基于多功能推车梯子的设计与研究

【摘要】本次设计是一款兼备多功能的推车梯子。日常生活中，常用的梯子、手推车、平板车、铲车等功能单一，使用局限性大，为了满足需求，本设计吸取以上工作特点，将其进行了功能合成，成为多功能梯子推车，主要增加了特殊的攀爬高层功能，符合人性化要求、极具实用性，并具有安全设计的人机和谐创新理念。

【关键词】多种功能；推车梯子；攀爬

一、背景与意义

根据调查，在人们生活中，一些日常机械产品由于功能单一，使得人们不得不去购买很多不同功能的产品，这样不但占用空间，而且花费颇多，给人们的正常生活和工作带来很多不必要的麻烦。此设计很好地将梯子、拖车、铲车、平板车四种常用机械工具合为一体，不但功能强大，而且使用方便、节省空间、节省开销，给人们的生活和工作带来了很大的方便。

二、多功能推车梯子的结构设计

（一）推车主轮部分结构设计与研究

推车部分是本设计的一个重要的组成部分，它是以脚轮和梯架为基础来实现功能变形，推车部分可以组成多种形态：铲车、手推车、平板车。设计中的轮子主要是分为：前轮和后轮两大类，为了实现其功能：爬楼梯，前轮为三星轮，后轮设计为一组万向脚轮。

（1）转向问题。在铲车组合形态下，三星轮只有一组是着地的，所以没有转向问题。因此，设计前轮为三星轮，后轮的设计是可转向的脚轮。（2）锁轮功能。在手推车和平板车的两种不同的形態下，考虑到停靠时的斜率，如果无人值守，很容易自动滑动。为避免危害发生，设计中加入可转动的锁轮机构来对后轮进行限制。因此把后轮脚轮设计成带有转向和手动锁轮功能的装置。

（二）爬台阶部分的结构设计

（1）星轮的选择。设计中的推车组合形态下，加了新的延伸功能-攀爬台阶的功能，它的主要部件在底部，也就是底轮，现采用星轮。常见星轮有五星轮和三星轮，经过调研，从现在各国市场流行的趋势看，三星轮的使用率的比重远高于五星形轮的使用。因为三星比五星形轮结构简单、成本低，可以实现大部分的五星形轮可以爬阶跃功能。所以，在此功能的设计中，选用三星的轮子。（2）爬台阶功能的实现。查阅当前的楼梯尺寸要求对这次设计中的三星轮的尺寸参数，结构有针对性的实现设计。现行的楼梯台阶的尺寸参数如下：阶高：150-170mm；阶面深度：220-270mm。

以上参数为依据，三星轮子轮的直径设计为：150mm，由此设计的尺寸，是可以很好地实现爬台阶功能的。

（三）梯子部分的结构设计

这次爬梯实验主要是为了从爬梯子的人的安全角度出发，来保证人在常规动作使用产品时，确保使用者自身的安全，鉴于热体测量、力学等多因素的条件，比如体型、运动和力学。这些条件应确保事故的风险减少到最低，安全必须是第一位。

（1）上下梯子所需时间。梯子的倾角设计、高度变化会影响上下梯子的时间，通过多次实验研究分析，选定梯子最佳倾斜角度为70°时，最佳的角度。在梯子倾斜时且与地面为70°时，消耗的能量最少。假设在工作效率不变，梯子展开70°倾角时，这种情况下的干扰，不良因素对人的影响很少，不仅如此，顺利进行某动作所耗费的时间也相对较短。（2）梯子架材料的选用。梯子的制作，首先必须要慎重的考虑梯子可以携带人体的重量是多少，也就是指根据设计参数对梯子的材料和尺寸进行选择设计。经过调查和比较，材质选用铝合金梯子。

三、多功能推车梯子的三维建模各种形态功能的实现

多功能推车梯子在各功能下的状态，如图1所示。

其主要功能是实现攀爬动作，攀爬台阶的功能实现，设计在铲车形态下保持不变（见上图的图1（d）所示），可以利用到三星轮的多项功能，使用时只要斜向上拉动即可实现台阶的攀爬动作功能。

四、小结

多功能推车梯子的设计是为了解决目前人们日常生活中对于搬运货物中经常遇到的问题。本设计可以利用手推车、平板车、铲车三种形态对物品进行运输；在遇到楼梯、台阶时，可以利用独有的爬台阶装置进行顺利的攀爬；在放置和提取位于高处的物品时，又可以利用梯子形态方便的进行工作。可以应用于普通家庭、超市、学校、医院、工厂等适用场合。生产成本低，技术含量高，适合大多数厂家生产。

参考文献

[1]陈波.两种能爬楼梯的小手推车[J].建筑机械，1998（05）.

[2]于飞.斜度不同时人爬梯子的行为特点（三）[J].工业安全与环保，1995（08）.

作者简介：朱英（1986.05—），硕士研究生，研究方向：数字化设计与制造。