【正文】 ... 5 課 程 設 計 目的 .............................................. 5 課 題 研 究 內容 .............................................. 6 設 計 進 程 安排 .................................................. 6 第二章 履帶爬樓裝置機械系統(tǒng)結構設計 ...........................................................8 爬 樓 機 構 的 比較 ................................................ 8 設計思路 ...................................................... 9 履 帶 輪 式 輪 椅 爬 樓 原理 ......................................... 10 履 帶 爬 樓 過 程 分析 ............................................. 11 爬樓性能參數(shù) ................................................. 13 履 帶 爬 樓 機 構 的 結 構 設計 ....................................... 13 升 降 機 構 的 設計 .............................................. 16 本章小結 .................................................... 18 第三章 電 氣 系 統(tǒng) 設計 ..................................................................................... 19 履 帶 爬 樓 梯 裝 置 執(zhí) 行 電 機 選擇 .................................. 19 電池選擇 .................................................... 20 電 動 車 電 機 轉 速 控制 .......................................... 21 驅 動 方 式 對 電 動 車 性 能 影響 .................................. 21 現(xiàn)有電動車電機存在主要問題及探索 ........................... 21 直 流 電 機 機 械 特性 ............................................ 22 控 制 系 統(tǒng) 的 設計 .............................................. 23 本章小結 .................................................... 28 第四章 典 型 零 部 件 設 計 及 校 核 計算 ................................................................29 傳 動 系 統(tǒng) 動 力 參 數(shù) 計算 ........................................ 29 軸的計算 .................................................... 30 III 履帶－輪式爬樓梯電動輪椅設計 第五章 技 術 經(jīng) 濟 分 析 報告 ..............................................................................39 履 帶 輪 式 輪 椅 技 術 分析 ........................................ 39 履 帶 輪 式 輪 椅 經(jīng) 濟 分析 ........................................ 39 履 帶 輪 式 輪 椅 結 論 和 展望 ...................................... 40 參考文獻 ........................................................................................................41 致 謝 .............................................................................................................42 IV 履帶－輪式爬樓梯電動輪椅設計 第一章 綜 述 爬樓梯輪椅的意義 輪椅是年老體弱者以及下肢傷殘者必不可少的代步工具，隨著無障礙設施的 增多，輪椅使用者的活動范圍逐步加大，但樓梯卻使輪椅受到很大限制 ，因此研 發(fā)價格低廉、簡單易用的爬樓梯輪椅是康復工程工作者面臨的一項比較緊迫的任 務。