资源描述
买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709851摘 要随着社会的发展，先进的科技给人们的生活带来了很多方便，但也给残疾人带来了好多麻烦，诸如汽车越来越多，就会造成更多的车祸，会使残疾人越来越多。楼层越来越高，带台阶的地方也越来越多。这就给残疾人的出行带来了好多不便。在日常生活中，我们会很容易地发现那些下肢部分有残疾的人在生活中常常会碰到很多麻烦。随着社会的发展和人民生活水平的提高，残疾人的生活上的问题和面临的困难也越来越引起人们的重视。为了解决这一麻烦，我通过查找资料和研究设计了一种轮椅车。它通过星轮行星轮之间的运行转换而实现爬楼梯和平地运行。当齿式离合器放松时，链轮带动星轮转动，他在平地行走，等齿式离合器把箱体锁紧时，整个齿轮系成为整个刚体，它通过翻转可以爬上楼梯结构简单，经济实惠，安全可靠，可以适应大部分的地形，可以解决大部分残疾人的出行问题。第一章通过市场的调研，看一看产品的市场前景。第二章是通过研究履带式轮椅、步进式轮椅、翻转式轮椅而确定设计方案为星轮行星轮式。第三章是设计原理，第四章设计的计算，受力的分析，可靠性的计算等。第五章是结构的设计，先是齿轮传动设计，再是链轮传动设计，最后是轴的设计，车架的设计。最后是总结，致谢和参考文献。关键字： 星轮行星轮；齿式离合器；传动 买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709852abstractWith the development of society, the advanced technology for the life of people brought many convenient, but also for the disabled, and bring a lot of trouble, such as automobile, will cause more accidents, can make the disabled people more and more. Floor more and more high, take steps to become more and more places. This is for the disabled, travel havebrought many inconvenience.In daily life, We would be very easy to find those parts of lower limb disability will often come into contact with a lot of trouble in life. With the development of the society and the peoples standard of living improves, the problems and difficultions of people who limb disability in their daily life are attention with more people. In order to solve the problems, I find information through research and design a king daoud. It is through the star wheel planetary wheel and realize the operation between stairs peace. When the clutch is relaxed, gear wheel drive sprockets, he walked in the ground, the box lock gear clutch, the gear is rigid, it becomes the flip through can climb stairs structure is simple, economical and safe, reliable, and can adapt to most of the terrain, can solve most problems of travel. The first chapter of market research, through a look of product market prospect. The second chapter is through the research USES a wheelchair, stepping wheelchair, tilting wheelchair and determine the design scheme for star wheel planetary wheel. The third chapter is design principle and design calculation of chapter 4, stress analysis and