多姿势老人椅设计及研究

摘要

多姿势老人椅是为了提高老年人的晚年生活质量，在改善座椅舒适的同时，增加辅助站立功能。目前，国内老人椅研发原创性不足，人们对人机工程学重视度不够，无法满足老年人客户的需求。研发休闲带辅助功能两用的健康老人椅产品，给老年人提供优越的休息辅助坐具，对促进社会和谐发展，产生社会经济效益，具有重要意义。
　　本文针对老年人这个特殊人群，在人机工程学的基础上，按照姿势要求进行创新性机构设计，并建立了三维模型。然后，对该老人椅作了运动学和动力学仿真，并进行相关的有限元分析。最后，通过优化改进，制作了座椅样机并进行了测试。论文主要工作如下:
　　1.首先对老年人生理和心理等问题要求进行了详细分析，根据坐姿、休闲、躺姿和站姿的姿势运动，提出座椅的功能要求。分析对比机构运动方案，建立初步三维模型。
　　2.运用ADAMS软件，对老人椅进行运动和受力分析，验证各部件的运动规律以及尺寸参数的合理性。分析计算仿真结果，选择电动推杆的型号，同时为有限元分析提供理论依据。
　　3.根据仿真结果对重要构件进行了静力分析、瞬态动力学分析及疲劳分析，并进行结构优化和改进。使用ANSYS对老人椅主要部件和结构进行有限元分析，并进行相应改进。
　　4.制作试验样机，利用功能沙发专用检测设备对老人椅各部分进行试验测试，验证其否满足检测标准要求。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．1．1 老龄化现状及趋势

1．1．2 课题意义

1．2 国内外老人椅研究现状

1．3 老人椅机械装置简介及试验方法

1．3．1 机械装置简介

1．3．1 力学试验方法

1．4 本文研究方法及结构

1．4．1 研究方法

1．4．2 论文结构

1．5 本章小结

第2章 基于人机工程的老人椅结构设计

2．1 老人椅的人机工程学要求

2．1．1 座椅的人机工程学

2．1．2 老人椅设计的生理特点

2．1．3 老人椅设计的心理学问题

2．2 老人椅的结构和功能设计要求

2．2．1 老人椅的结构概述

2．2．2 老人椅的功能设计要求

2．2．3 设计参数的选择

2．3 老人椅的结构设计

2．3．1 搁脚板机构设计

2．3．2 座板和靠背联动机构设计

2．3．3 辅助站立机构的设计

2．3．4 老人椅的整体结构设计

2．4 本章小结

第3章 多姿势老人椅的运动学仿真

3．1 老人椅运动学仿真概述

3．2 建立老人椅仿真模型

3．2．1 模型导入

3．2．2 建立老人椅模型和仿真环境设置

3．3 一般休闲姿运动学仿真分析

3．3．1 约束与运动副的添加

3．2．2 主要部件添加载荷

3．4 老人椅躺姿仿真分析

3．4．1 模型导入与设置

3．4．2 躺姿动力学仿真

3．4．3 仿真结果分析

3．5 老人椅辅助站立仿真分析

3．5．1 模型导入与设置

3．5．2 站姿动力学仿真

3．5 本章小结

第4章 老人椅的有限元分析

4．1 重要构件静力学分析

4．1．1 搁脚推杆有限元分析

4．1．2 靠背安装插片拓扑优化

4．2 老人椅静力学分析

4．2．1 搁脚机构有限元模型的建立

4．2．2 划分网格以及添加接触、边界条件和载荷

4．2．3 求解结果分析

4．3 老人椅结构瞬态动力学分析

4．3．1 试验方法和模型简化

4．3．2 冲击载荷的计算

4．3．3 瞬态动力学分析

4．3．3 瞬态分析结果

4．4 老人椅总体疲劳分析

4．5 本章小结

第5章 老人椅力学性能实验测试

5．1 老人椅的实物模型

5．2 实物模型测试

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果