爬楼轮椅设计
行星轮爬楼梯轮椅设计(机械CAD图纸)
轮椅是老年人和残疾人生活中非常重要的工具。随着无障碍设施的增多，轮椅
使用者的活动范围逐步加大，但楼梯却使轮椅受到很大限制。国内外发明了多种星
型轮式爬楼梯轮椅，美国发明家发明的一种能自动调节重心的两轮组式轮椅-IBOT，
这个轮椅不仅是目前该领域中性能最高的产品，也是今后轮椅发展的方向。通过借
鉴IBOT 4000的爬楼梯方式的研究，本文在普通轮椅的基础上安装了电机，使轮椅
4.3轴承的校核.......................................................................................................36
4.4本章小结...........................................................................................................38
7.1市场前景分析...................................................................................................51
7.2技术经济效益分析...........................................................................................51
1.2研究意义..............................................................................................................2
星轮式电动爬楼轮椅的结构设计与稳定性分析
DOI:10.3969/j.issn.2095-509X.2021.02.006星轮式电动爬楼轮椅的结构设计与稳定性分析王 涛,申 燚,陈一鸣,文俊伟,袁明新(江苏科技大学机电与动力工程学院,江苏张家港 215600)摘要:为了解决老人以及下肢残疾患者爬楼困难的问题,设计了一种星轮式电动爬楼轮椅。
首先,采用可升降三星轮翻转机构实现轮椅爬楼功能,机构的升降实现了轮椅平地驱动与爬楼的切换,轮椅通过座椅调平机构可增加爬楼时轮椅的稳定性;然后,对轮椅爬楼过程进行力学分析,验证了轮椅爬楼时不会出现打滑现象;最后,结合能量法对轮椅爬楼时的前后向稳定性进行分析。
数值分析表明,轮椅具有充足驱动力用以爬楼,能够在爬楼时不发生倾翻,具有乘坐安全和爬楼稳定的优点。
关键词:爬楼轮椅;三星轮;结构设计;力学分析;稳定性分析中图分类号:TH113 文献标识码:A 文章编号:2095-509X (2021)02-0025-05 随着我国经济的不断发展,高层建筑数量快速增加,老人以及残疾患者爬楼愈发不便。
我国目前已进入老龄化社会,截至2017年底,中国60岁及以上老年人口已超过2.41亿,到2050年预计将达到4.87亿[1]。
因此,爬楼轮椅成为助老助残热点产品之一。
王占礼等[2]通过单轮毂电机驱动三星轮组进行爬楼翻转,爬楼机构结构紧凑,动作灵活,但动力有所欠缺,且对翻转过程中的平衡性考虑较少;李育文等[3]设计了履带式爬楼轮椅,虽稳定性及其对各种路况的适应能力有所提高,但也加剧了楼梯的磨损;Quaglia 等[4]将三星轮与履带相结合,实现自动爬楼,但履带造成楼梯磨损的不足仍存在;周秋雨等[5]通过在驱动轮上安装杆件翻转实现轮椅爬楼,但杆件前端橡胶套与台阶接触面积小,受力集中,易损坏。
针对已有设计的不足,本文设计了基于三星轮翻转机构的爬楼轮椅,轮椅可分平地和爬楼两种工况进行结构自适应调整,前后两组星轮翻转机构以及座椅调平机构可保证轮椅的动力和稳定性。
爬楼轮椅总体方案设计
N1cosα-F1sinα+Ff2-F2+Ff3= 0(1)
N1sinα+F1cosα+N2+N3-G = 0(2)
D/2(F1+F2-Ff2-Ff3)+G（L1+b/2）-N2b-N3（L+b/2）= 0 (3)
Ffi= f·Ni (i= 2,3,4)(4)
式中:f———滚动摩擦因数。假设分析的路面为硬路面,则f= 0,Ffi= 0(i= 2,3)。行星轮在越障碍时,轮1和轮2是同一个电机驱动的,可以设转矩是平均分配的。在行星轮和地面之间附着力达到最大时,有最高越障能力,且轮1和轮2与地面之间的附着系数相同,则有:
2.3.2变形履带式
变形履带机构由上方固定有座椅的车架和在车架两侧对称布置的单节变形履带机构组成。在变形履带机构中，一组前摆臂和一组后摆臂分别可以同步驱动用来同时控制机器人履带的形状和张紧力。两组摆臂的末端分别安装有行星轮，其中两个后摆臂行星轮分别可以独立驱动用来控制机器人的行走与转向。在机器人机构中还设置有一些诱导轮、压带轮以及承重轮，用来对履带进行支撑。
h = [φ 2/(φ^2+ 1)]D(8)
式(8)即为单组行星轮可以爬过的最高障碍高度。由式(8)可知,单组行星轮可以爬过的最大障碍高度只和地面附着系数和行星轮的轮直径有关,而与重力等其他参数无关。
2.2.2曲柄星轮式
曲柄星轮优点在于爬升动作简单,控制容易;结构小巧,制造成本较低;爬升效率较高;对于各种尺寸的楼梯有较强的适应能力,可以适应一定范围内任意尺寸的楼梯;爬升过程中重心变化小,运行平稳。爬楼梯轮椅的爬升机构由两套曲柄星轮及链传动构成,其工作原理如图1所示。
两套曲柄星轮通过链条进行动力传动,通过曲柄星轮的交替运动来完成爬升动作。以上工作原理的具体实施方式如图2所示。
机械毕业设计(论文)开题报告-爬楼梯的自行轮椅车设计
资料毕业设计（论文）开题报告题目爬楼梯的自行轮椅车设计专班学业级生名称机械设计制造及其自动化学号姓名指导教师填表日期2012 年 3 月14 日一、选题的依据及意义：轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，随着无障碍设施的增多，轮椅使用者的活动范围逐步加大，但楼梯却使轮椅受到很大限制。
目前的轮椅、电动轮椅能在坡度小于 12度平坦的路面上行驶，但遇到楼梯台阶、沟槽、坎就无法跨越。
当然随着我国城市化进程的不断加快，各类无障碍设施不断出现，以及重要的公共场合都会有特殊通道以供他们使用，这是时代的潮流，是社会进步的标志，更是人类文明不断发展的结果。
但由于我国无障碍设施建设的滞后，很多地方都还没有无障碍设施，使他们的日常出行与生活造成相当大的不便，鉴于楼梯、台阶是最常见的障碍，研究爬楼梯的轮椅车能给由于生理机能变化的老年人，先天或意外致残等行动不方便人士提供一种能方便自我、操作方便、使用安全的、能将代步、跨越沟、坎、台阶与楼层（楼梯）融为一体的工具。
解决他们在康复前的生活、学习、工作、交流等实际困难，减少他们由于自身身体缺陷而造成的不便。
二、国内外研究概况及发展趋势：1 爬楼梯轮椅车的国内外现状国外对爬楼梯的轮椅车产品较多如是德国 PER F EKTA公司的产品。
其为履带式传动，采用12V-15Ah的蓄电池、12V/170W的直流电机，自重42kg，，可爬楼梯的最大坡度为35度。
这种轮椅车除了可以单独使用外，还可以作为普通轮椅的搬运工具，直接把轮椅放在上面上下楼梯，因此作为车站、机场等处移动轮椅乘客的专用工具比较方便。
而且，熟练操纵者能够自行乘坐轮椅上下楼梯。
在平地能自由移动，也可折迭存放。
这种轮椅的形式，采用的是履带式，是利用履带的附着力好，容易爬坡的优点设计的。
但是，由于履带与楼梯的接触时，只是与楼梯的前棱接触，又由于人们对美学的要求好多楼梯的前棱作成了弧形，即使是传统的楼梯，如果经过多年的磨损，前棱也会被磨秃，这样一来，对于这种轮椅就很容易打滑，而且极不安全。
爬楼梯的自行轮椅车设计(含全套CAD图纸)
