Free Walker 多功能概念轮椅设计说明书.docx

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FreeWalker多功能概念轮椅设计说明书

上海工程技术大学

设计说明书

FreeWalker多功能轮椅设计说明书

学院：

材料工程学院

学生姓名：

李伟陈伟

指导教师：

刘淑梅

设计说明时间：

二О一三年8月1日～10月1日共8周

中文摘要

由于我国居民楼中电梯并不普及，无障碍设计水平较低，给老年人士及肢体残疾人士带来了许多不便，为了帮助这类人士的出行，我们设计了这款爬楼梯轮椅。

本文设计的电动轮椅通过在轮椅大轮内部增加四杆机构，实现了履带自由收放，使轮椅在平地行走时可像普通轮椅行走，上下楼梯时通过展开四杆机构绷开橡胶履带实现爬楼功能。

此款轮椅行驶速率高，爬楼梯时中心波动缓和，稳定性好，适应性强，能够帮助残疾及老年人士实现自由出行。

关键词：

FreeWalker，多功能轮椅，履带爬楼梯，UGNX，三维建模

Abstract

Becauseofourresidentsfloorintheelevatorisnotuniversal,barrierfreedesignlevelislow,bringsalotofinconveniencefortheelderlyandhandicappedpeople,inordertohelpthesepeopletravel,wedesignedthestairclimbingwheelchair.Electricwheelchairdesignedinthispaperbyaddingfourrodmechanisminwheelchairwheel,thetrackfreeretraction,thewheelchairwhenwalkingonflatgroundcanbelikeanordinarywheelchairwalkingupanddownstairs,throughtheexpansionoffourbarmechanismrealizingburstrubbertrackclimbingfunction.

Thiswheelchairdrivingathighspeed,thestairswhencentervolatility,goodstability,strongadaptability,canhelpthedisabledandelderlypeopletorealizethefreetravel.

Keywords:

FreeWalker,multifunctionalwheelchair,crawlerstairclimbing,UGNX,3Dmodeling

目录

第一章引言3

第二章轮椅零部件设计4

2.1座椅4

2.2车架4

2.3轮子5

2.4外壳5

第三章轮椅结构及功能6

3.1轮椅结构6

3.2功能说明6

3.3四杆机构8

3.4作品渲染9

第四章轮椅总装图11

第五章结论12

参考文献13

致谢及声明14

第一章引言

轮椅是年老体弱者以及下肢伤残者必不可少的代步工具，我国人口基数大，残疾人总数也相对较大，老年人和残疾人比例的显著增加给经济、社会的发展都带来了很大的影响，医疗护理、社会服务等个方面需求的压力也越来越大。

尤其是国内城市以多层公寓式楼房居多，电梯并没有普及到所有居民住宅，这给轮椅乘坐着带来诸多不便，因此设计出使用便捷，舒适，安全的轮椅不但在一定程度上可以解决老年人和残疾人行动不便的问题，也是时代的需要，因此我们通过对比其他爬楼装置设计出这款可变形式爬楼轮椅。

