【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大于鎳鎘電池，所以需要定期地進(jìn)行全充電。其比能量和循環(huán)壽命均較鉛酸電池大 2 倍以上，適用于要求一次充電行 駛距離較長(zhǎng)的場(chǎng)合。 銀鋅電池：正極板是氧化銀 (AgO)，負(fù)極板是鋅 (Zn)，電解液是氫氧化鉀溶液，外殼用不銹鋼或塑料制作。這種電池能量高，重量輕，溫度特性穩(wěn)定，但價(jià)格高，壽命短。 鋰離子電池：鋰離子電池使用的正負(fù)極材料都是層間化合物，充電時(shí)由外界輸入電能作用于鋰離子，使它由能量較低的正極材料遷徙到負(fù)極材料層間形成高能狀態(tài)；放電時(shí)鋰離子自然地從能量較高的負(fù)極材料間脫出，返回到能量較低的正極材料層間，同時(shí)通過(guò)外電路釋放電能。 電動(dòng)輪椅動(dòng)力蓄電池與一般起動(dòng)蓄電池不同，它是以較長(zhǎng)時(shí)間的中等電流持續(xù)放電為主，間或以大 電流放電，用于啟動(dòng)、加速或爬坡。電動(dòng)輪椅對(duì)電池的基本要求可以歸納為以下幾點(diǎn) : (1)高能量密度 (高質(zhì)量比能量、高體積比能量 )； (2)高功率密度 (高質(zhì)量比功率、高體積比功率 )； (3)較長(zhǎng)的循環(huán)壽命 (充放電循環(huán)次數(shù)、工作年數(shù)多 )； (4)較好的充放電性能 (快速充放電性能和抗過(guò)充、過(guò)放能力好 )； (5)電池一致性好； (6)價(jià)格較低； (7)使用維護(hù)方便； (8)其它性能好，無(wú)環(huán)境污染問題 (電池生產(chǎn)、使用、報(bào)廢回收的過(guò)程中不能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響 )。 綜合上述，目前應(yīng)用最廣泛的還是鉛酸電池，除了以上優(yōu)點(diǎn)外，還主 要在于它的技術(shù)比較成熟、價(jià)格比較便宜和穩(wěn)定可靠的性能。目前實(shí)用化的動(dòng)力蓄電池除了電動(dòng)自行車外，各種特種車輛和電動(dòng)車也都使用鉛酸電池。所以選用鉛酸電池作為電動(dòng)輪椅蓄電池。 ： 根據(jù)電動(dòng)輪椅的行進(jìn)阻力和行進(jìn)速度，本設(shè)計(jì)采用的電動(dòng)機(jī)為 24V、 6514’ 、 南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ` 12 1500r／ min 的直流電機(jī)兩個(gè)，同融選擇的是體積小、熏量輕的 12V 可充電蓄電池，故需 兩節(jié)電池驅(qū)動(dòng)一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)，共需 4節(jié)電池。 南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ` 13 三、減速器選擇 減速器在本次設(shè)計(jì)中擔(dān)任眾多角色，如輪椅的負(fù)重需要用到減速器的支持等都需要用到減速器。 對(duì)于減速器的選擇， 本次設(shè)計(jì) 選用了 單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器 。 單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的齒輪可做成直齒，斜齒和人字齒。直齒適用于速度較低，載荷較輕的傳動(dòng)，斜齒用于速度較高的運(yùn)動(dòng)，人字齒用于載荷較重的傳動(dòng)中，箱體通常用鑄鐵做成，單件或小批量生產(chǎn)又是采用焊接結(jié)構(gòu)，軸承一般用滾動(dòng)軸承，重載或特別高速時(shí)候采用滑動(dòng)軸承。 由于輪椅椅座下部空間的限制，減速器的尺寸應(yīng)在 200 150 120mm 以內(nèi)。所以兩齒輪中心距應(yīng)小于 80mm。 選擇齒輪材料 小齒輪 45 調(diào)質(zhì) HB2=240 大齒輪 45 調(diào)質(zhì) HB2=240 初步計(jì)算 齒寬系數(shù) ：取 =1 接觸疲勞極限 : = 590MPa = 590MPa 初步計(jì)算需用接觸應(yīng)力 [ ]： [ ]= = 590=531MPa [ ]= = 590=531MPa 值：取 =90（直齒輪 ） 初步計(jì)算小齒輪直徑 ： 由于軸最小徑向尺寸和軸承最小內(nèi)徑的限制，取 . 南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ` 14 初步確定齒寬： 齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 圓周速度 ： 精度等級(jí)：選 8級(jí)精度 齒輪齒數(shù) ： 取 ，則 ，取 . 模數(shù) m： 使用系數(shù) 取 動(dòng)載荷系數(shù) 取 齒間載荷分配系數(shù) ： 南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ` 15 齒向載荷分布系數(shù) ： 載荷系數(shù) K： 彈性系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 重合度系數(shù) ： 接觸應(yīng)力最小安全系數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ： 按電動(dòng)輪椅每天以 10km/h 的平均速度行駛 3h 預(yù)期輪椅壽命為五年計(jì)算。 接觸壽命系數(shù) 南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ` 16 許用接觸應(yīng)力 ： 驗(yàn)算許用接觸應(yīng)力 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度符合要求；否則應(yīng)調(diào)整齒輪參數(shù)或改變齒輪材料，并再次進(jìn)行驗(yàn)算。 確定傳動(dòng)主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑 d： 實(shí)際傳動(dòng)比： 南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ` 17 中心距： 齒寬： 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 齒形系數(shù) ： 取 應(yīng)力修正系數(shù) ： 取 重合度系數(shù) ： 齒間載荷分配系數(shù) 齒向載荷分配系數(shù) 載荷系數(shù) K： 南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ` 18 彎曲疲勞極限 ： 彎曲最小安全系數(shù)： 彎曲壽命系數(shù)： 尺寸系數(shù)： 許用彎曲應(yīng)力 ： 驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度： 符合要求 南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ` 19 南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ` 20 四、 電動(dòng)輪椅的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 對(duì)于電動(dòng)輪椅的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可分為兩部分進(jìn)行。