【JX16-02】残疾人手推轮椅设计（二维+三维+论文）
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JX16-02
【JX16-02】残疾人手推轮椅设计二维+三维+论文
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摘 要 随着我国人口老龄化和肢体残疾人口的增加，对残疾人辅助工具的需求日益增加。作为一种先进的车辆多功能轮椅可以帮助他们提高他们的行动自由和重返社会。我国多功能轮椅的设计起步较晚，在组织的复杂性和灵活性上存在着差距。基于此，本文设计了一种多功能轮椅，满足残疾人的需求。通过对我国多功能轮椅的结构和功能进行对比分析，确定了轮椅结构的基本功能。根据功能需求，设计了具有手推传动机构功能的轮椅机构和上下楼梯的功能，并进行了分析计算。根据人体生物力学和座椅设计的相关知识，设计了轮椅的总体尺寸。本文创新设计了多功能轮椅的结构，使轮椅的结构实现了多种功能，有助于提高残疾人的生活质量，同时也改变了传统的设计方法，利用计算机辅助设计技术缩短了设计周期，提高了设计效率。关键词：手推轮椅； 传动系统； 车身 28Abstract As the problem of population aging in our country and the number of limb disabled people is increasing, the demand for the auxiliary tools of the disabled group is increasing. As an advanced vehicle multifunctional wheelchair can help them improve their freedom of action and reintegration into society. And the design of multifunctional wheelchair in our country starts late, there is a gap in the complexity and flexibility of the organization. Based on this, this paper designs a multifunctional wheelchair to meet the needs of people with disabilities.After comparing and analyzing the structure and function of the multi functional wheelchair in China, this paper determined the basic function of the wheelchair structure. According to the functional requirements, the mechanism design of the wheelchair which has the function of the hand push drive mechanism and the function of the upper and down stairs is designed, and the analysis and calculation are carried out. According to the knowledge of human biomechanics and seat design, the overall size of the wheelchair is designed.In this paper, the innovative design of the structure of multi functional wheelchair, so that