手推折叠轮椅设计说明书

摘要

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。本设计所要研究的手推型折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：手推折叠轮椅;Watt I六联杆机构; 3D模型; 有限元分析

Abstract

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 com plicated 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 a luggage case. Therefore, it is an ideal mobile tool for elders and handicapped persons.

Keywords: hand-push wheelchair;Watt-I six-bar; 3D Model; Finite element analysis

第一章折叠轮椅设计的概述

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折叠轮椅的研究现状

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。

根据中华人民共和国国务院新闻办公室2006年12月在北京发布的《中国老龄事业的发展》报告提供的数据，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%。世界上60岁以上人口超过1亿的只有中国。现在我国60岁以上老年人口每年以3%的速度递增。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。另据第二次全国残疾人抽样调查数据推算，全国各类残疾人的总数为8296万人。其中肢体残疾有2412万人，占29.07%；多重残疾1352万人，占16.30%。在肢体残疾和多重残疾的群体中，有相当一部分在生活、工作中，在治疗疾病和康复训练中，也需要使用轮椅。如今，随着老年群体病人的增加，轮椅的社会需求总量逐年增长，这给轮椅行业带来巨大的市场空间。

1.2设计所需研究的内容

手推型的折叠轮椅是以重度病患者或年长老人为使用对象，因此本设计所要设计的折叠轮椅本身的安全规范是相当重视的。而经过现有的手推型轮椅收折机构的分类和分析后，本课题所涉及的主要内容有：（1）需通过200Kg 的配重检验，以达到安全规范的相关规定；（2）能产生导引轮椅翻转收折的动作机构；（3）收折完成的手推型折叠轮椅必须可以站立，以利于收藏和摆放；（4）收折完成后的手推型折叠轮椅必须可以拖行，以利于运送；（5）为确保结构的稳定性，必须讨论其各个杆件的受力情况；（6）在折叠轮椅强度和刚度足够的条件下，达到轻量化的设计。