多功能肢体障碍康复轮椅设计

任务书目录摘要 ................................................... 错误！未定义书签。

第一章多功能康复轮椅设计的概述....................................................................... 错误！未定义书签。

第二章多功能康复轮椅的结构设计 (6)第三章多功能康复轮椅的材料和力学分析 (8)第四章多功能康复轮椅的功能分析......................................................................... 错误！未定义书签。

第五章多功能康复轮椅的3D模型制作.. (16)第六章多功能康复轮椅设计和制作的前景展望 (17)结束语 (18)主要参考文献 (19)摘要根据所收集的各类文献及市场出售的各种轮椅显示，目前绝大多数折叠式轮椅皆仅止于左右折叠，所以收折之后所占的体积仍是非常庞大，如此将造成搬运、载送上的困难，且施力不易，携带相当不方便，对于必须经常外出而行动不方便者，将形成非常大的负担。

目前市面上亦有两三种可收折成手提箱大小的折叠式轮椅，称为组合式轮椅，但其最大的缺点是组装程序相当的复杂和费时，在每一次的使用前与收复过程中，必须经过相当繁琐的步骤，对于使用时间短而使用次数多的患者而言，是一个非常困扰的问题。

本设计所要研究的多功能肢体障碍康复轮椅仅以连杆机构所组成，从经过设计和设计要求的限制，及各类参考文献中得出了最适合此类机构的是六连杆机构，并且进行了应用材料的确定、杆件的力学分析和整体的结构设计，最后完成了实体3D模型的制作。

所以本设计的多功能肢体障碍康复轮椅是由单一自由度收折零件，不需使用任何拆卸工具即可以达到收折后体积小、重量轻、操作简便，像行李箱拖行及站立收藏等特性，适用于下肢瘫痪、年老体弱多病和行动不方便者，是一种非常理想的代步工具。

关键词：多功能肢体障碍康复; 连杆机构;第 3 页共18 页第一章多功能康复轮椅设计的概述机械设计的最终目的是为市场提供优质高效、价廉物美的机械产品，在市场竞争中取得优势，赢得客户，取得良好的经济效益。

产品的质量和经济效益取决于设计、制造和管理的综合水平，而产品设计则是关键。

没有高质量的设计，就不可能有搞高质量的产品；没有经济观念的设计者，决不可能设计出性能价格比好的产品。

因此，在机械产品设计中，应特别强调和重视从系统的观点出发，合理地确定系统的功能；应注重新技术、新工艺及新材料等的采用；应努力提高产品的可靠性、经济性及安全性。

1.1多功能康复轮椅设计的关键点本设计所研究的折叠机构是以四连杆组（4-barlinkage）为出发点，利用杆件特殊翻转的特性来作为此折叠机构最初的概念设计。

还有就是在测试当轮椅在展开的使用状态时，使用者的体重加诸于轮椅上，所造成结构的应力分布及材料变形，借此了解各部分零件的强度和刚度是否足够，还有要兼顾接头和杆件的强度、加工上的难易程度、杆件与各个零件之间的干涉问题、操作步骤的简便性，并尽量减低轮椅的重量和降低成本等等。

第二章多功能康复轮椅的结构设计和运动原理针对行动不便的人，设计一种多功能肢体障碍康复轮椅。

靠背6的下端与支架部分铰接，靠背6的上端与支架部分扣接。

当取下靠背连接杆5时，靠在6的下端绕交接点转动向下后翻下形成躺椅。

支架部分有滑动槽18，靠背6的下端卡在滑动槽18内与支架部分铰接，打开时，取下靠背连接杆5，靠背6的下端远滑动槽8向右移动后，向后翻下，可以加长躺椅的长度。

靠头1的高度与滑动槽的滑动距离相适应，可以将靠头1放在滑槽滑动后的空位处如图2所示第 5 页共18 页在支架上端套接有连同左右柱支撑杆21上端伸缩杆4，在主支撑杆21上卡接有靠头1，靠头1用靠头支杆2卡住伸缩杆4。

