汽车驾驶座椅、智能轮椅一体化的结构设计与性能分析

摘要

为使肢体残障成年人能与正常人一样享受现代交通工具汽车给人们出行带来的便捷,本课题针对肢体残障成年人驾车出行问题为主攻方向,设计开发了智能轮椅,该轮椅作为汽车的辅助工具,使行动不便者能够不离开轮椅就能进入汽车驾驶室操纵驾驶汽车出行,从而满足了行动不便者驱车出行的基本需求。课题研究取得以下主要成果:
　　1.本文在参考国内外有关智能轮椅的功能和实现方式基础上,针对驾驶室空间尺寸狭小及驾驶汽车对人体姿态的基本要求,确定了轮椅的基本功能,并完成了总体方案设计和机构综合,运用封闭矢量法进行了运动学分析,确定了机构关键位置各构件位置关系。
　　2.根据国家关于智能轮椅的相关标准和人体模型尺寸,确定智能轮椅关键构件的尺寸;结合智能轮椅的功能要求,完成了智能轮椅的结构设计。通过对智能轮椅总体布局分析和尺寸设计,为智能轮椅的虚拟建模打下了基础并在装配过程中零件对尺寸进行进一步的调整。采用虚拟建模技术在SolidWorks2010环境下,使用自顶向下和自底向上相结合的建模方法对智能轮椅进行虚拟建模和装配。
　　3.在CATIAV5的人机工程学模块中,导入修正尺寸的人体模型对智能轮椅模型进行人机分析,进一步确定智能轮椅的结构及其尺寸,以满足使用者舒适性的要求。通过对人体模型设置以及各关节角度的调整,检测智能轮椅在驾驶和非驾驶状态下是否能够满足人体各关节的舒适角度要求。
　　4.建立了智能轮椅减震系统的力学建模;模拟智能轮椅以一定速度,在特定等级的虚拟路面上行进时,垂直路面方向上的减振效果,验证平顺性。
　　理论计算和模拟试验分析表明,所设计的智能轮椅结构上能够满足人体尺寸要求和特定环境下的功能要求,能够很好地满足残障人士的出行要求,其设计理论和方法对于其他智能轮椅的结构设计具有借鉴意义和参考价值。

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第一章 绪论

§1-1引言

§1-2轮椅概述

§1-3本文内容及意义

第二章 智能轮椅的功能和机构设计

§2-1产品的需求分析

§2-2国内外现有轮椅产品的机构分析

§2-3 智能轮椅的功能要求

§2-4智能轮椅的机构构型

§2-5本章小结

第三章 基于人机工程学的智能轮椅尺寸设计和建模

§3-1人机工程学概述

§3-2智能轮椅的静态数据选取原则

§3-3 智能轮椅结构方案设计

§3-4 Solidworks环境下智能轮椅的实体建模

§3-5本章小结

第四章 基于人机工程学的智能轮椅性能分析

§4-1 CATIA的人机工程学模块简介

§4-2 三维人体模型的建立

§4-3智能轮椅的尺寸检测

§4-4舒适度分析

§4-5本章小结

第五章 智能轮椅的平顺性分析

§5-1 Matlab/Simulink简介

§5-2智能轮椅的力学模型分析

§5-3智能轮椅的减震系统模拟

§5-4白噪声路面仿真模拟

§5-5时域路面不平度仿真模拟下智能轮椅的平顺性分析

§5-6本章小结

第六章 结论与展望

§6-1 结论

§6-2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间研究成果