爬楼梯的自行轮椅车设计（含全套CAD图纸）目录1 绪论 (3)1.1 课题研究原因和意义 (3)1.1.1课题研究的原因 (3)1.1.2课题研究的意义 (3)1.2 目前国内外研究状况 (3)1.2.1轮组式 (4)1.2.2履带式 (5)1.2.3腿式 (6)1.2.4复合式 (6)1.3 目前研究中所存在问题 (7)2 系统方案设计 (9)2.1 系统方案确定 (9)2.2智能电动越障爬楼轮椅系统构成 (10) (15)2.2.3驱动控制系统 (16)3 轮椅驱动模块设计 (18)3.1 电机的选择 (18)3.2 电机工作原理 (20)3.3 电源的选择 (23)3.4控制核心C8051F020 (23)3.4.1 C8051FO20概述 (23)3.4.2主要性能参数 (24) (25) (25) (26)3.6 电机驱动电路 (27)4 系统控制方案设计 (30) (30) (32)4.2.1 并行控制 (32)4.2.2 主从控制 (33)5 轮椅车控制算法设计 (35)5.1 速度检测电路 (35)5.2 PID控制方法 (36)5.2.1 PID控制方法介绍 (36)5.2.2 数字式增量PID控制算法 (38)5.2.3 标准PID算法的改进 (39)5.2.4 干扰的抑制 (40)5.2.5 PID调节器的参数整定 (40)6 轮椅车控制模块的数学模型 (43)6.1 系统运行方框图 (43)6.2系统运行原理 (44)6.3建立数学模型 (44)7 软件实现 (50)7.1 单片机片内的资源配置 (50)7.1.1 单片机内各功能模块配置 (50)7.1.2 单片机的端口配置 (51)7.2 程序模块介绍 (51)7.2.1 初始化模块 (51)7.2.2 测速子程序 (53)7.2.3 主程序 (56)7.3 总程序 (58)总结 (67)参考文献 (68)致谢 (69)全套图纸加362965181 绪论1.1 课题研究原因和意义1.1.1课题研究的原因现今，老龄化人群以和下肢残障者在占我国总人口总数的比重愈来愈大，他们丧失了部分行动能力，更需要有人来加以帮助和护理。
毕业设计(论文)-爬楼梯轮椅设计[管理资料]
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摘要上下楼梯是普通日常生活中很平常的一种行为，在那些大量不设电梯的七层以下的住宅楼房居住的居民，尤其是那些老年人和残疾人，上下爬楼在生活上会有诸多的不便。
目前无论乡镇还是城市无一不在飞速发展，其中阶梯更是基本的设施之一。
如上下汽车、地铁火车有阶梯；登越人行天桥和地下通道需要穿越楼梯；大型商场更是免不了要爬楼下梯。
这些在我们看来异常简单的阶梯对那些腿脚不方便的残疾人来说想要通过是很艰难费力的。
基于以上种种因素的考虑，我们设想能不能设计个可以实现上下楼梯的电动轮椅，我们通过在路面电动轮椅的设计基础上进行改装，解决人们在生活中遇到的上下楼梯难题。
该电动轮椅的设计，方便了人们的生活。
因此，这种电动爬楼轮椅的设计，无论是从实际应用方面还是理论研究方面，都是具有很高价值的。
设计创新之处：一、对现有此类产品外观进行改进，造型独特、设计感强；二、充分考虑产品的使用目的，设计出人性化，安全舒适，操作简便的产品；三、对上下楼梯机的功能进行重新定义，使其功能多元化：上下楼梯、爬越障碍以及物品储存等多功能集合于一身的设计更符合消费者的心理，市场前景无限；四、充分组合现国内现有比较成熟的生产技术、材料的运用，使产品的成本降低，以求降低残疾人和老年人这些弱势群体生活负担；五、充分考虑人机关系，设计出具有可调节功能的产品，造型创新、大胆。
对市场进行了细致的调查，经过设计定位，绘制草图、效果图，绘制出产品外观尺寸图，并设计了效果图展示，完成了对爬楼梯轮椅的设计。
关键词：楼梯，人性化，老年人残疾人，人机关系ABSTRACTWalking up and down stairs is very common in our daily life, in those residents living apartment building which do not set the elevator of the seven layers below, especially those elderly and disabled persons, climbing building up and down in life will have a lot of inconveniences. Currently, both rural and urban areas are all in the rapid development. And among this development tendency the ladder become one of the basic facilities. The ladder help us to fluctuation car ,take the train and underground; climb the passenger foot-bridge and pass through the souterrain; The large shopping centers is inevitable to use the ladder to help climbing stairs.The exception in our view, a simple ladder legs and feet of those who want to inconvenience people with disabilities is very difficult through the laborious.Based on the above considerations, we can design a vision can be achieved down the stairs of the electric wheelchairs, electric wheelchairs on the road we passed on the basis of modified design to address the people down stairs in life had challenges. The design of the electric wheelchair to facilitate people's lives，Thus, the design of electric wheelchairs climbing stairs, either from theoretical or practical application of research, both with high value.Design innovation:First, the appearance of such products to improve the existing, unique, design sense;Second, give full consideration to the intended use of products designed user-friendly, safe and comfortable, easy to operate products;Third, on the up and down stairs to redefine the functions of machines, making it functional diversification: up and down stairs, climbing over obstacles and multi-functional storage items in a set of design more in line with consumer psychology, market prospects