the structure of the wheelchair to achieve a variety of functions, help to improve the quality of life of the disabled, but also changed the traditional design methods, the use of CAD technology to shorten the design cycle, improve the design efficiency.Keyword: Hand wheelchair; transmission system; body目 录摘 要1Abstract2目 录3第1章 绪论51.1 选题的目的和意义51.2 轮椅发展的国内外现状51.3 研究的主要内容及方法8第2章 轮椅总体结构设计92.1 一般轮椅的主要部件及功能研究92.2 座椅的设计112.3 轮子驱动机构设计122.4 手摇驱动机构设计142.4 轮椅上下楼机构设计162.5 越障高度计算17第3章 车身整体结构的设计213.1 前叉设计213.2 链传动设计213.2.1选择链轮的齿数213.2.2确定计算功率213.2.3选择链条的型号和节距213.2.4计算中心距和链节数213.2.5计算链速V确定润滑方式223.2.6确定压轴力223.3 大链轮链轴设计223.3.1轴的最小直径的确定223.3.2轴的结构设计233.3.3轴的校核233.4 键连接的强度校核253.4.1链轮与轴之间的键连接校核253.4.2齿轮与轴之间的键连接校核25结 论26致 谢27参考文献28第1章 绪论1.1 选题的目的和意义轮椅是病人康复的重要工具，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。普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成。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。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。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。残疾人是社会的弱势群体，他们比普通人更需要人的帮助和关心，对于肢体残疾人而言，轮椅就是他们的双脚，选择一款尺寸、功能和价格适合自己的轮椅对他们非常重要。传统的残疾人车，作为残疾人代步工具，它是由车架、三个车轮、车座、龙头、刹车、脚蹬、牙盘和链条组成。其动力是靠双手转动后车轮使残疾人车驱动。双手转动后车轮不仅费力，操作也不方便。因此如何设计一款带手推动力的残疾人车，设置手动力推杆，能发挥手推拉作用，提供轻便的动力支撑就显得非常必要。前车轮上部设有的手动推力杆和动力传动装置，能够形成车的前轮驱动。1.2 轮椅发展的国内外现状随着人们生活水平的提高，人们的功能、外观、舒适度和重量轻等方面都有了。提出了更高、更高的要求，我国的轮椅市场也出现了多种形式，价格范围从各种轮椅。高档轮椅：主要用于铝合金材料，也出现在钛合金材料，如进口品牌德国奥托博克轮椅前卫ti8.9，踏板支撑管和前叉连接的钛合金零件，支撑部分主要采用铝合金，以保证强度，又减轻了重量，它的重量只有8.9公斤。可以拆卸轮椅，可以调节踏板的高度，具有良好的阻尼性能。还从功能出现在高位截瘫的观点和老年体弱多病和高靠背座椅，带电动轮椅。其价格主要是在2000元以上。中、低轮椅：轮椅的材质是铝合金和钢管，以及轮椅的手臂和脚板高度不能拆卸和调整，其价格低于2000元至数百元。在国外，有一些大学和公司在发展长期的研究和开发工作，他们开发的轮椅功能各不相同，技术含量高，主要分为以下几类。（1）智能轮椅：英国朴茨茅斯大学和英国的轮椅生产厂家生产出一种新型的智能轮椅，残疾人的轮椅可以避免与墙壁和其他障碍物的碰撞，避免从楼梯上摔下来。