爬楼梯轮椅设计说明
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
上下楼梯辅助装置——星轮式轮椅
清华大学综合实践报告辅助老年人和残障者上下楼梯的装置设计系别机械系专业机械工程及自动化姓名***（机14，20110104**）***（机15，20110105**）***（机15，20110105**）老师肖丽英2014年7月24日摘要中国正逐渐步入老龄化社会。
缺少电梯设施、住层较高的老年人和残疾人，由于身体原因不能独自上下楼梯。
爬楼轮椅主要可分为轮组式、履带式和步行式三类。
履带式运动平稳，但对台阶的破坏严重；步进式可适应复杂路况，但控制复杂，造价偏高；轮组式的移动速度快，机构相对简单，但越障能力差。
目前的轮组式爬楼轮椅普遍采用背对楼梯的方式，视野小，操作复杂。
本次设计面向老年人和残障群体，选择面向台阶的上楼方式，并采用电动以减少体力消耗。
本组在老师指导下，分别对轮组形式、转向机构、座椅垂位调节机构、传动系统、刹车装置进行了设计，对轮组结构进行尺寸优化。
小组成员分工协作，目前已完成了运动方案和结构设计，绘制了装配图、部分零件图和主要装配件的三维动画。
关键词：爬楼梯轮椅；垂位调节；行星轮组；电动轮椅目录第1章引言 (5)1.1机械设计综合实践任务书 (5)1.1.1设计背景 (5)1.1.2设计目标 (5)1.1.3设计任务 (5)1.2研究背景及意义 (6)1.2.1 残疾人与老年人统计数据 (6)1.2.2 轮椅的需求数据 (6)1.2.3 普通轮椅的不足 (7)1.3文献综述 (7)1.3.1 斜坡转换楼梯 (7)1.3.2 楼梯扶手架 (8)1.3.3 轨道式爬楼装置 (11)1.3.3.1 轨道式爬楼装置的传动方式 (11)1.3.3.2 轨道式爬楼装置的特点 (11)1.3.3.3 轨道式爬楼装置的发展研究现状 (12)1.3.4旧楼加装电梯 (17)1.3.5爬楼轮椅 (23)1.3.5.1 轮组式爬楼轮椅 (23)1.3.5.2 履带式爬楼轮椅 (27)1.3.5.3 步行式爬楼轮椅 (31)1.3.5.4 爬楼轮椅不同执行机构的对比 (34)1.4 现有技术存在的问题 (35)1.5设计规划 (36)1.5.1 设计目标 (36)1.5.2 相关设计参数 (37)1.5.3 具体设计指标 (37)1.5.4初步方案 (38)第2章机械系统运动方案设计 (38)2.1机构设计 (38)2.1.1 爬楼方式的选择 (38)2.1.2 上楼朝向的选择 (38)2.1.3 子轮个数的选择 (39)2.1.4 轮组的传动方式 (40)2.1.5 转向机构 (43)2.1.6 传动机构 (45)2.1.7 座椅垂位调节机构 (47)2.2爬楼过程运动分析 (52)2.2.1子轮与支架的连接方式 (52)2.2.2 r与R的选择 (53)2.2.3主动轮（即星轮）爬升过程分析&力矩、功率的计算 (58)2.2.4从动轮（单轮）在爬楼时的问题 (60)2.3设计计算及原动机选择 (63)2.3.1 上楼过程及前轮电机选择 (63)2.3.2 平地过程及后轮电机选择 (65)2.3.3 蓄电池选择 (66)2.3.3.1 蓄电池类型的选择 (66)2.3.3.2 行驶里程计算 (67)2.3.4 座椅重心偏距的计算 (68)第3章机械系统结构设计 (69)3.1 前轮组强度计算 (69)3.1.1传动系统计算 (69)3.1.2关键零部件工作能力设计与标准件选择 (71)3.2后轮组强度计算 (80)3.2.1传动系统设计 (80)3.2.2关键零部件工作能力设计与标准件选择 (83)第4章设计总结 (90)第5章团队分工 (90)参考文献 (91)声明 (94)第1章引言1.1机械设计综合实践任务书1.1.1设计背景北京、上海等城市已经步入老龄化社会，很多老年人由于年老体衰，不能独自上下楼梯，而这些城市的老年人多住在6层高无电梯的楼房。
多功能轮椅设计概述
1前言轮椅是康复的重要工具，它的发明可以说为腿部行动不便群体提供了极大的便利。
但是它在部分使用场景下以及部分功能上是存在一定的局限性的。
例如，其在上下楼梯时就不能使用人群的需求。
为了解决上述需求，给相关人群提供性能优越的代步工具，研究一种价格适宜、平稳安全的爬楼梯装置是十分必要的。
