【正文】 ........................... 12 套筒 (輪軸 )的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................ 13 軸設(shè) 計(jì)與校核 ................................................................................................... 14 總體設(shè)計(jì) .............................................................................................. 14 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................... 14 軸的校核 ............................................................................................ 14 V帶設(shè)計(jì) ............................................................................................................ 15 確定計(jì)算功率 ..................................................................................... 15 選擇 V帶類型 .................................................................................... 15 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 ..................................................... 15 驗(yàn)算帶速 v ........................................................................................... 15 確定 V帶的中心距 a 和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ..................................................... 15 驗(yàn)算小帶輪上的包角 ......................................................................... 16 計(jì)算帶的根數(shù) .................................................................................... 16 計(jì)算單根 V帶的初拉力的最小值 .................................................... 16 計(jì)算壓軸力 ........................................................................................ 17 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................. 17 車(chē)輪半徑尺寸研究 ............................................................................................ 17 結(jié) 論 .......................................................................................................................... 19 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 20 致 謝 .......................................................................................................................... 21 1 1 緒論 1． 1 研究目的 輪椅是年老體弱者以及下肢傷殘者必不可少的代步工 具，隨著無(wú)障礙設(shè)施的增多，輪椅使用者的活動(dòng)范圍逐步加大。但障礙物卻使輪椅受到很大限制，因此研發(fā)價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單易用的可翻越障礙物的輪椅是康復(fù)工程工作者面臨的一項(xiàng)比較緊迫的任務(wù)?，F(xiàn)代由于采用了傳統(tǒng)的輪式結(jié)構(gòu)，只能夠在平地上行走，面對(duì)臺(tái)階、樓梯這樣比較復(fù)雜的地形卻顯得無(wú)能為力。解決這一問(wèn)題的最好方法就是改進(jìn)殘疾人使用的行走設(shè)備，也就是說(shuō)通過(guò)改進(jìn)殘疾人輪椅的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使其能夠適應(yīng)日常生活中所碰到大多數(shù)的地形。 本次設(shè)計(jì)的題目高通過(guò)性輪椅設(shè)計(jì)，其主要原理在于四個(gè)輪子在正常運(yùn)動(dòng)中四輪驅(qū)動(dòng)行走；而在遇到障礙的時(shí)候可 以像腿一樣的行走，以通過(guò)障礙物；而在車(chē)身則采用滑軌式自動(dòng)調(diào)平結(jié)構(gòu)。 