这款智能轮椅配有2个超声波检测装置，可以检测到轮椅上的道路，并将数据输入到轮椅上，电脑根据实际情况做出判断，控制轮椅向前、向后、避障等。这轮椅可以帮助残疾人特别是残疾儿童更好的生活。但这将是超过1000磅的轮椅，使这个智能轮椅。一家公司在加利福尼亚，美国也开发了类似的智能轮，其底部配有轮胎表面和声纳的外形传感器。当它移动通过障碍或上下斜坡时，会自动调整座椅的倾斜位置，以保持人体的平衡，使足部的不便大为方便。（2）充电轮椅：日本本田科技研究院近日提出一个新的老人和残疾人的发展新的电动轮椅“门尼粘度值”进入市场，这个“门尼粘度值电动轮椅充电极简单，只需要插在家用电源插座轮椅可以，每个充电特许电动轮椅走了5个小时。它的最高时速只有6公里，它的价格是33500000日元左右。（3）在橡树岭国家实验室有一个新的自由运动型电动轮椅：一个科学研究小组人的运动原理，一种可以自由运动的轮椅。这个新轮椅用的是球形的轮子，可以在各种方向上，改变一个非常平衡的方向。因为轮椅改变了该省的运动时间，因此它的电力系统的功率可以减少，它可以比普通轮椅的重量轻45%。该轮椅还易于安装和拆卸，体积小，可放置在汽车或座椅的行李箱（4）所有塑料康复轮椅：德国材料KSD艺术公司推出了为患者康复全塑料对ksd-1型轮椅轮椅的材料，货架可以减少，在绝对安全的骑手。轮椅可以清洗和消毒。车轮是圆形的，由整个泡沫制成。此外，还有在架上放置在轮椅上的减少系统，可调单座椅的空气室装置、休息的头板和安全带，都是一种选择。（5）一个新的轮椅：美国，一个直径为8英寸的公司设计，从轮椅的轮子，所以轮椅流动性增加。该轮椅的框架是由没有显示钢，其宽度可以扩大到26英寸。该轮椅有一个自动刹车和防倾斜装置，和一个带传动的重型汽车。（6）手动轮椅：日本东京ST公司制造的手动轮椅是专为下肢残疾的。这个特殊的线性驱动装置驱动程序可以移动手臂的方向来移动轮椅，这是用来驱动轮椅前轮，即舒适能量，和其他的两个轮子的电动辅助控制。该轮椅上推和拉动作，以产生高效节能的传动轮，前后推和拉行动的行程可以消除每个不同的车身结构调整。此外，重心很低，能保证平稳，安全不会下降。电动控制器可以自动地把车轮的方向盘，以实现定向的转换和顺利。小型电机由3.6伏可充电电池供电。一种新型的手动轮椅的安全功能，可以让它有一个自动锁定装置，当轮椅可以防止车轮爬。分次向后滑动，并与驱动程序的手动操作无关，如果你想向后移动，在前轮和地面之间的辅助轮的帮助可以使车轮向后移动。（7）一个可以防止碰撞的智能轮椅由威尔士大学介绍，它配备了人工智能软件，使用新的红外探测跟踪，并设置为三尺内的半径，并根据周围的具体环境自动调节轮椅和灵敏度的运行方向，如果你被一块空地包围，向前轮椅速度快；但如果运到硬转弯的角落和轮胎椅子减缓，并提高灵敏度，以便通过。如果你要撞到其他物体，轮椅将停止在软件的命令。（8）可以上楼梯的轮椅：美国，美国发展成为一个高科技轮椅，可以很容易地通过道路边石，爬楼梯，甚至可以带用户到海滩。该轮椅的售价为20000美元，略高于发动机的一般模型，并配有轮椅。椅子是非常简单的使用，培养，HUD和人们交谈，没有“下”的感觉，配备旋转仪器和传感器的轮椅，轮椅可以帮助保持平衡，在不平坦的地形。一种用电子装置跟踪轮椅的发明解决残疾人的旅程难度线。残疾人可以自动控制轮椅到楼上，爬，甚至可以免费进入巴士。轮椅栏杆有一个操纵杆来控制上升和下降。当轨道是上坡，它可以解除地面。四轮从椅子上保证轮椅行走的安全性和稳定性。德国电器公司还介绍了一个爬楼梯的轮椅，它是一种轨道，一路到轮椅，不仅灵活，而且在平坦、沼泽、雪地、沙滩等地上行驶，还爬和踏板的地面，轮椅可以倾斜35度的爬梯和楼梯，主要是驱动装置的电池可以驱动和电动充电可以行走，29公里。轮椅材质有钢管、铝合金和钛合金，钛具有高强度、高质量、良好的减震特性和其他优势，生产的轮椅也有一个强大的，重量轻，舒适，美观等，但由于钛在轮椅上的高成本，但在美国和加拿大由于大量的资本投资，有钛轮椅。