本设计可以解决传统的星轮式轮椅行走波动较大、在针对楼梯倾角调节轮椅时的困难等问题。
本设计采用剪切式的连杆机构，其既可使前部伸出而上楼梯，也可使后部缩短而方便下楼梯，故可以使座椅保持相应的平衡而使上下楼梯的功能得以实现。
2爬楼梯轮椅的设计2.1总体设计该轮椅主要由车架、座椅、多连杆机构、行星轮机构、驱动机构等组成。
该轮椅高度为0.8m，前后宽度为0.7m，左右宽度为0.7m，重量约为20kg。
通过多连杆机构可调整轮椅上楼梯的角度，在行星轮的配合之下即可实现上楼梯的功能。
2.2行星轮设计现行楼梯台阶的尺寸为：阶高应在140-170mm，阶面宽度为220-270mm，以此为依据，预设三星轮子轮直径为180mm，在此尺寸下，利用三星轮的转动功能，爬台阶功能很容易实现。
2.3多连杆机构设计四连杆机构设计如下：四连杆的一端铰链连接三星轮，对角端的铰链连接在轮椅箱体中伸出的螺杆上，且四连杆中与箱体连接的其中一杆是固定。
箱体内通过蜗轮蜗杆机构驱动轴的转动，以此来控制四连杆整体的转动，并且由于有一杆是固定的，就可以控制四连杆的收缩。
再将在三星轮主轴上连接四连杆机构，借用四连杆机构的伸缩来实现轮椅角度的改变，使之保持水平。
2.4爬楼梯功能可行性分析在下楼梯过程中，经软件模拟，多连杆机构的极限位置如下左图所示，通过如下的计算可知，此过程是可以实现的（下方几个运动简图中，从固定杆开始顺时针方向，各杆长度依次为180mm、400mm、380mm、230mm）。
此时后轮轴到行星轮与阶梯面接触点的距离为：⨯︒︒+︒⨯230=+⨯+210sin3042sin1013573380cos后轮杆到后轮与阶梯面的距离即大轮的半径为280mm，二者相差293约为两个台阶之高。
新型可爬楼梯式智能轮椅的研究与设计
新型可爬楼梯式智能轮椅的研究与设计摘要：随着人口老龄化的加快以及残障人数的增长，为提高他们行动的自主性，构造了一种新型可爬楼梯式智能轮椅。
对爬楼梯轮椅进行了总体设计，主要包括爬楼梯轮椅的需求分析、设计要求以及机械结构设计，利用CAD软件完成了爬楼梯轮椅的二维设计。
研究表明该新型轮椅功能完善、移动灵活、操作简便、安全度与舒适度高，具有一定的应用前景。
关键词：辅助工具；爬楼梯轮椅；履带式结构中图分类号：TH 7891引言随着人口老龄化进程的加快以及残障人数的增长，人们对于医疗辅助工具的需求越来越大。
轮椅因其灵活方便、操作简单和价格低廉等优点受到普遍欢迎，并且逐渐向电动智能化轮椅的方向发展，然而目前的轮椅一般只能在平地上运动，并不具备爬楼梯和越障等功能[1]。
因此，为了缓解楼梯或路障对老年人和残障人士生活上造成的不便，帮助其提高行动的自主性，研究一种具有爬楼梯功能的轮椅有重大的现实意义和实用价值。
目前，国内外机构研制的可爬楼梯式轮椅按照不同的爬楼梯原理可分为轮组式爬楼梯轮椅、履带式爬楼梯轮椅、腿足式爬楼梯轮椅和复合式爬楼梯轮椅[2]。
双轮组式爬楼梯轮椅能够实现自主爬楼梯的功能，但由于其体积庞大、驱动系统复杂，限制了它的使用范围；腿足式爬楼梯轮椅爬楼梯过程平稳，但其对控制要求较高且移动速度缓慢、能量利用率低；复合式爬楼梯轮椅是目前性能最为完善的爬楼梯轮椅，但其价格高昂，普通家庭难以承受；履带式爬楼梯轮椅构造简单，不易打滑，运动平稳，并且能够适应各种形状不规则的楼梯。
因此，在综合分析目前已有的各种爬楼梯轮椅优缺点的基础上，所设计的可爬楼梯式轮椅选择履带式结构。
2可爬楼梯式轮椅的结构设计针对目前国内外机构研制的的各种爬楼梯轮椅，分析比较其各自的优缺点并结合我国的基本国情以及使用条件，在保证结构紧凑和操作简便的前提下，设计一种安全性好且造价经济的爬楼梯轮椅，基本设计要求如下所示[3-4]：(1)既可以在无障碍的平地上快速灵活行驶，同时兼具爬楼梯和越障的功能；(2)能够适应《建筑楼梯模数协调标准》中规定的台阶尺寸；(3)上下楼梯过程中能够确保乘坐者的安全性和舒适性；(4)结构紧凑、体积适当、性价比高，易于投入实际生产；(5)操作简单方便，易于控制。
基于齿轮齿条翻转爬升机构的爬楼梯轮椅的研究与设计
展望未来，随着科技的不断发展，可以预见到更多先进的助行器具将出现。 在爬楼梯轮椅领域，可以研究更加智能化、自动化和人性化的机构设计方案，提 高轮椅的适用范围和使用便捷性。可以新的材料和技术应用，以进一步提高轮椅 的性能和性价比。相信在未来的研究中，基于齿轮齿条翻转爬升机构的爬楼梯轮 椅将得到更加广泛的应用和推广。
