基本信息
- 项目名称：
- 自平衡立体转动书架
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本设计是一种实用新型书架，该设计是为了提高书架的空间利用率，使其在一定的空间范围内能够最大限度的有序容纳更多的书籍，即把闲置和无用的空间充分有效的利用起来；在此基础上，尽量减少人使用书架时的劳动强度，使取阅和存放书籍更加简便；总的来说其主要特点有两个方面：一是充分利用空间，二是使用方便。
- 详细介绍：
- 自平衡立体转动书架把“水车”的转动原理与链传动的结构形式相结合，改传统多齿传动为少齿传动，每一个书台都与一个相应的齿连接，书台随着传动带的链传动形式而实现空间立体转动；书架的高度可以根据环境的具体高度而定，实现了空间利用率的最大化；每一层的书台都可以通过链传动的形式转动到任意位置，以方便取阅和存放书籍。为保证书架的稳定性及书台的平衡性，利用蜗轮蜗杆的自锁特性保证书架整体的稳固传动；书台的设计采用钟摆原理，通过设定限定其在左右一定角度范围内的摆动，实现了书台的自平衡功能。 1.书架的链传动形式 当书架的每一层书台都以链传动的形式在皮带传动下按照其轨迹转动时，人可以通过控制书架的转动，实现对书架的定位，把任何一层书台上的书都转动到自己所在的位置，从而能够方便的查找任一层的图书，减轻人们的劳动强度。另外，一般图书馆里面的书架高度都不会超过两米，因为书架太高会导致不好拿书，但是往往书架上空都还有空间，利用此种结构就可以把上面闲置空间利用起来，大大提高了空间利用率。这样一来，虽然书架很高，对于存放在书架上的高层图书，人们不必再使用高凳或梯子去取放，因此大大增加了安全性。 2.紧密的多面书架结构 该立体转动书架的设计相当于把两个书架结合在一起，从而有了四面书架，其链传动的结构形式使得内部两面的书也可以通过转动到达外部，在书架的一边就可以拿到其高度空间内两倍的书量，使得书的取阅和存放更加方便快捷。这样紧密的多面书架结构在其纵向可以加高以有效利用空间的基础之上也达到了其横向的空间利用度，从而达到节省空间的作用。 3.书台的自平衡斜面设计 把此书台两边的底板都分别向上倾斜一定角度，并以活动铰链的形式与连轴相连，当书台两边所放书的重量不一致时，书台就会以连轴为转动中心向较重的一边倾斜，如果使倾斜角度的最大限度（也就是当书台一边放满书而另一边不放书时倾斜的角度）保持与底板的倾斜角度一致，那么倾斜到最大值时的书正好是水平放置。这样，不论书台两边的书的重量是否平衡，放在其上的书都是很平稳的，不会因为书台的倾斜而掉落。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.设计目的 本作品的设计目的主要有两个方面：一是充分利用空间，二是使用方便。 2.基本思路 此设计把“水车”的转动原理与链传动的结构形式相结合，改传统多齿传动为少齿传动；书架的高度可以根据环境的具体高度而定，实现了空间的充分利用；为保证书架的稳定性及有效利用空间，书台的设计采用钟摆原理实现书台的自平衡功能。 3.创新点 （1）书架的链传动形式 当书架的每一层书台都以链传动的形式在皮带传动下按照其轨迹转动时，人可以通过控制书架的转动，实现对书架的定位，把任何一层书台上的书都转动到自己所在的位置，从而能够方便的查找任一层的图书，减轻人们的劳动强度。 （2）紧密的多面书架结构 该立体转动书架的设计相当于把两个书架结合在一起，其链传动的结构形式使得内部两面的书也可以通过转动到达外部，这样紧密的多面书架结构在其纵向可以加高以有效利用空间的基础之上也达到了其横向的空间利用度。 （3）书台的自平衡斜面设计 把此书台两边的底板都分别向上倾斜一定角度，并以活动铰链的形式与连轴相连，如果使倾斜角度的最大限度保持与底板的倾斜角度一致，那么倾斜到最大值时的书正好是水平放置。这样，不论书台两边的书的重量是否平衡，放在其上的书都是很平稳的。 4.主要技术指标 （1）书台底板倾斜角度为30° （2）书架整体的自锁性能通过蜗轮蜗杆机构得以实现 （3）空间立体转动是基于“水车”原理与链传动的结构形式
科学性、先进性
