现在科技发展很快,有很多符合型的装置出现,本文多研究的就是轮履式结合的 装置,能够实现轮式的平地优点,也可以实现履带的稳定爬楼梯功能。

2。2  履带爬楼梯装置的设计思路

本次设计查阅了很多的文献资料,在国内现在还没有比较成熟的产品,结合日本 长崎大学研究出的一种代号为“Sakadankun” 的双履带式的爬楼梯装置,在根据在 大学所学的基本知识和相关知识进行设计。

根据爬楼梯的功能实现,我所想的装置结构是轮履式结合的装置,在平地上轮子 发挥其性能,在楼梯上履带发挥其性能,所以在这之间就要设计一个切换结构,能将 履带式装换成轮式,轮式转换成履带式。本次设计装置主要分为三个部分,一个是履 带底盘的设计,一个是上部小车的设计,一个是切换机构的选择安装设计。履带底盘 仿照一般的履带底盘,又履带框架,履带轮和履带构成;上部小车结构设计成载物的 平台,考虑其稳定性和强度就可以:轮式转换成履带式需要设计切换机构,切换机构文献综述

的功能一开始准备选择液压装置来实现,液压装置的灵活性好,压力大,速度控制方 便,但是液压装置涉及的其他零部件多,结构复杂,重量大,最后还是选择了电动推 杆来实现轮履切换的功能。因为本文所研究的是家用载物平台,所以重物的重量定在 100kg 以内,在平地上用轮式,要克服的只有摩擦力,并没有很重,用人来推动,爬 楼梯时,因为要克服的是重力,人来搬运是很艰辛的,所以要用电机驱动,就需要选 用合适的电机。

2。3  履带式爬楼梯设计原理

本文所研究的装置在平地时用轮式,在爬楼梯时用履带式。图 2-1 是装置平地时

的状态,图 2-2 是爬楼梯时装置的状态,在平地时,切换装置所用的电动推杆处于最 短位置,使履带结构不会接触地面,否则会产生噪音、不必要的摩擦和损害。一开始 爬楼梯时,电动推杆推动小车上升,相对的推动履带下降,使轮子离开地面,由履带 转动使装置运动从而达到爬楼梯的功能。

图 2-1 平地时的状态装置状态 图 2-2 爬楼梯时装置状态

2。4  爬楼梯过程的分析

本次设计的装置主要用于家用,所以爬楼梯时还是要有人在一旁协助,因为负载 不是太重,所以在平路上主要是人来推动,小车与地面是靠轮子接触,摩擦不大,所 以由人来推动不是很困难,而且给轮子添加电机使装置结构负载繁重,所以装置轮式 使由人来推动。当人把小车推到楼梯边,启动爬楼梯模式,履带转动使小车倾斜,小车上的水平传感器感应到倾斜发出信号使电动推杆工作,从而保证在爬楼梯时小车上 的重物保持水平状态。而后装置姿态不变爬楼梯,轮子在电动推杆的推动下离开地面。 爬过楼梯时装置在重力作用下倾斜,水平传感器感应到倾斜发出信号,收起电动推杆, 轮子下落,右可以推动小车前进。来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

本次设计的过程可以分为两个阶段,第一阶段为履带翻越第一个台阶,装置的姿 态由水平变为爬坡状;第二阶段为是履带在楼梯上平稳爬行,姿态不变,以下为不同 阶段的分析:

第一阶段为履带爬上第一个台阶,如图 2-3 和图 2-4,通过履带转动,履带与楼 梯的摩擦力使装置发生倾斜,装置上的水平传感器感应到小车的倾斜,会发出指令, 让电动推杆工作,电动推杆开始受力较大,会缓慢推动小车水平,但是也是能满足履 带爬楼梯时使小车水平的能力。随后,履带通过对地面和楼梯的摩擦力,使装置重心 不断提高带动装置重心翻越第一节台阶,所以能翻越第一节台阶的支点是小车能爬上 楼梯基础。本次设计的橡胶履带包含有内履带齿和外履带棱,内履带齿与驱动轮齿啮 合以传动驱动力,外履带棱使装置爬楼梯时更加稳定,不会产生滑动,增大与地面的 附着力。

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