具有轮椅搭载功能的新型爬楼梯履带车设计与分析

发布时间：2021-07-10 00:40

　　国家人口老龄化的日趋严重以及无电梯老式楼房的大量存在,并且普通电动轮椅并不具备爬楼梯的功能,导致许多残障人士以及老年人在出行时很不便利,所以爬楼梯助行装置已然成为发展趋势。本文在经过对现有理论科技成果进行调研、对市场调研之后,发现已有的爬楼梯助行装置存在许多不足,因此设计研发了一种具有可搭载普通轮椅,能够帮助残疾人和老年人进行爬楼梯和平地两用的新型履带车。本论文首先根据爬楼梯履带车的功能需求和工作条件,确定了载人爬楼梯履带车的性能参数和设计指标,之后进行了总体方案设计,其中主要进行了机械结构方案设计和控制系统方案设计;然后,通过运用SolidWorks完成了整体样机的三维结构设计,主要包括履带式移动底盘的设计、轮式切换机构的设计和搭载调节机构的设计;在此基础上,基于ANSYS Workbench软件着重对关键零部件进行了有限元分析,主要验证在承重较大位置的零部件;其次,对载人爬楼梯履带车控制系统进行了设计,包括对控制系统器件进行了选型、对控制系统硬件进行了搭建和对控制系统软件进行了设计;在分析了载人履带车的爬楼梯过程之后,针对重心变化进行了运动学分析,并对其进行力学建模,进行了力学分析... 

【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校

【文章页数】：120 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２可变形单节履带式爬楼梯装置??

履带式爬楼梯机构根据履带节数，又可以分为单节式履带爬楼梯机构和双节式履带??爬楼梯机构。履带式爬楼梯装置最成功的商业化应用是日本长崎的Ｎａｇａｓａｋｉ?Ｓｔａｉｒ?ｃｌｉｍｂｅｒ??系列１＾１爬楼梯履带车。如图１．１所示。??、晴各：Ｖ?．??（ａ）?ＳｕｎｗａＣＤＭ－２?（ｂ）?ＫＳＣ－Ａ－１１??图１．１履带式爬楼车??其中，普通单节式履带爬楼梯机构在结构上相对于双节式来说，由于双节履带式爬??楼梯机构具有一个转动关节，前端履带能够根据爬楼梯过程进行实时调整，所以普通单??节式履带爬楼梯机构与之相比，具有适应性较差的缺点，同时由于普通单节式履带爬楼??梯机构依靠单节履带承重，且重力效果基本作用一节履带上面，容易产生前倾的危险。??而双节式履带爬楼梯机构的重力对楼梯的作用效果基本位于两节履带之间，由前面一节??履带能达到可靠的保护效果，但是基于双节式履带爬楼梯机构的产品样机或者产品普遍??又具有体积大、重量较重、自主性不高等缺点。??图１．２可变形单节履带式爬楼梯装置??

硕士专业学位论文??因此，针对基于单节和双节式履带爬楼梯机构的样机或者产品的缺点，中国科学院??的于苏阳等人研发出一种可变形单节履带式爬楼梯装置［４２］，如图１．２所示。??该爬楼梯装置通过５个驱动电机的实时控制，使得主摆机构和负摆机构控制托带轮??对履带的实时调整，使得履带可以完成所需要的一个很大的变形动作，从而使得爬楼梯??装置能够完成刚开始爬楼梯的过渡阶段动作，最终完成上、下楼梯功能。但是其驱动电??机和驱动机构较多，虽然自主性较高，但是控制较为复杂。另外，虽然履带的调节范围??较大，对于不同楼梯的适应性都很好，但是因此履带长度是较长的，所以要求的张紧轮??以及导向轮的数量较多，并且真正在进行爬楼梯动作时（履带全部压在楼梯上时），容??易出现压紧轮难以压紧履带，导致履带传动不平稳甚至打滑现象。??除了通过履带式机构能实现爬楼梯的功能


本文编号：3274822