are promising;Fourth, the full portfolio is now relatively mature domestic production of existing technologies, materials use, reduce the cost of the product in order to reduce the disabled and elderly people the burden of these vulnerable groups;Fifth, take full account of human relations, designed with adjustable features of products, innovative style and bold.Conducted a detailed market survey, after a design orientation, drawing sketches, renderings, three-dimensional computer model of the construction and assembly of animation, drawing out the appearance of the product dimensions, and design renderings show, completed the design of the machine and down the stairs .KEY WORDS：stairs, human；elderly and disable people；Relationship between man and machine目录前言 (1)第1章绪论 (1)国内外上下楼梯机的研究现状 (1)设计依据和意义 (4)第2章设计调查与分析 (5)市场调查与用户调查 (5)调研分析与设计定位 (8)上下楼梯机设计原则 (9)第3章草图构思与方案确定 (10)设计构思 (10)草图分析比较 (11)设计深入 (12)设计方案的优化 (15)第4章定稿方案优选 (17)功能定案 (17)色彩定案 (18)第5章电脑制作效果图及后续设计 (19)尺寸设定 (19)计算机三维建模和效果图制作 (19)第6章结论 (20)心得体会 (20)设计中的缺点及遇到的问题和解决方案 (20)参考文献 (22)致谢 (23)前言爬楼梯对于普通人而言是非常轻松的事情，但是腿脚不灵便的人可就没那么幸运了。
智能爬楼轮椅毕业设计
智能爬楼轮椅毕业设计智能爬楼轮椅毕业设计随着社会的进步和人口老龄化的加剧，对于残疾人和行动不便的人来说，移动和独立性是他们生活中最重要的需求之一。
然而，现有的轮椅设计往往无法满足他们的需求，尤其是在面对楼梯等障碍时。
因此，我选择设计一款智能爬楼轮椅作为我的毕业设计。
在设计智能爬楼轮椅之前，我进行了大量的市场调研和用户需求分析。
通过与残疾人和行动不便的人进行深入交流，我了解到他们最希望能够自主地爬楼梯，而不是依赖他人的帮助。
因此，我的设计目标是开发一款能够自动爬楼梯的轮椅，让用户能够更加独立地移动和生活。
首先，我选择了轻量化的材料来制造轮椅的主体结构，以确保其重量不会过重，方便用户携带和使用。
同时，我还在轮椅上安装了多个传感器和摄像头，以便实时监测周围环境和障碍物，确保用户的安全。
为了实现轮椅的爬楼功能，我采用了一种创新的设计思路。
轮椅的底部装配了一套特殊的机械装置，可以根据楼梯的形状和高度自动调整。
当用户需要爬楼时，他们只需按下按钮，轮椅就会根据楼梯的情况自动调整，确保用户平稳地上下楼梯。
为了提高轮椅的稳定性和安全性，我还在轮椅的底部安装了一套智能控制系统。
这个系统可以根据用户的体重和姿势自动调整轮椅的重心，确保用户在爬楼过程中的平衡和安全。
同时，系统还可以通过与用户的智能手机或手表等设备连接，实现远程控制和监测。
除了爬楼功能外，我还为轮椅设计了一些其他的智能功能，以提高用户的生活质量。
例如，轮椅上配备了导航系统和语音识别技术，可以帮助用户找到目的地并提供语音导航。
此外，轮椅还可以连接到互联网，让用户可以随时随地与家人和朋友保持联系，享受社交娱乐。
在设计过程中，我还注重了轮椅的外观设计和人性化细节。
轮椅的外观简洁大方，采用了柔和的色彩和流线型的造型，既符合人体工学原理，又能够展现出现代科技的魅力。
同时，我还为轮椅设计了可拆卸的座椅和扶手，方便用户根据自己的需求进行调整和更换。
总的来说，我的智能爬楼轮椅设计旨在提高残疾人和行动不便的人的生活质量和独立性。
爬楼自行轮椅设计论文
毕业设计（论文）题目：爬楼自行轮椅设计学院：专业名称：机械设计制造及其自动化班级学号：学生姓名：指导教师：二 0 二四年五月目录目录 (2)1 前言 (3)1.1 课题研究原因和意义 (3)1.1.1 课题研究的原因 (3)1.1.2 课题研究的意义 (3)1.2 目前国内外研究状况.................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2.1 履带式................................................................................................ 错误!未定义书签。
1.2.2轮组式................................................................................................ 错误!未定义书签。
1.2.3 腿式.................................................................................................... 错误!未定义书签。
1.2.4 复合式................................................................................................ 错误!未定义书签。
1.3 目前研究中所存在问题................................................................................ 错误!未定义书签。
2 总体方案设计.............................................................................................................. 错误!未定义书签。
高效自动爬梯轮椅的研究与设计
ｌ ｄｄ ａ ｅ ｒ ．Ｔ ｈ ｅ ｎ ｅ ｗ ｕｔ ａ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ ｓ ｔ ｉｒ ａ ｃ ｌ ｉ ｍｂ ｉ ｎ ｇ － ｗ ｈ ｅ ｅ ｌ ｃ ｈ ｉｒ ａ ｈ ａ ｓ ａ ｂ ｒ ｏ ｄ ａ ｍａ ｒｋ ｅ ｔ ｐｒ ｏ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ． Ｋｅ ｙ Ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ａｕ ｔ ｏ ｍａ ｔ ｉ ｃ Ｓ ｔ ａ ｉ ｒ － Ｃｌ ｉ ｍｂ ｉ ｎ ｇ Ｗ ｈｅ ｅ ｌ ｃ ｈ ａ ｉ ｒ ； Ｈｕ ｍａ ｎ ｏ ｉ ｄ Ｆ ｏ ｏ ｔ ； Ｍｏ ｖ ｅ ｍｅ ｎ ｔ Ｅｆ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ； Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ； 了一款新型 自动爬楼梯轮 椅 ， 对这种新 型 自动爬梯轮椅 的爬楼时 间提供 了一种计算方 法， 为提 高该 款仿
