某爬樓輪椅的總體方案設(shè)計(jì)案例目錄TOC\o"1-3"\h\u22673某爬樓輪椅的總體方案設(shè)計(jì)案例 1185621.1基本概述 1192161.2爬樓梯輪椅的工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 114631.2.1攀爬機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 188311.2.2行星輪個(gè)數(shù)的確定 21.1基本概述根據(jù)目前國內(nèi)外所有關(guān)于爬樓梯輪椅的研究現(xiàn)狀，對(duì)已有的各種攀爬機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，考慮到結(jié)構(gòu)、成本、安全、舒適等重要的因素之后，本文擬設(shè)計(jì)出一種可躺平式行星輪式爬樓梯輪椅。本設(shè)計(jì)在滿足平地行走及樓梯攀爬的基本要求下，還需要盡量做到結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格合適，操作較為簡單、安全性能高等方面的要求。具體應(yīng)該做到以下幾點(diǎn)：（1）能夠?qū)崿F(xiàn)平地行走，樓梯攀爬，靈活轉(zhuǎn)向等功能。（2）要有減震的功能。（3）攀爬時(shí)能夠適應(yīng)《常用建筑樓梯基本技術(shù)要求表》中的臺(tái)階尺寸標(biāo)準(zhǔn)。（4）座椅能夠根據(jù)使用者的實(shí)際需求進(jìn)行部分調(diào)節(jié)。1.2爬樓梯輪椅的工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1.2.1攀爬機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)傳統(tǒng)爬樓梯輪椅的工作主要可分為兩部分，一是完成攀爬樓梯，二是完成平地行走。本文設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)就在于攀爬機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、平地行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和如何將兩者較好地結(jié)合，達(dá)到期望的功能效果。經(jīng)過對(duì)國內(nèi)外各種爬樓梯裝置的調(diào)查研究分析得出，按照爬樓梯形式的不同傳統(tǒng)的攀爬機(jī)構(gòu)可分有四種：行星輪式、履帶式、腿足式和復(fù)合式。各自優(yōu)缺點(diǎn)如下表2-1所示：機(jī)構(gòu)類型星輪式履帶式腿足式復(fù)合式攀爬能力一般一般強(qiáng)強(qiáng)機(jī)身波動(dòng)較大較小較大較小抗失穩(wěn)一般一般差較差結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度簡單一般復(fù)雜復(fù)雜控制難易度簡單簡單難較難移動(dòng)速度快慢慢較快經(jīng)濟(jì)性成本低成本較低成本較高成本高表2-1傳統(tǒng)攀爬結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)以上表中四種攀爬機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比可知，腿足式和復(fù)合式兩種攀爬機(jī)構(gòu)都有機(jī)構(gòu)復(fù)雜、難以控制、成本高等缺陷；而履帶式攀爬機(jī)構(gòu)雖然各項(xiàng)條件都合適，但考慮其移動(dòng)速度慢、運(yùn)行效率很低的因素也可排除。綜合以上所述，在考慮到機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性程度、控制的難易程度、使用的安全性、運(yùn)動(dòng)的靈活性以及成本等問題，本文最終確定選用星輪式機(jī)構(gòu)作為攀爬機(jī)構(gòu)。1.2.2行星輪個(gè)數(shù)的確定行星輪系機(jī)構(gòu)是星輪通過行星架繞，且各星輪輪流作為支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)交替翻轉(zhuǎn)來達(dá)到樓梯攀爬的功能。根據(jù)行星輪系中行星輪個(gè)數(shù)多少，行星輪系又可以分為兩輪式、三輪式、四輪式、五輪式等等。下圖1.1為兩輪式、三輪式和四輪式行星輪在攀爬樓梯時(shí)的過程示意圖。兩輪式三輪式四輪式圖2-1攀爬過程示意圖根據(jù)實(shí)際生活中的觀察來看，當(dāng)行星輪的一個(gè)星輪碰到了臺(tái)階面，受力后的行星架會(huì)以前星輪作為支點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)并開始攀爬過程。在此過程中，當(dāng)行星架中心與前星輪中心相連的那條旋轉(zhuǎn)臂垂直于地面時(shí)，輪椅的重心達(dá)到了攀爬過程中的最高處。要使行星輪能成功完成攀爬樓梯的過程，兩個(gè)相鄰星輪之間的中心距至少要達(dá)到臺(tái)階的高度。若定義臺(tái)階的高度為H，行星架的半徑為R，則上圖1.1三種行星輪系中的兩相鄰星輪之間的分別為，，。（1.1）根據(jù)勾股定理可以看出以上三種樣式的行星輪重心高度變化分別為：（1.2）（1.3）（1.4）由上式可知，在行星輪系中星輪個(gè)數(shù)越多，其重心高度變化越小，輪椅爬樓梯時(shí)的重心波動(dòng)范圍也就越小、穩(wěn)定性越好。如果將計(jì)算結(jié)果繪制出一幅與星輪個(gè)數(shù)間的變化關(guān)系圖，其曲線的變化必定是逐漸降低并趨于平緩的。另外，在星輪個(gè)數(shù)增多的同時(shí)，