- 该作品是把“水车”原理与链传动的结构形式相结合，紧密的多面书架排列结构又是基于斜面书台的自平衡功能，使得书架在节省空间的同时还能实现书籍乃至整个链传动结构的稳定运行。书台通过连轴悬挂在传动带上，其运动形式就是传动带在齿轮的传动下带动书台的转动。书架多面放书和两面拿书的结构特点，最大限度的增加了书架的空间利用率。 该书架紧密的多面排列结构是以每个书台都能保持平衡以及链传动整体的自锁性能为基础的，只有其自平衡和自锁能够得以实现才能体现出多面紧密排列的功能性与实用性。其自平衡和自锁分别通过书台的斜设计和蜗轮蜗杆的自锁特性来实现。 把蜗轮与带动传动带转动的齿轮用同轴形式连接固定起来，蜗轮转动则齿轮也会同时转动。蜗杆与电动机的转轴固定连接起来，电机的转动带动蜗杆的转动，从而带动蜗轮与齿轮的转动。这样一来，只有当电机转动时书架才会转动，当书架在重力差的作用下具有向重力大的一方转动的趋势时，由于蜗轮蜗杆的自锁性使得书架整体保持静止稳定状态。
获奖情况及鉴定结果
- 2011年5月，**大学第*届学生课外学术科技作品竞赛--特等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 1.模型 2.现场演示 3.图片 4.录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 书台底面的倾斜设计使书与水平面成一定角度，防止由于书台两边重量不均导致书掉落的自平衡装置。 技术特点 （1）基于“水车”原理与链传动所形成的空间立体转动形式 （2）书架的转动使得在其内部的书可以通过转动到达外部，实现了书架紧密的多面放书形式。 （3）放书台的斜面设计使得其具有自平衡功能，赋予书架特有的实用性和巧妙性。 此书架除了适用于图书馆等一些藏书量多的场所外还适用于家庭、个人、以及办公场所，可重点面向企业和高校的图书馆推广。 作为书架，其节约空间、省时省力和自平衡的几大优势特点就赋予了其特有的先进性及人性化设计。使用此种适合其高度条件的自平衡立体转动货架形式，既能实现商店空间利用的最大化和最合理化，还能让消费者挑选商品更加方便快捷.其不受使用者能够触及的高度限制的功能，使此人性化的设计也很适合坐轮椅的人使用。 根据此设计的结构特点和优势，此种书架及其衍生出的一系列产品具有非常广泛的市场前景和可观的经济效益。
同类课题研究水平概述
- 书架的类型大体可分为两大类，艺术型和实用型。 艺术型的书架往往适合于家庭使用，其主要讲究的是造型的新颖美观和独特的一面，实用性是其次，最主要的目的是为了装饰和美化家居环境。实用型的书架往往外形很简单，它最主要考虑的是书籍的空间合理利用性及取阅的方便性。此“自平衡立体转动书架”的外观有圆滑的曲面形状，外观上具有一定的美感，但最突出的还是其实用性价值。以下就介绍几款具有代表性国内外以实用性为基础的书架。 1.最常见的图书馆书架 图书馆里的杂志书架，其特点就是每层书架中间都有一块斜放的挡板，挡板把每层书架分为里外两层，外面一层可以把书正面立放，这样就能一眼看见杂志封面，而里面一层可以把书摞起来放置，这样的设计既能把杂志封面展现出来又能使其内部空间得到利用；普通的放置书籍的书架，该书架可以两面放书和拿书。2.带挂梯的书架 由设计师Kuan-Sheng Wu设计的这款书架，其特点在于其书架的外框可以作为挂梯以供拿高层的书。由于图书馆里的藏书比较多，因此书架通常都比较高。所以想要拿到最顶上的书，通常都要借助梯子，但是大部分图书馆里的梯子的数量都比较少，使用不方便。将书架的外框设计成一个分体式的梯子，平时不用的时候可以搭在书架上，需要的时候只要将其取下，即可轻松的拿到自己想要的书了。 3.可重组多用的书架 这是一款外国设计师设计的书架，准确的讲它是一个电脑桌书架，此书架即能做电脑桌又能做为书架，可以按照装配示意图把其组装成一个电脑桌，也可以按照装配示意图组装成书架，此设计的特点是可以实现一物多用的效果，适合于个人和家庭使用。 4.双面浪型书架 一般图书馆书架必须用书立或书夹，图书还架时，如果书夹角度偏差会“爆书”，读者选书和归架必须频繁卸动书立和书夹，不胜其烦，且容易损坏图书。翻盖式期刊柜（所谓矮柜）要一只手掌托，困住了一只手！也不适合开放式借阅。双面浪型书架由武汉理工大学胡昌志设计，此书架改传统平行托书板为浪型载书板，免用书夹和书立，能有效降低图书乱架率和折损率，增强载书板承重量，方便了读者，减轻了馆员的负担。
