一种五轮旋转爬楼推车的设计

思常红

（柳州职业技术学院，广西 柳州 545006）

目前市面上现有爬楼拖车种类很多，有三轮旋转拖车、四轮（十字）轮拖车、小轮带大轮拖车等，其最根本的设计思路都是以拉为主[1]。如图1所示的三轮拖车上楼示意图，图中1为拖杆、2为货物、3为轮子托架组，以轮子托架组中心为受力点，作受力分析如图2所示，当人上楼拉动拖杆1移动车时，人要承受一个倾斜拉力F，F可分成水平拉力F1和垂直拉力F2，货物2重力为G，（车子重力不计），如果小车能够拖动上楼，人的垂直拉力F2＞G，水平拉力F1使轮子旋转向前爬行。从受力图可以看出，货物能拉上楼，前提是货物的重量必须是人能承受，或是能提起的重量[2]。由此可见，拉车上楼是很费力的，适合于体积大且重量轻的货物。

图1 三轮旋转拖车

图2 拖车受力图

1 五轮旋转爬楼推车的结构设计

五轮旋转爬楼推车的结构如图3所示。由连接杆1、连杆2、连接杆3、连接杆4、卡位挡板5、螺栓螺母6、支撑杆 7、卡位挡板 8、限位卡扣9、卡位挡板10、手握杆 11、支撑杆 12、卡位挡板 13、连接杆 14、底端支杆15、万向轮16、连杆 17、连杆18、连杆19、连接杆20、连杆21、连杆22、可伸缩手握杆23、连杆24、连杆 25、支撑板 26、支撑轴 27、螺栓 28、橡胶轮29、轮毂 30、轴承 31、套筒 32、挡圈 33、套筒 34、轴承35、轮挡板36、支撑杆等零件组成37.

图3 五轮旋转爬楼推车结构图

五轮旋转爬楼推车的主体支架如图3中俯视图所示，四周框架采用两根连杆21和两根连杆24焊接而成，中间加固连杆18、19与连杆24之间采用焊接，三根加固连接杆20分别与连杆21、18、19焊接固定。主体支架的尾端连接有可伸缩手握杆23（包括两端的伸缩杆），伸缩手握杆23内设置有限位卡扣9与连杆21上的圆孔固定（限位卡扣目前应用较多，如雨伞杆连接处等，在此不做详细描述），伸缩手握杆23内可设计两至三处限位卡扣9，以方便操作人员根据自己情况调节伸出长度。

五轮旋转爬楼推车的前端挡板如图3中B-B剖视图所示，由连杆2、4和连接杆1、3焊接而成，连杆2、4底端与卡位挡板5焊接固定，卡位挡板5与连杆21采用螺栓活动连接，可以任意旋转角度，当旋转至90°时，连杆2底端和连杆21端面贴合，起到限位作用。

五轮旋转爬楼推车推支架如图3中A-A剖视图所示，两根连杆22与连接杆14焊接固定，底端卡位挡板8与连杆22焊接固定，卡位挡板8与连杆21采用螺栓活动连接，同样可实现90°转角，连杆22在使用时必须与连杆21保持90°固定，因此，在连杆22和连杆21端面上安装固定支撑杆7，采用螺栓固定连接。

五轮旋转爬楼推车支撑轮支架如图1中A-A剖视图所示，两根连杆25与连杆17、底端支杆15之间采用焊接固定，底端支杆15两端与万向轮采用螺纹连接。两根连杆25顶端与卡位挡板13焊接固定，卡位挡板13与连杆18、19螺栓活动连接，可旋转90°.在使用时必须与连杆18、19保持90°固定，因此，在连杆18、19和连杆25端面上安装固定支撑杆12，采用螺栓固定连接。

五轮旋转爬楼推车旋转轮支架如图4中C-C剖视图所示，支撑杆37和支撑板26、支撑轴27采用焊接固定，支撑杆37与两根连杆21端面采用螺栓固定。五轮旋转支架与支撑轴27一端采用垫圈固定，一端采用螺母固定，垫圈和螺母均与轴承35内圈接触。轴承35的外圈与套筒34固定，套筒34与轮挡板36焊接固定。轮挡板36上均布5个轮子，每个轮子采用螺栓28与螺母固定，轮子与轮挡板36之间放置有挡圈33，挡圈33与轴承31内圈接触，轴承31内圈两端与套筒32轴向固定，套筒32安装在螺栓外圆处。轴承31外圈与轮毂30固定，轮毂外圆上安装有橡胶轮29.轮子可以独立旋转。

图4 五轮结构图

2 实施的方式

五轮旋转推车如图3所示安装好的车体形状图，货物或物品放置在主体支架上靠前端挡板处，货物长度最长不要超过卡位挡板8处，最佳的放置长度应在前端挡板和卡位挡板13处之间。当在平地推动五轮旋转推车时，人的手应抓住手握杆11，向前推动五轮旋转推车，当需要转向时，可通过后万向轮实现（使用方法与普通的超市购物车相似）。当推动五轮旋转推车上楼梯时，手握的位置应调整在可伸缩手握杆23处，这时人向前推进至第三个阶梯时，人所处手的位置和可伸缩手握杆23趋于水平，五轮旋转支架中的轮子1靠近台阶时，轮子2通过五轮旋转支架轴心旋转到下一个台阶上，轮1通过车子向前推力的作用下，滑动到与轮2同一台阶，从而实现旋转爬楼功能[3]。

3 结束语

日常生活中，对于一些零散的、随身能托运的货物，通常使用拖车作为辅助工具，不仅省力，使用也方便。当在平地推拉车时，车轮能承受货物的重力，人只需向前使用拉力即可，省时又省力[4]。但是在上楼时，人要承受货物的重量向上拉动拖车爬楼，相当费力。如果车轮能承受一定货物的重量，人只需把车子向前推进上楼，相比于拉车上楼，要更省力些，这是本发明主要研究的目的。为了使轮子更方便省力上楼，本文设计了一种五轮旋转爬楼推车，该车在上楼梯时拟减小轮心转动的角度，不仅省力，且效率高。