谢谢观看
文献综述
电动爬楼梯轮椅的研究起源于20世纪90年代，经过多年的发展，已经在机构 设计、驱动系统、控制策略等方面取得了显著的成果。然而，现有研究主要集中 在功能实现和性能优化方面，对于电动爬楼梯轮椅的稳定性和安全性方面的研究 尚不够深入。具体来说，已有研究主要集中在以下几个方面：
1、机构设计：主要涉及到轮椅的机械结构、驱动系统和爬楼梯机构的设计。 例如，张三等（2020）设计了一种具有高度可调性的电动爬楼梯轮椅，能够适应 不同楼梯的起伏变化。
2、驱动系统：主要包括电机驱动、气压驱动和液压驱动等。例如，李四等 （2021）开发了一种基于电机驱动的电动爬楼梯轮椅，具有较高的越障能力和稳 定性。
3、控制策略：涉及到轮椅的运动的控制算法和控制系统的设计。例如，王 五等（2022）提出了一种基于模糊控制的电动爬楼梯轮椅控制系统，能够有效提 高轮椅的适应性和安全性。
参考内容
随着人口老龄化的加剧，老年人及行动不便人群的需求日益凸显。为了帮助 这类人群更好地适应生活，各种辅助器具不断涌现。其中，爬楼梯轮椅作为一种 能够帮助用户上下楼梯的器具，受到了广泛。本次演示将对新型爬楼梯轮椅的结 构设计与研究进行简要介绍。
在过去的几十年中，爬楼梯轮椅得到了广泛的研究和发展。它们通常由座椅、 轮子、支架和控制系统等组成。然而，传统爬楼梯轮椅存在着种种问题，如操作 复杂、稳定性差、舒适度低等。因此，本研究旨在设计一种新型爬楼梯轮椅，以 解决这些问题。
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。
爬楼轮椅设计说明书
毕业设计说明书（论文）论文题目：爬楼轮椅设计系部：机械制造系专业：机械设计与制造班级：11级机械一班学生姓名：学号：指导教师：2013年12月26日目录摘要 (I)Abstract (II)绪论.......................................................................................................错误！未定义书签。
第1章原理图分析...............................................................................错误！未定义书签。
第2章轮椅简介...................................................................................错误！未定义书签。
第3章传动机构的设计.......................................................................错误！未定义书签。
3.1拟定传动方案的任务.........................................................................错误！未定义书签。
3.2选择传动机构类型............................................................................错误！未定义书签。
3.3选择电动机.....................................................................................错误！未定义书签。
3.4传动装置总传动比和分配各级传动比............................................错误！未定义书签。
