摘要随着老龄化问题愈加严重，以及下肢残障行动不便的人士增多，使得对于能够适应居民楼房的爬楼轮椅的社会需求也越来越大。本文在分析国内外爬楼轮椅的研究现状的基础上，设计了一种基于曲柄摇块机构的支撑腿式爬楼轮椅。首先，根据设计要求，提出三种方案，分析对比后，决定采用基于曲柄摇块的支撑腿式爬楼方案。其次，对爬楼轮椅爬楼机构及轮椅各部分进行结构尺寸设计。接着，在爬楼状态下，对爬楼轮椅进行质心运动轨迹分析和驱动力矩最大状态的受力分析。最后对关键零部件进行强度校核以及对曲柄进行有限元分析，以保证爬楼轮椅的可靠性。基于曲柄摇块机构的支撑腿式爬楼轮椅结构简单，使用方便，同时体积小、重量轻，具有广阔的应用前景。41322
毕业论文关键词 爬楼轮椅 曲柄摇块机构 支撑腿 有限元分析
Title The three-demensional structure design of a stair-climbingwheelchair
Abstract With the more and more serious aging problem and the increase of the number ofperson who have lower limb disability and difficulty getting about, the demandfor a stair-climbing wheelchair,which can adapt to various residential building ,is in an urgent need. In this paper, Based on the analysis of the current situationof the research on the stair-climbing wheelchair at home and broad, astair-climbing wheelchair with support legs is designed, which is based on thecrank rocker mechanism.First of all, according to the design requirements,this paper proposes threeformulas. And after comparison, the formula based on the crank rocker mechanismis selected. Secondly, the stucture demansions of the stair-climbing part and otherparts of the wheelchair is determined. Then under the status of climbing stairs,the analysis of the centroid trajectory and stress analysis under the drivingmoment maximun state are carried out. Finally, to ensure the reliability of thewheelchair, strength check of the key parts and the finite element analysis ofthe crank are carried out. The stair-climbing wheelchair, based on the crank rockermechanism, has the advantages of simple structure, convenience, small volume andlight weight,which has a wide application foreground.
Keywords stair-climbing wheelchair crank rocker mechanism support legfinite element analysis
目次
1绪论1
1.1研究背景及意义1
1.2国内外爬楼轮椅发展概况1
1.3课题介绍3
2爬楼轮椅方案研究4
2.1爬升机构类型选定4
2.2爬楼机构方案设计5
2.2.1曲柄摇杆机构5
2.2.2四连杆演化机构7
2.3爬楼轮椅各部分尺寸确定13
2.3.1轮椅后轮的尺寸确定13
2.3.2曲柄摇块机构各尺寸确定13
2.3.3爬楼轮椅车架设计17
2.3.4爬楼操控手柄设计18
2.3.5爬楼轮椅安全制动装置设计19
2.3.6爬楼轮椅总体结构设计22
3爬楼轮椅的运动分析及动力分析24
3.1关于轮椅的几点假设24
3.2爬楼过程轮椅质心运动轨迹24
3.3爬楼轮椅受力分析25
4驱动系统设计28
4.1电机的选型28
4.2减速器的选型28
4.3电池的选择29
5关键零部件强度校核31
5.1平键连接的强度计算31
5.2曲柄摇块机构铰链销轴强度校核31
5.3曲柄有限元分析33
结论36
致谢37
参考文献38
1 绪论1.1 研究背景及意义近年来，中国老龄化程度愈加严重，老年人口的数量急剧增加。 《中国老龄事业发展报告（2013） 》数据指出，2013 年以后中国将迎来第一个老年人口增长高峰，截至2013 年中国老年人口已突破 2亿大关，而在2025 年以前，中国老年人口将每年增长 100 万人[1]。随着老年人口数量的增加，难免使得高龄、残障以及患有各种慢性病导致行动不便的人群增加。而他们大多数都会选择普通轮椅作为代步工具，通常情况下，还需要一个或多个具有正常行动能力的人作为护理。普通轮椅虽然因其方便实用、价格低廉等优点得到了广泛的普及，但也仅仅是对于在平坦的路面行驶而言，但遇到一些较大的障碍或者上、下楼梯时，普通轮椅便难以或无法适应。在我国，这个问题实际十分突出。我国有极大一部分民房建筑是在七层以下的，这类民房基本不会安装电梯等载人上楼工具，这对于住在二层以上的行动不便人士的生活造成了极大的影响，他们往往需要一个或多个年轻力壮的人辅助才能出行。因此，为解决上面的问题，提出了各种各样的办法。除了推广一般的房屋及公共设施的无障碍设施外，还有各种助行工具也应运而生。这其中，对普通轮椅进行改进，使其兼备平地行走以及上下楼翻越障碍的功能，具有较大的实践价值。本课题的研究目的在于设计出一种简便轻巧、价格适宜兼具平地行走和上下楼梯功能的爬楼轮椅，用来作为腿脚不便的老人或残障人士的代步工具。 爬楼轮椅的三维结构设计+文献综述:http://www.youerw.com/jixie/lunwen_41334.html