【《按摩轮椅的三维建模力学及经济性分析综述》2200字】

按摩轮椅的三维建模力学及经济性分析综述目录TOC\o"1-3"\h\u14345按摩轮椅的三维建模力学及经济性分析综述 113938第1章按摩轮椅的三维建模与力学分析 1221031.1按摩轮椅的三维建模 1302661.1.1按摩轮椅行走建模 1258681.1.2按摩轮椅按摩结构建模 314291.2总装配体 350391.3运动仿真 5138721.3.1几何模型处理 5216201.3.2添加马达 5255351.4按摩轮椅机架的力学分析 8177361.4.1按摩轮椅背部机架 8187841.4.2按摩轮椅背部机架的网格划分 8322971.4.3约束载荷定义 9110201.4.4ANSYS分析结果 922364第2章技术经济性分析 11152202.1安全性 1136492.2经济性 11107612.3环保性 12第1章按摩轮椅的三维建模与力学分析1.1按摩轮椅的三维建模1.1.1按摩轮椅行走建模本文设计的结构可以通过三维建模软件进行标准件的三维模型。主要是通过输入相关的参数，生成必要的尺寸，然后选取相关的标准件完成的辅助康复轮椅的零部件。通过SolidWorks中的拉伸、旋转、拔模等操作，完成了按摩轮椅的三维建模。图1.1按摩轮椅后轮图1.2按摩轮椅前轮图1.3前轮减震杆图1.4前轮摇杆按摩轮椅行走的结构简单，前轮需要控制轮椅的前进方向，摇杆带自锁装置以防止轮椅左右摇晃不定，后轮轴要有良好的承重能力，所以选择45号钢作为材料，所以后轮轴相对较重。按摩轮椅的行走结构主要包括，前轮后轮、摇杆、减震杆、减速机、无刷直流电机，当然还有支撑机架、底部电池箱。总的体积较大，但是布置合理实用。图1.5按摩轮椅底部支撑架图1.6按摩轮椅电池箱1.1.2按摩轮椅按摩结构建模按摩轮椅最主要的除了电动行驶以外还有按摩结构。按摩结构主要是无刷直流电机驱动蜗轮蜗杆，传动给减速齿轮，经过减速后传递给按摩轮。图1.7内部按摩机构1.2总装配体手动操作杆、控制平台、电机、电池箱的布置，如图1.6所示。电池箱手动操作杆控制平台电机电池箱手动操作杆控制平台电机图1.6按摩轮椅总装配按摩机芯的装配：按摩头、蜗轮、蜗杆的布置，如图1.7所示。颈部按摩头背部按摩头蜗轮蜗杆颈部按摩头背部按摩头蜗轮蜗杆1.7按摩机芯装配图1.3运动仿真1.3.1几何模型处理建立合适的装配关系，使康复轮椅处于浮动状态，可以前后平移，4个轮子相对轮椅可以自由旋转。1.3.2添加马达给整个康复轮椅添加线性马达，“运动”中使用“数据点”的方式来定义运动曲线，运动速度大小定为300mm/s，总时长20s，设置速度曲线如下图所示，具体的时间分段为：0-10s：向前平移，10-20s：向后平移图1.7添加马达图1.8添加曲线一计算得到后面大轮子对应的运动角速度为ω计算得到前面小轮子对应的运动角速度为ω对4个轮子添加旋转马达，时它们相对车架进行旋转，总时长20s，设置速度曲线如下图所示，具体的时间分段为：0-10s：向前旋转，10-20s：向后旋转。图1.9后方大轮运动速度曲线图1.10前方小轮运动速度曲线图1.11自定义视图用于运动动画1.4按摩轮椅机架的力学分析1.4.1按摩轮椅背部机架首先将SolidWorks的背部机架导入ANSYS，在workbench中选择根据机架符合的材料、模量等，材质为45号钢图6.1按摩轮椅背部机架模型1.4.2按摩轮椅背部机架的网格划分本文中对按摩轮椅背部机架的网格划分使用四面体二阶单元划分网格，建立绑定接触关系。得到的网格如以图所示：图6.2按摩轮椅机架网格划分1.4.3约束载荷定义约束：左前轮中心点约束XYZ的平移自由度；右前轮中心点约束XY的平移自由度并施加载荷；在座椅底部施加约500N的力，在背部靠处施加约1000N的力。图6.3辅助康复轮椅机架约束示意图1.4.4ANSYS分析结果根据按摩轮椅机架图中显示的结果可知，在弯曲处受到的载荷最大，但是没有超过极限，处于应力范围之内，所以满足强度和刚度校核。图6.4按摩轮椅机架总的位移云图图6.5按摩轮椅机架应力云图

第2章技术经济性分析2.1安全性本设计的安全性能是较高的，主要体现在以下几个方面里：（1）本次设计是根据《中华人民共和国行业标准GB/T18029（轮椅车）》的各项指标进行设计的，之中的轮椅外形尺寸、质量和角度的确定以及最大速度、加速度等都是严格按照国家标准来设计的，确保满足设计要求并且对使用者安全的保障；（2）通过力学的计算与校核，保障了各个零部件设计的合理性，这也是对使用者的一个安全保障；（3）通过三维软件对关键零部件靠背机架的静应力分析，得出其应力、应变、位移参数等强度刚度满足设计要求，安全系数合格；（4）轮椅设计了电控紧急刹车装置，应对各种道路的变化。2.2经济性按摩轮椅的结构设计与机械系统设计的经济型主要有三个方面。首先第一点是整体轮椅的框架部分，需要轮椅机架、电动推杆、PU皮革等，轮椅机架、框架一般采用合金钢的材质,外层包裹采用PU皮革材质，这种材质表面光滑，质地丰满，细腻，对皮肤的接触是很舒服的。这些材料在工业工程中都经常用的到，所以很容易获取，性价比也很高。第二点是我选择的电动推杆，它是由中创祥瑞公司生产的，型号是BML-DJ801，总共需要两个，此产品结构小巧，坚固耐用，安装方便，主要作用就是推动按摩机芯确定位置。第三点就是在本文中，选用的机构材料用量少，但是制作工艺需要精细，毕竟是功能性的设备，工艺需要精密。本按摩轮椅的采购，BML-DJ801的电动推杆价格大约800元，两个是1600元，前轮是50元，2个是100元，后面大轮一共是120元，设计的杆架支架等大约是500元，蜗轮6个定制大约1800元，一个双头蜗杆和一个单头蜗杆定制大约800元，两个减速机600元，两个无刷直流电机400元，PU皮革大约100元，其余布线电路板总计200元，加工费大约600元，再加上轴承、电线、PVC等材料估算最终价格为7225元。

序号名称单价（元）数量（个）总价1电动推杆800216002万向轮5021003后轮6021204杆架20012005减速机30026006无刷直流电机20024007蜗轮300618008蜗杆80018009PU皮革100110010带座轴承101010011联轴器2537512锂电池600160013电路板3026014PVC