calculation of the reliability, etc. The fifth chapter is structure design, first gear design, design, final drive is the chain is the design, the axial frame design. Finally, thanks and references.Key words: star wheel planetary wheel ；gear clutch ；transmission 买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709853目 录引言 .51 绪论 .61.1 课题背景.61.1.1 市场背景分析.61.1.2 需求预测.61.3 课题的研究目的及意义.62 方案设计 .72.1 设计要求72.2 方案的提出72.3 方案比较113 工作原理123.1 星轮行星轮转换式结构基本原理123.2 导向轮基本原理123.3 双驱动点两级链传动系统基本原理.134 设计方案144.1 楼梯台阶的尺寸确定144.2 能够爬楼不打滑的条件计算154.3 驱动力的计算165 机构的设计175.1 总体结构的尺寸分析和确定175.1.1 总体结构的尺寸分析.175.1.2 总体结构的确定195.2 齿轮部分的研究和设计215.2.1 齿轮的介绍215.2.2 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动255.2.3 齿轮的设计计算295.2.4 齿轮传动305.3 链传动的研究和设计315.3.1 链传动的特点和应用315.3.2 传动链的结构特点325.3.3 滚子链链轮的结构和材料335.3.4 链传动的运动特性335.3.5 链传动的受力分析365.3.6 滚子链传动的设计计算365.3.7 链传动的布置、张紧和润滑39买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098545.3.8 链的尺寸计算405.4 轴的研究和设计405.4.1 轴得扭转强度计算405.4.2 轴得弯曲合成强度计算415.4.3 轴的材料及选择425.4.4 轴的设计425.5 键联接455.6 底架材料的选用和结构的设计.465.7 靠背的设计与制造.485.8 其他结构的设计485.8.1 齿式离合器485.8.2 轴承495.8.3 其他505.9 总装配图50总 结52参考文献54买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709855买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709856买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709857引言在 21 世纪，世界机械工业的发展进入了前所未有的高速发展阶段，与其他行业相比，机械工业的发展具有地位化、规模化、全球化和高技术化的特点。在发展多元化的 21 世纪，机械制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、虚拟化、智能化以及环保协调的绿色制造等，而柔性化、灵捷化、智能化、信息化便成为 21 世纪初机械制造业的发展的总趋势。随着人口的急剧增长，人们的住宅也越来越向高层发展，这就给腿部有残疾的人们带来了诸多不便。目前市场上的轮椅有一个很大的不足：由于采用了传统的轮式结构，只能在平地上行走，面对台阶、楼梯等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、购物中心门前都或多或少有几级台阶，室内也有很多地方没有电梯，对于那些乘坐轮椅的残疾人，有很多不便。当然，国家也花费了大量的人力和财力在某些公共场所修建了相应的轮椅坡道和其他公共设施以方便残疾人活动。由于受各种因素的影响，这些措施起到的作用非常有限。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的大多数地形。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098581 绪论1.1 课题背景1.1.1 市场背景分析 由于目前市场上的轮椅车大部分都是单功能的平地轮椅，即使有可爬楼梯式的轮椅车也是结构复杂，价格昂贵。所以一种经济实用的可爬楼梯轮椅将具有很强的市场竞争力。1.1.2 需求预测（1）医院国内现有的 15，000 余家县级以上医院，财力雄厚，不断添置新型医疗设备来完善其病房设施。对可爬楼轮椅车有必然的需求。医院不会每一间病房都配置可爬楼轮椅车，按每所县级以上医院拥有 10 只可爬楼轮椅车，共有 15 万只。国内区级医院超过 8 万家，以方便就近为残疾人疾患服务为优势，此类医院面临互相竞争、迫切需要提高自己的形象和档次，要搞一些上水平的病房，就单个的医院而言，对可爬楼轮椅车的需量略少于县级以上医院， 2 只可爬楼轮椅车，市场容量分别为 16 万只。