学生寝室用的拓展式床头衣柜的设计

摘 要：衣柜是存放衣物的常用存储家具，尤其是在大学寝室内，一款多功能的衣柜十分重要。文章设计了一种能节省寝室空间的悬挂式衣柜，给出了具体结构以及实现方法。

关键词：寝室用；衣柜；设计

1 背景技术

衣柜是用于存放衣物的常用家具。现在国内外市场衣柜种类繁多，有简易组装式，嵌入式等，衣柜是由柜体和柜门、五金配件构成的，但是这些衣柜多为落地式结构，十分占用空间，在国内，大学寝室一般住二到八个人，寝室里布置了床，书桌等日用品后，寝室中同学的平均剩余空间十分少，由于空间受限制，不能制作成传统的柜式衣柜用于放置衣服，然而，有些衣服必须进行悬挂，如若推放在衣柜里，容易导致衣服褶皱，从而影响衣服的美观及使用寿命，同时考虑到大学可能需要搬寝的需要，传统式衣柜不易搬运，故急需一种寝室用的便携衣柜。

2 基本原理

本设计通过不断实践与研究，设计了一个能够在寝室内使用，又不占用空间的悬挂式衣柜。它由主框架，绳子和遮布构成，效果图如图1所示，主框架由方形不锈钢空心管和圆形不锈钢空心管构成，各管间采用螺栓连接，并用绳子将主框架绑在寝室用床的床头架子上使得衣柜得到固定，衣柜主框架上装套可拆卸的具有良好防尘功能的遮布，装套上时可以防尘，取下时可以晾衣服。

图1

3 设计过程

比起传统落地式衣柜，悬挂式衣柜的下方还可以堆放更多物品，能更好的节省空间，因此本衣柜选用悬挂式。考虑到结构稳定性，主框架形状初步设计如图2所示，为了减轻衣柜整体重量，所有主框架均选用空心管，衣柜挂放杆选择圆形空心管，而其他杆考虑到固定时的贴合性均选用方形空心管。

初步设计主框架计形状后，再对结构稳定性进行优化，运用ansys仿真软件进行有限元分析，根据市场调查和实际尺寸考虑，仿真具体数据如下，方形管为边长19mm的薄壁不锈钢方形管，圆形管为直径16mm的薄壁不锈钢圆形管，壁厚均为0.4mm，同时考虑到平均一个同学的挂放衣物重量，仿真承受重量选择125N，各管长度如三视图图3所示，建立仿真模型。

建立模型后，对模型进行划分网格，根据模型尺寸，取网格大小为10mm，使用六面体网格，进行网格划分，网格为均匀的六面体网格，质量较高，这有利于有限元分析结果的准确性经过计算，得到应力云图如图4所示。由图4可知，不锈钢架中，方形管上除了与圆形管相交处附近外，其余位置应力均小于50Mpa；圆管上应力均小于140MPa。而在圆管与方型管相交位置，由于存在应力集中，应力超过了材料的屈服极限，使用中容易产生拉裂的情况。

图4

图5

因此对此结构进行加强，改进方法为在薄弱处加两处加强筋，如图5所示，在圆管与方管相交处，增加长度为50mm的斜支撑，角度为45度。

对改进设计后的模型再进行仿真分析，强度满足要求。由此，完成主框架形状设计。

主框架形状设计完成后，为了使衣柜易于搬运，进一步将其设计成可拆型，各部分连接处使用螺栓连接，考虑加强杆需要固定在圆管和侧面杆之间，在加强杆两端设计两个弹簧件。

衣柜的固定方式选择用绳子将其绑在寝室用床架处，这样稳定性较高，同时如若固定处损坏，较易维修。

最后设计衣柜外观时考虑到衣柜的遮尘性，在主框架上装套可拆卸的具有良好防尘功能的遮布，装套上时可以防尘，取下时可以晾晒衣服。

4 应用效果

本设计主要针对大学寝室，解决了大学生寝室空间小，没有地方挂衣服（尤其是一些容易出褶子的衣服）的问题，衣柜挂在床头既能节省空间，也可以方便同学们拿取衣物，并且衣柜主框架设计成可拆卸装置，方便运输，不用时收起来也不占用空间。寝室应用本设计之后，将有效的节省寝室10%的空间，使得同学们可以充分利用空间，而对于学校来讲，若为每个同学配备一个衣柜，以重庆大学为例，将至少需要约20000个衣柜，传统落地式衣柜市场价为150元，而本设计成本比较低廉，经计算批量投产后成本只需46块，将会为学校节省不小的开支。该项目批量生产后，将以其功能强、易运输、可靠性好、成本低等优点而抢占市场，具有可观的经济效益和社会效益。