当作靠椅时，伸缩杆4插入左右支撑杆21内，用螺栓3固定，靠头支杆2顶在伸缩杆4上，从而固定靠头1。

取下伸缩杆4，将靠头1取下，就可以当作躺椅使用。

为了增强强度，在靠背6上铰接有上支撑杆7，上支撑杆7与铰接在后支撑12上的下支撑杆9.当靠背6向后翻动时，姜上支撑杆7与下支撑杆9连接，可以顶住靠背6.上支撑杆7与下支撑杆9采用大管套小管连接，用螺栓定位连接。

在支架连接有向座椅前方伸出的加长垫25下铰接支撑杆26.平支杆24的一端用螺栓玉柱支撑杆21固定连接，中间靠在支撑销23上面，如图2所示。

与支架连接的踏板5的一端与支架铰接，另一端与带有滑槽的铰接杆16铰接，铰接杆16与在支架固定铰杆33铰接。

当人准备坐上座椅时，向上抬起踏板15，踏板收起如图1所示，可以方便坐上座椅。

当人坐上座椅后，踏板15就下落到图1所示的虚线位置，人叫可以放置在踏板15上。

在支架的后支撑12上，连接有带孔的大轮支撑杆10，大轮30一侧的大轮轴33是套入大轮支撑杆10内，与支架连接，如图3所示。

用作应急轮椅时，将左右两个大轮30从两边插入大轮支撑轴0内。

康复支撑杆31采用两个，其上端为开叉形拐状，顶在人体的肩部，其下端与上支撑杆7套接，康复支撑杆31上开有多个调节孔35，调节康复支撑杆31的高度，以适应不同人群的需要，如图4所示。

使用是，在监护人的陪同下，用前轮的手刹将轮子刹住。

只让一只轮转动，患者顺着打转转的轮椅练习迈步，在取得一定成绩后，改用双手推着轮椅缓缓练习不行，进行康复训练。

为了增加座椅18的强度，在在主支撑杆21上安装顶销36，顶住铰接在座椅18上的助力杆17.当轮椅打开后，助力杆17顶在销上，起加强支撑的作用。

座椅18的下值班开有坐便槽，当需要方便时，取下座垫可就地方便。

阳棚27可以采用螺栓连接在支架，阳棚27的支架采用伸缩杆的结构，使用时打开，收藏时直接。

阳棚27可以安装在图3所示，也可以安在图2所示。

支架的主支撑杆21和后支撑12均采用铰接的方式，整个轮椅折叠时，姜主支撑杆21和后支撑杆12收起，用收缩杆13扣在主支撑杆21上，形成折叠状，方便携带。

第三章多功能康复轮椅的材料和力学分析在生产实践中，各种机械和工程结构得到广泛应用，如桥梁、房屋、电机、机床等。

机械和工程结构的每一组成部分为构件。

任何构件都由某种材料制成，并受到某种载荷的作用。

实际的构件并非是静力学所理想化的那种刚体，任何构件在外力作用下都将不同程度地发生形状和尺寸的改变。

如果构件的形状、尺寸设计不合理，或选用材料不当，则构件在一定载荷的作用下，会发生过度的变形或破坏。

为了保证机械和工程结构的正常工作，在载荷作用下，构件都应该具有足够的承受载荷的能力，简称承载能力，也即构件必须具有足够的强度、刚度和稳定性。

这些基本要求，不仅与构件的截面形状和尺寸有关，而且还与材料的力学性能有关，而这些又都关系到制造成本，因此合理的选择构件的材料，如何正确的确定构件的截面形状，使构件即满足使用要求，又降低制造成本，便成为构件设计的一个十分重要的问题。