（2）保健业随着社会卫生保健事业的发展，正在兴起的残疾人活动中心，也是潜在市场。（3）个人据了解，目前我国的残疾人有八千二百多万人，其中有三分之一残疾人要用到轮椅车。结论：综上所述，可爬楼轮椅车，总需求量 ：医院 31 万只，个人合计 2700 万只。总而言之，可爬楼轮椅车有着极其广泛的国内市场。国外市场预测：经济发达国家因人工费昂贵，比国内更需要这种椅子，口前景广阔。1.3 课题的研究目的及意义设计出性能更加可靠，经济实惠的可爬楼轮椅车。目前，现有的可爬楼轮椅车数量本来就少，而且主要是面对医疗卫生事业，价格高昂，功能单一，对残疾人也是不适应的。因此，本次设计所面对的是广大残疾人，其优点在于：（1）成本低廉并能对实现轮椅车的相关功能。（2）该产品无需专业医护人员操作，只要自己操作即可，连续使用、方便可靠。（3）能起到使残疾人可以在各种地形上行走的目的2 方案设计2.1 设计要求设计的轮椅车主要是使残疾人能够在平地和楼梯上进行行走，由使用者本人对机械机构进行控制,相比较传统轮椅车较为先进，运用齿轮、链条传动,反映整个机构的买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 119709859机械化。可爬楼轮椅车还运用了离合器对轮椅车的行进方式进行调节，使用者可以根据自身的需要对轮椅车的行进方式进行调节,可以更好的行进。运动要求：齿轮链条转动；动力要求：人力带动；控制要求：可以在平地和楼梯间进行转换。2.2 方案的提出方案一：使用履带式的辅助攀爬设备帮助轮椅上下楼梯。如图 2-1 所示：图 2-1 履带式爬楼车履带轮椅爬楼车的技术特点爬楼车。 它提供了即时的和经济的无障碍通道。独特的平台设计将适用于所有形式的轮椅，包括：电动、儿童、运动和普通的轮椅。大型便携式轮椅平台爬楼车适用于公共场所和私人住宅。大型便携式轮椅平台爬楼车用两个直流电机作为动力，用镶嵌有铁丝的橡胶履带，运行在楼梯上。一次充电可攀爬 15 个楼层。大型平台适合于任何类型的轮椅。醒目的控制面板使操作更为方便。多种安全功能，如电子安全带和停车刹车等确保乘客的安全。(1)头垫: 可调整位置，使乘客感到舒适控制面板: 简单方便操作并有蓄电池充电显示灯和锁控开关以防止无关人员擅自使用。(2)安全带: 电子安全带扣提供了进一步的安全措施。当安全带不扣紧时将不能使用。(3)蓄电池动力: 便携式 24 伏可充电蓄电池提供了强大的动力。自动充电器安装与车上。(4)辅助轮: 辅助轮提供了便携式轮椅平台爬楼车方便的运行在楼梯平台和平地上。(5)轮椅锁紧带: 4 个可调节轮椅锁紧带将轮椅安全的锁紧在便携式轮椅平台爬楼车上。（6）履带: 用铁丝加固的橡胶履带确保其履带的强度和耐用性。这种特殊设计的履带可牢靠的运行于任何材料制成的楼梯平台: 大型平台可装载任何尺寸的轮椅，包括电动轮椅和运动员轮椅。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098510（7）停车刹车: 当便携式轮椅平台爬楼车停车时，车上的电动刹车将牢固的刹住爬楼车。（8）装载坡板: 车上带有防滑面的装载坡板，使轮椅车上下及为方便。便携式轮椅平台爬楼车，可迅速的解决你的无障碍通道的问题。你将不需要对建筑物进行任何改造，从而免去了大量的建筑花费。但是轮椅平台爬楼车的价格确只是斜挂梯或电梯的几分之一。便携式的另一个有利的之处是，可用于同一建筑物的中不同楼梯，在必要时可用在不同的建筑物上。并且不存在永久性的占用楼梯的空间。便携式轮椅平台爬楼车的操作非常简便。以下的步序将解释如何操作。因为爬楼车运作很轻便，任何人都能掌握自如的运送一个乘客和一辆电动轮椅上下楼梯。电动轮椅被四个可调节轮椅锁紧带安全的锁紧在爬楼车上。电子安全带扣提供了进一步的安全措施。当你完成了装载轮椅，爬楼车可以很容易的用辅助轮在平面层移动到楼梯出。当你用完爬楼车时，也可使用辅助轮将其移动至储藏处储藏。便携式轮椅平台爬楼车爬行角度最大可答 35。当乘客舒适的坐在爬楼车上,载车平台调整至水平并且爬楼车履带已靠在楼梯上，爬楼车可开始运行。充足电的蓄电池将驱动双重的电动马达使爬楼车一次可爬上 15 层楼。特殊设计的履带提供卓越的稳定性，使操作人员只要扶住爬楼车不需用力。配备大型平台可装载任何尺寸的轮椅，包括电动轮椅和运动员轮椅。车上带有防滑面的装载坡板.两个大力电机可推动 200 kg 的负载,可充电蓄电池和充电器,适用于室内和室外,宽阔的双履带安全的运行在台阶上,大型车轮允许爬楼车行驶与平坦层面上,可调节轮椅锁紧带和轮椅安全带锁紧轮椅在爬楼车的平台上,可调节靠头垫,操作简单容易,坚固耐用的公共,利益,即时的无障碍通道解决措施,与电梯和斜挂式轮椅平台相比这是最经济的方法,无须任何建筑物的改建和安装工程,不阻碍楼梯的通道,一台设备可提供多个楼梯使用,不使用时可方便的储藏在,与电梯和斜挂式轮椅平台相比不需要任何维修保养,如果在失去电力的情况下，这是最好的紧急疏散工具技术指标最大载重量 200kgs 最大爬行角度 35，动力 24V 封闭式蓄电池充电。自动 115/230 vac 。刹车不安全时电磁自动刹车重量 115kgs。