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双胞胎婴儿推车的创新设计

根据2010年全国第六次人口普查的统计数据,每年我国的新生儿达2000多万,而双胞胎的比例约为2%,并有逐年增长的趋势,可见在中国婴幼儿也是一个巨大的消费群体。但是双胞胎婴儿的产品却相对较少,如果设计研究出适合双胞胎婴儿的创新性产品,将会有一个巨大的市场。一方面婴儿推车作为婴儿外出时的代步工具,减轻了家长的劳动力,是家长带婴儿出行的好帮手;另一方面,目前婴儿推车在功能和性能上的发展并不完善,双胞胎婴儿推车的发展更是滞后,家长带双胞胎出行显得更加困难,因此设计研究创新型双胞胎婴儿推车显得十分有必要。

双胞胎婴儿推车

双胞胎婴儿手推车的设计

设计目标分析

借助网络渠道和深入婴儿推车市场实地考察,了解到目前婴儿推车市场主要以“单人婴儿手推车”为主,“双胞胎婴儿手推车”的市场还很小,并且现有的婴儿手推车存在着结构简单、尺寸过大、不利于母婴交流、座位固定不能切换等问题,消费者也对解决此类问题提出了自己的建议或要求,基于上述原因,特制订了新型双胞胎婴儿推车。

主要设计目标如下:

(1)实现双胞胎婴儿推车座位可灵活切换的功能,即双胞胎婴儿推车“前后座式”和“并排座式”的切换。

(2)实现婴儿推车推杆前后可调节功能,达到推车者可面对婴儿推车和推车者亦可在婴儿后部推车的目的。

(3)实现可折叠、易拆装功能。

(4)实现后轮可锁定(刹车)功能。

(5)更加注重人性化地设计,符合人机工程学原理的要求。

全与功能设计分析

安全要求是进行任何机械设计的首要考虑的问题。对于婴幼儿的相关产品设计更是要严格执行安全标准。中华人民共和国国家标准《儿童推车安全要求GB14748-2006》是国家强制执行的标准,也是从事婴儿推车设计研究的基本准则,该国家标准明确的规定了其适用范围———供一名或多名儿童乘坐的儿童轮式推车的安全要求和测试方法。本设计应严格贯彻该标准的安全要求,成品制造出来后应严格执行其安全测试的方法,确保安全的前提下实现婴儿推车的相应功能。

功能设计分析

随着社会的发展、技术的进步、产品的更新、生活节奏的加快等一系列的社会与物质的因素,使人们在享受物质生活的同时,更加注重产品在“方便”、“舒适”、“可靠”、“价值”、“安全”和“效率”等方面的评价,也就是在产品设计中常提到的人性化设计问题。根据人机工程学原理,要求设计产品与婴幼儿的人体尺寸、形状及用力舒适性相配合,强调安全、方便、容易拆装,更加注重婴儿与婴儿、母亲与婴儿的交流,以及产品与环境的和谐相处等。而本创新双胞胎婴儿推车设计目标的提出正是基于以上因素的考虑:

(1)实现双胞胎婴儿推车“前后座式”和“并排座式”的切换功能,正是考虑到仅有“前后座式”时婴儿与婴儿之间交流不易;而当仅有“并排座式”时横向尺寸过大,不易通过狭窄通道,例如家居生活时婴儿推车横向尺寸过大通过不了房门,外出时又不易通过电梯门同时占据大量空间。而当双胞胎婴儿推车“前后座式”和“并排座式”可灵活切换时,就可兼顾婴儿间交流和通过狭窄通道,同时给婴儿更广阔的视角;

(2)实现婴儿推车推杆前后可调节功能,考虑到的就是母婴交流的问题,当推杆调节至母亲面对婴儿推车时,母亲与婴儿可面对面交流,有助于促进母亲与婴儿间感情的培养,同时也为推车者提供了不同的推车方位;

(3)实现可折叠、易拆装功能,当前家居环境紧凑,而双胞胎婴儿推车却较大、使用周期又较短,折叠压缩后的双胞胎婴儿推车尺寸较小,大大减小了占用室内空间;另外随着家用汽车的普及,折叠压缩后的双胞胎婴儿推车可轻松放入汽车后备箱;

(4)实现后轮可锁定(刹车)功能,是出于对双胞胎婴儿基本的安全保障。

双胞胎婴儿推车车身设计

车身的设计要考虑结合实现折叠功能的要求和婴儿人体结构尺寸来进行。其主要尺寸见表1。

展开状态的尺寸是车整体的最大尺寸。收拢状态的尺寸设计考虑到折叠时:在宽度方向上,原先展开状态倾斜的推杆、车靠背、前部支架等结构平放,宽度增加;在高度方向上,由于收拢后两“单车”相叠,高度减小;在长度方向上,两车相叠后距离减小。为实现折叠功能,车身前部支架分为两部分(如图1、2),两部分通过接头连接。双胞胎婴儿推车单车折叠时,车身前部支架的下部分绕接头处的铰链向后旋转,车身前部支架的上部分绕接头处的铰链向前旋转,同时车身后部支架也随着车身前部支架的双部分向前旋转,这样婴儿推车即可实现单车折叠(如图3)。

