多功能轮椅的结构设计与研究
发布时间：2017-05-19 02:03
本文关键词：多功能轮椅的结构设计与研究，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：随着我国人口老龄化问题越来越严重以及肢体残疾人数量的逐渐增加,对辅助步行工具的需求日益提高。因此,急需研制新型的、安全可靠和经济实用的多功能轮椅车,具有室内移动、康复训练、高端取物、入浴、如厕等功能,可以帮助残障人解决日常生活难题,并且改善他们的生活质量。 本文在确定了多功能轮椅结构上需具备的基本功能后,根据人机工程学中人体生物力学及座椅设计方面的知识,对轮椅整体尺寸进行了设计。利用Pro/E对系统进行概念设计、实体建模、虚拟装配,建立虚拟样机,并利用Pro/E运动分析模块(Mechanism)进行运动学仿真模拟,对装配后的机构进行干涉检查。 以MATLAB的动态仿真工具Simulink为平台,运用矢量方程解析法,分别对系统的上肢提升机构、座椅回收机构、脚蹬收放机构建立机构运动分析的仿真模型,在设置各项参数后执行仿真,最后能方便、准确地得到机构的运动参数,为机构的设计提供依据。通过对驱动电机、电动推杆等关键零部件的参数选型后,对多功能轮椅的爬坡能力、越障高度等运动参数进行了校核,所得到的各项数值符合我国电动轮椅的国家标准要求。 采用ANSYS有限元分析技术分别对多功能轮椅的座椅架、旋转架、外框架进行静力分析,考察了它们的等效应力分布及结构总变形,并进行了全面的强度、刚度分析,确定零部件在安全性和耐久性条件下所允许的最大应力和应变,判断零部件是否满足设计要求,以检验设计的合理性。
【关键词】：多功能轮椅 结构设计 运动分析 有限元分析
【学位授予单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH789
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-8
- 1 绪论8-15
- 1.1 课题的研究背景及意义8-9
- 1.2 国内外研究现状及发展趋势9-12
- 1.3 本论文主要研究内容12-14
- 1.4 本章小结14-15
- 2 基于人机工程学的多功能轮椅尺寸设计15-27
- 2.1 人机工程学简介15-17
- 2.1.1 人机工程学的概述15-16
- 2.1.2 多功能轮椅设计中人机工程学研究的目的和意义16-17
- 2.2 人体测量学简介17-21
- 2.2.1 人体测量学定义17-18
- 2.2.2 人体测量学分类18
- 2.2.3 人体测量中的主要统计函数18-20
- 2.2.4 人体测量数据的应用方法20-21
- 2.3 多功能轮椅的人机工程学设计21-26
- 2.3.1 残障人坐姿的生理学特征21-23
- 2.3.2 多功能轮椅设计中相关人体测量数据23-24
- 2.3.3 多功能轮椅座椅参数选取24-26
- 2.4 本章小结26-27
- 3 多功能轮椅机构方案设计及功能介绍27-43
- 3.1 多功能轮椅结构方案的提出27-31
- 3.1.1 多功能轮椅功能分析28-29
- 3.1.2 多功能轮椅结构设计29-31
- 3.2 多功能轮椅虚拟实体建模31-38
- 3.2.1 系统环境介绍31-34
- 3.2.2 轮椅的三维实体建模34-38
- 3.3 多功能轮椅机构运动仿真及工作原理38-42
- 3.3.1 Pro/E Mechanism模块简介38-39
- 3.3.2 多功能轮椅机构运动仿真及工作原理39-42
- 3.4 本章小结42-43
- 4 基于MATLAB的多功能轮椅机构运动分析43-66
- 4.1 MATLAB介绍44-46
- 4.1.1 MATLAB简介44
- 4.1.2 MATLAB的组成和应用44-45
- 4.1.3 Simulink简介45-46
- 4.2 基于MATLAB的多功能轮椅机构运动分析46-57
- 4.2.1 上肢提升机构的建模、仿真和分析47-52
- 4.2.2 座椅回收机构的建模、仿真和分析52-54
- 4.2.3 脚蹬收放机构的建模、仿真和分析54-57
- 4.3 多功能轮椅关键零部件的选用与分析57-59
- 4.3.1 驱动电机的选型57
- 4.3.2 电池的选用57-58
- 4.3.3 电动推杆的简介58-59
- 4.4 多功能轮椅运动参数校核59-65
- 4.4.1 爬坡能力计算59-61
- 4.4.2 越障高度61-64
- 4.4.3 最小回转半径64
- 4.4.4 校核结果比较64-65
- 4.5 本章小结65-66
- 5 基于ANSYS的多功能轮椅关键部件的有限元分析66-83
- 5.1 有限元基本理论及ANSYS软件介绍66-71
- 5.1.1 有限元基本理论及分析过程66-68
- 5.1.2 ANSYS软件介绍68-71
- 5.1.3 Pro/E与ANSYS之间的数据接口71
- 5.2 多功能轮椅关键部件的有限元静力分析71-82
- 5.2.1 座椅架的有限元静力分析71-76
- 5.2.2 旋转架的有限元静力分析76-79
- 5.2.3 外框架的有限元静力分析79-82
- 5.3 本章小结82-83
- 6 总结与展望83-85
- 6.1 主要工作及结论83
- 6.2 后续工作展望83-85
- 7 参考文献85-90
- 8 论文发表情况90-91
- 9 致谢91
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张志华,吴国荣;论绿色产品设计的理念与准则[J];包装工程;2004年05期
2 ;第二次全国残疾人抽样调查发布主要数据公报 全国残疾人总数已达8296万[J];中国残疾人;2006年12期
3 吕广明,孙立宁,彭龙刚;康复机器人技术发展现状及关键技术分析[J];哈尔滨工业大学学报;2004年09期
4 王华倩;大型通用有限元分析软件──ANSYS[J];计算机辅助设计与制造;1998年12期
5 高霁,包明宇,曹国强;机械设计中参数化特征造型方法的研究[J];机械设计与制造;2002年01期
6 邵将,李世国;Pro/E与ANSYS的连接方法和应用实例[J];机械设计;2004年09期
7 徐慧娟,夏治,谢静;Pro/E的应用现状[J];中国制造业信息化;2005年04期
8 岳修科;黄俊杰;;Matlab在平面机构运动解析法分析中的应用[J];机械;2006年08期
9 马希青;教光印;李秋生;马s，
本文编号：377534
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