劉小虎，易建鋼，余志偉

（江漢大學(xué)，武漢 430056）

1 引言

目前，家用晾衣架大多固定在室外或涼臺上，缺點是易腐蝕、壽命短，功能單一。對此，我們設(shè)計了一款多功能組合式晾曬架，可以用作移動伸縮式室內(nèi)掛衣架、折疊式晾衣架、窗外晾曬架。既可在伸縮桿頭部更換部件，作為衣叉頭、玻璃清潔擦使用，又可組成衣叉、墻刷等清潔工具。這項創(chuàng)新巧妙地運用了連桿機構(gòu)及鎖緊機構(gòu)，解決了現(xiàn)階段衣物晾曬架不適用等問題。同時，在室外晾曬中，人不必探出窗外，保障了人身安全。

2 設(shè)計方案

如圖1 所示為多功能組合晾曬架造型圖，它由三腳架與帶掛衣鉤的伸縮桿套接而成，伸縮桿之間通過偏心輪鎖緊裝置鎖緊，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)高度，高度范圍1～2m。通過連桿機構(gòu)，使得下部的三根腳桿可展開與收攏，不用時可折疊，方便搬運，節(jié)省空間。底部安裝有三個萬向輪，便于移動。組合過程中，兩個三腳架置于室內(nèi)，帶掛衣鉤及帶方形框的伸縮桿分別套在兩個三腳架里面，并通過偏心輪鎖緊機構(gòu)鎖緊，將方形架穿套在伸縮桿上，菱形架一端掛在方形框上方，另一端掛在掛衣鉤上，組合成“門”狀結(jié)構(gòu)。三腳架底部有萬向輪，可移動到陽臺或者窗戶邊晾曬衣服。若室內(nèi)空間不足或晾曬衣物較多時，可采用折疊式晾衣架。晾衣架采用平行四邊形機構(gòu)，不僅方便折疊伸縮，而且強度高。

如圖2 所示，該室外晾曬架由三腳架、帶方形框的伸縮桿、菱形框架以及固定在天花板上的套筒組合而成。展開三腳架，將帶方形框的伸縮桿套接在三腳架上，掛衣架通過兩節(jié)伸縮桿向上伸，使細的伸縮桿頂部嵌入固定于天花板上的圓筒里面，保持支架平穩(wěn)。將菱形架掛在方形架上面，另一端伸出窗外。有些居民小區(qū)不允許在窗外安裝固定晾衣架，該設(shè)計有效地解決了此問題。

圖1 室內(nèi)晾曬架

圖2 室外晾曬架

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 三腳架結(jié)構(gòu)的設(shè)計

圖3 三腳架機構(gòu)

如圖3 所示，該三腳架由固定桿、滑塊、連桿、腳架、萬向輪組成。滑塊可在固定桿上滑動，且具有鎖死功能；滑塊與連桿、連桿與腳架、固定桿與腳架之間均通過鉸接而成。當滑塊在固定桿上滑動時，腳架可展開和收攏，收攏后占據(jù)空間極小。當?shù)撞咳齻€相同的腳架展開處于同一平面時，滑塊鎖死，從而起到平衡支撐作用。

3.2 偏心輪鎖緊機構(gòu)的設(shè)計

圖4 偏心輪鎖緊機構(gòu)

如圖4 所示，該偏心輪鎖緊機構(gòu)包括：偏心輪、O 型圈、螺紋銷、螺母。其中，O 型圈套在直徑較大的桿上，通過偏心輪旋轉(zhuǎn)使得O 型圈夾緊，進而將兩桿鎖死。

4 受力分析及強度校核

圖5 晾曬架受力簡圖

圖6 螺栓受力簡圖

桿件受到支撐力：F≈G=20kg×10N/kg=200N，受到彎矩：M＝FL，0＜L＜1600mm。受力分析圖如圖8 所示。

圖7 衣架桿受力圖

圖8 彎曲力及彎曲圖

桿受到的彎曲應(yīng)力為：

選材為碳素結(jié)構(gòu)鋼，［σ］=235MPa，σ＜［σ］，故安全。

選材為碳素結(jié)構(gòu)鋼，［σ］=235MPa，σ＜［σ］，故安全。

采用SolidWorks CosmosXpress 對室外晾曬架進行受力分析，可知整個裝置所受最大應(yīng)力點在菱形架和伸縮桿結(jié)合處，最大應(yīng)力σ=16.4MPa，桿件材料為鍍鉻不銹鋼，經(jīng)查得［σ］=17.3MPa，σ＜［σ］，故合格。

5 結(jié)語

根據(jù)人們的日常生活需要，我們采用組合創(chuàng)新法設(shè)計了具有多功能的晾曬架，其主要特點有：（1）實現(xiàn)了衣架功能的多樣化，集掛衣架、室外晾曬架、室內(nèi)晾曬架三大功能于一體。（2）結(jié)構(gòu)簡單，易于操作和搬運，可折疊，占空間小。（3）價格合理，性價比高，市場前景好。

該裝置對操作人員的要求不高，操作簡單方便，適用場所廣泛。適用于高樓層的家庭，適應(yīng)單位小區(qū)建設(shè)要求安全、簡單、美觀的功能，尤其是適合禁止室外安裝固定晾衣架的場所。所設(shè)計的多功能組合晾曬架已申報專利。

［1］成大先.機械手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［2］劉鴻文.材料力學(xué)(第四版)［M］.北京：高等教育出版社，2004.

［3］楊先平.精度與測量與數(shù)據(jù)處理［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2004.

［4］濮良貴，紀名剛.機械設(shè)計［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［5］路純紅.AutoCAD 2004 機械應(yīng)用實例教程［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004.

［6］白麗平.基于ADAMS的機器人動力學(xué)仿真分析［J］.機電工程，2007，24（7）：74-77.