下肢障碍者专用车载轮椅升降装置的设计与研究

发布时间：2017-09-08 11:47

  本文关键词：下肢障碍者专用车载轮椅升降装置的设计与研究

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【摘要】：世界人口中残疾人的总数高达数亿人,其中下肢残疾人占残疾人总数的30%;同时人口老龄化加剧,行动不便需要乘坐轮椅的老年人也越来越多,所以下肢残疾人和老年人的户外出行问题越来越凸显。为了解决下肢残疾人士和行动不便的老年人乘坐轮椅上下车困难的问题,使该类人群能够独立驾驶汽车出行,拓展其生活空间,改善其生活品质,本课题设计了一种车载轮椅升降装置,使下肢残障者能够在不借助他人的情况下实现乘坐轮椅独立上下车。本课题研究的主要内容有:(1)通过对下肢残障人群的心理需求和生理需求的分析,针对该类人群的特殊需要,首先提出车载轮椅升降装置的设计要求,然后选定车型,确定该升降装置的总体方案,该方案包括主升降机构、动平台回收装置、安全挡板装置以及作为动力源的液压系统。(2)根据对装置运动过程中的极限位置分析以及选定的车厢和轮椅的结构尺寸的限定,确定各构件的尺寸关系,并用MATLAB优化工具箱对尺寸进行优化;运用封闭矢量法进行运动学分析,建立驱动函数;在Solidworks三维建模软件中建立上下车装置模型,并在软件中对其进行干涉检查,验证升降装置的可行性。(3)根据运动学分析得到的驱动函数,利用ADAMS对所设计机构进行运动学仿真,分别得到动平台和液压缸的速度和加速度的曲线图。根据曲线图分析得知,驱动函数可以满足人体舒适度和运动平稳性的要求,进而验证了结构设计和驱动函数的合理性。(4)对主升降机构进行静力学分析,得出受力的极限位置,通过ANSYS分析软件对关键零件在极限位置进行受力分析,验证了该装置的刚度和强度都符合要求。
【关键词】：轮椅升降装置 下肢障碍 仿真分析 静力学分析
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• abstract5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的目的及意义9-10
• 1.2 国内外现状10-13
• 1.3 存在的问题13
• 1.4 课题研究的可行性分析13-14
• 1.5 课题主要研究内容14-15
• 1.6 本章小结15-17
• 第二章 车载轮椅升降装置的总体机构设计方案17-29
• 2.1 产品需求分析17-18
• 2.1.1 下肢障碍者心理需求分析18
• 2.1.2 下肢障碍者生理需求分析18
• 2.1.3 社会需求分析18
• 2.2 下肢障碍者专用车载轮椅升降装置的总体设计方案18-24
• 2.2.1 下肢障碍者专用车载轮椅升降装置功能要求18-19
• 2.2.2 升降装置的总体方案设计19-20
• 2.2.3 主升降机构20-22
• 2.2.4 主升降机构设计要求22
• 2.2.5 动平台回收装置22-23
• 2.2.6 气弹簧的选择23
• 2.2.7 挡板的设计23-24
• 2.3 主动源的选择24-27
• 2.3.1 液压系统主要执行元件的选取25-26
• 2.3.2 液压系统工作原理图26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 车载轮椅升降装置运动学分析及机构综合29-47
• 3.1 车载轮椅升降装置的尺寸分析29-32
• 3.1.1 装置极限位置分析29-31
• 3.1.2 电动轮椅尺寸的相关要求31
• 3.1.3 车载轮椅升降装置尺寸的确定31-32
• 3.2 基于MATLAB优化工具箱对的各杆尺寸的优化32-34
• 3.3 运动学分析34-41
• 3.3.1 液压缸驱动函数的设计37-41
• 3.4 车载轮椅升降装置的运动学仿真分析41-46
• 3.4.1 ADAMS软件41-42
• 3.4.2 在ADAMS中模型建立的方法42
• 3.4.3 工作环境的设置42-43
• 3.4.4 建立虚拟样机模型43
• 3.4.5 运动约束的建立43
• 3.4.6 装载过程仿真43-44
• 3.4.7 仿真结果分析44-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 车载轮椅升降装置的静力学分析47-59
• 4.1 静力学分析47-51
• 4.1.1 关键部件平衡方程的建立47-49
• 4.1.2 静力学仿真分析49-51
• 4.2 基于Ansys对主升降机构强度和刚度的校核51
• 4.3 Ansys分析过程51-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 结论与展望59-61
• 5.1 结论59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65

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本文编号：813863