向上速度 7.5 米/分钟，向下度 11.0 米/分钟。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098511方案二：采用步进式的结构一步一步往上走。如图 2-2 所示：图 2-2 步进式爬楼车这种轮椅是利用中间的俩条腿进行过渡，等后轮着地时他起前轮的作用，等前轮着地时它起后轮的作用，如此反复就起到了下楼的目的。方案三：使用精密的陀螺仪控制两轮结构的翻转。立起来上下楼梯。如图 2-3 所示：图 2-3 两轮翻转式爬楼车在美国食品及药物管理局顾问们的一致推荐下，世界第一辆会爬楼梯的轮椅迈出了它进军市场的重要一步。据美国有线新闻网报道，这种新式轮椅被称为 IBOT3000，买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098512是著名发明家德安卡门设计的。IBOT4 个一样大小的轮子前后交替运动，就可以上下楼梯了。由于安装有传感器和回转仪，因此既可以平衡车轮，还可以顺利地上楼梯。 另外，该产品还首次赋予轮椅以爬楼梯功能。通过改变 4 个轮子的驱动力，还能够轻松上下山坡。还可以自动升高，轮椅上的人不必再像以前一样需要抬头与人说话，当然也可以从以前够不着的书架上拿书。除了上下楼梯，这种轮椅还有其他优越性，比如能够随意升降，能与站在身旁的人以正常高度交谈。 美国食品及药物管理局的顾问们在赞赏 IBOT 的同时，也指出了它的缺陷。这一发明并不适用于每个人。 首先，使用者必须要有足够的手劲来操纵轮椅，在上下楼时，还要前俯后仰以调整重心。所以它只可用于年龄较大的少年和成年人。 鉴于上述两个问题，购买这种轮椅必须要有医生和康复专家们的处方，而使用者也要通过测试，证明他们能安全操作。20 位测试者参加了为期两周的测试，科学家在观察和比较它和普通轮椅的可操作性。其中有 12 个患者能自己操纵 IBOT 爬楼梯，而其余的需要助手。用普通轮椅，有两个患者自己下了楼梯，但没有人可以上一步楼梯。 有 3 个人从 IBOT 里摔出来，2 个人从普通轮椅摔出来，证明 IBOT 和当代的成熟技术轮椅安全系数相近。 新罕布尔什州迪尔顿的卡尔巴纳德乘坐 IBOT 后，能自己到超市独立购物。虽然家里没有楼梯，但他可以在山地上游荡，并能穿越农场和墓地，这些令他十分欣喜。 然而巴纳德认为，IBOT 高达 29 万美元的预计价位“过于昂贵” ，所以不是到了老得转不动普通轮椅时，他是不会去买 IBOT 的。 虽然该轮椅的价格远远高于普通轮椅，但是生产厂商指出，坐轮椅的人们平均花费在斜板，起降器和其他家用辅助器材上的开销是 4 万美元，而有了 IBOT，这些花费就可以省去了。方案四：采用星轮行星轮转换式方案。它是通过星轮行星轮之间的转换来实现爬楼和平地行走的，也是本设计要用到的方案。2.3 方案比较在上面给出的三种方案中，主要不同的就是在爬楼的方式有所不同。第一种方案结构比较复杂，而且比较笨重，使用不方便。第二种方案结构不够稳定，不能很好的适应平地行驶。第三种方案结构复杂，造价高。第四种方案结构简单，轻巧。可以很好的适应楼梯和平地行走，虽然上楼梯时座椅有点向后倾斜，但并不是很严重。综合比较还是第四种方案比较好，所以选用第四种方案。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985133 工作原理我们采用的是星轮行星轮转换式方案，驱动后置。其基本原理是：平地行走时，后三角轮两轮着地。驱动行星齿轮系的中心齿轮便可以前进；爬楼时，利用一个离合器锁紧机构将行星齿轮系锁住，驱动中心齿轮便会使三角轮整体翻转逐级爬上楼梯。如图 3-1 所示。 图 3-1 工作原理图3.1 星轮行星轮转换式结构基本原理它的基本结构是具有 3 个行星齿轮的行星齿轮系，在中心太阳轮外依次均不三惰轮，在三惰轮外布三星齿轮，又有左右两半箱体相连接作为转臂，由此构成具有三个行星齿轮的行星齿轮系。箱体中心固定有齿式离合器固定端，齿式离合器活动端与中心轴通过花间滑动连接。当齿式离合器活动端与固定端分离时，整个机构便处于行星轮活动结构模式，此时驱动中心轴便会驱动太阳轮带动惰轮转动，再由惰轮带动星轮转动，从而使车轮转动，便可以在平地上行走。当拨动齿式离合器活动端使其与齿式离合器固定端结合时，中心齿轮和箱体锁住，从而使各齿轮均不自转而只随整个箱体一起翻转，整个行星齿轮系将变成一个刚性整体而转变为星轮结构模式。此时，驱动中心轴便会驱动包括行星轮系在内的整个箱体翻转，此种结构模式可用于攀爬楼梯。3.2 导向轮基本原理根据上表人体的身长结构特点，椅子的高度即座板对地面的高度为 450mm，座板的座宽为 530mm，座深为 450mm，靠背的长度为 750mm。万向轮无法翻越高度大于半径2/3 的台阶。因此我们通过成排的多个导向轮来增大轮椅所能越过台阶的高度。轮椅车前面万向轮的半径取 100mm，而生活中普通楼梯的高度一般不超过 180mm。把前轮部分的翻越高度设定为 200mm，据此计算导向轮排的长度及对地面的倾角，为了使导向轮能够比较平稳的越障，采用了履带式结构。