1． 2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外對(duì)爬樓梯裝置的研究開(kāi)始得相對(duì)較早，最早的專利是 1892年美國(guó)的 Bray發(fā)明的爬樓梯輪椅。此后，各國(guó)紛紛開(kāi)始投入此項(xiàng)研究，其中美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和日本占主導(dǎo)地位，技術(shù)相對(duì)比較成熟，且有一些產(chǎn)品已經(jīng)投入市場(chǎng)使用。我國(guó)對(duì)此類裝置的研究雖然起步較晚，但近年來(lái)也涌現(xiàn)了很多這方面的專利，然而投入實(shí)際使用的還很少。 日本千葉工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)出了一款全新的輪椅，這個(gè)輪椅的獨(dú)特之處就是能夠輕易地在不公正的地面上使用。 這款輪椅配有一排感應(yīng)器來(lái)探測(cè)障礙和地面變化，并能夠自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。借助于四輪驅(qū)動(dòng)和五軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該款智能機(jī)器人輪椅能夠完成多種難度動(dòng)作。 平常，它像普通的輪椅一樣通過(guò)滾動(dòng)前行，但是如果碰到臺(tái)階或者溝道的話，它的輪子就可以變得像腿一樣通過(guò)障礙。使用者需要做的僅僅是通過(guò)操縱桿告訴它往什么方向移動(dòng)，這個(gè)智能機(jī)器人輪椅會(huì)自動(dòng)評(píng)估周?chē)牡匦稳缓笞龀稣_動(dòng)作。當(dāng)然如果路面不平的話，它會(huì)自動(dòng)控制座椅確保它保持水平。 2 2 方案選擇 2． 1 常見(jiàn)方案 輪組式 輪組式的特點(diǎn)是每個(gè)輪組依照星形輪的 方式進(jìn)行運(yùn)動(dòng)：平地行駛時(shí)，各小輪繞各自軸線自轉(zhuǎn)；爬樓梯時(shí)，各小輪一起繞中心軸公轉(zhuǎn)。 內(nèi)蒙古民族大學(xué)物理與機(jī)電學(xué)院的蘇和平等人借鑒了 iBOT 的爬樓方式，采用星形輪系作為爬樓梯機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一種雙聯(lián)星形機(jī)構(gòu)電動(dòng)爬樓梯輪椅。改輪椅爬樓時(shí)需要人工輔助或者樓梯扶手的輔助支撐，使其能調(diào)整重心的位置，安全爬樓。 圖 21 雙聯(lián)星形爬樓梯輪椅圖 圖 22 雙聯(lián)星形爬樓梯輪椅改進(jìn)圖 履帶式 履帶式爬樓梯裝置的原理類似于履帶裝甲運(yùn)兵車(chē)或坦克，技術(shù)較成熟，操作簡(jiǎn)單，行走時(shí)重心波動(dòng)很小，對(duì)樓梯的形狀、尺寸適應(yīng)性強(qiáng)。英國(guó) Baronmead 公司開(kāi)發(fā)的一種電動(dòng)輪椅車(chē)，底部是履帶式的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)， 可爬樓梯的最大坡度為35 度，上下樓梯速度為每分鐘 1520個(gè)臺(tái)階。法國(guó) Topchalr 公司生產(chǎn)的電動(dòng)爬樓梯輪椅，它的底部有四個(gè)車(chē)輪供正常情況下平地運(yùn)行使用，當(dāng)遇到樓梯等特殊地形時(shí)，用戶通過(guò)適當(dāng)操作將兩側(cè)的橡膠履帶緩緩放下至地面，然后把這四個(gè)車(chē)輪收起，依靠履帶無(wú)需旁人輔助便能自動(dòng)完成爬樓等功能。 3 圖 23 履式機(jī)器人 腿式 早期的爬樓梯裝置一般都采用步行式，其爬樓梯執(zhí)行機(jī)構(gòu)由鉸鏈桿件機(jī)構(gòu)組成。上樓時(shí)先將負(fù)重抬高，再水平向前移動(dòng)，如此重復(fù)這 兩個(gè)過(guò)程直至爬完一段樓梯。步行式爬樓梯裝置模仿人類爬樓的動(dòng)作，外觀可視為足式輪椅，采用多條機(jī)械腿交替升降、支撐座椅爬樓的原理。 復(fù)合式 現(xiàn)今，爬樓裝置一個(gè)研究創(chuàng)新點(diǎn)是將上述的輪組、腿式、履帶機(jī)構(gòu)相互結(jié)合，吸取各自的優(yōu)點(diǎn)。比較廣泛的組合思路有以下兩種：一是輪履、腿履復(fù)合。比如中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)精密機(jī)械與精密儀器系研制的一種小型全自主多種移動(dòng)方式相融合的復(fù)合式越障輪椅。二是采用了輪一履復(fù)合 如圖 16 所示和輪－腿一履帶復(fù)合 如圖 17 所示等結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)主要是依靠腿式機(jī)構(gòu)來(lái)完成越障，以及履帶平穩(wěn)性和輪 組的靈活性來(lái)達(dá)到功能的完整。 4 圖 24 輪一履復(fù)合圖 圖 25 輪－腿一履復(fù)合圖 2． 2 方案分析 目前研究中所存在的問(wèn)題 履帶式的缺點(diǎn)就是對(duì)路面施加的強(qiáng)壓力，不可避免的對(duì)障礙沿有一定的損壞，不適合大絕大多數(shù)室內(nèi)障礙。自重較大，平地行走時(shí)阻力較大，相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)，履帶式轉(zhuǎn)彎需要更大的動(dòng)力，使用過(guò)程中噪聲很大。這些都限制了它在日常