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AbstractWith 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 elderly and handicapped areunable to climb the stairs, so we had to increase the automatic level of the electricwheelchair to reduce their difficulty. So we have the original on the 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 ordinarywheelchair-wheel-drivecan also be track-driven,when the chair be tilted.we have fit in the 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 requirementofautomatic 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.Key words：Climbing the stairs,electricity, wheelchair, Track-Wheel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 (2)1.2.1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 (5)1.3.1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 (8)2.2设计思路 (9)2.3履带轮式轮椅爬楼原理 (10)2.4履带爬楼过程分析 (11)2.5爬楼性能参数 (13)2.6履带爬楼机构的结构设计 (13)2.7 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 (21)3.4 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)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)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。
毕业设计(论文)-爬楼梯轮椅设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-爬楼梯轮椅设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/5a197bc1b90d6c85ec3ac6fc.png)
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。
轮式爬楼梯轮椅设计
轮式爬楼梯轮椅设计一、本课题的研究目的和意义：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，大多数老体弱者及肌体伤残者都选择轮椅作为他们的代步工具，而且使用范围越来越广。
轮椅也由手动轮椅、电动轮椅趋向智能轮椅的方向发展，但由于他们一般采用传统的轮式结构，一般仅适合在平地上使用，很少具备爬楼和翻越障碍的能力。
楼梯和路障使轮椅的使用受到了很大的限制，很多场合尤其是室外，比如银行、购物中心门前等或多或少有几级台阶，室内也有很多地方没有电梯，这也给轮椅用户造成很多不便。
当然，国家也花费了大量的人力和财力在某些场所修建了相应的轮椅坡道和其他公用设施以方便残疾人活动。
但由于各种因素的影响，这些措施的作用也非常有限。
为了给老年人和残疾人提供高性能的代步工具，解决楼梯或路障对他们使用轮椅造成的不便，帮助他们提高行动自由度，重新更好的融入社会，并考虑到我国的基本国情，研究一种价格适宜、小巧轻便的轮式爬楼梯轮椅装置具有重大的意义和实用价值。
二、文献综述（国内外研究情况及其发展）：轮椅是康复的重要工具，它不仅是肢体伤残者的代步工具，更重要的是使他们借助于轮椅进行身体锻炼和参与社会活动。
目前，我国已经进入老龄化社会，随着老人的数量不断增加，由于行动不便对轮椅的需求数量增加，普通的轮椅很难适应我国老人上下楼的需要，因为我国大部分楼房建筑是以六层以下建筑为主，该类建筑中没有安装电梯，对于使用轮椅的人来说，上下楼及其不方便，或重心易下滑，单人难上楼，需另建专用车道。
因此迫切需要开发能够简便、轻巧的上下楼轮椅。
在我国，每年约有数十万老人、残疾人等需坐轮椅车行走。
过去旧式轮椅车存在不能自行上、下楼等问题，使病人的活动空间大为缩小。
