歐陽博，李博楊，張國福

（1.長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院機(jī)械工程訓(xùn)練中心，吉林 長春 130122；2.蘇州綠控傳動(dòng)科技股份有限公司，江蘇 蘇州 215200；3.長春工業(yè)大學(xué)人文信息學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，吉林 長春 130122）

在現(xiàn)有的家具領(lǐng)域中，多用途的家具日益受到人們關(guān)注。發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)80年代初，開始使用多功能床椅。意大利的Twils等公司設(shè)計(jì)了多功能床，配備儲物空間，設(shè)置連體式床頭柜。加拿大一家醫(yī)院的護(hù)理人員設(shè)計(jì)了一款按摩床，可以通過機(jī)械結(jié)構(gòu)對人的背部和腰部進(jìn)行自動(dòng)按摩。瑞士的科技人員發(fā)明了一款音樂床，可以自動(dòng)播放催眠曲。這些都是時(shí)代進(jìn)步的體現(xiàn)，更是多功能床發(fā)展的典型代表[1-2]。國內(nèi)對多功能床的研發(fā)與設(shè)計(jì)，比較有代表性的是廣東東莞慕思家居和深圳CBD等企業(yè)[3]。本文提到的多功能床，可以展開為一種多功能沙發(fā)床，也可以折合為沙發(fā)椅；該多功能沙發(fā)床結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，能夠有效提高室內(nèi)的空間利用率。該多功能床具備多種用途，能夠有效降低家具的入戶使用成本[4]。

1 沙發(fā)床的概念和特點(diǎn)

現(xiàn)代居室布置崇尚簡潔，多功能家具越來越成為大眾的選擇，沙發(fā)床就是其一。沙發(fā)床一般是指在原有傳統(tǒng)床的基本功能基礎(chǔ)上，按照消費(fèi)者個(gè)性化要求及實(shí)用性，實(shí)現(xiàn)其他新功能的現(xiàn)代家居產(chǎn)品。本研究定義的沙發(fā)床是指能實(shí)現(xiàn)沙發(fā)和床兩用的家具。沙發(fā)床要滿足坐和臥兩種功能，必須牢固耐用且美觀，其材質(zhì)、工藝都應(yīng)該有保障。

2 多功能沙發(fā)床總體設(shè)計(jì)方案

2.1 整體設(shè)計(jì)思路

市場上的沙發(fā)床主要特點(diǎn)是折疊時(shí)可以實(shí)現(xiàn)具有靠背的沙發(fā)的功能，展開時(shí)則成為一張單層床。本研究設(shè)計(jì)的多功能沙發(fā)床具有創(chuàng)新性，展開后可以變成上下鋪的兩張床，并具備安全性、堅(jiān)固性、舒適性和環(huán)保性。安全性體現(xiàn)在產(chǎn)品的使用過程中，不能對消費(fèi)者特別是兒童造成身體的傷害；堅(jiān)固性體現(xiàn)在床身等架構(gòu)所需的材料，要具有足夠的剛度和韌性；舒適性體現(xiàn)在消費(fèi)者在使用過程中的舒適程度；環(huán)保性體現(xiàn)在材料本身無毒并能夠回收，體現(xiàn)綠色和可持續(xù)發(fā)展理念?；谝陨纤悸?，本沙發(fā)床采用Q235鋼為主，連接件優(yōu)先選擇標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。多功能沙發(fā)床的結(jié)構(gòu)，如圖1、圖2所示。包括安裝架1、上床體2、下床體3及第一連接結(jié)構(gòu)4，三者之間活動(dòng)連接，下床體3與安裝架1連接。通過部件之間的活動(dòng)連接和鉸接，可以在施加外力作用下實(shí)現(xiàn)上床體2與下床體3處于層疊或展開兩種狀態(tài)，從而具備雙層床、座椅或沙發(fā)的功能。

圖1 多功能沙發(fā)床結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 多功能沙發(fā)床展開狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖

第一連接結(jié)構(gòu)4包括第一連桿11和第二連桿12，第一連桿11及第二連桿12的兩端分別與安裝架1及上床體2鉸接，并且第一連桿11的轉(zhuǎn)動(dòng)平面與第二連桿12的轉(zhuǎn)動(dòng)平面異面，第一連桿11及第二連桿12在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中不會相互干涉。

2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖3 多功能沙發(fā)床層疊狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖

上床體2通過第一連接結(jié)構(gòu)4與安裝架1活動(dòng)連接，該多功能沙發(fā)床的上床體2能夠在外力的作用下相對于安裝架1翻轉(zhuǎn)，并向遠(yuǎn)離或靠近安裝架1的方向運(yùn)動(dòng)，使該多功能沙發(fā)床具備與下床體3層疊及展開的狀態(tài)。

如圖1所示，下床體3通過第二連接結(jié)構(gòu)6與安裝架1活動(dòng)連接，第二連接結(jié)構(gòu)6包括支撐連桿組13及第三連桿14，支撐連桿組13的兩端分別與安裝架1及下床體3鉸接，第三連桿14的兩端分別與下床體3及第一連接結(jié)構(gòu)4鉸接。支撐連桿組13的轉(zhuǎn)動(dòng)平面與第三連桿14的轉(zhuǎn)動(dòng)平面間隔開，在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中不會相互干涉。第一連接結(jié)構(gòu)4在外力的作用下可帶動(dòng)第三連桿14轉(zhuǎn)動(dòng)，使得下床體3具備遠(yuǎn)離安裝架1的層疊狀態(tài)以及靠近安裝架1的展開狀態(tài)。