人脚形爬梯轮椅 的工作效率 ， 通过 简化 力学模型 ， 分析 了这种新型爬楼梯轮椅 的运动过程 并计 算 了爬梯 时间。同时利
用了Ｕ Ｇ建立三维模 型并使 用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ进行 数据 分析 ，找到 了影响爬梯效率的三个 因素，运 用机械 效率研 究分析方
ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ａ ｔ ｔ ｅ ｈ ｓ ｏ ｌ ｎ ｅ ｔ ｉ ｍ ｅ ， ｕ ｓ ｉ ｎ ｇ Ｕ Ｇ ｔ Ｏ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ３ Ｄ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ ｆ ｏ ｒ ｄ ｔ ａ ａ ａ ｎ ｌ ａ ｙ ｓ ｉ ｓ ， ｉｎ ｆ ｇ ｄ ｉ ｎ ｇｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｉ ｎ ｌｕ ｆ ｅ ｃｅ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｃ ｌ ｉ ｍ ｂ ｉ ｎ ｇ－ ｅ ｆ ｉｃ ｆ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ，ａ ｎ ｄ ｚ ｅ ｔ ｅ ｈ ｅｔ ｍ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｅ ｆ ｉ ｆ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｎａ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ，ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｈ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｅｃ ｍ ｈ ｎｉ ａ ｃ ｌ ａ ｆ ｅ ｅ ｔ ａ ｎ ｄ ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ ｉ ｍ ｐ ｒ ｖｉ ｏ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｌ ｉ ｍｂ ｉ ｎ ｇ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ，ｍ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｃ ｌ ｉ ｍｂ ｉ ｎ ｇ － ｔ ｉ ｅ ｍ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｅ ｎ ｅ ｄ ｔ ｏ ６ ． ２ ３ ４ ｓ ｅ ｃ ｏ ｎ ｄ ｓ ｆ ｏ ｒ ａ
电动智能爬楼梯轮椅的创新设计
《装备制造技术＞2020年第12期新广品j…电动智能爬楼梯轮椅的创新设计阮超明，何玉林*，唐国豪(桂林电子科技大学电工程学院，广西桂林541004)摘要：目前，市面上能够实现爬楼梯功能的智能轮椅价格昂贵，由于车轮与楼梯的接触面积小，爬楼梯时容易打滑，运动不平稳K针对以上问题，设计了一种新型电动智能爬梯轮椅，利用U型杠连接车轮，通过前轮带动后轮上升，实现爬楼梯功能，同时通过杠杆原理与转矩(力矩)的计算，采用电动推杆,设计座椅倾角补偿装置和防侧翻装置，使座椅在爬楼梯的过程中始终保持和地面平行，保证轮椅能够平稳上升，不易发生后倾。
这种轮椅的设计制作成本较低，不易打滑，运行平稳K关键词：医疗器械；电动轮椅;爬楼梯；调节扭矩；u型杠中图分类号：TH#22文献标志码g A 0前言电动轮椅(EPW)是老年人和残疾人的主要移动辅助设备。
随着控制技术、操纵技术和安全技术的发展，许多人将电动轮椅作为日常活动的主要手段叫如今，电动轮椅可以到达许多必要的日常活动区域。
然而，对于电动轮椅用户来说，克服现有的建筑障碍,例如，建筑物内的楼梯，仍然是一个现实的问题。
在过去的二十年中，有楼梯的电动轮椅的发展人的叫有楼梯的轮椅主要分为步进式、履带式、轮腿式、连式和式式，在域有实用讥现有的楼梯轮椅然在功对，仍有一的，常的履带式楼梯轮椅、和活轮腿式楼梯轮椅在动过中，、而的步进式楼梯轮椅在动作、爬梯问题I。
，对以楼梯轮椅问题，设一楼梯轮椅。
轮椅用电动、u 以轮电，的楼梯轮椅有着，动，有的用和安全。
文章编号：1672-545X(2020)12-0199-031爬楼梯轮椅的工作原理简述设的楼梯轮椅的工作主要是过轮电动轮，轮一个的，而实现楼梯，楼梯和下楼梯个过，中上楼梯的工作如1。
的工作为:轮椅在行走时，自身的G作为正压力F”，时轮与地面接触的$1,使轮椅移动。
当轮椅上楼梯时,轮椅的轮与第一个楼梯竖直面接触，处于水面的轮的摩f i作为轮的正压"1进而一个竖直向的$2而轮椅抬升，如(a),。
爬楼轮椅设计
3、选齿数Z1、Z2:
Z1=17 i=3 Z2=iZ1=3X17=51
因选用闭式硬齿面传动，故按齿面接触疲劳强度设计，然后校核其弯曲疲劳强度。
4.2
按式（13-11），设计公式为：
d1=
1、初选载荷系数Kt：
试选载荷系数Kt=1.3
2、小齿轮传递转矩TII：
（3）上下楼过程中，传动要求严格，尺寸要求紧凑，转速比较轻，选用齿轮传动。
3.3
轮椅的电动机的型号一般为DG-M4和DYW-60B,考虑到经济性及实用性，选择DG-M4比较合适。
表3.1
型号
额定功率
额定转速
额定负载
长
宽
高
DG-M4
144w
120r∕min
3.39N.m
305mm
125mm
123mm
电动机的输出功率Pd
13、确定载荷系数K：
由表13-5查取使用系数KA=1
根据VZ1/100=0.0067X17/100=0.0011m/s
由图13-13，动载系数Kv=1.01
直齿轮传动，齿间载荷分配系数Ka=1
由图13-15，齿向载荷分配系数Kβ=1.08
故载荷系数K=KAKvKaKβ=1X1.01X1X1.08=1.0908
KeyWords：WheelchairWheelAxis
绪
轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，随着无障碍设施的增多，轮椅使用者的活动范围逐步加大，但楼梯却使轮椅受到很大限制，因此研发价格低廉、简单易用的爬楼梯轮椅是面临的一项比较紧迫的任务。设计一台高效简单的爬楼轮椅是一个非常实际应用价值的课题。
14、修正小齿轮分度圆直径d1：
一种轮组结构的爬楼梯轮椅的设计
支承装置 ， 多套支承装置交替支承 ， 以实现上下楼梯 的功能。
作者简介： 李超（９４一） 男， １８ ， 硕士研究生， 研究方向： 车辆动力学与控制技术。
收稿 日期 ： １ ２ ０—８ ３ ０ —０
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４ ・ ３
这种 机 构 的爬 楼 梯过 程 类 似于人上 下楼梯 的过程 ， 也
１ 爬楼 梯轮椅研 究现状
轮椅是年老体弱者 以及 下肢伤残 者必不 可少 的代 步工 具， 但是普通轮椅不具备攀登楼梯和跨越路 障的功能 ， 大大限
制了其使用范 围。世界 上爬楼 梯轮椅 的研究 已有近 百年 的 历史 ， 国内外现有的爬 楼梯装置和专利种类众多 ， 不同的爬楼 梯装置适用于不同的环境和条件 ， 有利弊。按 照爬楼梯装 各 置爬楼执行机构的类型 ， 主要可 归结 为轮组式 、 履带 式、 和多
足式三类 。