如图 3-2 所示 买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098514图 3-2 导向轮工作原理图3.3 双驱动点两级链传动系统基本原理为了减小驱动力，根据初步计算，摇臂 160mm 时，爬楼所需要的传动比为 101，走平地时为 3.51。由于传动距离较大，选用两级链传动。为了满足爬楼和平地行走不同的传动比要求，在一级轴和二级轴各设一驱动点。平地行走时驱动二级轴，爬楼时驱动一级轴，驱动手柄设计成可拆卸模式，如图 3-3所示图 3-3 链轮传动工作原理图4 设计方案4.1 楼梯台阶的尺寸确定查资料得：室内台阶宜 150300；室外台阶宽宜 350 左右，高宽比不宜大于1：2.5 住宅公用楼梯踏步宽不应小于 0.26M，踏步高度不应大于 0.175M 。住宅梯段宽度不应小于 1.1M（6 层及以下一边设栏杆的可为 1.0M），净空高度 2.2M 规定是户内的宽220,高不大于 200。买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098515公用的楼梯(多户使用),为宽不小于 260,高不大于 175,有地方规范的地区如:北京/上海/天津等一般都比这个规定的 175 缓点,至少一样。如果是老楼,原规范规定的公用楼梯宽度是不小于 250,高不大于 180.也就是现规范楼梯踏步变宽了,高度变缓了。 如图 4-1 所示图 4-1 台阶图4.2 能够爬楼不打滑的条件计算如下图 4-2 所示的情况是最容易打滑的，设定前后轮之间的就距离是 l，人和车的重心与后轮轴的间隔为 Xl。那么就有公式Ny = xG, N1=（1-x） ，Nx=Nytan30。 （4-1）能爬上楼的条件是 N1Nx，即 （1-x）GXGtan30。 （4-2）其中，=0.3，0.3（1-x）0.58x 得 x0.34。因为驱动轮为车体的主要重量，加之爬楼时车体向后倾斜。人的重心向后移动，因此中心设计在如图所示距后轮轴 0.34 倍的俩轮轴距处。图 4-2 不打滑条件图买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 11970985164.3 驱动力的计算爬楼时重力大部分压于后轮，忽略前轮的阻力，受力图如图 4-3 所示。图 4-3a 受力分析重力阻碍翻转图 4-3b 受力分析重力有助翻转对后轮接力点 A 列力矩平衡方程：T=GaCOS, （4-3）90 时，驱动转矩主要克服重力阻力距。设人和车的总重为 100kg，因为主要是后轮受力，所以a=0.16m，单边 G=5010N=500N=0 时，Tmax=5000.16Nm=80Nm驱动手柄 r=0.20m，仅用两级传动减速系统，总传动比 101，人单手所需最大驱动力为：Fmax=T/ir=50N （4-4）买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098517考虑到驱动转矩比较大，若选用电动机作为原动机，需要专门配备减速系统，而且要配备较大容量的蓄电池。这样会增加整车的重量。通过分析比较，采用手柄手摇驱动，双边驱动，以便于差动转向。5 机构的设计5.1 总体结构的尺寸分析和确定5.1.1 总体结构的尺寸分析人坐着时，大腿和上肢的重量必须由座面来支撑，人的骨盆下面有两块小面积的圆骨能支持上身的大部分体重。座面上的臀部压力分布应是在坐骨结节处最大，并由此向外，压力逐步减少，直至与座面前缘接触的大腿下部，此处压力最少。 坐骨下面的座面应近似水平，以使股骨不承受过分的压迫，斗形的座面或座面过于松软会使股骨趋于向上转动而受力，从而引起不舒适感。椅子尺寸设计应遵循以下原则： 人的躯干重量应有坐骨、臀部及脊椎支撑； 上身应保持稳定； 座位的高度应不使大腿肌肉受压； 可以变换或调节坐姿，尽量减少身体的不舒适感。在遵循以上原则的情况下，对椅子的座高，座深，座宽，靠背等尺寸进行设计。座高是指地面至就坐后面上坐骨支承处的高度。合适的座高应使臀部受力符合要求。座位过高，则不能使体重正确地压在臀部，而使大腿肌肉受压，而且上、下腿和背部肌肉都会紧张。座高过低，则会使背部肌肉紧张，久而久之会产生背痛。因此，座高一般不宜超过小腿高（约为身高的 1/4） ，按中国人的标准，可取为 380450mm。座深是指座面的前后距离。座深应使臀部得到全部的支撑，同时，要求座面的前沿不过分伸出，以防止挤压小腿，而且座面前沿应离开小腿一定的距离，以保证小腿的灵活性。一般情况下，座深应取 450mm。座宽应满足臀部就坐所需要的尺度，使人能自如地调整坐姿，一般取 400500mm， ，肩并肩坐的排座，座宽应能保证人能自由活动。因此，座宽应比人的肘间宽稍大一些，530mm 的座宽能满足 95人的需要。靠背应适当的支持腰凹，使腰关节能自由能自由运动，靠背压于腰部的面积愈宽愈好。因此，靠背的水平形状应适合于腰围，靠背的斜度因工作的不同而要求不同买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098518图 5-1 人体尺寸图图 5-1 为我国成年人人体尺寸的比例关系，下面以男性为例，选取不同身高来计算人体各部分的尺寸大小，见表 5-1。