关于一种新型雨伞的设计

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应 用 科 学
２ 第期 科年 １ ０ ８ １ 蟊 ０ 鞴
关于一种新型 雨伞 的设计
薛小乐
（ 天津顶津食 品有限公 司 ，天津 ３ ０ ５ ） ０４７
摘 要 以雨伞 的发展历史 和文化为背景 ，结 合传统雨伞 的设计原理 ，以人 因工程 的思想为指导 ，设计 出一 种便携 、新颖 、独特而 又实用
图１新型雨伞一正视平面图
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图２新型雨伞一俯视平面 图
图３新型雨伞二伞 中 骨连杆机构示意图
左侧另外两半径的长度＝７ ３ √ ５ ＋ ５ ＝８ ４ｍ ３． ＋ １ １０ ５． ｃ ４ ６
至此 ，新型雨伞 的８ 根骨架长度 均已获得 。伞 中骨的长度为６ ｅ 不 ０ｒ ａ 变 。则新型雨伞——设计完成 。直视平 面图如 图１ 所示 ，俯视平面 图如 图２ 所示 。 ２ 伞 中骨 的设计—保持伞面大小形状都不变化 ，伞 中骨也保持与 ）
伞面的中心点一致。通过一种将伞 中骨 的顶端设计成连杆结构来改变伞 中骨的移动 ，如图３ 所示 。从 而改变伞 面相对 于人 的空 间位置 ，达到有 效利用空间的效果 。由上面计算可知 ，连杆中部与地面平行部分长度约 为１ｅ ２ｍ。这样就保证了伞下空间的最大利用率。但是连杆机构必须为实 心体 ， 则必须将连杆机构放在伞 中骨 的最顶端 ，且应该是伞 中骨 中最细 的部分 ，这样才方便伞中骨的嵌套 。这样一来 ，伞 中骨必须与平常所用 的雨伞相反安装，上细下粗。由于伞骨架与伞 中骨的形成一定的缝隙 ， 导致 在风中撑伞时雨伞抖动的现象。这也是这个设计不可避免的缺陷。
２ 新型 雨伞 的设 计制 图
１ 新型 雨伞 的设计 思路
以常见 的三折伞为例 ，进行改进 。普通三折伞 由８ 根骨架构成 ，伞 面半径为４ｃ 手柄到伞帽６ｃ ，收起长度约２ｅ 。以男 士为例 ， ９ｍ ０ｍ ４ｍ 成年男 士正常肩宽４ｃ ５ｍ，头宽 １ｅ ，胸厚１ｅ 。人们 日 ５ｒ ａ ５ｒ ａ 常撑伞 中骨架距离脸部 约４ｍ。人们 日常撑伞 习惯导致雨伞的实际保护 面积变小 ，有一部分空 ｃ 间没有得到合理利用，使人们在雨天有一侧身体经常被雨淋湿。 鉴于上面提到的传统雨伞的缺陷 ，为了更符合 人 的使用习惯 ， 们 使 人们在下雨天整个身体都在雨伞 的保护范围之 内，则要对传统雨伞进行 改进 。主要从两个方面去考虑，一个是伞 面，一个是伞 中骨，通过对这 两个部件的设计 ， 达到是雨伞下面的空间被充分利用的目的。 １ 伞面的设计一 如果要保持伞 中骨不 动 ，改变伞 面来使雨伞 空间 ） 得到充分利用 的话 ，则伞 面在伞 中骨两边 的长度 、大小都需要调整 ， 得 到一个伞面直径的黄金分割点。