1.3 研究的主要内容及方法通过AutoCAD软件的辅助，设计一种用于老年人轮椅并且符合技术要求。通过大量的社会实际调查研究和图书馆查阅资料，设计计算以及老师的指导下，按照任务书的要求最终完成设计工作。在设计的过程中参考国内外相关的文献资料以及借鉴相关企业的产品，预期的设计产品能够符合理论设计要求，各项技术指标符合要求，并且将生产成本降到最低。第2章 轮椅总体结构设计2.1 一般轮椅的主要部件及功能研究 普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置及座靠四部分组成。1. 大车轮搭载主重量。车轮的直径有51，56，61，66cm。除了使用少量的环保要求和使用的实心轮胎，一般使用充气轮胎。2小车轮有一个直径为12，15，18，20号，大直径的渡轮小障碍和特殊的地毯。但整个轮椅空间的直径变大，动作也不方便。在正常的渡轮之前，但在下肢截瘫的轮椅，经常在大轮后渡船。要注意操作的渡轮是最好的方向和垂直方向盘，否则容易倾倒。3手轮圈轮椅的独特，一般大于56CM小直径车轮。当一个单手驱动的中风，一个较小的直径是用于选择。手轮一般是由患者驱动的，如果功能不好，不易驱动，可以有以下的变化方式：（1）在手轮的表面上加有橡胶，以增加摩擦力；（2）手轮驱动手柄四。以下主要内容如下：1。对C5脊髓损伤。因此，肱二头肌的声音，手推上，靠肘关节的力量可以推动。如果没有水平推，则不能推。垂直推。类风湿关节炎肩关节活动受限。在这一点上不能用以推动的水平。大胆的推。对于手指运动是严重受限的，不容易使一个拳头，也适用于骨关节炎，或心脏病的老年患者。4轮胎一个实心，可充气内胎和无内胎式三。固体平板上走得更快，爆破是不容易的，容易推广，但在粗糙的路面振动和卡和轮胎宽槽不易拔出；内胎充气推，容易被击穿，但振动较坚实；因为无内胎充气式对无内胎不刺破，和内部的通货膨胀，坐起来舒服，但实难推。5刹车大轮应该有一个刹车，当然，就像一个人只能用一只手当手刹车，而且还可以装一个加长杆，控制双方的刹车。有2种刹车：（1）缺口式制动器。刹车是安全可靠的，但很难。调整后的斜坡可以停止，如果不到1级的地面上的失败。（2）切换式制动器。利用杠杆作用，通过几个关节和制动器，其机械优势比缺口式制动器，但故障迅速。为了提高患者的制动力，经常在刹车加加长杆，但这杆容易损坏，如不经常检查可影响安全性。6椅座其高、深、宽取决于患者的体型，其材料质地也取决于病种。一般深为41-43cm，宽40-46cm，高45-50cm。7座垫为了避免褥疮，垫高的关注度，可以尝试用鸡蛋筐式或旋垫，用一块大塑料垫，上面有一个直径约5cm的乳头状塑胶空心柱，每柱是软的，移动，病人坐受压面为很多压后，但稍一移动，随着压力的变化而动作的乳头，这样你可以不断变换压力点，避免经常压迫同一部位造成压疮。如果没有这样的垫子，有必要使用一层泡沫，其厚度应为10cm，上层为0.5cm厚的高密度聚氯乙烯基酷泡沫，下层是塑料性质相同，支持高密度强，介质密度柔软舒适。在坐的位置，轴承伟大的常超出坐骨结节，1-16倍毛细管末端的压力，容易缺血压疮形成。为了避免在压力过大，常在相应的垫子上挖到一块，让坐骨结节架空，挖前应在结节外2.5cm坐骨结节外侧前方2.5厘米，深度约7.5cm，后挖垫是一个凹形，在后的间隙，如果切口在垫子上，可以非常有效地预防压疮。8脚托及腿托两侧的两侧或两侧的分裂，支撑在向侧边，可以拆卸为理想。一定要注意脚下的高度。足护理太高，屈伸角度太大，体重更是对坐骨结节，容易引起压疮的地方。9靠背的靠背高度和倾斜和倾斜。如果病人有良好的平衡和躯干的控制，它可以选择一个低回轮椅，使患者有更大程度的活动。相反，选择一个高靠背轮椅。10扶手或臂托一般高出椅座面22.5-25cm，有些臂托可调节高度。还可在臂托上架上搭板，供读书、用餐。2.2 座椅的设计从人机工程学原理出发，设计座椅时应当符合以下基本要求：（1）的生理特性与人体测量标准和人体舒适的姿势一致，使病人舒适和稳定的空间。（2）提供正确的腰部、背部的支撑，让患者的脊柱保持自然的生理状态的曲率。