（） １ 轮组式
轮组式 的特点是每个轮组依照星形轮 的方 式进 行运动 ：
平地行驶 时， 各小轮绕各 自轴线 自转 ； 爬楼梯时 ， 各小 轮一起 绕 中心轴公转 。爬楼梯 装置按 照所使 用的轮组 对数 可分为 单轮组式 （ ｌ） 图 ａ 和双轮组式 （ ｌ ） 图 ｂ 。轮组式爬楼装置与其 他构型的装置相 比， 质量轻便 ， 动灵活 ， 运 在无 障碍 环境 下具 有较好的行动性 能。但 是上下 楼梯 时该类型装 置重 心起伏 较大 ， 会使乘坐者感到不适 ， 因此需要设计一种 自适应座椅调
Ｌ ａ ＨＵ ｎ ｉｇ， ＥＩＤｕ ｎ ｉ Ｉ Ｃｈ ｏ， Ｙａ ｐ ｎ Ｗ ａｌ
Ａｂｓｒ ｃ ：Ｃｏ ｉｅ ｎ ｈ ｒ ｎ ｒ ｅ ｌｈａｒｈ ｓｎ ｔｔ ｅｆ ｎ ｔｏ ｆｃｉ ｎ ｔｉｓ ｅ ｔｐ ｆｗｈ ｅｓ ｔ ｔｉ— ｌ ｉ ｓ ｄ ｖ ｌ ｔａ ｔ ｎｓｄ ｒ ｇ ｔｅ ｏｄｉａｙ ｗｈ ｅｃ ｉ ａ ｏ ｈ ｕ ｃｉｎ ｏ ｌｍｂｉｇ ｓａｒ ，ａｎ ｗ ｙ ｅｏ ｅ ｌｅｓｓａｒｃｉ ｎｇｗａ ｅ ｅ・ ｉ ｂ ｍ ｏ ｅ ． ｈ ｔｉ— ｌ ｉ ｇｗｈ ｅｃ ａｒｉ ｏ ａ ｔ ａｙ ｔ ｐ ｒ ｔ ｐ ｄ Ｔ ｅ ｓａｒｃｉ ｎ ｅ ｌｈ ｉ ｓｃ ｍｐ ｃ ，ｅ ｏ ｏ ｅａｅ，ｒｌａ ｌ ｎ ｔ ｌ． Ｔ ｅ ｅ ｏｕｉｎ ｏ ｈ ｂ ｍ ｓ ｅｉｂｅａ ｄ ｓａ ｅ ｈ ｖ ｌ ｔ ｆｔｅ Ｗｈｅ ｌｅｓ ｉ ｓｄ ｔ ｃ ｅ ｅ ｓａｒ ｂ ｏ ｅｓ ｔ ｓ ｕ ｅ ｏ ａ ｈｉｖ ｔｉ ｃｉ ｉ ｇｆ ｎ ｔ ｎ， ｎ ｏｌ ｒｓｉｅ ａ ｅ ｃ ｓｕ ｅ ｏ ｉｔ ｎｎ ｈ ａ ｅ ｅ． ｅ ｍｏ ｅ ｎ ｆｏ ｓａ ｌ ｇ，ｃｏ ｓｎ ｉｃ ｌ ｂ ｍ ｎ ｕ ｃｉ ａ ｄ ｒｌｅ ｌ ｇ ｎ ｙ ｉ ｓ ｄ ｆｒｍａｎ ａ ｉｇ ｔｅ ｓ ｔｌｖ １ Ｔ ｖ ｍｅ ｔｏ ｂ ｔｃｉ ｏ ｄ ｉ ｅ ｈ ｎ ｒ ｓｉｇ ｄｔｈ，ａ ｄ ｃｉ ｉ ｇｔ ｎ ｌ ｂ ｍ ｎ ｈｅ ｓａｒ ｓａ ａｙ ｅ ． ｅｒ ｓ ｌｓｖｒ ｙ ｔｅ ｗｈ ｅｃ ａｒｈ ｏ ｄ ａ ｉｔ ｏｏ ｅ ｂ ｔｃｅ ｎｄ ａ ａ ｔｒａ ｓ ｔｉｓｉ ｌｚ ｄ Ｔ ｅ ｕｔ ｉｉ ｈ ｅ ｌｈ ｉ ａ ａ ｇ ｏ ｌ ｙ ｔ ｖ ｒｏ ｓａ ｌｓａ ｄ ｐ ｏ ｄ ． ｎ ｈ ｆ ｓ ｂ ｉ Ｋｅ ｗｏｒ ｓ： ｅ ｌ ｔ ；ｔｉ— ｌ ｉ ｇｗｈ ｅｃ ａｒ ｔｅ ｌｖ ｌｎ ｆｔｅ ｓａ ｙ ｄ ｗｈ ｅｓ ｓ ｓａｒｃｉ ｎ ｅ ｌｈ ｉ；ｈ ｅ ｅｉｇｏ ｈ ｅ ｔ ｅ ｂ ｍ
轮腿式轮椅爬楼机构设计及仿真
分类号： U D C：
TH122
密级： 编号： 13-085201-8M
河北工业大学硕士学位论文
轮腿式轮椅爬楼机构设计及仿真
摘
要
随着人口老龄化问题的日益严重和因交通事故等原因造成残疾人数量的增加， 电动轮 椅在老年人和残疾人的生活中扮演着重要的角色， 将为改善这一特殊人群的生活起到不可 替代的作用。然而，生活环境中的台阶越来越多，普通的电动和手动轮椅都不具备上下楼 梯、 翻越障碍物的功能， 降低了用户的行动自由度， 已经不能满足老年人和残疾人的需要。 轮腿式轮椅爬楼机构是一种辅助轮椅上下楼梯的装置， 可以用来解决电动轮椅爬楼梯的难 题。本文主要对轮腿式轮椅爬楼机构进行设计及仿真，包括多方案的产生、方案评价、构 形设计以及五杆机构的运动学分析和仿真。 本文首先通过对国内外各种轮椅爬楼机构的研究， 在总结各种爬楼机构的优缺点的基 础上，根据我国国情，提出了一种无需他人辅助的轮腿式轮椅爬楼机构。然后由概念设计 理论对轮椅爬楼机构进行方案设计，得到可行方案，给出机械运动简图，并对可行方案通 过效用价值分析法进行评估， 得出最佳设计方案。 根据最佳设计方案对轮椅爬楼机构进行 构形设计， 以及对轮椅运动模式的分析。 最后对五杆机构进行奇异点研究及运动学分析和 仿真。作为一部符合中国国情的代步工具，该轮椅不但可以应用到医院、社区和家庭等环 境，而且能够在街道和商场等公共场所使用，具有广阔的市场前景。 关键词：轮腿式轮椅，爬楼梯，概念设计，五杆机构
爬楼梯轮椅设计说明
爬楼梯轮椅设计说明人力式平稳爬楼轮椅设计说明书组成员：指导教师：申请时间：2021年12月27日职称：目录一、设计的目的和意义................................................3 二、问题提出............................................................4 三、设计方案选择 (5)四、机构尺寸设计......................................................7 五、构件三维造型......................................................9 六、运动仿真分析集成................................................11 七、设计总结............................................................12 八、参考文献 (12)人力式平稳爬楼轮椅一、设计的背景和意义高龄人群以及下肢残障者的最大障碍是步行能力的减弱甚至缺失，他们不仅丧失行动力，更需要有劳动能力的人来加以护理。
目前，大部分年老体弱者及肢体伤残者都会选择轮椅作为他们的代步工具，并且大都需要家人或护理人员伴随协助轮椅的使用。
然而，普通轮椅无法攀登楼梯，从而限制了轮椅使用者的活动范围，影响其参与社会生活。
尤其是国内城市以多层公寓式楼房居多，电梯并没有普及到所有的居民住宅，这给轮椅乘坐者造成诸多不便。
为了缓解上述弱势群体因为比例显著增加而给社会经济、医疗护理各方面带来的巨大压力，更好的关怀老年人、残疾人的生活，改善他们的生活质量，除了增加房屋和各种公共建筑设施的无障碍设计，扩大轮椅的使用范围之外，改进现有的普通轮椅，使其兼备平地行驶以及爬越楼梯障碍两种功能，成为更行之有效、立竿见影的措施。
爬楼梯机器人项目设计说明书
项目设计说明书题目：爬楼梯轮椅设计说明书专业过程装备与控制工程学生姓名班级学号指导教师完成日期2014.01.15《爬楼梯轮椅设计说明》一、概述高龄人群以及下肢残障者的最大障碍是步行能力的减弱甚至缺失，他们不仅丧失行动力，更需要有劳动能力的人来加以护理。
目前，大部分年老体弱者及肢体伤残者都会选择轮椅作为他们的代步工具，并且大都需要家人或护理人员伴随协助轮椅的使用。
然而，普通轮椅无法攀登楼梯，从而限制了轮椅使用者的活动范围，影响其参与社会生活。
尤其是国内城市以多层公寓式楼房居多，电梯并没有普及到所有的居民住宅，这给轮椅乘坐者造成诸多不便。
为了缓解上述弱势群体因为比例显著增加而给社会经济、医疗护理各方面带来的巨大压力，更好的关怀老年人、残疾人的生活，改善他们的生活质量，除了增加房屋和各种公共建筑设施的无障碍设计，扩大轮椅的使用范围之外，改进现有的普通轮椅，使其兼备平地行驶以及爬越楼梯障碍两种功能，成为更行之有效、立竿见影的措施。
因此，为了解决上述需求，给老年人和残疾人提供性能优越的代步工具，解决楼梯对他们生活造成的不便，同时考虑使用者的经济承受能力，研究一种价格适宜、平稳安全的爬楼梯装置具有重大的意义和实用价值。
二、本项目设计的国内外研究、开发、应用和维护现状连续型爬楼梯轮椅工作效率高，爬楼梯的速度较快，间歇型的爬楼梯轮椅因两套支承装置交替支承，爬楼梯的速度一般较慢。
星型轮式爬楼梯轮椅的活动范围广，运动灵活，但是上下楼梯时平稳性不高；履带型爬楼梯轮椅的技术比较成熟，传动效率比较高，行走重心波动很小，运动非常平稳，但是运动不够灵活，对楼梯有一定的损坏，这限制了其在日常生活中的推广应用。
国内外尚没有体积小巧、操作简单、价格低廉，适用于居民楼梯和广大残疾人及老年人的爬楼梯轮椅。