并使监护人看护病人也很困难。
为了给千百万残疾人一个自由、舒适的空间，再加上该产品有着很大实用性，存在着非常广阔的市场。
于是人们不断进行着艰苦的研究，一代又一代可上楼的轮椅应运而生。
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。
轮椅设计方案说明
轮椅设计方案说明
轮椅设计方案说明是指将普通轮椅进行改进和创新，以提高轮椅的便携性、舒适性和功能性。
下面是一个轮椅设计方案的具体说明，该方案设计了一种结构稳定、重量轻、易于折叠和携带的轮椅。
轮椅的材料主要采用轻质高强度的铝合金，具有优异的抗腐蚀性和耐用性，同时又能保持整体轮椅的重量轻盈。
轮椅的整体结构采用三角形稳定原理设计，通过合理的材料分布和支撑结构，保证椅子的稳定性和承重能力，以提高用户的安全性和舒适性。
为了方便用户进行折叠和携带，轮椅的设计考虑了便携性。
整个轮椅可快速折叠成小巧的体积，并配备了便携式的拉杆箱，用户可以很方便地将轮椅装入拉杆箱中，随时随地携带。
轮椅的折叠和展开也是非常简单的，用户只需按照说明操作即可完成。
为了提高轮椅的舒适性，座椅和靠背采用了人体工程学设计，采用高密度海绵和透气材料制成，确保用户长时间坐着也能保持舒适。
座椅和靠背还可调节角度，以适应不同用户的需求。
轮椅的功能性也是该设计方案的重点考虑因素之一。
轮椅配备了电动助力功能，用户只需按动按钮，即可实现轮椅的电动推进和制动。
这样的设计不仅减轻了用户自行推进的负担，也提高了用户的独立性和自主性。
此外，轮椅还配备了可升降的座椅和扶手，以及可调节的轮胎位置，以便于用户在不同场景中
的使用。
总的来说，该轮椅设计方案旨在提高用户的生活质量和独立性，通过稳定结构、轻便折叠、舒适座椅和电动助力等功能，提供给用户更舒适、便携和多功能的轮椅体验。
新型轮—履复合式爬楼梯轮椅设计与实现
新型轮—履复合式爬楼梯轮椅设计与实现人口老龄化进程的加快以及残障人数的增长给经济和社会发展带来了巨大影响,各式各样助老、助残装置的研究因此也越来越多。
作为世界第一人口大国的中国,对助行装置的需求更为迫切。
但是现阶段普通助行装置一般只能在无障碍的平地上使用,不具备爬楼梯和越障等功能,国外具备爬楼梯功能的助行装置大多存在不足之处或者价格昂贵。
为了提升对老年人和残障人士的关怀,更好地解决他们的出行问题,本文从功能需求和我国现阶段经济发展水平出发,设计并实现了一种平地和楼梯两用的新型爬楼梯轮椅。
对爬楼梯轮椅进行了总体设计,主要包括爬楼梯轮椅的需求分析、设计要求、主要参数指标以及机械结构和控制系统设计方案。
运用SolidWorks软件完成了爬楼梯轮椅的三维结构设计,基于ANSYS Workbench软件对爬楼梯轮椅关键零件进行了有限元分析,采用模块化设计思路建立了爬楼梯轮椅控制系统,对控制芯片、电机和传感器等进行了选型,编写了爬楼梯轮椅控制程序。
对爬楼梯轮椅的轮式运动模式、轮-履切换模式和履带运动模式进行了介绍,详细分析了爬楼梯轮椅的轮-履切换和上下楼梯过程,针对爬楼梯轮椅上下楼梯过程的重要阶段进行了力学建模,将MATLAB软件的仿真结果与试验得到的切换电动推杆推力以及上下楼梯过程中履带电机的输出力矩进行了对比分析,运用稳定度的概念定量描述了爬楼梯轮椅在爬楼梯过程中的稳定性。
基于爬楼梯轮椅样机进行了平地运动、轮-履切换以及以上下楼梯等试验,验证了爬楼梯轮椅设计的可行性和实际使用效果。
Free Walker 多功能概念轮椅设计说明书
上海工程技术大学设计说明书Free Walker多功能轮椅设计说明书学院：材料工程学院学生姓名：李伟陈伟指导教师：刘淑梅设计说明时间：二О一三年8月1日～10月1日共8周中文摘要由于我国居民楼中电梯并不普及，无障碍设计水平较低，给老年人士及肢体残疾人士带来了许多不便，为了帮助这类人士的出行，我们设计了这款爬楼梯轮椅。
本文设计的电动轮椅通过在轮椅大轮内部增加四杆机构，实现了履带自由收放，使轮椅在平地行走时可像普通轮椅行走，上下楼梯时通过展开四杆机构绷开橡胶履带实现爬楼功能。
此款轮椅行驶速率高，爬楼梯时中心波动缓和，稳定性好，适应性强，能够帮助残疾及老年人士实现自由出行。
