新型婴幼儿摇篮设计

谢卫容 马丽 周俊荣 柯胜亮

摘 要：本论文通过对传统婴幼儿摇篮的摇摆结构的机械创新设计，在确保安全的前提下，改进了传统摇篮的摇摆结构，设计出了这款新型婴幼儿摇篮。该装置在电机、锥齿轮、弹簧、凸轮和凸轮轴等机械结构的相互配合和作用下，使摇篮床身能够模仿母亲怀抱婴幼儿的动作和频率作一定时间的多角度摇摆，运动轻柔，外形结构简单实用美观，内部结构配合好、传动稳定、受力合理。

关键词：婴幼儿摇篮：机械：创新设计

1 引言

新生命的到来，让全家充满了喜悦，但快节奏的生活方式下，年轻的父母需要同时兼顾宝宝、家庭和工作，生活会感到非常疲惫。而且对于刚出生的婴幼儿，需要保持在母亲怀孕时羊水里的状态，作合理舒适的摇动。针对上述这些特点，本论文通过对传统婴幼儿摇篮的摇摆结构的机械创新设计，设计出了这款新型婴幼儿摇篮。该装置在摇篮底板上前后两侧各装有两根缓冲弹簧，中间安装有支撑弹簧杆机构，安装在底板的支架上前面和侧面各装有一个凸轮，通过电机带动一对圆柱齿轮将动力传递给凸轮轴，两凸轮轴通过一对锥齿轮传动，在凸轮和滑轮的作用下，能够使摇篮床身模仿母亲怀抱婴幼儿的动作和频率，使婴幼儿坐卧舒服惬意，摇篮设有定时功能，可根据实际的需要来调节摇篮运行时间，然后自动关闭。

2 婴幼儿摇篮的总体方案设计

本文所设计的婴幼儿摇篮主要由：摇篮床身、支架和底板机构、弹簧杆、24V低压电机驱动器、可移动电源、凸轮与滑轮等结构组成。这些结构合理的配合使用是我们对这款婴幼儿摇篮的创新设计的关键所在，所以本文对婴幼儿摇篮设计主要包括：外形设计、机械结构设计、动力要求设计，传动方式等。

2.1 外形设计

外形设计方面，在良好的结构、实用的基础上要求美观、简洁、流线型、人性化等。其中推手和护栏，底板和支架需相互连接，椭圆型的床身设计能模拟母亲体内柔软和舒适的环境，给初生婴幼儿一个安全和自然的发展空间。摇篮外形尺寸根据实际的需要，选取合适产品尺寸为900*680*980mm。外形结构如下图1所示。

2.2 机械结构设计

机械结构设计中主要有支架结构、电机传动结构、凸轮和滑轮结构、弹簧结构等，其中支架和弹簧机构安装在底板上，婴幼儿摇篮的结构设计决定其功能，支架结构采取的是杆件结构连接装配的，以底板支撑，根据整体尺寸将底板尺寸定为630*513*32mm，支架构件连接固定在底板上，支架间相互连接形成更紧密连接，同时在支架前后弯杆和左右弯杆间各有一根传动轴，传动轴两端固定在弯杆上，锥齿轮与轴采用键连接来传递动力，如下图2所示。

图1 幼儿摇篮的外形结构

图2 支架结构

在底板上两侧各有一根主支架，支架下端与底板连接，采取M5*4的螺纹将其连接。如下图3所示。

图3主支架与底板连接

2.3 动力要求

动力要求方面，根据设计功能要求，运动要尽量轻柔，运动姿势尽量模仿母亲怀抱的运动规律和频率，同时突出拟人化设计。这就在运动情况的选择控制和传动方面提出了更高的要求。 动力驱动部分，由直流电机提供动力给凸轮杆轴，滑轮和四根弹簧以一定的配合方式连接。有一个接通家用可充电电源为电机提供稳定的动力，通过齿轮传动，带动凸轮杆轴做旋转运动，两个凸轮顶杆分别安装固定在两根凸轮杆轴上，两轴由锥形齿轮带动传动，在两个凸轮和滑轮的作用下，床身做纵向、倾斜和横向运动。

2.4 传动方式

图4传动原理图

在传动方式上采用电机驱动，由于对运动要求平稳，选择精度等级比较高的圆柱齿轮和锥齿轮进行传递动力。电机带动轴以一定的速度转动，将动力通过一对传动比为1：1.75的直齿圆柱齿轮传递给凸轮轴1，凸轮轴1通过一对锥齿轮将动力传递给凸轮轴2，两个凸轮同时运动时就对床身底板有一个力的作用。传动构件如下图4所示：

3 结语

本文所设计的婴幼儿摇篮在电机、齿轮、凸轮和定时器等相互作用下，使摇篮床身能够作一定时间的多角度摇摆，运动轻柔，时间根据需要自己设定，同时要求床身承受婴幼儿重量约30斤，电机扭矩达到设计要求，转速完全模拟母亲幅度和频率。摇篮外形结构简单实用美观，内部结构配合好，传动稳定，受力合理，运动摆幅幅度合理，凸轮和滑轮配合运动具有轻柔性。

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