一部分為產(chǎn)生控制信號(hào)的控制信號(hào)產(chǎn)生電路部分，另一部分為接受控制信號(hào)并控制電機(jī)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路部分。對(duì)于這 兩部分的設(shè)計(jì)，本章將分別進(jìn)行簡(jiǎn)要概述，電路設(shè)計(jì)的具體過(guò)程將在后續(xù)章節(jié)中進(jìn)行詳 細(xì)介紹 。 控制信號(hào)產(chǎn)生系統(tǒng)設(shè)計(jì) 該控制系統(tǒng)包括鍵盤掃描電路、遙控裝置接口電路、振蕩電路、語(yǔ)音接口電路、肌 電檢測(cè)和處理電路，此外還有一些開關(guān)、電源等都需要在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中進(jìn)行合理的安放和設(shè)計(jì)。 圖 所示為控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖， 右邊 AT89C2051 單片機(jī)和 SPEC061A 單片機(jī)分別實(shí) 現(xiàn)鍵盤控制和語(yǔ)音控制， 遙控裝置實(shí)現(xiàn)他人遙控或自己遙控， 肌電電路實(shí)現(xiàn)肌肉電信號(hào)的控制。 這幾項(xiàng)功能可以通過(guò)開關(guān)來(lái)轉(zhuǎn)換。 開關(guān)采用四層單刀多擲開關(guān)， 由于每個(gè)電機(jī)有制動(dòng)和方向睡個(gè)控制信號(hào)，兩個(gè)電機(jī)共四路信號(hào)，所以開關(guān)的每一層接一路，四層開關(guān)接四路信號(hào)， 當(dāng)撥動(dòng)開關(guān)時(shí)就可以進(jìn)行四路信號(hào)的同時(shí)轉(zhuǎn)換了， 這樣就可以任意切換為鍵盤控制、 遙控器控制、 語(yǔ)音控制或肌電控制了。 這里由單片機(jī)或遙控裝置發(fā)出控制信號(hào)， 它們發(fā)出的信號(hào)分別接到兩個(gè)Ｈ橋的制動(dòng)信號(hào)和方 向信號(hào)端， 分別控制兩個(gè)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向和剎車。 此外有一個(gè)由NE555P 芯片構(gòu)成的振蕩電路 ,它產(chǎn)生一個(gè)控制信號(hào) ,接到兩個(gè)Ｈ橋的ＰＷＭ信號(hào)處 ,這個(gè)信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速功能。 電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況可以在這三個(gè)信號(hào)的控制下完成 .通過(guò)Ｈ橋分別實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和停止。 驅(qū)動(dòng)器由于采用了 LMD8200 功率集成電路， 所用器件減少， 驅(qū)動(dòng)器的體積減小，同時(shí)可靠性大為提高。 該直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路在驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)器人控制系統(tǒng)中得到了很好的應(yīng)用，同時(shí)可以看到按摩坐墊直接安放在輪椅坐墊上， 其控锘４器與電池匣內(nèi)的一節(jié)蓄電池相接后，它的功能就得到 了實(shí)現(xiàn)。 2051 單片機(jī) 2051 單片機(jī) 2051 單片機(jī) 2051 單片機(jī) 開關(guān) 減速器 電機(jī) 減速器 電機(jī) 電動(dòng)按摩墊 H橋 H橋 振蕩電路 輪椅 南昌理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文 ` 21 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電路特性 在直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)中，主要考慮以下幾點(diǎn)： 。對(duì)于單向的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，只需要用一個(gè)大功率三極管或場(chǎng)效應(yīng)管或繼電 器直接帶動(dòng)電機(jī)即可。當(dāng)電機(jī)甓要雙向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以使用由 4個(gè)功率元件組成的Ｈ橋電路或者使用一個(gè)雙刀雙擲的繼電器。如果不需要調(diào)速，只要使用繼電器即可，但如果需要調(diào)速，可以使用三極管，場(chǎng)效應(yīng)管等開關(guān)元件實(shí)現(xiàn) PWM 脈（沖脈寬調(diào)制）調(diào)速。作者設(shè)計(jì)的電動(dòng)輪椅，通過(guò)單片機(jī)提供方向和制動(dòng)信號(hào)，用一個(gè)振蕩電路提供 PWM 信號(hào)實(shí)現(xiàn)調(diào)速。這些信號(hào) 通過(guò)Ｈ橋驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)輪椅的運(yùn)動(dòng)。 。對(duì)于 PWM 調(diào)遣的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，主要有以下性能指標(biāo)： ①輸出電流和電壓范圍。它決定著電路能驅(qū)動(dòng)多大功率的電機(jī)； ②效率。高的效率不僅意味著節(jié)省電資源，也會(huì)減少驅(qū)動(dòng)電路的發(fā)熱量。要提高 電路的效率，可以從保證功率器件的開關(guān)工作狀態(tài)和防此共態(tài)導(dǎo)通（玨橋或推挽電路可能出現(xiàn)的一個(gè)問題，即兩個(gè)功率器件同時(shí)導(dǎo)通使電源短路）兩方面入手； ③對(duì)控制輸入端的影響。功率電路應(yīng)