行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓梯輪椅設(shè)計.pdf

1、輪椅在老年人和殘疾人的生活中扮演著重要的角色,尤其是隨著人口老齡化和殘疾人數(shù)量的增加,輪椅將為改善這一特殊人群的生活起到不可替代的作用。然而,普通的手動和電動輪椅都不兼具爬樓、翻越障礙的功能,降低了使用者的行動自由度。目前國內(nèi)有關(guān)爬樓梯裝置主要有履帶式、步行式和滾輪式三種類型。履帶式爬樓梯裝置對樓梯損壞大,且體積大、質(zhì)量重,通常不適于家居使用。步行式爬樓梯裝置體積大,靈活性差、技術(shù)要求高,且控制復(fù)雜。一般滾輪式爬樓梯裝置雖然具有體積小、

2、重量輕、轉(zhuǎn)動靈活等特點,但其穩(wěn)定性控制較為復(fù)雜,且造價高。針對上述問題,本文通過對各類爬樓梯裝置的優(yōu)缺點分析研究,將爬樓功能與普通輪椅相結(jié)合,設(shè)計了一種行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓梯輪椅裝置。該爬樓梯裝置主要由機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩部分組成。本文重點研究了行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓梯裝置機械系統(tǒng)的運動步態(tài)、穩(wěn)定性以及對其關(guān)鍵機械結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計。本課題首先通過對自動爬樓裝置的結(jié)構(gòu)、爬樓過程等主要影響因素進行分析研究,根據(jù)靈活、穩(wěn)定、可靠性

3、設(shè)計準則,提出了一種行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動自動爬樓梯裝置的總體機械結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。在總體結(jié)構(gòu)方案確定的基礎(chǔ)上,運用力學、機械原理、現(xiàn)代設(shè)計方法等知識對其進行數(shù)學建模,通過運動學和逆運動學設(shè)計方法,研究了輪椅的運動步態(tài)；然后對該行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓梯裝置的爬行機構(gòu)、定位機構(gòu)、機械穩(wěn)定機構(gòu)等關(guān)鍵技術(shù)與結(jié)構(gòu)進行設(shè)計；最后利用有限元等軟件對行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓梯裝置關(guān)鍵結(jié)構(gòu)零部件受力進行了仿真。本課題的研究為該技術(shù)的實際應(yīng)用奠定了理論

4、基礎(chǔ)。
　　 本研究主要內(nèi)容包括：第一章:概述。主要闡述了爬樓梯裝置設(shè)計的社會背景與重要意義,研究探討了國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀,并對其進行歸納總結(jié)、分析各自優(yōu)缺點,最后確立了研究方向和內(nèi)容。第二章:爬樓輪椅裝置的方案設(shè)計。通過對爬樓裝置爬樓運動過程的分析,先研究設(shè)計了三種方案,再通過對設(shè)計方案的基本原理和受力分析進行了比較分析,最后確定了一個優(yōu)選方案。并對行星滾輪轉(zhuǎn)換步行式驅(qū)動爬樓輪椅裝置的運動過程、爬樓性能、平地運行結(jié)構(gòu)問題進行了研