（3）坐垫和软坐垫适中，为使用者提供有效的臀部支撑，并确保身体压力分布合理。（4）坐垫及靠背垫料具有良好的透气性，并有适当的摩擦力。座椅设计设计时应该遵循的设计模式如图2.1所示。图2.1 座椅设计模式图座椅的主要几何参数有：坐高，坐宽，坐面深，靠背等。下面将从这几方面设计轮椅的座椅。(1)座高座高是座面至地面的垂直距离。座高相当于胫骨点高度(约为人体总身高的1/4)，或略低于小腿长1cm左右。小腿高于座面为的是能使下肢着力于整个脚掌，并有利于两脚前后移动。一般情况下，座高45cm比较适合我国的人体尺度。(2)座宽座宽即座面的左右距离，主要是由患者的臀宽所决定。轮椅合适的座位宽度不但可以让患者舒适，也能避免滑落或是跌落的危险。如果座位太过于狭窄，不仅让患者感觉不适，也会压迫到神经血管导致痔疮发生率增加。如果坐宽过大，也会使患者无法固定躯干而倾向某一侧，增加了用户使用轮椅的困难度。另一方面，座宽要满足臀部横宽所需要的尺度，使人能自如地调节就坐的姿势。一般坐宽50cm左右即可符合要求。(3)座面深座面深即座面的前后距离。座面深应能保证臀部得到全部支承。坐深主要由人体的腋窝深度决定，坐深的确定的重点在于，胭窝不可受到座位边缘的压迫。太浅的话会让患者的腿部无法正确的固定在脚架上，影响轮椅的平衡感。如果太深的话，脚部易于伸出脚架与滑动，压迫并影响腿部的血液循环。因此坐面深度一般相当于臀部至大腿全长的3/4，我国多为43cm左右。座面要光滑平整，前缘不应有棱角，座面可略向后倾斜7左右，最好有与臀部形状相适应的凹陷，尽量加弹性座垫。(4)座靠背座靠背分为肩靠，腰靠和靠枕。肩靠高度应达到肩脚下角位置，腰靠的高度应适合脊柱弯曲和腰曲弯度，两靠背连在一起，一般多在50cm左右。头靠能够减轻颈部肌肉受力，其离座面高度大约70cm左右。座靠背整体高度为85cm左右。另外轮椅应具备可调节性，从而改善腰部区域的舒适度。按照专家的说法，要求轮廓的顶点应该从H点出发，处于105150mm之间。(5)座面与靠背夹角靠背夹角与座面是保证舒适性的必要条件。座面与靠背的夹角约为1巧/左右，调节靠背一般在95135。这样，靠背和座面与人体背部，臀部，大腿形成的曲线相吻合，人才会感到舒适。(6)座垫和靠垫设计首先要考虑座垫和靠垫的材料。轮椅的坐垫和靠背应选择柔软适度的填料，硬度太大易造成人体接触部分的压力集中，使局部处于紧张状态，阻碍血液循环；硬度太小会使乘客起身不便。另外要求座垫能有效地衰减20Hz以上的振动。蒙皮材料不仅要求耐磨，耐脏和耐潮湿，而且还要透气性好。因此，轮椅的座椅尽量选用此材料。由生物力学可知，人体坐骨粗壮，比其他肌肉承受更大的压力。座垫应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，至人腿部时压力降至最低值。长期的轮椅用户大多时间是坐姿，很容易产生疲劳。座垫的合理设计可以将压力均匀分布，它可减少压力疼痛的刺激，延长身体某一部位忍受的时间2.3 轮子驱动机构设计目前传统的手摇三轮车采用棘轮机构，其只能实现单向驱动、单一传动比，摇了很多圈车才走一小段距离，使用起来比较费力；由于采用单向驱动系统，其传动比一定，速度一定，不能加速；当需要爬斜坡时，由于传统的手摇轮椅采用传统棘轮机构，不能防止上斜坡途中轮椅会倒滑，传统的手摇轮椅功能单一，不能满足残疾人的生活需要。针对上述缺点，我通过查阅各种文献资料及专利发明，采用了一种新型的残疾人轮椅用驱动机构，该机构与传统驱动机构相比更加省力、能变速度、双向驱动、上坡保护等功能于一体的方案。该方案结构如图2.2所示。 图2.2 方案结构简图1.内齿轮、2.太阳轮、3.行星轮、4小轴、5.齿轮固定圆盘、6.锲块、7.弹簧该方案包括驱动机构和后摇控制与防后退机构，所述的驱动机构包括由内齿轮、太阳轮和行星轮组成的行星轮系，行星轮安装在单向轴承上，太阳轮为中心轮；所述的后摇控制与防后退机构为一圆盘，圆盘上设有楔块，圆盘罩在内齿轮的内圈中。