具体计算过程如下 ： 伞 的上下直径保持４ ｃ 不变 ９ｍ 伞 的右侧空余长度－ ９ （ － ）３ ｃ － 一１ ４＝ ８ｍ ４ ５ 伞的左侧空余长度－ ９ １ １－ ＝５ｍ － —５ ５ ４ １ ４ — ｃ 伞的右侧 比左侧多的长度＝ ８ １＝３ｍ ３ — ５ ２ｅ 为了更好的平衡使用空间，将多出的距离对等分配 ，则右侧需转移 到左侧２， ２ ｃ ３ １． ｍ ＝ ５ 得到新设计出的雨伞右侧半径长度为４ － ２ ＝ ６ ｅ ９ １． ３ ． ｍ ５ ５ 再通过黄金分割点计算 ，（ 一 ８ ｏ １． ／Ｘ ３ ． ｅ ９ ｘ ＝ ． ８ ￣ ＝ ７ ３ｍ ８ ６ 得 ４ 两数据非 常接近 ，选取黄金 分割点数据 ， 则伞 右侧三条半径 均为 ３． ｅ ７４ ｍ，左侧最长半径为９— ７ ３ ６ ． ｃ ３ ８ ３ ． －０５ ｍ ４ ７ 计算左侧另外两条半径 。由于其对称且右半径为３． ｃ 则左侧半 ７ ３ｍ， ４ 径长度等于右侧半径长度＋ 脸部正面与胸部厚度构成的直角三角形 的对 角线长度。
３ 新型 雨伞 的优 缺点 优点 ： 第一种在便携性方面大大加强 ， 而且设计更加个 ｌ化。伞 的 生 不 对称 设计 ，突破传统 雨伞的外形 ，其伞 面弧度的变化也有着非常强 悍 的空气动力学性能 ，抗风性好 。不对称的形状既可以很好 的照顾好 背 部 ， 比普通雨伞提高了前面的视线条件 ，在保证使用者视线不会阻挠 也 的同时 ， 侧面也不会被雨水弄湿。 第二种在外型上变动不大 ，更加接近市场 ，靠近大众且制造工艺 比 较成熟。 缺点 ：第一种雨伞在制造过程中的工艺较为复杂。且不对称结构会 造成使用上的—些不平衡 。 第二种伞抗风力较弱 。且在使用 中弯 曲后的连杆机构可能碰触到或 者头部，造成伤害。连杆机构的实心体必将使雨伞 自 身重量上升，而且 连杆机构 的增加 ，在保证伞 中骨相对长度不变的情况下 ，会使伞 中骨长 度变长，造成便携性 的降低 。连杆机构 的松紧程度决定 了收伞的难易程 度。 从消费者的角度来讲 ，新型雨伞具有便携、新颖 、独特的优势 ，符 合人们平时的撑伞 习惯 ，其在携带上 的方便性 、设计 的独特性、赡买的 实用性方面 ， 必将获得消费者的认 同。但相对于生产厂商而言，在生产 上必将带来工艺 的变革 ，又因为其外观 的不对称性 ，必将给生产带来一 些麻烦 ，降低生产率等 。但我相信这种伞有广阔的前景 ，随着技术的不 断成熟 ， 越来越多被厂家所选择 。
的雨伞 。
关 键词 新型雨伞 ；设 计思路 ；设 计 中 图分类 号 Ｔ 文 献标 识码 Ａ Ｂ 文 章编 号 １７— ６ １（ ｌ） ２０ — ｌ ６３ ９７一 ｏｏｏ — １４０ ２ ９ １
笔者在一次下雨天去上班的路上 ， 发现传统雨伞 的设计与人们生活 习惯有些冲突。由于伞是一种完全对称的结构 ，而人们在撑伞时总是习 惯右手抓住伞柄 ，并举在脸 的右侧 ，与右侧肩膀差不多齐的位置 ，这就 导致雨伞的左半边替身体的右半边遮雨 ，而身体 的左侧则部分暴露在雨 中 ，同时 ，雨伞 的右半边下面则 留出很大的空 间没有有效利用 。左撇子 则刚好相反。如果人们 为了使整个身体都在雨伞的保护范 围之 内， 则需 要将伞柄对 准身体的中央对折线 ，这样 的话伞柄会对人们前行的视线造 成一定的干扰 ，并且一直保持这样的状态会使身体感觉非常别扭 ， 从人 因工程的角度来说 ，这一点缺陷是需要改进 的。