尽管iBOT3000那种多功能高智能的轮椅是发展方向，我国“863”等国家计划也支持一些单位研发了具有视觉、声音及语音控制等功能的智能轮椅。
履带-轮式爬楼梯电动轮椅设计【带图纸】
履带-轮式爬楼梯电动轮椅设计【带图纸】毕业设计说明书论文 QQ 36296518 原创通过答辩履带,轮式爬楼梯电动轮椅设计摘要随着社会的发展和人类文明程度的进步，老年人与残障人员愈来愈需要运用现代高新技术来改善他们的生活质量，而爬楼梯对于老年人和残疾人行动不方便的，非常困难，所以要增加轮椅自动化程度，于是我们在原轮椅的基础上进行改进和加装爬楼机构，本文设计的电动轮椅具有爬楼功能，爬楼时用履带驱动，平地时可像普通轮椅用轮驱动也可轮椅稍后仰用履带驱动。
此车在轮椅的基础上安装履带装置、升降机构、电机、以及控制电路、控制设备，以降低劳动强度、提高效率，减少他们的困难、提高生活质量、满足市场需求为目的。
爬楼梯车具有适应性强、机动灵活、活动范围大等特点，在我国国民经济的发展中，爬楼梯电动轮椅的需求量逐年增加，市场发展潜力巨大，爬楼梯电动轮椅行业具有广阔的发展机遇和良好的投产前景。
关键词:爬楼梯，电动，轮椅，履带轮式 I 履带,轮式爬楼梯电动轮椅设计Abstract With the social development and improvement in the level of human civilization,oldmen and physically disabled members of society more and more need to usemodern high-tech to improve their quality of life,but the elderlyand handicapped areunable to climb the stairs, so we had to increase the automaticlevel of the electricwheelchair to reduce their difficulty. So we have the original onthe basis o f awheelchair to improve and the installatio n of Climbing stairs institutions, the paperdesign with the electric wheelchair has Climbing stairs function, when Climbing stairsit use track-driven, the ground can be used like an ordinary wheelchair-wheel-drivecan also be track-driven, when the chair be tilted.we have fit inthe new equipmentsinclude the tracked device,the body movements, the electromotor, control circuit andcontrol equipment, etc, to reduce the labor intensity and difficulty, and to improve theefficiency and living quantity, so that can satisfy the requirements of the market. Theautomatic electric wheelchair has new characteristics of high adaptability, mobilityand orbit, etc. As the development of the national economy, the requirement ofautomatic electric wheelchair will be increased year by year. So the developingpotential of the automatic electric wheelchair in the market is vast, it has a gooddeveloping opportunity and well invested prospect. Keywords:Climbing thestairs,electricity, wheelchair, Track-Wheel 履带,轮式爬楼梯电动轮椅设计目录第一章综述.................................................................. .. (1)1.1 爬楼梯轮椅的意义 (1)1.2 国内外爬楼梯轮椅的发展状况 ....................................21.2.1 国外爬楼梯轮椅的发展状况 (2)1.2.2 国内爬楼梯轮椅的发展状况 (4)1.3 本项目的设计目的与主要研究内容 ................................51.3.1 课程设计目的 (5)1.3.2 课题研究内容 (6)1.4 设计进程安排 ..................................................6第二章履带爬楼装置机械系统结构设计 (8)2.1 爬楼机构的比较 ................................................82.2 设计思路 ......................................................9......................................... 10 2.3 履带轮式轮椅爬楼原理2.4 履带爬楼过程分析 .............................................112.5 爬楼性能参数 .................................................132.6 履带爬楼机构的结构设计 .......................................132.7 升降机构的设计 (16)2.8 本章小结 (18)第三章电气系统设计 ................................................................. ............ (19)3.1 履带爬楼梯装置执行电机选择 (19)3.2 电池选择 (20)3.3 电动车电机转速控制 (21)3.3.1 驱动方式对电动车性能影响 (21)3.3.2 现有电动车电机存在主要问题及探索 ...........................213.4 直流电机机械特性 (22)3.5 控制系统的设计 (23)3.6 本章小结 (28)第四章典型零部件设计及校核计算 (29)4.1 传动系统动力参数计算 (29)4.2 轴的计算 (30)III 履带,轮式爬楼梯电动轮椅设计第五章技术经济分析报告 ................................................................. . (39)5.1 履带轮式轮椅技术分析 (39)5.2 履带轮式轮椅经济分析 (39)5.3 履带轮式轮椅结论和展望 (40)参考文献 ................................................................. (41)致谢 ................................................................. ............................................ 42 IV 履带,轮式爬楼梯电动轮椅设计第一章综述 1.1 爬楼梯轮椅的意义轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，随着无障碍设施的增多，轮椅使用者的活动范围逐步加大，但楼梯却使轮椅受到很大限制，因此研发价格低廉、简单易用的爬楼梯轮椅是康复工程工作者面临的一项比较紧迫的任务。