3.1新型材料的简介近年来，绿色环保新型材料不断升温，开始占据一个全新的市场领域，并随着绿色经济的全球风行，市场热度不断提升，新的环保新型材料趋势正席卷全球。

而绿色轮椅设计的兴旺也带动了一个庞大的绿色材料需求。

绿色环保材料作为轮椅制造的基础和源头，越来越成为市场采购的主流，绿色环保材料市场的发展带来的不仅仅是消费模式的变革，同时也将是整个家具行业的新一轮变革。

（1）、高密度复合材料新型高密度复合材料，其主要工艺原理是以稻草、麦秸、棉花杆、玉米杆、甘蔗渣、竹屑、芦苇杆、木屑等农业废弃物作原料，以聚乙烯、聚丙烯及其废弃物，如汽水瓶、可乐瓶、矿泉水瓶等或塑料薄膜、塑料制品的城市废弃物（白色垃圾）等作粘合材料，并加入一定量的添加剂等，在一定工艺条件下合成。

这一最新成果被联合国工业第7 页共18 页发展组织（UNIDO）誉为“21世纪新材料”。

它的特点是不使用木材，可以保护生态环境，缓解了实行天然林保护后木材缺乏的问题；利用废弃物，使得物尽其用，节约能源，保护环境；无毒无害，没有尿素和甲醛的成份，不会对人体产生危害；产品密度高，强度好，木材、刨花板、中密度板等均易受到厌氧菌、霉菌、甲虫、白蚁、蛀虫等生物的侵害和海水的腐蚀，而该工艺生产的板、型材均不受以上生物的侵害，吸水率低，不受海水的腐蚀；属于无三废工艺，可多次回收废料并反复利用，节约并降低成本；产品有很强的可塑性，可根据用户需要，替换不同的模具或模板，直接生产出各种各样的板材和型材，有极大的市场价值；防火性能好，有良好的阻燃性能。

高密度复合材料技术的实现不仅解决了农业废弃物和城市废弃物的污染排放问题，还节省了有限的林业资源，必将对我国的21世纪的环保产业产生巨大影响。

（2）、高强高模纤维目前，尼龙和涤纶的拉伸断裂强力仅为其理论值的约5％。

今后开发的高聚物纤维，拉伸断裂强力将为其理论值的40％，抗拉模量将为其理论值的90％。

随着高聚物技术的发展以及有机与无机化合物结合的进展，极有可能开发出达40％理论强力的纤维。

开发这种纤维的瓶颈是成本。

这种纤维将适用于要求高强力、轻质量的各种设备。

（3）、具有传感和康复功能的纤维人们将开发具有传感功能的温湿度调节材料、康复用神经刺激材料和肌肉力量支持类服装。

今后还将开发出具有传感功能的睡衣，用来检测温度和相对湿度，以防止那些丧失温、湿度感觉的老年人受到类似“低温烧伤”的伤害。

另外，今后的开发项目还包括一种用于患者康复的纤维，它作为一种护理保健材料能刺激神经，还能以紧身连裤袜的形式支撑肌肉力量不足的患者。

（4）、具有综合功能的阻燃纤维今后将开发在保持服装一般性能的前提下，具有阻燃性能、非热熔和能够避免烧伤的纤维。

现有阻燃纤维的阻燃性能已经达到令人满意的水平，但是，其它普通功能尚未达到相应的水平。

以儿童和老年人的阻燃睡衣为例，还需开发具有良好手感、柔软性和吸湿性等综合功能的阻燃材料。

3.2 按照强度理论选择多功能康复轮椅的材料轴向拉伸（tension）与压缩（compression）是杆件变形中最简单的形式。

在机械和仪器中，承受拉伸和压缩作用的杆件最多，在多功能康复轮椅的过程中，联接常常用到螺栓，被拧紧后，螺栓就承受拉力。

分析受轴向拉伸或轴向压缩作用的杆件的受力情况可知，杆件拉伸和压缩的受力特点是作用在杆件两端的两力大小相等、方向相反，且作用线与杆件的轴线相重合。

其变形的特点是杆件沿轴向伸长或缩短，而其横截面变细或变粗，分别如图3.2.1（a）、(b)所示图3.2.1拉伸与压缩由上可知，不论是受拉伸还是压缩，杆件横截面上的内力均沿着杆件的轴线，这种力称为轴力，轴力可以是拉力，也可以是压力。

以受拉杆件横截面上的内力分部来确定横截面上各点的应力，杆件在外力的作用下不仅要产生内力，同时还要产生变形，而且内力与变形之间是密切相关的。