畢業(yè)論文 履帶輪式爬樓梯電動輪椅畢業(yè)設計 履帶－輪式爬樓梯電動輪椅設計 摘 要 隨著社會的發(fā)展和人類文明程度的進步，老年人與殘障人員愈來愈需要運用 現(xiàn)代高新技術來改善他們的生活質量，而爬樓梯對于老年人和殘疾人行動不方便 的，非常困難，所以要增加輪椅自動化程度，于是我們在原輪椅的基礎上進行改 進 和加裝爬樓機構，本文設計的電動輪椅具有爬樓功能，爬樓時用履帶驅動，平 地時可像普通輪椅用輪驅動也可輪椅稍后仰用履帶驅動。樓梯的出現(xiàn)是人類建筑史上的一個重要的成就，它不僅縮小了房屋的建筑面 積、充分利用了有限的生存空間，而且為進出高層建筑物提供了方便的通道。 [1] 老年人和殘疾人比例的顯著增加給經(jīng)濟、社會的發(fā)展都帶來了很大的影響， 醫(yī)療、護理、社會服務等各方面需求的壓力也越來越大。另 一方面，老年人中隨著年齡的增加，因體 力下降和腦血管病變造成殘疾的情況也越來越多。若是輕度殘疾，使 用手杖等簡單的輔助工具，就可以在與健康人相同的范圍內移動。普通 輪椅不具備攀登 樓梯和跨越路障的功能，從而限制了以輪椅代步的下肢截癱者及 年老體弱者的活動范圍，影響其走向生活和回歸社會的深度和廣度。本文就 1 履帶－輪式爬樓梯電動輪椅設計 是為了能解決以上所遇到的問題而專門設計的一種爬樓輪椅。與已有的其它專利相比 ,其結構更為簡單、制造成本也更為低廉 , 而且 ,它可以很容易地從爬樓梯狀態(tài)轉換到平地行走狀態(tài)。因此，用于幫助殘疾人行走的智能移動輪椅的研究越來越熱烈。圖 b 是法國 Topchair 公司生產(chǎn)的電動爬樓梯輪椅，它的底 部有四個車輪供正常情況下平地運行 使用，當遇到樓梯等特殊地形時，用戶通過 適當操作將兩側的橡膠履帶緩緩放下至地面，然后把這四個車輪收起，依靠履帶 無需旁人輔助便能自動完成爬樓等功能。 早期的爬樓梯輪椅一般都采用步行式，其爬樓梯執(zhí)行機構由鉸鏈桿件機構組 成。 WL 一 16RIII 兩腿前后伸展距離最長為 米，左右最長 米，每條腿上下運動幅度最大 米。它的最大優(yōu)點是爬樓幅度較高，甚至能自行上下貨車。它是獨立于 輪椅的一種輔助裝置，左右兩側各有兩組爬樓 梯輪。 Scalamobile 的不足之處是必須在 旁人輔助下使用。而國內城市以多 層公寓式樓房居多，統(tǒng)一鋪設軌 道需要很大的代價，不切實際。內蒙古民族大學 4 履帶－輪式爬樓梯電動輪椅設計 物理與機電學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 梯機構，設計了一種雙聯(lián)星形機構電動爬樓梯輪椅。它是在普通輪椅上加設一套爬樓梯執(zhí)行機構和驅動系統(tǒng)，既可以在平地行 駛，又可以僅憑借使用者雙臂的力量使輪椅上、下樓梯。 5 履帶－輪式爬樓梯電動輪椅設計 課題研究內容 步行式爬樓梯裝置體積龐大，缺乏靈活性且控制復雜，技術要求較高 。它在平地行走時利用輪式機構，爬樓梯時放下履帶機構進行工作。 設計后應能夠實現(xiàn)的功能： ，應能攀登多種尺寸的樓梯 。 。 2. 各個模塊的研究分析階段 本設計課題主要包括三個方面的內容：電機的設計選擇；履帶裝置的設計計 算；升降裝置的選擇。 在傳動方面，比較了各種傳動方式的優(yōu)缺點，最后選用了橡膠履帶傳動，因為在 爬樓車方面，要求安全系數(shù)比較高，摩擦力大不容出現(xiàn)打滑事故。 7 履帶－輪式爬樓梯電動輪椅設計 第二章 履帶爬樓裝置機械系統(tǒng)結構設計 爬樓機構的比較 爬樓機構按其運動執(zhí)行機構可以分為星型輪機構和履帶輪機構兩種，其中履 帶輪機構相對比較成熟在可以爬樓梯防暴機器人等類似裝置中應用的比較廣泛。從而 實現(xiàn)爬樓梯的功能。當車輪抵住臺階之后， 臺階自然會對輪組中的一個產(chǎn)生阻力，當繼續(xù)施加動力時，則滑輪將向滑道的后 方滑動。 履帶型機構的爬樓梯輪椅應用較多，它采用比星型輪機構更為連續(xù)的行走方 式，傳動效率比較高。 主要資料： 履帶爬行式前蘇聯(lián)的專利 1553120 屬履帶式。六輪移動式（ 4 個行走輪和 2 個爬行輪都為驅動輪，在平面上運行時，機器 人擺起兩個擺臂，以普通的 4 輪方式行駛，爬樓梯時，將通過兩個擺臂的擺動， 帶動兩個爬行輪 .協(xié)調自身的姿態(tài)以適應樓梯地形。整體設計主 要分為以下幾個部分：機械結構、機械傳動、動力裝置、電器 設備。底盤：底盤是是履帶裝置的支撐體，主要由高強度工程塑料制成。升降裝置：采用螺旋千斤頂或分離式液壓千斤頂使座椅頂起或放下。由于爬樓輪椅的運動特性，要求爬 樓輪椅用的電源為移動式的，所以就必須選用低壓直流電機。 履帶輪式輪椅爬樓原理 圖 履帶輪式爬樓梯原理圖 圖 平地時履帶輪式輪椅狀態(tài) 在平地時，輪椅與履帶保持水平，用輪椅大輪驅動，履帶前部的升降機構已 處于最低位置。 履帶爬樓過程分析 如下圖所示，假設傳統(tǒng)履帶形式輪廓為長圓形。履帶爬越樓梯的過程可以分為兩個階段。以下分不同階段分析：