爬楼轮椅的改进设计与相关特性分析
Equipment Manufacturing Technology No.10，2020爬楼轮椅的改进设计与相关特性分析朱阳,邱卫明(台州广播电视大学高职学院，浙江台州318000)摘要：中国市场需要一种使用灵活可靠、价格适中的爬楼轮椅作为老年人与腿脚不便者的重要代步工具。
对行星轮式爬楼轮椅在水平路面直线、转弯运动及爬楼模式中的运动学、力学分析，得到在不同模式下的速度、位置及越障能力等数据，可以作为爬楼轮椅总体方案及相关设计的理论依据。
关键词：行星轮;爬楼轮椅；改进；分析中图分类号:TH122文献标识码:A 0引言当前，中国社会的老龄化趋势越来越显著,老年人与腿脚不便者所占比重不断上升［1］。
对于多数老年人与腿脚不便者来说，轮椅是一种非常重要的代步工具。
但普通轮椅仅适于水平或倾斜度不大的路面行驶，如遇台阶,基本需要借助外人的搬动。
主要原因是普通轮椅缺少与翻越障碍物等相关的爬楼机构。
而目前大部分爬楼轮椅价格昂贵,且体积较大，常见的公寓式楼道过于狭小,使用不便叫因此，生产一种体积较小巧、价格适中、行走平稳的爬楼轮椅将非常适合中国的市场。
1方案的确定1.1总体方案的分析爬楼轮椅根据其工作原理，除了一些采用多种辅助机构外，一般常采用腿足式、履带式,行星轮式等叫因此，首先需要在对各种机构的优缺点进行分析的基础上确定总体方案。
1.1.1腿足式腿足式是市场初期出现的爬楼轮椅所采用的铰链杆件装置，外形上有点像机器人。
爬楼的时候，通过机械臂的交替运动先是升高轮椅，然后向前水平运动，爬楼过程就是这两个运动的重复，基本上是对人类爬楼过程的模仿阻从机构角度分析,腿足式爬楼轮椅的灵活性强,能很好地适应不同地形,行走于大多数楼道、路面没有问题。
缺点是腿足式爬楼轮椅的铰链杆件装置机文章编号：1672-545X(2020)10-0050-03构复杂、效率低，不能实现较高速度的稳定行走。
1.1.2履带式履带式爬楼轮椅在技术也是相对成熟的，原理基本类似于履带式装甲车。
基于递进式爬楼结构的创新轮椅设计
基于递进式爬楼结构的创新轮椅设计宋彦1刘涵宇1惠思龙2 王兴宇2阮航31.武汉商学院湖北武汉4300002.东北电力大学吉林1320123.武汉船舶职业技术学院湖北武汉430000摘要：中国的人口老龄化程度逐步加大，而城市中的老式小区及乡村复式房屋，电梯的使用还没有得到普及。
对于部分腿脚不便的老人而言，传统轮椅已不能完全满足人们的需求。
而本文在这一背景下研究设计了一款在保证安全性的同时能够不改变轮椅角度且适应百分之九十五以上楼梯的全自动爬楼轮椅。
在现有轮椅的基础上，通过功能需求分析确定爬楼轮椅的总体设计方案，并将爬楼与升降在轮椅中融为一体，其中结构分为：轮椅支撑框架和控制上下楼所用的内、外两部分支架。
根据人体尺寸应用原则,确定爬楼轮椅的相关尺寸后，将设计方案利用solidworks软件实体建模，并对设计的结构进行强度校核，结果表明所设计的三个主机构满足强度需求，性能良好，设计安全。
关键词：爬楼设计强度计算一、研究背景与市场前景随着国内人口老龄化加快，养老、助老问题已逐渐到达刻不容缓的地步。
对于部分腿脚不便的老人而言，传统轮椅已不能完全满足需求。
根据调查发现：国外在爬楼装置方面的研究已经有一百多年的历史，成果显著，但这类装置大多结构复杂、造价昂贵，远超出普通民众的经济承受能力。
国内的研究相对较晚，虽然也诞生了很多专利，但由于体积、重量、稳定性、安全性等多方面的限制，还没有真正走入人们的生活[1]。
随机抽查一台上楼轮椅，在上楼的动力来源和结构的优化设计上均存在缺陷，处于半自动阶段，安全性和自动性不能得到保证。
电动轮椅作为轮椅的细分领域，得益于消费升级，近年来也得到了迅速发展。
但我国的轮椅市场产品质量参差不齐，优质产品主要依赖于国外进口，一款性能优越、操作简便、行驶安全可靠的电动爬楼轮椅的出现将会在一定程度上符合国内对优质轮椅的需求，给予人们更好的生活体验。
因此，设计一款安全有保障的全自动爬楼轮椅将有广阔的市场。
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摘要本设计首先对轮椅的结构和传动机构进行分析，通过轮椅的主要部件的结构和作用分析，反映出了轮椅在上下楼过程中的运动实现。
由原理图分析可以体现和反映出轮椅的内部结构，它主要是由电动机运转带动链轮，使链轮通过链子进行传导，以实现高速轴和低速轴之间的齿轮传动，从而达到轮椅上下楼的安全可靠的完成。
在轮椅的设计过程中，主要考虑轮的作用、结构和运动传递进行了分析。
在轴的设计过程中，主要论述了材料的选择、载荷分析、结构设计、受力分析、轴承选择、键的选择及对它们的校核等相关内容。
关键词：轮椅轮轴ABSTRACTFirst of all, the design of the wheelchair structure and analysis of transmission through the main components of a wheelchair and the role of structural analysis, reflecting a wheelchair down the stairs in the course of the movement. By the schematic diagram analysis, we can embody and reflect the internal structure of a wheelchair, it is mainly driven by the motor running sprocket to sprocket for conduction through the chain in order to achieve high-speed shaft and low-speed gear transmission between the shaft, so as to achieve a wheelchair down the stairs The completion of the safe and reliable. In a wheelchair in the design process, the main considerations of the role of rotation, the structure and motion transmission to the sub -Analysis. In the axis of the design process, focuses on the choice of materials, load analysis, structural design, stress analysis, bearing selection, the choice of keys and check on them and other related content.Key Words：Wheelchair Wheel Axis目录摘要 (I)绪论 (1)第1章原理图分析 (2)第2章轮椅简介 (3)第3章传动机构的设计 (4)3.1拟定传动方案的任务 (4)3.2选择传动结构类型 (4)3.3选择电动机 (5)3.4传动装置总传动比和分配各级传动比 (5)3.5计算传动装置的运动和动力参数 (5)第4章齿轮设计 (7)4.1选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数 (7)4.2按齿面接触疲劳强度设计 (7)4.3确定齿轮传动主要参数和几何尺寸 (9)4.4校核齿根弯曲疲劳强度 (9)第5章链传动设计 (11)5.1链传动设计计算 (11)5.2链轮标记 (13)第6章轴的设计 (15)6.1轴的功用 (15)6.2轴的分类 (15)6.3高速轴的设计 (15)6.4低速轴的设计 (19)第7章键连接设计 (24)7.1小链轮键连接设计 (24)7.2大链轮键连接设计 (24)7.3高速轴齿轮键连接设计 (24)7.4低速轴齿轮键连接设计 (25)第8章电动机的连线 (26)第9章轮椅三维设计图 (28)总结 (31)致谢 (32)参考文献 (33)绪论轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，随着无障碍设施的增多，轮椅使用者的活动范围逐步加大，但楼梯却使轮椅受到很大限制，因此研发价格低廉、简单易用的爬楼梯轮椅是面临的一项比较紧迫的任务。