表 5-1 人体尺寸5.1.2 总体结构的确定轮椅的基本结构：轮椅架：有固定式和折叠式两仲。固定式结构简单，强度和刚度好；折叠式折起后体积小、便于携带。轮椅两侧扶手有固定式和可拆卸式两种。可拆卸式方便使用者在轮椅与床、汽车等之间的转移。轮倚架多为薄壁钢管成，表面镀铬、烤漆或喷塑。高档轮椅架采用合金材科、以减轻轮椅重量。本轮椅选用固定式，材料选用薄壁钢管，表面镀烙。轮：轮椅装有一对大轮和一对小轮、每个大轮都装有驱动轮圈，使用者双手驱动轮圈使轮椅前进、后退或转向。一对前小轮，可自由转动。其轮胎分为充气和实芯两种制动装置： 轮椅的制动装置均采用手扳式刹车、起驻车作用。座垫和靠背： 采用人造革、尼龙牛津布等材料。采用尼龙布。轮椅主要部件的功能：受测者身高 肩膀宽度 膝盖高度 手臂长度 臀部宽度165 cm 36.96 cm 43.73 cm 75.08 cm 30.03 cm170 cm 38.08 cm 45.05 cm 77.35 cm 30.94 cm175 cm 39.20 cm 46.38 cm 79.63 cm 31.85 cm180 cm 40.32 cm 47.70 cm 81.90 cm 32.76 cm185 cm 41.44 cm 49.03 cm 84.18 cm 33.67 cm买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098519大车轮 承载主要的重量。轮的直径有 51、56、61、66cm 数种。除了少数使用环境要求而用实心轮胎外，多用充气轮胎。因为采用的是星轮行星轮机构所以采用 3个小轮，小轮的直径为 200mm。小车轮 直径有 12、15、18、20cm 数种，直径大的小轮易于越过小的障碍物和特殊的地毯。但直径太大使整个轮椅所占空间变大，行动不方便。正常小轮在大轮之前，但在下肢截瘫者用的轮椅，常将小轮放在大轮之后。操作中要注意的是小轮的方向最好可与大轮垂直，否则易倾倒。因为要爬楼梯所以小车轮的直径选用 200mm。手轮圈 为轮椅所独有，直径一般比大轮圈小 5cm。偏瘫用单手驱动时，再加一个直径更小者以供选择。手轮圈一般由患者直接推动，若功能不佳，为易于驱动，可有下列方式的改动在手轮圈表面加橡皮等以增加磨檫力。沿手轮圈四周增加推动把手（knob）。推把有以下几种水平推把。用于 C5 脊柱损伤时。因此时，肱二头肌健全，手放在推把上，靠屈肘力可推车前进。若无水平推把，则无法推动。垂直推把。用于类风湿性关节炎肩手关节活动受限时。因此时无法使用水平推把。加粗推把。用于手指运动严重受限而不易握拳的患者，也适用于骨关节炎、心脏疾病或老年病人。因本轮椅后轮是星轮行星轮机构，所以手轮圈设计在轮椅车的中部，轮圈的大小为460mm。表面加装橡皮套增加摩擦力，增设水平推把。轮胎 有实心的、有充气内胎和无内胎充气型三种。实心型在平地走较快且不易爆破，易推动，但在不平路上振动大，且卡入与轮胎同宽的沟内时不易拔出；有充气内胎的较难推，也易刺破，但振动比实心的小；无内胎充气型因无内胎不会刺破，而且内部也充气、坐起来舒服，但比实心者较难推。轮胎采用无内胎充气型。刹车 大轮应每轮均有刹车，当然象偏瘫者只能用一只手时，只好用单手刹车，但也可装延长杆，操纵两侧刹车。刹车有两种凹口式刹车。此刹车安全可靠，但较费力。调整后在斜坡上也能刹住，若调到 1 级在平地上不能刹住为失效。肘节式刹车。利用杠杆原理，通过几个关节而后制动，其力学优点比凹口式刹车强，但失效较快。为加大患者的刹车力，常在刹车上加延长杆，但此杆易损伤，如不经常检查会影响安全。为了安全采用凹口式刹车。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 。深取 43cm，宽取 46cm，高取 50cm。 座 垫 为 避 免 压 疮 ， 对 垫 子 要 高 度 注 意 ， 有 可 能 尽 量 用 蛋 篓 （ eggcrate） 型或 Roto 垫 ， 这 种 垫 由 一 块 大 塑 料 ， 上 面 有 大 量 直 径 5cm 左 右 的 乳 头 状 塑 胶 空 心 柱组 成 ， 每 个 柱 都 柔 软 易 动 ， 患 者 坐 上 后 受 压 面 变 成 大 量 的 受 压 点 ， 而 且 患 者 稍 一 移动 ， 受 压 点 随 乳 头 的 移 动 而 改 变 ， 这 样 就 可 以 不 断 地 变 换 受 压 点 ， 避 免 经 常 压 迫 同一 部 位 造 成 压 疮 。 如 无 上 述 垫 子 ， 则 需 用 层 型 泡 沫 塑 料 ， 其 厚 度 应 有 10cm， 上 层为 0.5cm 厚 的 高 密 度 聚 氯 基 甲 酸 酯 （ polyarethane） 泡 沫 塑 料 ， 下 层 为 中 密 度 的 同样 性 质 的 塑 料 ， 高 密 度 者 支 持 性 强 ， 中 密 度 者 柔 软 舒 适 。 在 坐 位 时 ， 坐 骨 结 节 承买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098520压 很 大 ， 常 超 出 正 常 毛 细 血 管 端 压 力 的 116 倍 ， 易 于 缺 血 形 成 压 疮 。 