履带变构式轮履复合爬楼轮椅研究

摘要

在我国人口老龄化加剧以及农村城镇化建设加快的背景下，年老体弱者以及下肢残障者的出行问题受到了越来越多的关注。爬楼轮椅作为解决这一问题的主要途径，成为一个研究热点。现有爬楼轮椅普遍存在楼梯半层平台处通过性不好、爬楼平稳性差或者成本高等一些不足之处。经查阅大量文献资料并对国内外爬楼轮椅的研究现状进行了综合分析，研究了一种爬楼轮椅。
　　本文根据爬楼轮椅的设计要求，首先进行了总体方案研究，提出了一种基于行走轮摆动的履带变构式轮履复合爬楼轮椅设计方案，主要包括轮椅架、履带爬楼机构、履带变构驱动机构、大轮摆臂机构四个部分，拟定了各个功能机构的设计方案，进行了详细的结构设计，并通过爬楼过程中各个功能机构动作过程的分析确定了机构设计方案的可行性；其次，对关键零部件进行选型和分析，确定了零部件的刚度与强度等功能指标满足设计要求；再次，对爬楼轮椅的爬楼性能进行了分析，具体包括均匀楼梯上爬楼平稳性分析、非均匀楼梯上爬越尺寸突变台阶时的安全性分析和楼梯顶部与平地的连接处防倾翻机构的可靠性研究，验证了爬楼轮椅对常见楼梯尺寸的适用性和爬楼过程的安全性；最后，制作了试验样机，并根据设计要求对爬楼轮椅分别进行了楼梯半层平台处的通过性、均匀楼梯以及非均匀楼梯上爬楼的平稳性、优角处的防倾翻性能、轮椅载重和电池能耗的样机试验，试验结果验证了本设计爬楼轮椅方案满足设计要求，设计方案可行。
　　基于行走轮摆动的履带变构式轮履复合爬楼轮椅具有良好的应用前景。

目录

声明

1 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题主要研究内容

1.4 本文研究内容与安排

2 爬楼轮椅机械系统方案设计

2.1 爬楼轮椅设计要求分析

2.2 爬楼轮椅爬楼方案设计

2.3 爬楼轮椅机构设计

2.4 本章小结

3 关键零部件选型与分析

3.1 电机及减速器选型

3.2 关键零部件的有限元分析

3.3 本章小结

4 爬楼平稳性与防倾翻性能分析

4.1 均匀楼梯爬楼平稳性分析

4.2 非均匀楼梯爬楼平稳性分析

4.3 楼梯顶部与平地优角连接处抗倾翻裕度分析

4.4 本章小结

5 爬楼轮椅样机试验

5.1 爬楼轮椅的通过性试验

5.2 爬楼轮椅爬楼平稳性试验

5.3 爬楼轮椅优角处防倾翻性能试验

5.4 爬楼轮椅载重与能耗试验

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总 结

6.2 展 望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况