方案基本原理：以太阳轮为中心轮，3个行星轮均匀的分布在太阳轮周围，3个行星轮的外齿与内齿轮1内齿啮合，行星轮3安装在带键的小轴4上，带键的小轴4可以逆时针回转，太阳轮2为驱动轮，与驱动把手连接，由内齿轮1、太阳轮2、3个行星轮组成的行星轮系安装固定在圆盘5上，圆盘5上安装了一个楔块6，楔块一端固定在圆盘5的轮毂上，楔块6另一端抵紧内齿轮1内圈，楔块另一端与弹簧7一端连接，弹簧7另一端与机架连接。当驱动把手逆时针摇动时，当向前摇车时，由于单向离合器只能逆时针回转，单向离合器此时锁定，整个轮系形成一个整体，这样实现了手向前摇，车轮向前转，车前进。当驱动把手顺时针摇动时，单向离合器逆时针旋转，楔块6将圆盘5卡住，行星轮系中各个齿轮相互啮合，整个轮系变成了一个定轴轮系，此时向后摇车，车轮前转，车前进，此时传动比增加，前进是大约为手前摇车速度的几倍。当车主动后退时，单向离合器锁定，太阳轮2欲带动整个轮系逆时针转动，但是楔块6卡住了外面的圆盘5，使轮系这时不能转动，从而使车不能后退，保证了残疾人驱车上斜坡时的安全。当需要倒车时，由于楔块6另一端与弹簧7一端连接，弹簧7另一端与圆盘连接，车上设有驱动把手，把手上连接的钢绳穿过圆盘与楔块7的头部连接，拉动把手后所述钢绳驱使楔块7与圆盘5分离，即可在无阻碍的情况下实现倒车。本方案的优点在于：本发明采用行星轮式机构，装有单向离合器，由于采用了此机构，实现了以下功能：1、由于内部为行星轮式机构，装有单向离合器，不管车前摇后摇均能向前驱动，可以缓解手臂运动疲劳；2、采用此驱动机构，反向驱动可以实现变速功能，从而提高行车效率；3、由于带有斜槽的圆盘罩在驱动机构上，圆盘上设有楔块，当遇到斜坡时，能够自动防止后退，保证了上坡时的人身安全；4、采用单向离合器代替传统的棘轮机构，减小了各部件间的摩擦，延长机构的使用寿命，本驱动机构兼容性好，安装在残疾人车上不需对其他部位进行改装。2.4 手摇驱动机构设计为了更加便于残疾人操作轮椅。增加了一种手摇驱动机构。传统的轮椅，其动力是靠双手转动后车轮使轮椅驱动，如要长时间行驶，双手会非常的辛苦，加装手摇驱动机构后，残疾人可以通过手摇龙头部位的动力手推杆驱动轮椅，使用者长距离行驶时会非常的轻便和长久不累。该方案如图2.3所示。 图2.3 手摇驱动方案结构简图5.动力手推杆、6.手推杆座、7.手推杆合轴、14.链条、15.链条齿轮、20.正向齿轮1、21.反向齿轮1、22.正向齿轮2、23反向齿轮2、24.次主动第一齿轮、25. 次主动第二齿轮、26. 次主动第三齿轮龙头部位设有动力手推杆5，动力手推杆5附近设有动力传动装置，动力传动装置为：A轴上设有正向齿轮和反向齿轮组，B轴上设有次主动齿轮，C轴上设有过渡齿轮，C轴和过渡齿轮在B轴的背后。轴A上设有动力手推杆座7，动力手推杆座6上部与动力手推杆5下部之间设有动力手推杆收合轴7。D轴上设有链条齿轮15，B轴左齿轮11和链条齿轮15呈啮合状态。D轴上设有离合器10，动力传动装置侧面设有离合器离合开关。链条齿轮15为阶梯式双齿形齿轮，大直径齿和B轴左齿轮11啮合，小直径齿和链条14啮合。动力手推杆5为左右各一个。传动装置中：A轴上设有正向齿轮20、反向齿轮21、正向齿轮22、反向齿轮23，B轴上设有次主动第一齿轮24、次主动第二齿轮25和次主动第三齿轮26，正向齿轮20和次主动第一齿轮24呈啮合状态，正向齿轮22和次主动第三齿轮26呈啮合状态，C轴上设有过渡齿轮，次主动第二齿轮25和过渡齿轮呈啮合状态，A轴反向齿轮21和过渡齿轮呈啮合状态，A轴反向齿轮23和过渡齿轮呈啮合状态。此驱动机构龙头部位可以设有龙头扶手，也可以将动力手推杆5代替龙头。动力手推杆5下部设有动力传动装置，动力手推杆座7底部固定在轴A上，动力手推杆座7底部为动力手推杆收合轴7。动力手推杆5以动力手推杆收合轴7为支点呈张与合的状态，所谓张就动力手推杆5成水平状态放置，此时动力手推杆5当龙头扶手。所谓合就是动力手推杆5以手推杆收合轴7为支点移动成使其成直立状态，此时动力手推杆5能够前后推动。带手推动力的残疾人车为双摇动动力手推杆5时，同样轴A随动力手推杆5前后摇动而转动。