为 避 免 此处 压 力 过 大 ， 常 在 相 应 处 的 垫 子 上 挖 去 一 块 ， 让 坐 骨 结 节 架 空 ， 挖 时 前 方 应 在 坐骨 结 节 前 2.5cm 处 ， 侧 方 应 在 该 结 节 外 侧 2.5cm 处 ， 深 度 在 7.5cm 左 右 ， 挖 后 垫子 呈 凹 字 形 ， 缺 口 在 后 ， 若 采 用 上 述 垫 子 加 上 切 口 ， 可 以 相 当 有 效 地 防 止 压 疮 的 产生 。 脚 托 及 腿 托 腿 托 可 为 横 跨 两 侧 式 ， 或 两 侧 分 开 式 ， 这 两 种 托 都 以 采 用 能 摇摆 到 一 边 和 可 以 拆 卸 的 为 最 理 想 。 必 须 注 意 脚 托 的 高 度 。 脚 托 过 高 ， 则 屈 髋 角 度 过大 ， 体 重 就 更 多 地 加 在 坐 骨 结 节 上 ， 易 引 起 该 处 压 疮 。 采 用 俩 侧 分 开 式 。 靠 背 靠 背 有 高 矮 及 可 倾 斜 和 不 可 倾 斜 之 分 。 如 患 者 对 躯 干 的 平 衡 和 控 制 较 好 ，可 选 用 低 靠 背 的 轮 椅 ， 使 患 者 有 较 大 的 活 动 度 。 反 之 ， 要 选 用 高 靠 背 轮 椅 。 选 用高 靠 背 ， 可 倾 斜 式 。 扶 手 或 臂 托 一 般 高 出 椅 座 面 22.525cm， 有 些 臂 托 可 调 节 高 度 。 还 可 在 臂托 上 架 上 搭 板 （ lap board） ， 供 读 书 、 用 餐 。 采 用 25cm。5.2 齿轮部分的研究和设计5.2.1 齿轮的介绍传动特点：效率高，传动比稳定，工作可靠，寿命长； 实用的速度和传递的功率范围广；可用于平行轴、相交轴和交错轴之间的传动；成本高，噪声大。类型外啮合内啮合齿轮齿条外齿轮内齿轮齿轮齿平面齿轮机构直齿圆柱齿轮机构平行轴斜齿轮机构买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098521齿廓啮合基本定律要使一对齿轮的传动比为常数，那么其齿廓的形状必须是：不论两齿廓在哪一点啮合，过啮合点所作的齿廓公法线都与连心线交与一定点 P齿廓啮合基本定律（轮齿齿廓正确啮合的条件 ）共轭曲线凡满足齿廓啮合基本定律的一对齿轮的齿廓称共轭齿廓，共轭齿廓的齿廓曲线称为共轭曲线齿廓曲线的选择满足定传动比的要求；考虑设计、制造等方面通常采用渐开线、摆线、变态摆线 直齿圆柱齿轮各部分名称及代号如图 5-2 所示图 5-2 直齿圆柱齿轮图基本参数：齿数、模数、压力角、齿顶高系数、顶隙系数齿数Z，齿槽齿顶圆 ra空间齿轮机构圆锥齿轮机构（相角轴）直齿斜齿曲线齿交错轴斜齿轮机构（螺旋齿轮）蜗杆机构买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098522齿根圆 rf在任意圆上 rk齿槽宽 ek齿厚 SK齿数 PK=eK+SK （5-1）分度圆，r，d，s，e ，pP=s+e （5-2）d=m z ，m 为标准值齿顶高 ha： d 与 da 之间齿根高 hf：d 与 df 之间齿全高 h：h=ha+hf （5-3）基节基节基圆上的周节（齿距）Pb直齿圆柱齿轮的基本参数模数 m定义模数（5-4）定义模数 或d=mz 单位：mm ； m 标准化。根据三角星轮的大小要求，为降低安装精度要求，初选齿轮模数 m=3。分度圆压力角 （5-5）（5-6）GB1356-88 规定标准值 =20某些场合：=14.5 、15、22.5 、25。zpdzpdpKbKrrcoscos2cosmzrb买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098523啮合角选取为 20 齿数 z表明：齿轮的大小和渐开线齿轮形状都与齿数有关 考虑结构的紧凑性，根据楼梯的尺寸确定车轮的轴距为设定太阳轮与惰轮之间中心距 a=96mm，惰轮与星轮的中心距 a=66mm，所以太阳轮的齿数 z=38，惰轮的齿数z=26，星轮的齿数 z=18.齿顶高系数 ha*和顶隙系数 c*（5-7）（5-8）标准值：ha*=1，c*=0.25非标准短齿：ha*=0.8，c*=0.3标准直齿轮的几何尺寸标准齿轮：标准齿轮是指 m、ha*、c* 均取标准值，且分度圆齿厚等于齿槽宽的齿轮。一个齿轮： D 太=mz 太=114mm D 惰=78mm D 星=54mm ha= ha*m=3da=d+2ha=(z+2 ha*)m hf=( ha*+ c*)m=3.75da 太=120mm，da 惰=84mm h=ha+hf=(2 ha*+ c*)m=6.9da 星=60mm P=m=9.4df=d-2hf=(z-2 ha*-2 c*)m df 太=106.5mm，df 惰=70.5mmdf 星 =46.5mmdb=dcos db 太=108.3mm，db 惰=74.1mm，db 星=17.1mm一对标准齿轮：（5-9）m、z 决定了分度圆的大小，而齿轮的大小主要取决于分度圆，因此 m、z 是决定齿轮大小的主要参数轮齿的尺寸与 m， ha* ， c* 有关与 