【《多功能轮椅的总体方案设计对比分析案例》2500字】

多功能轮椅的总体方案设计对比分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u31540多功能轮椅的总体方案设计对比分析案例 157741.1轮椅的概述 1212611.2轮椅设计的原则 2233891.3轮椅的总体方案设计 232521.3.1设计方案一 2201671.1.2设计方案二 4101071.1.3设计方案三 574331.5轮椅的工作原理 5266381.6轮椅的总体结构设计 51.1轮椅的概述轮椅可以用于残疾人、老年和一些行动不便的人使用，可以实现前进、后退、转弯和爬楼梯，也可以在室内外使用，操作比较容易方便。电动轮椅分类：1、普通电动轮椅：轮椅一般是8寸的轮子，并且只有前行和后退的功能。2、两用电动轮椅：操作人员可电动或手动行走。后轮通常是24英寸或22英寸的车轮。3、可躺轮椅：除电动行驶功能外，还可实现平躺，从90°到180°之间任意一个角度，还能锻炼身体。4、站立和躺着电动轮椅：除了正常功能外，还可以实现站立和躺着，随着这种电动轮椅的出现，很多腿脚残疾或中风偏瘫的患者都可以实现自己的梦想，而且通过平躺站立，可以帮助使用者锻炼身体，避免长时间坐在轮椅上，容易产生褥疮。5、其他特殊功能电动轮椅：如定位系统，手电筒功能，一件通讯等特殊功能。有一次，我不经意间看见搬运工人运用带有行星轮的手拉车来搬运货物，如图1.1。其工作原理是：平路行驶时，行星轮中的小轮旋转，能够在平地上实现前进和后退；上下楼梯时，拉着运货小车，小轮抵住墙角，行星轮就开始转动了，下楼梯也是一样的原理。由此，我联想到轮椅上能不能用到这种行星轮机构，于是我就进行了轮椅的结构设计图1.1手拉车1.2轮椅设计的原则多功能轮椅设计不仅要考虑整体结构设计的合理性、舒适性，还要考虑人体在内的轮椅主要部件的尺寸结构，即轮椅的总长、总高、总宽，以达到最佳舒适效果。本次毕业设计采用三维设计软件Pro/E进行辅助设计和优化，Pro/E进行虚拟产品设计分别有自底向上和自顶向下两种设计方法。本课题主要采用Pro/E的自底向上的产品设计方法。自底向上的产品设计是先对产品的各个部分进行设计，然后将各个部分单独组装成一个完整的产品的设计方法，设计方法相对简单，层次较低，设计思路相对清晰，设计原则相对容易被广大用户接受，但设计理念不够先进，设计方法不够灵活，这种方法主要应用在成熟的产品设计过程中，可以达到更高的设计效率。自顶向下的设计是自底向上设计的反面，在设计中，首先勾画出产品的总体设计比例或创建装配的二维部件布局图，然后根据比例分别绘制出产品的零件模型。在现代虚拟产品设计中，通常先对整个产品的外部概念和功能概念进行设计，然后逐步将产品设计细化到单个零件。1.3轮椅的总体方案设计1.3.1设计方案一结合本章1.1和1.2的知识，我想出了初步的模型图1.4设计方案一这个方案的结构有十字架和单脚架的结构，前面的十字行星轮转动是爬楼梯的主运动，后面的行星轮有四个小轮。轮椅上下楼时，可以转变单脚架的角度，从而改变上楼的方向，前面的十字架可以根据楼梯的宽窄而改变长短，中间的驱动轮主要用于在平路上行走，有转向和驱动的功能。爬升脚（绿色部分）；转向轮（黑色部分）；星盘（红色部分）；小轮（灰色部分）；动力配置（图1.4中金色部分）轮椅上下楼梯时，座椅采用升降机构，使老人和残疾人坐在更舒适的位置，可通过调节升降机构的高度和爬升角的角度来调节座椅水平。然而在上下楼梯时，后轮的行星轮机构，驱动轮带动轮毂旋转，后面的行星轮的小轮会发生移动，从而造成轮椅打滑，为了解决这个问题，查阅文献和资料，制作出如图1.5的自锁机构。图1.5自锁机构抬升圆台（图1.5绿色）；枝干（图1.5红色）；小齿轮（图1.5黄色）从图中可以看出，自锁机构中的小圆轮都带有齿轮，中心带有圆台，四根支柱与齿轮上的齿相连接。上下楼梯时，轴带动圆台升高或降低，升高使四个支柱靠近齿轮，支柱与齿轮形成啮合，从而实现自锁的功能。圆台下降，啮合解除，自锁就消失了。然而这个设计方案还是有一些缺点，它的承重主要集中在后端，加上老年人本身和轮椅自身的重量，使得轮椅后端承重太重，电动机的驱动力难以达到要求。1.1.2设计方案二根据在学校所学的知识和查找相关的资料，参照以前有过的多功能轮椅样式，设计出如图1.6所示的轮椅，这种爬楼梯轮椅运用行星轮结构，使得轮椅整体结构小，重心十分稳定，轮式结构在平地使用灵活轻快，行星轮结构可以运用多种不同大小的楼梯，安全性高，平稳性好，操作简单易上手。轮椅运用了两对行星轮机构，采用前后交叉轮盘的机构。轮椅整体可以分为两个部分，前面部分属于从动装置，只有一个行星轮装置，后面部分是主动装置、是驱动轮,装有从动链轮和链条，在两个部分连接的地方装有方向盘，利用车本身转动，依靠方向盘的摆动控制轮椅的转动方向。图1.6设计方案二方案二的结构还是有不到位地方：（1）圆柱电机没有合适的减速电机来使用，上楼时的扭矩过小，不易爬上楼梯；（2）转弯设备不是太灵活，不能很好的控制，缺乏一定的安全性和稳定性；综上所述：优化结构设计应该采取减速措施以及合适的转弯装置。1.1.3设计方案三根据方案一所设计出来的结构，改正不足的地方，查阅相关的资料和文献，设计出如图1.7所示的整体结构。图1.7设计方案三这种方案对设计方案二中的转动结构和转弯机构进行了改善，使得轮椅整体结构更小，重心稳定，降低了噪音，提高了机械结构的传动效率，而且使得操作更加灵活，降低了轮椅的重量和成本。该方案的转弯机构运用平常小轿车的前轮转弯设备的设计，可以实现不同半径的转向转动，使得轮椅更加容易控制，安全性和稳定性也提高了，并且电机传动中还采用了一级减速装置。综上所述，轮椅结构的优化和轮椅的总体设计的架构，最终选择设计方案三来做这次的结构设计。1.5轮椅的工作原理爬楼梯轮椅的工作原理：平地行驶时，后轮的矩形电机带动后轮盘中的齿轮，后轮盘的任意两个小轮着地，控制前面带有方向盘的转弯机构，从而实现平地前进、后退和转弯；上下楼梯时，行星轮的小轮抵住墙角，小轮停止转动，此时圆柱形电机工作，通过链传动来使后轴行星轮转动，从而实现上楼梯的功能。1.6轮椅的总体结构设计轮椅由以下三大机构构成：1、前底座装置：前底座带有一个方向盘把手，相似