便于加工，在表面進(jìn)行個(gè)性涂裝也不影響其外表，所以選擇鋁合金作為該蚊帳結(jié)構(gòu)的材料是比較合理與適合的。

2.4 蚊帳底座設(shè)計(jì)

蚊帳底座同樣采用榫卯結(jié)構(gòu)與支架進(jìn)行連接，底座的設(shè)計(jì)主要是使蚊帳“站立”牢靠，并且需要兼具防滑，降低噪聲等功能。蚊帳底座的材料采用橡膠材質(zhì)，橡膠材質(zhì)具有防滑、耐衰老、不易變形等特點(diǎn)，所以蚊帳底座采用橡膠材質(zhì)可以保證日常的使用需要，而且橡膠材質(zhì)價(jià)格低廉，可以節(jié)省大量的制造成本。蚊帳底座如圖3所示。

2.5 蚊帳開(kāi)合的創(chuàng)新設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)蚊帳不具備自動(dòng)開(kāi)合的特點(diǎn)，在使用時(shí)都需要進(jìn)行手動(dòng)操作與搭建，并且安裝后的調(diào)整極為繁瑣。而使用改進(jìn)裝配結(jié)構(gòu)蚊帳只需將蚊帳固定在連桿的滑軌中，使蚊帳紗帳可以沿固定路徑進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)合。在蚊帳中使用步進(jìn)電機(jī)，則可以實(shí)現(xiàn)蚊帳的自動(dòng)開(kāi)合。步進(jìn)電機(jī)可以采取小型化設(shè)計(jì)，外置電機(jī)不僅可以節(jié)省空間，還可以在供電上采取充電和持續(xù)供電的兩種方法來(lái)保證使用和體驗(yàn)效果。

2.6 步進(jìn)電機(jī)的選取

由四相異步電機(jī)作為蚊帳紗帳自動(dòng)開(kāi)合的動(dòng)力，因?yàn)橐紤]到使用場(chǎng)合，需要同時(shí)考慮在家庭與學(xué)生宿舍中使用，所以使用5V的直流電源來(lái)驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，同時(shí)滿足充電需求以備不時(shí)之需，此外使用AT89C2051單片機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電路的控制中心。

四相異步電機(jī)通過(guò)數(shù)字信號(hào)來(lái)進(jìn)行控制紗帳的正反向開(kāi)合。在改進(jìn)裝配結(jié)構(gòu)蚊帳的紗帳進(jìn)行開(kāi)合時(shí)，控制電路的數(shù)字信號(hào)頻率不可以恒定穩(wěn)定輸出，這樣會(huì)使電機(jī)堵塞，造成紗帳卡住不能正常進(jìn)行開(kāi)合，所以，在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，要將紗帳伸展打開(kāi)時(shí)的脈沖頻率升高，將紗帳關(guān)合收回時(shí)的脈沖頻率降低。如圖4所示。

由于四相異步電機(jī)具有的這種特性，可以利用“加減法”的脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)進(jìn)行蚊帳紗帳的自由開(kāi)合。

3 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)有蚊帳的基礎(chǔ)上，對(duì)蚊帳的結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新改進(jìn)和創(chuàng)新，通過(guò)更便捷的安裝，在減少操作不變性等方面來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)與改進(jìn)，設(shè)計(jì)出適用于更多生活場(chǎng)合的蚊帳。同時(shí)在造型，涂裝工業(yè)設(shè)計(jì)等方面使其更加符合現(xiàn)代人的審美與生活需求。并且在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行再次更新與設(shè)計(jì)，完善蚊帳的功能性與可靠性。

收稿日期：2019-05-06

作者簡(jiǎn)介：高儒諒（1996—），男，河北張家口人，本科，研究方向：機(jī)械工藝技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)。

通信作者：黃松霖（1997—），男，山西大同人，本科，究方向：制造業(yè)信息化、數(shù)控加工工藝。

Improving the Design and Production of Assembly Structure Nets

GAO Ruliang，HUANG Songlin，DU Qingzhe，XUE Yongjie，LI WeiIn

（1.Institute of Mechanical Engineering， Tianjin University?of Technology and Education， Tianjin 300222; 2. Institute of Bioengineering， Chinese Academy of Medical Sciences， Tianjin 300110）

Abstract：?An innovative design method to improve the assembly structure of the mosquito net is proposed. The innovative design mechanical structure includes an integrated yarn account， foldable and retractable account holder， the collapsible retractable rack includes four support rods， four connecting rods， a set of automatic shrinking mechanism， rails， etc.， can easily achieve the free expansion of mosquito nets， in order to achieve the purpose of convenient installation.

Keywords：?Improved structure; mosquito net; stepper motor; innovative design