下床體3通過第二連接結(jié)構(gòu)6與安裝架1活動(dòng)連接，第一連接結(jié)構(gòu)4在外力的作用下運(yùn)動(dòng)的過程中，能夠帶動(dòng)上床體2和下床體3的狀態(tài)發(fā)生變化。簡化了該多功能沙發(fā)床的操作，即當(dāng)上床體2處于層疊狀態(tài)時(shí)，通過外力帶動(dòng)第一連接結(jié)構(gòu)4運(yùn)動(dòng)，上床體2翻轉(zhuǎn)并向遠(yuǎn)離安裝架1的方向運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)換為展開狀態(tài)時(shí)；同樣會帶動(dòng)下床體3的狀態(tài)發(fā)生變化，下床體3也由層疊狀態(tài)轉(zhuǎn)換為展開狀態(tài)。同理，上床體2及下床體3由展開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為層疊狀態(tài)的過程，與上述運(yùn)動(dòng)過程的原理相同。

為提高下床體3的連接穩(wěn)定性，支撐連桿組13包括至少兩根子連桿10，子連桿10的兩端分別與安裝架1及下床體3鉸接。安裝架1上設(shè)有抵靠架15，用于在上床體2處于層疊狀態(tài)時(shí)與其抵靠，以限制第一連接結(jié)構(gòu)4的轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖2、圖4所示，為便于與第一連接結(jié)構(gòu)4連接，在安裝架1上設(shè)有第一連接部18以及伸出安裝架1的第二連接部19。第一連接部18用于與第一連桿11鉸接，第二連接部19用于與第二連桿12鉸接。為限制第一連接結(jié)構(gòu)4的轉(zhuǎn)動(dòng)，在第一連接部18上設(shè)有第一卡合部8，用于在上床體2處于展開狀態(tài)時(shí)與第一連桿11卡合；第二連桿12上設(shè)有第二卡合部9，用于在上床體2處于層疊狀態(tài)時(shí)與第二連接部19卡合；從而確保上床體2處于展開狀態(tài)或?qū)盈B狀態(tài)時(shí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。第一卡合部8包括限位銷7，第一連桿11上設(shè)有用于與限位銷7卡合的卡槽。并且限位銷7具備用于與卡槽配合的鎖定狀態(tài)以及與卡槽脫離配合的解鎖狀態(tài)。當(dāng)限位銷7與卡槽配合處于鎖定狀態(tài)時(shí)，上床體2始終保持展開狀態(tài)，防止上床體2的狀態(tài)在外力作用下發(fā)生變化。當(dāng)限位銷7處于鎖定狀態(tài)時(shí)，第一連接結(jié)構(gòu)4不能夠帶動(dòng)上床體2運(yùn)動(dòng)；當(dāng)限位銷7處于解鎖狀態(tài)時(shí)，第一連接結(jié)構(gòu)4在外力作用下能夠帶動(dòng)上床體2運(yùn)動(dòng)，從而使上床體2能夠轉(zhuǎn)換為層疊狀態(tài)。

圖4 圖2中IV處的放大示意圖

多功能沙發(fā)床還包括活動(dòng)梯架5，并與上床體2鉸接，與限位銷7傳動(dòng)連接。活動(dòng)梯架5在外力的作用下可相對于上床體2轉(zhuǎn)動(dòng)，并使限位銷7處于鎖定狀態(tài)或解鎖狀態(tài)。在外力的作用下，活動(dòng)梯架5可以帶動(dòng)第一連接結(jié)構(gòu)4運(yùn)動(dòng)，從而使上床體2向展開狀態(tài)發(fā)生位置變化。當(dāng)上床體2向遠(yuǎn)離安裝架1的方向運(yùn)動(dòng)并處于展開狀態(tài)時(shí)，上床體2與下床體3間隔，使活動(dòng)梯架5相對于上床體2的轉(zhuǎn)動(dòng)不會受到其他結(jié)構(gòu)的干涉。在上床體2處于展開狀態(tài)后，通過活動(dòng)梯架5的轉(zhuǎn)動(dòng)，限位銷7由解鎖狀態(tài)轉(zhuǎn)換為鎖定狀態(tài)，便可保持上床體2的展開狀態(tài)。

2.3 多功能沙發(fā)床實(shí)現(xiàn)原理

該床的上床體2通過第一連接結(jié)構(gòu)4與安裝架1活動(dòng)連接，上床體2能夠在外力的作用下相對于安裝架1翻轉(zhuǎn)，具備與下床體3的層疊狀態(tài)及與下床體3的展開狀態(tài)。當(dāng)處于層疊狀態(tài)時(shí)，下床體3被相對封閉，同時(shí)上床體2的背面22朝上，實(shí)現(xiàn)沙發(fā)結(jié)構(gòu)。在外力的作用下，處于層疊狀態(tài)的上床體2能夠翻轉(zhuǎn)，并向遠(yuǎn)離安裝架1的方向運(yùn)動(dòng)，上床體2可以由層疊狀態(tài)轉(zhuǎn)換為展開狀態(tài)；此時(shí)，上床體2與下床體3間隔，并且下床體3的上方空間被開放，經(jīng)過翻轉(zhuǎn)后上床體2的正面21朝上；由此，處于開放狀態(tài)的上床體2便與下床體3形成雙層床結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)語

筆者基于對現(xiàn)有家居產(chǎn)品的調(diào)查，提供了一種多功能的雙人折疊沙發(fā)床，探討了其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該沙發(fā)床實(shí)用性強(qiáng)，加工成本低，折疊后體積小，質(zhì)量輕，方便包裝、運(yùn)輸和存儲，提升了產(chǎn)品的用戶體驗(yàn)感。其不足之處是在折疊過程中連接件易受磨損，要定期進(jìn)行檢查與更新，或者選擇新型材料來提高性價(jià)比和安全性。