人力或电力辅助下爬楼梯小车

可改进的地方
1、车前挡板设计成活动的，可放下当座椅。 2、车体过于庞大，可设计成便携式可折叠的。 3、为减轻质量，车斗可用轻质材料代替。 4、人性化设计，车把加橡胶套防滑防磨。
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主要功能：上下楼梯、转向、刹车及制动
辅助功能：载物、平衡、电机辅助
方案评价和决策
1.履带式—靠履带卡住楼梯边向上爬，优点：适应 性强（对楼梯台阶尺寸没有限制）缺点是：运动精 度不高，易打滑，且设计转向较困难，车身太重， 不便于应用。
2.曲柄连杆式—与爬楼梯机器人类似，设计传动及 控制较复杂，效率和平稳性较差，质量轻但尺寸较 大。
当小车在上楼时，小轮一边自转一边公 转，此时要求小轮不 打滑。为此，在小车 的轴上安装了棘轮结构，保证小车单向运 转。当小车在下楼时，要求小轮只能公转 而不能自转，解决方式同样是安装棘轮结 构。在上下楼时，分别开启安全措施，保 证上下楼的平稳。
功能结构图
爬楼梯小车
上下楼梯动作
载物
转向
平衡
电机辅助 刹车及制动
综上所述，最终采用轮式小车，车轮轮廓设计 为共轭曲线形状，在车筐一端与车架相连的地 方安装伸缩轴以保持车筐平衡，刹车和制动装 置则采用棘轮。
爬楼小车车轮的设计
车轮形状的设计为本 设计的重点，它关系到小 车整体的性能良好与否以 及上下楼梯时运行的平稳 状况。
右图为一现有爬楼小 车车轮形状，上下楼梯时 有噪声和振动。
功能分析设计法的步骤
分析
综合 决策
明确任务 求总功能 总体方案分析 求功能元 求功能元解 系统原理解 最佳原理方案
抽象 搜索 分解 搜索 组合 收敛
概念设计：
可抽象成一个机构，在平地或楼梯上均可行驶， 遇到障碍可以翻越，爬楼梯小车的结构可分为： 机架、车筐、翻转机构、动力机构和制动机构。 各种辅助功能有：转向、平衡、电机辅助等。 附加功能有：载物、座位等。
欲使小车沿着一直线轨迹 上下楼，如右图所示，则 小车在整个上楼或下楼过 程中车轮轮心都位于这条 直线上。由此可推断轮心 到支撑点间的距离是随运 动不断变化的，且成周期 性规律变化。根据它的运 动特点，设计车轮轮廓如 右下图。
爬楼梯小车设计中的几个问题
1.行走及上下楼梯方式
采用行星轮结构。小车在平地行驶时，通过 小车轮的自转前进。小车在爬楼梯时分两种情 况：上楼时小轮自传和公转，自转保证小车在 水平台阶能前进到台阶的最前端，公转则使小 车爬上另一台阶；下楼时车轮只公转不能自转， 自转容易Байду номын сангаас小车从一个台阶滑落到另一个台阶， 不能保证安全性。因为小轮数量较多，若都采 用棘轮对小车的运动性能有影响，故有待进一 步考虑
①人为控制转向，利用摇杆机构控制前轮转向， 带动小车。
②万向轮，前轮用万向轮，人对车施力，自动转 向。 2.车筐平衡
当楼梯过陡时，若车框倾斜则易导致车身整体重 心后倾，引起翻车等危险事故。解决方法有：一 是用一个平衡传感器连接液压装置，运动时自动 调节平衡；二是通过机械装置由人手工进行调整。
3.刹车和制动
题目—— 人力或电力辅助下爬楼梯小车
爬楼梯小车简介
实现的功能 设计爬楼梯小车目的是为了在上下楼方便搬
运东西，也可以在平地上运载货物，节省体 力。本设计服务的主要对象是小型重物搬运 和家用，尤其对于高楼住户（7层以下没有 安装电梯）这种需求更加明显。
现有的爬楼梯小车种类有履带式、曲柄摇杆 式或双曲柄式、变形轮式小车（即轮组式） 等。
机架为支撑部分和连接部分，承载负重并将各 部分 连接为统一整体;车筐连在机架上，最好能在 上下楼梯时自动调整角度，保持车身的平衡；翻 转机构设计为行星轮通过不断公转和自传来上下 楼梯；转向机构设置在前轮，控制小车前进方向； 动力机构设置为手动和电动双重动力；制动部分 分为刹车和防止上下滑动两部分。
多种可能原理解： 1.履带式 2.曲柄连杆式 3.轮组式小车 各项分功能： 1.转向
3.轮式小车：行星轮结构，大轮上带有四个小 轮，在平地运行时，靠小轮转动，上下楼梯时 靠大轮、小轮配合，车轮轮廓采用共轭曲线这 种形状能使小车运动时平稳无振动，运动轨迹 基本上保持在一条直线上。
机构形式设计的一般原则：机构的运动链越短 越好，构件、运动副的数量少可降低生产成本、 减轻产品的质量，减少振动的环节，提高产品 的可靠性、传动效率和使用寿命。
2.车轮对不同楼梯的适应程度 不同地方的楼梯的高度和宽度都有差别，
若能使小车车轮半径可收缩，则能更好的 满足小车爬楼梯时不同阶梯尺寸的要求。
关于共轭曲线
两构件上用以实现给定运动规律的连续相 切的一对曲线。曲线与尖点接触可看作为 共轭曲线的特例。齿轮传动中一个齿轮推 动另一个齿轮转动和凸轮机构中凸轮推动 从动件按要求的规律运动﹐都是依靠共轭 曲线来完成的。
几种爬楼梯小车实例
履带式小车
双曲柄式
本设计小车见pro/e实体图
本设计优点
本车车轮采用共轭曲线，可保证车身成直 线运动，大大减少了震动，使运行更加平 稳。前部独轮与车体用万向轴连接，自由 度大运行随和。电机助力可以补充人力。 车斗下设有减震板簧。
拟采用的方法：功能分析法
“用户购买的不是产品本身，而是产品具有的功能。”因 此可以把把对产品具体结构的思考转化为对产品功 能的思考。搜寻一切能满足产品功能要求的工作原 理，探索满足这些工作原理的技术装置——功能载 体，并且通过对各种功能载体的组合和优选，找到 能实现产品功能要求并具有创造性的设计方案。