当向后摇推动左动力手推杆5时，轴A随动力手推杆5前后摇动而转动。当向后摇推动左动力手推杆5时，正向齿轮20受力，反向齿轮21跟转但不受力，正向齿轮20拨动B轴上的次主动第一齿轮24，次主动第一齿轮24带动链条，向外输送单方向力矩，带动B轴转动，次主动第一齿轮24和次主动第二齿轮25向一个方向转动，次主动第二齿轮25带动C轴上的过渡齿轮转动，它可向外输送单方向转矩。当向前摇推动动力手推杆5时，反向齿轮21受力带动C轴上的过渡齿轮转动，反向齿轮20跟转但不受力，过渡齿轮带动B轴上的次主动第二齿轮25转动，次主动第二齿轮25转动，B轴跟转带动次主动第一齿轮24转动，次主动第一齿轮24带动齿轮8跟转但不受力，次主动第一齿24带动链条，链条带动设在前车轮轴上的飞子，驱动前轮运动。当推动右动力手推杆5时，其传动原理和左动力手推杆5时相似。2.4 轮椅上下楼机构设计 现有市场的轮椅没有上下楼功能。所以，它一般只能在平地上作为病人和老人护理的辅助交通工具车， 碰到有楼梯的楼房时，要通过残疾人车将病人上下楼就无能为力了。针对现有技术的不足，设计了一种轮椅用的上下楼系统。该上下楼系统包括残疾人车和两块直线齿轮状轨道板；残疾人车的主驱动轮的轮胎外沿为直齿轮结构；两块直线齿轮状轨道板中心之间的距离与两个主驱动轮的距离相同。直线齿轮状轨道板包括一个长方形木板和橡胶齿带，橡胶齿带固定在长方形木板上，橡胶齿带上的齿与直齿轮的齿的齿形、齿距、齿高相同。长方形木板两个端部分别设有一个截面为直角三角形的安装底座，其锐角顶端与长方形木板通过合页铰接，其另一个锐角顶端与长方形木板通过长度调节装置连接，该调节装置可调节直角三角形斜边与长方形木板之间的夹角。结构简图如图2.4所示。图2.4 上下楼结构简图其工作原理如下：残疾人车（不管是电动式的还是手动式的）车轮外轮胎外沿为橡胶直齿轮状，齿轮状轮胎齿轮等间隔并与直线齿轮状轨道板的齿轮相配合， 保证轮胎外沿齿轮与轨道齿轮有足够的啮合力；上下楼系统由带轮齿轮胎的残疾人车与一定宽度的直线齿轮状轨道板组合而成，直线齿轮状轨道板长度与楼梯斜面长度一致，与残疾人车车轮轮距相对应固定在楼梯两侧，使用时，在楼梯两侧铺好齿轮状轨道板，使轮齿车轮距与两侧轨道板中心间隔同宽。当残疾人车上下楼梯时，如图6、图7 所示，将前轮在轨道上滚动，后轮轮齿式车轮与直线齿轮轨道板咬合，人站在后轮侧助推，使载人残疾人车顺利上下楼。在行进过程中，当助推人员需要休息时，只要刹车刹住车轮就能防残疾人车自行滑行，使残疾人车固定在轨道上。由于齿轮状轨道板可灵活搬动，所以，可以根据需要上下多层楼梯。该结构的优点是：将轮齿状轮胎与齿轮状轨道板构成上下楼系统结构简单，运行可靠，成本低下。齿轮状轨道板轻便，灵活可调，使用时搬移方便，且不会影响楼梯的正常使用，不会对楼梯造成任何破坏。2.5 越障高度计算 越障的高度可以通过静力学平衡方程来求解，假设前轮半径为，后轮半径为，则，。如图2.5。图2.5 轮椅前轮越台阶示意图当前轮越过台阶时，由受力图分析得到以下平衡方程：在这里假设，变形后，则上面的方程组变为代入数值得：将上式两边分别平方相加得到：即：解得：又当后轮越过台阶时，由受力图2.6分析得到下面的平衡方程：图2.6 轮椅后轮越台阶示意图在这里假设，变形后，则上面的方程组变为代入数值得：将上式两边分别平方相加得到：即：将的值代入并令解得：解得这是在承载质量150kg的人时，从静止开始运动，计算得到的数据。由于本次设计的轮椅机构复杂因而其总体质量较大，其在运动中惯性相对也大一些。在具备0.5m启动距离的情况下，在理论上轮椅可以越过0.04米的障碍。第3章 车身整体结构的设计3.1 前叉设计前叉部件：在前半部分残疾车前叉组件结构，连接到它的车把部件的上端，框架部分和前管，和前车轴配件自行车导向系统的下端由。把车把和前叉，前轮可以改变方向，起到指导作用的电动三轮车。此外，它还可以发挥作用，在控制驾驶的残疾人。前叉力量是一个悬臂梁，前叉必须有足够的强度和其他属性。