摘要：随着人口老龄化的加重，年纪大的以及残疾不能行动的人变得越来越多，助行的工具变得愈发的重要。目前国内常用的助行工具是轮椅，但对于轮椅越障和爬楼梯仍然是个难题。为了更好地解决这些问题，本文从现阶段科技水平实际出发提出设计一种轮-履复合式的电动轮椅。顾名思义，这种轮椅既能够在平地上运动也能爬楼梯，为老人及残疾人士提供便利。本文主要从以下几个方面进行阐述：

1)爬楼轮椅研究的背景及意义。，比较了各种爬楼轮椅，通过参数的比较，得出最高效、便利的爬楼轮椅

2)对轮椅的整体设计方案作了阐述，包括轮椅的外观设计、支撑机构的方案设计、基于Mecanum轮的轮式行走机构的方案设计、，履带式爬楼机构方案设计、切换机构的方案设计、座椅平衡机构的方案设计

3)主要对电动轮椅的机械结构做了详细的设计，包括各机构驱动电机的选择、对轮椅进行、履带式结构和Mecanum轮式结构的分析以及减速器的选择。

4)分析电动轮椅各结构的运动模式，对电动轮椅上下楼梯的过程进行详细的力学建模。通过计算和比较履带结构的输出力矩和电动推杆的推力来验证稳定性。最后通过实验，来验证这种轮椅是否能够同时具备在平地和楼梯上运动的能力，验证其可行性。

 

关键词 爬楼电动轮椅 ；Mecanum轮 ；结构设计 ；力学建模

 

目录

摘要

Abstract

1-绪论-1

1.1-爬楼电动轮椅的研究意义-1

1.2-国内外爬楼电动轮椅的研究现状-2

1.3-本文的研究内容及章节的安排-2

1.4-本章小结-3

2-爬楼轮椅整体方案的设计-4

2.1-设计的目的与要求-4

2.2-参数的制定-4

2.3-机械结构的方案设计-5

2.3.1-履带行走部的设计-5

2.3.2-平地行走机构的方案设计-5

2.3.3-轮履切换机构的方案设计-5

2.3.4-履带支撑机构的设计-6

2.3.5-座椅平衡方案的设计-6

3-轮椅机械系统的设计-7

3.1-轮式运动机构的设计-7

3.1.1-轮子的选择-7

3.1.2-电动轮椅的全向轮-7

3.1.3-全向轮的选型-7

3.1.4-Mecanum轮的特性-8

3.1.5-电动推杆的选择-9

3.1.6-轮式运动机构电机选型-9

3.1.7-电机减速器的选择-10

3.1.8-减震机构的设计-12

3.1.9-带离合的刹车减速器-13

3.2-履带爬楼机构的设计-14

3.2.1-履带电机的选择-15

3.3-轮履切换机构的设计-16

3.4-履带辅助支撑机构的设计-16

3.5-座椅平衡机构的设计-16

4-爬楼轮椅的运动分析和力学建模-18

4.1-爬楼电动轮椅运动模式分析-18

4.1.1-履带爬楼模式与爬楼梯的基本条件-18

4.2-爬楼轮椅力学建模-21

4.2.1-轮履的切换过程-21

4.2.2-上下楼过程-21

4.3-爬楼轮椅的力学仿真-24

4.3.1-履带爬楼模式-24

4.3.2-轮履切换模式-25

4.4-本章小结-26

5-爬楼轮椅的平衡分析-27

5.1-爬楼的稳定性-27

5.2-上下楼梯过程的平衡分析-27

5.3-爬楼轮椅平衡性的判定-29

5.4-本章小结-30

6-总结与展望-31

参考文献-33

致谢-35