双车折叠时取下底部转换结构(下文详述),两单车分别折叠后,再将两单车堆叠,用挂钩锁定,即可达到很好的折叠效果(如图4)。双胞胎婴儿推车底部转换装置的设计底部转换结构采用“可绕轴旋转的伸缩杆”(如图3)。

在“前后座式”(如图1)与“并排座式”(如图2)的切换过程中,两个单个的小车相对距离会发生变换伸缩杆的伸长和缩短可以满足两小车相对距离的变化。

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例如在从“并排座式”向“前后座式”切换过程中,两车的前轮距离会经历变长、变短两个过程,如果两前轮的连杆无法伸缩时,则两小车的尺寸会受到限制,切换后起不到将两小车“收拢”为一个小车的作用,采用可伸缩的连杆后,两车的距离可由伸缩杆调整,可达到将小车“分离”和“收拢”的目的。

伸缩杆结构为“套筒式”(如图5),大圆筒与小圆柱的配合为间隙配合,当伸缩杆到达极限位置时采用小钢球与小圆孔卡死定位,保证两车前轮的距离一定的同时保持婴儿推车的整体性。另外大圆筒和小圆柱两端分别与旋转头螺纹配合(如图6),这样伸缩杆从前车轮上拆下,双胞胎婴儿推车可拆卸成两个单独的婴儿推车。另外在“切换”的过程中,伸缩杆会与其中一个后轮干涉,故后轮需要设计出翻起机构(如图7),在伸缩杆移至后轮处时,后轮翻起避免与伸缩杆发生干涉现象。

运用卡扣结构(如图7),实现可翻折的后轮下部与后轮杆(车体)的紧密结合,而且,这种卡扣结构使用起来灵活方便,操作方面不需要太大的技巧性。尽管运用了如上所述的卡扣件,但是车后杆可分离的上下部分截面强度仍然不够,这时配合对中隼(如图7)使用可增加了折叠后的结合处的抗剪切强度,进一步提高了整体性,稳定性,同时起到了对中的作用。当车后杆上下部分结合时,下部分的十字凸起部分上部分的十字凹槽部分铆合;当车后杆上下部分分离时,下部分的十字凸起部分上部分的十字凹槽部分分开。

双胞胎婴儿手推车并排座式的连接结构设计由于双胞胎婴儿推车整体是由两个单独的婴儿推车,从安全角度和使用性能方面需要考虑“两个小车”的稳定性和整体性。当双胞胎婴儿推车处于并排座状态时,上述伸缩杆结构可达到连接两车体前部的目的,但是车体后部没有连接结构,车体的整体性较差,运动过程中极不稳定。所以在车体的后部需要设计连接两单车的结构。

如图8所示,车身后部支架设计了卡扣机构,当两单车处于并排座式时,处于相对位置的卡扣结构翻起并由车身后部的插槽固定。为了提高卡扣结构的对中性,在卡扣结构上也设计了对中隼结构(如图8)。当两单车合拢时(如图9),对中隼起作用,卡扣结构卡紧,整个车体后部连为一个整体。这样两个单车通过后部的连接结构和前部的伸缩杆结构固定为一个整体,使得双胞胎婴儿推车车体具有更好的整体性和运动整体性。

双胞胎婴儿推车座椅的设计

座椅作为一个独立的部件,可从车身主体灵活拆卸,与车身主体的采用连接接头与螺钉的连接。座椅靠背采用可调节角度的设计,平躺时靠背与座板角度呈170度(标准为150度~180度),靠背长度定为40厘米(标准为不应少于38厘米),座板长度22厘米,单个座舱内宽35厘米,踏板长度20厘米,踏板与座板角度可进行调节。

推杆和后轮刹车装置的设计

实现婴儿推车推杆前后可调节功能,就是要做到推杆应绕车身固定位置可旋转,推杆与车身的固定也是采用塑料卡扣件。当推杆前置时,推车者可从面向婴儿方向推车,观察婴儿的活动状况,更好的与婴儿进行交流(如图1、2)。后轮锁定(刹车)装置,由于婴儿手推车受力一般不大,刹车装置直接采用棘轮卡死装置,即可起到很好的制动效果。

材料选取由于铝合金有密度小、质地轻、强度大、可塑性好的优点,车身的骨架结构均采用铝合金内芯,可在保证满足双胞胎婴儿推车重量轻的条件下,满足足够好的力学性能。车轮胎采用耐磨的橡胶,车轮其他部位和铝合金外包部位采用无毒塑料,座椅坐垫、靠背、遮阳篷、扶手和脚踏板等外包处采用抗拉强度好和耐磨性能好的帆布材料。

创新双胞胎婴儿手推车的设计研究,从满足双胞胎婴儿安全、交流无障碍出行角度出发,结合人机工程学的原理,利用基本的机械设计原理,完成创新设计,对现有的单一功能的双胞胎婴儿推车的设计进行了改进。

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