关键词：Free Walker，多功能轮椅，履带爬楼梯，UG NX，三维建模AbstractBecause of our residents floor in the elevator is not universal, barrier free design level is low, brings a lot of inconvenience for the elderly and handicapped people, in order to help these people travel, we designed the stair climbing wheelchair. Electric wheelchair designed in this paper by adding four rod mechanism in wheelchair wheel, the track free retraction, the wheelchair when walking on flat ground can be like an ordinary wheelchair walking up and down stairs, through the expansion of four bar mechanism realizing burst rubber track climbing function.This wheelchair driving at high speed, the stairs when center volatility, good stability, strong adaptability, can help the disabled and elderly people to realize the free travel.Keywords: Free Walker, multifunctional wheelchair, crawler stair climbing, UG NX, 3D modeling目录第一章引言 (3)第二章轮椅零部件设计 (4)2.1 座椅 (4)2.2 车架 (4)2.3 轮子 (5)2.4 外壳 (5)第三章轮椅结构及功能 (6)3.1 轮椅结构 (6)3.2 功能说明 (6)3.3 四杆机构 (8)3.4 作品渲染 (9)第四章轮椅总装图 (11)第五章结论 (12)参考文献 (13)致谢及声明 (14)第一章引言轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，我国人口基数大，残疾人总数也相对较大，老年人和残疾人比例的显著增加给经济、社会的发展都带来了很大的影响，医疗护理、社会服务等个方面需求的压力也越来越大。
星轮行星轮转换式可爬楼轮椅设计说明书
星轮行星轮转换式可爬楼轮椅设计说明书作品内容简介针对目前普通轮椅不具备爬楼功能，而国内市场上尚未出现比较成熟、实用的爬楼轮椅这一现状，我们设计了一种实用的星轮行星轮转换式可爬楼轮椅。
该轮椅既可以像普通轮椅一样在平地上行走，又可以攀爬楼梯，通过手摇来驱动。
我们在行星齿轮结构的基础上加以改进，在中心轴和转臂间设一离合器，离合器分离时，驱动中心齿轮便会带动各行星齿轮旋转，此时为行星轮驱动模式，适用于平地行走；而操纵离合器使其结合时，中心轴和转臂锁死，各行星齿轮将不能自传，驱动中心轴整个行星轮系将整体翻转，主动翻越障碍，此时为星轮驱动模式，适用于爬楼梯。
这种新的结构我们称之为星轮行星轮转换式结构（该结构我们已经申请了专利）。
在此结构的基础上，我们在万向轮两侧增加了一对起引导和越障作用的导向轮，导向轮与万向轮的巧妙结合增强了万向轮的越障能力。
此外我们还准确设计重心位置，并将靠背设计成可调形式，爬楼时可以调节重心位置，保证了爬楼时的安全性和舒适性。
1 研制背景及意义目前市场上的轮椅存在一个很大的不足：由于采用了传统的轮式结构，只能够在平地上行走，面对台阶、楼梯这样比较复杂的地形却显得无能为力。
很多场合尤其是室外比如银行门前，购物中心门前等都或多或少有几级台阶，而对于室内仍有很多地方没有电梯，对于那些乘坐轮椅的残疾人，他们仍然有很多不便。
当然，国家也花费了大量的人力和财力在某些场所修建了相应的轮椅坡道和其它公用设施以方便残疾人活动。
但由于受各种因素的影响，这些措施起到的作用仍然非常有限。
解决这一问题的最好方法就是改进残疾人使用的行走设备，也就是说通过改进残疾人轮椅的机械结构，使其能够适应日常生活中所碰到大多数的地形。
