翻转床床体翻转的目的是实现床体的收纳,以便满足房间睡眠-休闲、学习空间转换的用户功能需求。因为翻转床的床体框架、床板、床垫和床上用品等零部件加起来质量较大,如仅凭借人手部力量支撑则翻转困难,且在操作过程中存在砸到人的风险,所以实际翻转床产品均需要借助辅助结构实现翻转和随停的功能。由于气弹簧具有支撑、缓冲的作用,因此恰好适用于翻转床的运动功能需求。
壁柜式翻转床的翻转功能主要由气弹簧机构实现,分析翻转床的运动本质就是分析气弹簧机构。壁柜式翻转床结构和气弹簧机构,翻转床左右两侧具有相同连杆结构,其中A点为翻转床的翻转中心,由螺栓将床体翻转框架和固定柜体铰接;BC为气弹簧,气弹簧两端分别和固定柜体及床体翻转框架铰接;床体翻转存在两个极限状态,即收纳状态和使用状态,处于收纳状态时气弹簧处在伸展状态,即B1C,处于使用状态时气弹簧处在压缩状态,即BC。
翻转床在收纳时气弹簧处于伸展过程,气弹簧的伸展力辅助床体的上翻过程。床体收纳进柜体时,此时床体重力矢量经过翻转中心A,在无外力情况下床体静止不动。翻转床展开过程中气弹簧处于压缩过程,气弹簧的压缩力为床体下翻过程提供缓冲力。
基于静力学和力矩平衡原理完成了翻转床两个极限位置的受力分析,构建了翻转床气弹簧分析计算理论,运用该理论能够通过翻转床的床身质量和尺寸得到气弹簧的最小伸展力、行程和弹性系数,从而完成气弹簧选型;运用CAD工具做两圆相交的几何法得出气弹簧安装位置的确立方法;基于力矩平衡原理构建合力矩和翻转角度β的关系式,得出翻转床悬停范围。