第二章轮椅零部件设计

设计这款爬楼轮椅的各个零部件，主要保括轮椅椅座、轮椅椅架、轮椅轮子及外壳四部分，最后获得爬楼轮椅的总装。

2.1座椅

座椅完全以人体工程学为基础，精致的外形和流畅的曲线，搭配充满未来感的玻璃扶手，给人眼前一亮的视觉冲击。

充满生气的坐垫都是以最酷颜色和外形设计而成，真皮材质，使使用者更加舒适。

2.2车架

可旋转式车架在轮椅爬楼梯时可通过轴的转动，使座椅保持平衡，避免因上下楼梯导致车体的倾斜而给使用者带来的恐惧感。

内置电源及驱动机，完美实现了自助控制，自助爬楼的功能。

2.3轮子

轮子通过设置在大轮内的平行四边形机构的变形，可以展开和收缩外层的橡胶履带，既保证了轮椅整体的美观性，又免去履带平地行走时的诸多缺点

2.4外壳

流畅的流线型外壳，减小空气阻力，是轮椅整体效果更具美感。

第三章轮椅结构及功能

3.1轮椅结构

此款电动轮椅主要由四大结构组成，座椅、外壳、车架和轮胎。

外壳采用流线型设计，不仅是整体效果更加美观，而且能大大减少行走过程中带来的阻力。

座椅完全依靠人体工程学，180度可调节座椅可为使用者带来座舒适的乘坐体验。

躯干部位也可进行180度的转动再爬楼时保证了座椅的稳定。

轮胎有两部分组成，内部四杆机构再上下楼时可展开，通过履带上下楼，平地时四杆机构收缩大轮转动。

3.2功能说明

1、实现履带的折叠，在平地时用轮子行进，而在上楼时用履带行进。

履带则藏于轮子中间，要上楼梯时则将其展开。

其难点在于如何用有限的空间将轮子最大化折叠。

并且其动力装置需要安装在中间的有限空间处。

在平路行进的时候，履带需要折叠起来，实现这一折叠的履带，我们采用了橡胶材料的履带，使其在平路行进的时候得以折叠。

并且在爬楼的时候能够将履带张开，进而进行爬楼的运动。

2、实现轮椅的平行，我们设计的升降机构实现这一功能。

但是具体的平衡把握和平衡的调节是一个难点。

在上楼梯时轮椅的重心需要前移，而在下楼的时候轮椅的重心则需要后移。

而根据我们的计算公式轮椅前移后移的重心的多少是我们计算的难点。

3、这款电动轮椅由内部的充电电源为其提供动力，可实现平地上快速行走和完全自主爬楼梯、翻越小型障碍物等功能。

同时在不平坦的地方，轮椅也可通过展开履带使其度过不平坦的地方。

3.3四杆机构

这是我们这款轮椅最亮眼的创新点，也是独具特色的一点。

轮子通过设置在大轮内的平行四边形机构的变形，可以展开和收缩外层的橡胶履带，既保证了轮椅整体的美观性，又免去履带平地行走时的诸多缺点。

平地行走时轮椅的履带为收起状态，平行四边形撑着外轮橡皮履带其效率与普通轮式驱动车辆相同。

上下楼梯时，平行四边形结构展开成一条直线，履带展开与地面接触，确保轮椅平稳、安全的上楼梯。

3.4作品渲染

第四章轮椅总装图

通过我们多次的讨论，对每个零件精益求精，最终完成了车款爬楼轮椅车。

将各个零件组装起来就可得到轮椅总装图，这款爬楼梯轮椅包括外壳共有45个不同的零件。

第五章结论

以上就是这款爬楼梯轮椅全部内容，说明书给出了该新型爬楼梯轮椅的所有关键的零部件造型和关键系统，能够直接地说明该轮椅的工作原理和结构造型。

最后给出了轮椅的总装图，详细地描述了轮椅的设计造型。

虽然本设计存在不足之处，但还是能够为爬楼梯轮椅的设计改供重参考。

参考文献

[1]赵树明爬楼梯智能轮椅[P].中国专利号：

CN201564701U.2010.

[2]王晶主编.第二届全国大学生机械创新设计大赛决赛作品集[M].北京：

高等教育出版社，2007.7

[3]孟祥雨.一种星轮式爬楼梯电动轮椅设计与研究[D].长春：

长春工业大学，2012.

[4]苏和平，王人成.爬楼梯轮椅的研究进展.中国康复医学杂志.2005.20（5）：

366-367

[5]郭永利，一种爬楼梯的轮椅.中国专利01211658.0[P].

[6]詹友刚.UGNX8.0产品设计实例精讲.机械工业出版社。

2011-12-01

致谢及声明

本设计的完成离不开刘淑梅老师的支持和帮助。

在整个设计过程中，刘淑梅老师都以极高的热情辅导我们，从搜集资料、软件应用方面的技术问题的解决，到创新点的推敲，刘老师都给我们提出了大量的宝贵建议，在此表示由衷的感谢！

同时，感谢学院提供的硬件支持！