对于残疾人轮椅车的改进，已有不少人提出各种解决方案：有的使用履带式的辅助爬升设备帮助轮椅上下楼梯，有的采用步进式的结构一步一步往上踏，有的使用精密的陀螺仪控制两轮结构的翻转，立起来上下楼梯，但这些方案都有一些不尽如人意的地方，比如：结构复杂，造价高，使用不便，不能很好的适应平地行驶等，因而都未能得到较广泛的应用。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
人力式平稳爬楼轮椅设计说明书
组成员：
指导教师：职称：
申请时间：2010年12月27日
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。
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、现有产品分析及产品简介
目前市场上的爬楼轮椅采用的主要是两种爬楼方式——履带式和轮组式爬楼轮椅。
（图1）轮组式爬楼轮椅
如上图1，轮组式的轮椅则大都采用三叶轮式和四叶轮式，机构精巧，但无法克服爬楼时两台阶间的震荡，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而且难以实现在平地上的独立行走，需要其他人的时刻陪护和推拉。
（图2）履带式爬楼轮椅
（图2）为履带式爬楼轮椅，履带式爬楼装置技术较成熟，操作简单，行走时重心波动很小，对楼梯的形状、尺寸适应性强。
但履带式的多为电力机构系统，需要大功率的电机和笨重的履带，同时对于履带的精确控制，对于重心的平衡都使得机构过于笨重庞大而且造价高昂。
在对现有的产品进行详细了解和分析的基础上我们设计了履带式和传统式相结合的设计，使得轮椅在爬楼时能像履带式爬楼轮椅一样的平稳，不需要他人陪护，在平地上更可以独立自由行走，转向自如，同时简化了机构，不需要外加大功率电机、复杂控制系统及笨重的履带，大大减轻了重量，降低了制造成本。
三、产品机构简介
四、产品设计原理
此人力式可爬楼轮椅利用杠杆省力、螺旋传动等原理进行人力驱动，同时自主设计的离合器实现平地与爬楼之间不同工况的转换，利用螺杆自锁原理保证机构的安全性和可靠性，四连杆机构的设计则保证了后轮的可靠到位和简单精巧的控制。
在机构设计时利用Solidworks，Ansys，ADAMS等软件对运动、受力及机构合理性进行分析优化，提高设计效率和机构的合理性。
下面为其工作原理：
平地行走：当在平地行走时，履带处于收起状态，其工作原理等同于普通型轮椅，在后面可变向小轮的支撑下通过转动前面大轮可以实现自由行走。
下楼过程：当走到楼梯口要下楼梯时，用户需要旋转大轮外侧的另一个轮子，在锥齿和螺杆的作用下使履带绕后部铰点旋转，直至履带抵触到台阶面将大轮脱离地面，同时在旋转此小轮的过程中会使特殊设计的离合器啮合，构成大轮与内置齿轮之间的传动关系，进而通过旋转大轮带动履带主动轮的转动，而后部的小轮则在四连杆机构作用下收起，旋转大轮实现下楼运动。
当到达地面时，再次反转外侧小轮，将履带收起，离合器断开，后部小轮着地支撑，进行平地行走。
上楼过程：当上楼时，则采用背部先上，同样先旋转外侧小轮，将履带放下，离合器啮合，后部小轮收起，通过大轮和啮合齿的直径比可以起到明显的增距减力，实现平稳安全上楼。
五、产品的技术要点
（1）传统的普通轮椅与笨重的履带式结构的互补结合，实现爬楼时的平稳性。
（2）整个系统采用人力驱动，并利用杠杆增距减力原理使上楼过程简单省力，同时避免使用复杂昂贵笨重的电动设备，性价比高。
（3）独特设计的离合器机构，和后部四连杆机构实现一个动力源的目的，简化人的操作，通过简单的旋转外侧小轮即可同时实现履带的起落、后部小轮的收缩、离合器的控制，操作简单
（4）利用螺杆传动中的自锁，避免上下楼时履带的位置变化带来的危险。
（5）模仿变速自行车的机构，采用传动链条张紧轮机构，并合理布置在上楼时的松边
（6）后部小轮起落架连杆机构各杆长的精确设计，保证小轮的可靠到位和小轮最合理的承重方向
参考文献
[1]江红，杨勇，乔兰东.SolidWorks实例解析—曲线、曲面、仿真、渲染.北京：机械工业出版社.2004.10
[2]曹岩.SolidWorks2007机械设计实例精解.北京：化学工业出版社.2007.9
[3]谢进，万朝燕，杜立杰.机械原理.高等教育出版社.2004.1。