导向系统：由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。那么前叉又是连接车体和前轮的载体，起到非常重要的作用。通常的前叉由前叉立管、下档、钢珠、下碗、车架子、上碗、钢珠、上档组成。3.2 链传动设计3.2.1选择链轮的齿数 取小齿轮的齿数为=17，大链轮的齿数为=173=51.00003.2.2确定计算功率 查表得=1.0， =1.51，单排链，则计算功率为=1.01.217.511.325KW3.2.3选择链条的型号和节距 根据=11.325KW和查得，可选8A型，差得设计手册节距为p=12.7mm。3.2.4计算中心距和链节数初选中心距=（3050）p，最大可以取80 p.取=822mm.相应的链长节数为 取节数=116节。查表得中心距计算系数=0.24778，则链传动的最大中心距为 3.2.5计算链速V确定润滑方式 由链速和型号可查表得润滑方式要采用滴油润滑。3.2.6确定压轴力有效圆周力为=1000p/v=1440N 链轮水平布置时的压轴力系数=1.15，则压轴力为=1656N 3.3 大链轮链轴设计3.3.1轴的最小直径的确定按扭转强度条件计算，轴的扭转强度条件为 式中：扭转切应力，单位为MPa； T轴所受的扭矩，单位为Nmm； 轴的抗扭截面系数，单位为mm3 轴的转速，单位为r/min； 轴传递的功率，单位为Kw； 计算截面处轴的直径，单位为mm； 需用扭转切应力，单位为MPa轴的直径 式中 我选着45好钢为材料，查表得=1203.3.2轴的结构设计右起第一段的直径为了满足链轮的轴向定位要求，第一段轴左端需制出一段轴肩，故第二段轴的直径。左端用轴端定位，按轴端直径取挡圈直径第三段轴的直径。参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取圆锥滚珠轴承32022。第四段轴与轴承配合的直径，。取轴承端盖处的直径；齿轮左端与链轮之间直径。与链轮的配合长度是20，所以这里的长度是22mm.其他的长度如上图。齿轮、与轴的周向定位均采用平键联接。按由机械设计手册，查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，链轮与轴的联接，选用平键为A型，带轮与轴的配合为。3.3.3轴的校核1. 齿轮的力分析计算圆周力 径向力 轴向力 从轴的结构图和弯矩和扭矩图开看出截面3处是轴危险截面。根据轴单向旋转，扭矩切应力为脉动循环变应力，取=0.6，根据公式以下可算出轴的应力为表3 轴的载荷数据表载 荷 水平面H 垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T 图16 轴的载荷分析图其中带代入数据可算出 47MPa=60MPa经查表可以得知合格。3.4 键连接的强度校核3.4.1链轮与轴之间的键连接校核链轮与轴键连接的尺寸，根据公式 其中T传动的转矩 d 轴的直径 k- 键与轮毂的接触高度平键k=0.4h l- 键的工作长度，A型经计算 合格3.4.2齿轮与轴之间的键连接校核锥齿轮与轴键连接的尺寸，根据公式 计算有 合格结 论毕业设计是本科教学工作的最后一个环节，同时也是很重要的一个环节，是对学生整个大学生活中所学知识的综合检验。通过本次设计，对大学四年所学到的知识有了进一步的了解，充分的运用了本专业所学的科目，将这些知识进行了综合运用，同时把这四年的学习中所学到的、看到的，尽可能的运用到本次设计中。在对机械和机械传动零件的分析、设计、选用、正确使用以及维护等方面有了更加深刻的理解。真正做到了理论与实践相结合。总结了过去四年中学习到的机械设计制造的基本知识，进一步了解常用机构、常用传动方式、联接零部件、轴系零部件的应用。本次设计主要设计传动部分，其中主要对传动的方式、传动比的分配和传动的计算较仔细，对于其他的设计都不够细致，有很多不足的地方，在
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