z 无关cos2mrdb 30.1*mha 9)(*）（chaf7.421meS)(21)(12zda买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098524至于齿形，与 m，z， 有关5.2.2 渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动正确啮合条件两对齿分别在 a，b 点啮合，根据啮合基本定律如图 5-3 所示a，b 点在 N1N2 上ab法向齿距 Pb1 = ab Pb2 = abPb1=Pb2 （5-10 ）（5-11 ）（5-12）图 5-3 齿轮啮合图齿轮传动的连续条件和重合度连续传动的条件重合度（重叠系数） 21cossm21或 bPAB1b买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098525如图 5-4 所示端面重合度 （5-13）重合度不仅是齿轮传动的连续性条件，而且是衡量齿轮承载能力和传动平稳性的重要指标。 对于标准齿轮：（5-14）（5-15）图 5-4 啮合图齿轮传动的无侧隙啮合条件及标准中心距齿侧间隙（侧隙） bPAB674.1cos)1(2.3821 zrO22rb2a2221pbNDCa1rN1arOABK58.)(322买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098526如图 5-5 所示图 5-5 啮合图无侧隙啮合的条件 （5-16）标准齿轮的安装标准安装 （5-17）分度圆与节圆重合实际中心距： （5-18）标准中心距： （5-19） 啮合角 a=a=20 顶隙 （5-20）非标准安装有侧隙 由图 5-6 可知： （5-21）Or2br =2r N2c11OK1b1Ca2121ses或 21esmes2)(112zmrrachchCaaf *)(cos11rrb22b买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098527（5-22）实际中心距：（5-23）或：a cosa= a cosa图 5-6 啮合图传动比 1O1NKcP22O2rr1a coss)(2121 arra买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098528（5-24）（5-25）5.2.3 齿轮的设计计算平地行走情况如图 5-7 所示2f=F 阻T3=fR=F 阻/2RR 为车轮半径，F 阻为行走阻力，主要是滚动摩擦阻力，非常小，因而此种情况齿轮受力状况良好。图 5-7图 5-7 地行走图在坡度为 8 的地面行走时2f=Gsin8+F 阻Gsin8 （5-25）则 f=0.5Gsin8=0.5500sin8N=34.8N （5-26）T3=fR=34.80.1Nm=3.5 Nm （5-27）爬楼时如图 5-8 所示68.0121221zrrib9.23233ib买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098529T3=（1-x）GR,取 =0.3，x=0.3T3=0.30.7500.1 Nm=1.05 Nm图 5-8 爬楼图比较以上三种情况，在有坡度的地面行走时，齿轮受转矩最大。5.2.4 齿轮传动主要特点优点：形闭合，效率高(0.980.99) ；工作可靠，寿命长；结构紧凑，外廓尺寸小；瞬时 i 为常数。缺点：制造费用大，需专用机床和设备；精度低时，振动、噪音大；不适于中心距大的场合。分类按工作条件分（失效形式不同）开式传动：低速传动，润滑条件差，易磨损；半开式传动：装有简单的防护罩，但仍不能严密防止杂物侵入；闭式传动：齿轮等全封闭于箱体内，润滑良好，使用广泛。选用闭式传动基本要求传动平稳（i=const） 。运动要求承载能力高。传递动力要求齿轮传动的主要参数主要参数基本齿廓、模数、中心距查机械原理 、表 4.3 4.4买文档就送您 CAD 图纸，Q 号交流 197216396 或 1197098530传动比 i、齿数比 u减速传动：i1增速传动：i1减速传动：u=i增速传动：u=1/i变位系数径向变位齿轮：加工时刀具从标准位置移动一径向距离 xm。失效形式轮齿折损齿面接触疲劳磨损（齿面点蚀）失效形式 齿面胶合齿面损伤齿面磨粒磨损齿面塑性流动齿轮材料选用 45 号调质钢，对太阳轮 z1，转矩T1=2T31/i13=23.5/（18/38）Nm=14.8 kNm=14800 Nm （5-28）Flim=270MPYN=2,YST=2,SFlim=1.5 fp=Flim YST/ SFlimYN=720Mpa （5-29）Yfa=2.8,YSA=1.52,取 d=0.08，K=1.5f=2KT1/dmzYfaYsa=60.6MPafp所以强度符合要求。5.3 链传动的研究和设计5.3.1 链传动的特点和应用组成：链传动由装在平行轴上的主动链轮、从动链轮和绕在链轮上的链条组成。工作（ 主 动 轮 ）从 动 轮 ）1221(zdn小 齿 轮大 齿 轮u
展开阅读全文