折叠轮椅创新设计剖析

摘要

根据所收集的各类文献及市场出售的各种轮椅显示，目前绝大多数轮椅可分为折叠式和固定式其中包括电动式等，折叠式轮椅收折之后所占的体积仍是非常庞大，如此将造成搬运困难，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，是个很大负担。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。而电动式轮椅造价和价格比较贵不适合大众消费，而普通固定式的又占面积，不灵活。本设计所要研究的仿生叠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Watt I型六连杆机构，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。所以本设计所研究的手推型折叠轮椅是由单一自由度收折，并且没有分离的零件，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：手推型折叠轮椅; 连杆机构; Watt I六联杆机构

Abstract

According to the literatures collected in this research, most of the folding wheelchair can only be folded in lateral direction and the folded volume is still too big to carry or to transport and it becomes a terrible burden for active wheelchair users. There are two or three folding wheelchairs selling in the market, which can be folded into the size of a suitcase and is called “assembly wheelchair.” Their major defect is lengthy and complicated assembling procedures. Every time the user folds or unfolds the wheelchair, a tedious process must be conducted, which causes severe problems to daily wheelchair users. This research developed a linkage-type portable wheelchair. An optimal Watt-I six-bar mechanism was found according to the design requirements and design constraints. A full-size mockup was built after the dimensional analysis was accomplished. The portable wheelchair developed in this research has one-DOF with no separated parts. It requires no tools to operate. The new design has compact folded volume and light weight. It is easy to operate and can be dragged like luggage case. Therefore, it is an ideal mobile tool for elders and handicapped persons.

Keywords ：hand-push；wheelchair；linkage；Watt-I six-bar

目录

摘要 (1)

Abstract (2)

目录 (3)

第1章折叠轮椅设计的研究现状 (4)

第2章折叠轮椅设计的关键点 (5)

2.1、折叠轮椅的结构设计 (5)

2．2、折叠轮椅的材料和力学分析 (6)

2.3、新型材料的简介 (6)

2.4、折叠轮椅的创新设计 (7)

2.5、基于Pro-e建立折叠轮椅的3D模型 (9)

第3章折叠轮椅设计的前景 (11)

结束语 (12)

主要参考文献 (14)

第1章折叠轮椅设计的研究现状

由于现代医学的发展和进步，人类的寿命正逐渐的往上提升，致使各国老年人口将不断增加，然而高龄化的社会结构已然成为世界各国的重大挑战。针对这些年长而行动不方便的使用者而言，其身体各部分器官正逐渐退化，再加上神经肌肉萎缩，自行驱动轮椅是非常困难的事，因此他们将不适合使用具有手轮圈的自推型轮椅，而手推型轮椅较能符合其需求。

许多行动不便者在解决移动能力障碍时，最直接使用的工具便是轮椅。根据我国统计部门统计，截止到2006年4月1号，全国现有各类残疾人总数约8296万人，占总人口数的比例为6.34%，而属于肢体残疾的占总残疾人数的比例为29.07%，人数达到2412万，如图1.1所示。与1987年第一次全国残疾人抽样调查统计数据可以看出，肢体残疾人数略有所增加。2005年底，中国60岁以上老年人口1.44亿，占总人口的比例达11%。现在我国60岁以上老年人口每年以3%的速度递增，如图1.2所示。在60岁以上的老年人口中，有相当一部分老年人在日常生活和工作中，在疾病治疗和康复过程中，都需要借助使用轮椅。这对于家庭生计、社会成本与国家经济均会造成严重的影响，不可轻视。对于青壮年的肢体障碍患者而言，轮椅可使他们重新返回职场，以改善家庭生计和降低社会负担；对于行动不便的高龄老人或出现重度神经肌肉萎缩的患者而言，轮椅是他们走出户外的最佳辅具，不但能改善他（她）们的精神生活，而且在心灵层面上更得到慰藉。