设计一台高效简单的爬楼轮椅是一个非常实际应用价值的课题。
该设计的爬楼轮椅主要轮子是由5个小轮组成的五星轮，轮椅前方一个半米长的安全支架上还有4个小轮，整个椅子共有14个小轮，打开电源后，背对着楼梯将轮椅微微倾斜，很轻松就将人拉了上去，且五星轮上的一个小轮刚好能上一级楼梯。
在爬楼过程中，因为有安全支架的支撑，轮椅能停在任何一处。
因此该轮椅可以实现上下楼的方便安全性。
轮椅在上下楼过程中按下上下楼的按钮，电动机带动链轮传动，进而使齿轮与齿轮之间进行传动，从而带动五星轮进行旋转，且轮椅在下楼过程中需要有人握紧轮椅手柄控制方向，在下楼过程中不仅需要五星轮固定卡住台阶，还需要五星轮前面四个小轮起到支撑和导向顺滑作用，这样就可以不费任何力气轻松下楼。
且轮椅在平地上运动，是靠五星轮的一个或两个轮着地和中间轮起支撑作用达到运动，前面两个轮在平地上运动时候被收起，减小空间和降低阻碍运动的平稳性。
第1章原理图分析图1.1原理图经过测量楼梯的台阶长度在20-25cm之间，高度在15-18cm之间，计算楼梯的台阶角度在32°—35°之间，因此为保证轮椅在上下楼的安全，必须使五星轮的两小轮之间的夹角大于32°—35°，这样五星轮在上下楼中卡住台阶，从而保证安全可靠性。
轮椅在上楼过程中按下上楼的按钮，电动机带动链轮传动，进而使齿轮与齿轮之间进行传动，从而带动五星轮进行旋转，且轮椅在上楼过程中需要有人握紧轮椅手柄向上拉，这样就可以轻松上楼。
轮椅在下楼过程中按下下楼的按钮，电动机带动链轮传动，进而使齿轮与齿轮之间进行传动，从而带动五星轮进行旋转，且轮椅在下楼过程中需要有人握紧轮椅手柄控制方向，在下楼过程中不仅需要五星轮固定卡住台阶，还需要五星轮前面四个小轮起到支撑和导向顺滑作用，这样就可以不费任何力气轻松下楼。
轮椅在平地上运动，是靠五星轮的一个或两个轮着地和中间轮起支撑作用达到运动，前面两个轮在平地上运动时候被收起，减小空间和降低阻碍运动的平稳性。
第2章轮椅简介轮椅一般有轮椅架、车轮、刹车装置及座靠等几部分组成。
1、大车轮承载主要的重量和上楼的主要驱动装置。
轮的直径有51、56、61、66cm规格，根据人的身高要求，我选用直径为56cm的轮子且该轮子有直径为20cm的五个小轮子组成，小轮采用实心轮胎。
2、小车轮一般有8、10、12、15、18、20cm数种规格。
直径大的小轮易越过小的障碍物和地毯，并且在上下楼的过程中，小车轮起到支撑作用，但直径太大，使整个轮椅所占的空间变大，行动不方便，而且小轮的方向最好与大轮垂直，否则易倾倒，因此选用8、12cm的最合适，该轮采用实心轮胎。
3、轮胎轮胎有实心的、有充气内胎和无内胎充气型三种，实心型在平地走较快且不易爆破，易推动，但在不平路上振动大，且卡入与轮胎同宽的沟内是不易拔出；有充气内胎的较难推，也易刺破，但振动比实心的小，无内胎充气型因无内胎不会刺破，而且内部也充气、坐起来舒服、但比实心较难推。
考虑到经济性和实用性，选用实心的轮胎。
4、刹车装置（1）在座椅上设置一个挡块，在静止轮椅时，可以伸出挡块阻止轮子运动，使之静止。
（2）在低速轴上设置一个制动片，刹车性能强，耐高温，摩擦系数稳定，磨损率低，噪音小，但只能起到及时性刹车，却不能固定。
5、轮椅座其高、深、宽取决于患者的体型，其材料质地也取决于病种，考虑到天气、湿度一般采用不锈钢，耐久使用，一般深为41、43cm，宽40、46cm，高45、50cm。
第3章传动机构的设计3.1拟定传动方案的任务轮椅的机器构造主要由电动机、传动装置和工作装置等构成。
传动装置位于原动机和工作装置之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转矩的大小或改变运动形式，以改变工作装置功能要求，传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响，因此应当合理地拟定传动方案。
根据轮椅的功能要求和工作条件，并确定各类传动机构的布置顺序以及各组成部分的连接方式。
传动方案的运动简图如图3.1所示:图3.1 运动简图3.2选择传动机构类型根据轮椅的工作条件有关要求，我们应考虑到工作机构的功能；对尺寸、重量的限制；环境条件；制造能力；工作寿命与经济性要求等。
有选择类型的基本原则可知：（1）充分考虑提高传动装置的效率，以减小能耗、降低齿轮传动具有能保证瞬时传动比恒定；寿命长；结构紧凑，主要的是传动效率高。
（2）考虑到载荷变化不大，环境条件等因素，选择链传动，它没有弹性滑动和打滑现象，传动可靠，且能在高温、潮湿、多尘等条件下工作。
（3）上下楼过程中，传动要求严格，尺寸要求紧凑，转速比较轻，选用齿轮传动。
3.3选择电动机轮椅的电动机的型号一般为DG-M4和DYW-60B,考虑到经济性及实用性，选择DG-M4比较合适。
表3.1电动机的输出功率P dη为从电动机至工作机主动轴之间的总效率，即：η=η1η2η3η1——电动机的效率η2——高速机传动的效率η3——低速机传动的效率由表2—4查得：电动机η1=0.9滚子链传动η2=0.94圆柱齿轮η3=0.96则η=η1η2η3=0.9×0.94X0.96=0.81故 P d=P w/η=0.142/0.81=0.049KW3.4传动装置总传动比和分配各级传动比由表3.2常用机械传动的单级传动比推荐值链传动i1=2 圆柱传动i2=3总传动比i=i1Xi2=6表3.2常用机械传动的单级传动比推荐值3.5计算传动装置的运动和动力参数3.5.1各轴转速电动机轴为O轴，与链传动的高速轴为I轴，齿轮之间的传动低速轴为II 轴。
各轴转速为n 0=nm=120r/minn i =n/i1=120/2=60n II =nI/I2=60/3=2r/min3.5.2各轴输入功率按电动机额定功率P ed计算各轴输入功率，即P=P ed=144WP Ⅰ= Pη1=144×0.94=135.36W≈0.135KWP Ⅱ= PⅠη3=135.36×0.96=130W=0.13KW3.5.3各轴转矩T=9550×0.144/120=11.46N.mmTI=9550×0.135/60=21.49N.mmTⅡ=9550×0.13/20=62.08N.mm将以上数据整理如下表表3.5传动装置参数第4章 齿轮设计4.1选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数1、选择精度等级:爬楼椅为一般工作机器，速度不高故齿轮选用八级精度2、选取齿轮材料，热处理方法及齿面硬度:因传递功率不大，转速不高，选用软齿面齿轮传动，齿轮选用便于制造且价格便宜的材料小齿轮：45钢（调质），硬度为240HBS大齿轮：45钢（正火），硬度为200HBS3、选齿数Z 1、Z 2:Z 1=17 i=3 Z 2=iZ 1=3X17=51因选用闭式硬齿面传动，故按齿面接触疲劳强度设计，然后校核其弯曲疲劳强度。