关于平行双曲柄机构在家具座椅中的应用

吴浩

摘    要：通过研究发现，当今办公椅机械结构原理发展趋势主要有两大类。第一类为多功能可调节办公座椅，主要特点为通过机械手柄进行功能调节，改变椅背的倾仰力度，为不同体重的使用者进行;第二类为自适应机械结构原理调节的办公椅，主要特点为通过简单而智能的机械结构进行调节，其机械功能原理为平行双曲柄机构的结构原理实现椅座和椅背的连动，根据曲柄机构上施加的双扭簧力度来调节使用者自身的重量，不需要调节椅背的倾仰力即可为使用者提供有效的身体支撑。

关键词：人体重量;人体支撑;平行双曲柄机械结构

1  前言

随着座椅产品逐渐成熟，办公椅不再仅仅局限于普通“坐”的功能，其附加功能越来越多样化，座椅坐垫、背垫具有加热吹风的功能，可根据温度自动调节加热吹风，使办公环境更加舒适;座椅的智能化功能，通过一个指令能令会议室的所有座椅能一键归位;座椅安装气囊腰托，使用者可根据腰部的舒适度来调节腰脱的位置;高端线控底盘可以满足不同人体需求实现舒适度调节。当今的办公工作状态，越来越追求舒适智能，一些企业员工对于工作的环境要求日益提高，如何让企业的员工喜欢上工作，是一项重要的研究课题。

2  平行双曲柄结构的功能原理特性及应用场景

平行双曲柄机构是一种典型的四杆机构之一，由曲柄、摇杆、连杆、机架组成。曲柄或摇杆通过直接接触将预订的运动传给从动件。由于曲柄摇杆机构可以实现复杂的运动要求，而且具有结构简单紧凑的特点，所以广泛应用于各种自动化机器、仪器和装配线，例如纺织机械、印刷机械以及一些控制系统等装置中，广泛应用着各种类型的曲柄摇杆机构。

具有急回特性的平行双曲柄机构是常用的四连杆机构，曲柄的转动使从动件按预订的运动规律摆动。由于曲柄摇杆的运动特征依赖于曲柄、摇杆、连杆的长度和行程速度比的类型。在常规设计中，为了获得从动件的预订输出运动（位移、速度和加速度），必须合理选择从动件的类型和机构参数后精确的设计曲柄摇杆的数值参数。

平行双曲柄机构运动时其连杆作平面复杂运动，连杆上每一点都描出一条封闭曲线-连杆曲线。连杆曲线的形状随点在连杆上的位置和各杆相对尺寸的不同变化而不同，连杆曲线形状的多样性使他有可能用于描绘复杂的轨迹。

3  平行双曲柄机构在家具办公转椅中的实现及应用

市场上常规的办公转椅的机构有两种，一种是TG基本倾仰功能（坐背同步运动），另一个是STG同步倾仰功能（坐背关联性运动）。

基本倾仰功能，即椅背和椅座固定在一体，通过底盘机构实现一定角度的椅背往后倾仰调节，但防倾倒的角度限制，一般倾仰角度较小。用户在久坐后，使用起来会很累，且无法实现午休的功能。而同步倾仰机构功能（如图1）原理为椅背和椅座是两个独立部件，当椅背往后倾仰到末端，坐垫运动的范围变化0[°]～3[°]。用户在使用时，可以将椅背调节到最大角度后锁定，然后进行午休使用。

市场上常规的STG同步倾仰机构，都会有一个旋钮手柄，用来调节椅背倾仰力的大小，每个换个人使用不方便，需要重新调节。

而每个用户存在高矮胖瘦的差异性，一些座椅对于一些身体较胖的人很容易将椅背往后调节倾仰进行休息，另一些座椅对于一些身体较瘦的人，没办法往后倾仰，因此坐起来不舒适。经研究，我们发现身体重量和椅背的倾仰力度有直接的关系，而通过平行双曲柄的结构原理，巧妙的将椅背和椅背进行柔性关联，使用者坐在坐垫上的压力，与往后倾仰时的力度能够有效的进行同步，即实现自适应的同步倾仰机构运动原理。

当用户使用办公椅时，只需要调节锁定和解锁功能即可，无需通过手柄旋钮调节椅背的倾仰力，根据人体自身的体重压力自动调整到对应的倾仰力值，实现最佳的倾仰状态。

4  平行双曲柄机构在座椅中的应用对人体健康带来的价值及效益

（1）通过自主创新与同业差异化特点增加产品竞争;同时增加设计亮点，提升技术壁垒，控制产品成本，提升产品性价比及材料的环保性、耐用性等。通过对中高端座椅人机研究，从职员椅紧张而长时间的工作压力，午休时的短暂放松相当重要，我們需重视用户头部、颈部、腰部等关键部位放松与伸展运动，迎合更多公司办公使用群体，更有效的适合用户型坐姿需求，提高工作效率目的。

（2）通过技术的改良创新，将传统的扭簧压缩调节倾仰力的座椅机构改良为通过曲柄摇杆调节的自载式调节机构，利用人体本身重量去对多连杆机构进行压缩，多连杆弹簧压缩的比例根据不同人群的重量进行自行分配，从而达到自载重调节的功能。

（3）机构功能的智能化，不同体重人群利用自身重量载荷，可自动调节背部的支持力，从而解决了重量大的人群无法提供足够支撑力和重量轻的人群背靠不下仰的技术难题。

通过对产品背部曲率按照人体自然曲线进行研究，设计出适合人体背部压感的办公座椅，大大降低了办公人群长时间坐立疲劳度，并有效防止了使用者长时间久坐而带来的腰椎问题;跟座椅机构相关单位共同研发开拓，提升产品在市场销售带来的经济效益。

5  结论

通过高端线控座椅的开发，增加了座椅舒适度，提升了座椅舒适度调节的便捷性，减少了久坐带来的腰椎间盘突出，颈椎病等问题，对健康办公环境作出了一定的贡献，同时节约了人力成本，优化了结构，突出了产品的差异化，提升了产品的品质及技术门槛，增加了产品卖点，实现了不同体重人群利用自身重量载荷，可自动调节背部的支持力的功能，解决了重量大的人群无法提供足够支撑力和重量轻的人群背靠不下仰的技术难题。因此，平行双曲柄机构在家具座椅中的应用在市场开发与应用技术领域上有很广阔的空间，具有良好的经济、社会和生态效益，产品在市场上有较强的竞争能力，并且有很好的市场前景。

参考文献：

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