摘 要

随着我国人口老年化程度逐渐增大，残障人士的逐渐增加，轮椅逐渐成为这群人日常生活中不可或缺的代步工具。而目前市面上所流通的普通平地轮椅，不仅需要有人力看护，而且往往无法满足残障及年老人士在遇到翻越障碍物和攀爬楼梯情况时的需求，从而影响到他们的日常出行，阻碍了他们与外界正常的社会交流。

针对这一情况，国内目前已经研究出了众多具备翻越障碍物以及爬楼梯功能的轮椅，其中发展最为成熟的有履带式自动爬楼轮椅、行星轮式自动爬楼轮椅以及腿足式自动爬楼轮椅。而此篇文章所要设计的是行星轮式自动爬楼轮椅，该轮椅采用减速电机驱动，使得该轮椅不仅能在平地上自动行驶，还具备爬坡、翻越障碍、爬楼梯的功能，大大地方便了老年人以及残障人士的日常出行，促进了他们与外界的社会交流。

关键词：行星轮；爬楼；翻越障碍；电机驱动

Abstract

With the increasing of aging and disabled people in China, wheelchair has become an indispensable tool in their daily life. At present, the ordinary flat wheelchair in circulation in the market not only needs human care, but also can't meet the needs of disabled and elderly people when they encounter obstacles and climbing stairs, which affects their daily travel and hinders their normal social communication with the outside world.

In view of this situation, many wheelchairs with the function of climbing over obstacles and stairs have been developed in China. Among them, the most developed wheelchairs are crawler type automatic climbing wheelchairs, planetary wheel type automatic climbing wheelchairs and leg foot type automatic climbing wheelchairs. The design of this article is a planetary wheel type automatic climbing wheelchair, which is driven by a deceleration motor, so that the wheelchair can not only automatically travel on the ground, but also have the functions of climbing, climbing over obstacles and climbing stairs, greatly facilitating the daily travel of the elderly and the disabled, and promoting their social communication with the outside world.

Key words: planetary wheel; climbing; obstacle crossing; motor drive

目 录

第一章 绪论 1

1.1目的及意义 1

1.2国内外的研究现状 1

1.2.1履带式爬楼轮椅 1

1.2.2 星轮式爬楼轮椅 2

1.2.3 步进式爬楼轮椅 3

1.3 爬楼轮椅的发展趋势 4

第二章 总体方案设计 5

2.1整体结构设计 5

2.2传动方案设计 5

2.3 传动机构尺寸的确定 6

2.4 驱动方案及尺寸设计 9

2.5 装置总体尺寸的确定 10

第三章 驱动方案设计 11

3.1 驱动功率的计算 11

3.2 驱动电机的选用 13

3.3 减速器的选用 14

3.4 蓄电池的选用 15

第四章 重要零部件的设计计算与校核 16

4.1 齿轮的设计计算与校核 16

4.1.1齿轮的尺寸设计 16

4.1.2 齿轮的校核 16

4.1.3 设计结论 19

4.2 轴的设计计算与校核 19

4.2.1轴的结构设计 19

4.2.2计算轴的最小直径 20

4.2.3阶梯轴的结构尺寸确定 21

4.2.4轴的强度校核 21

4.3轴承的选用与校核 25

4.3.1轴承的选用 25

4.3.2轴承的校核计算 25

4.4键的选用与校核 27

第五章 轮椅附件的设计与选用 28

5.1控制系统设计 28

5.2轮椅框架构建 28

5.3其他附件的设计与选用 29

第六章 设计结论 30

参考文献 31

致 谢 32

第一章 绪论

1.1目的及意义

一直以来，人们似乎都忽视了高龄人群以及下肢残障人士的日常出行问题，一些高龄化老人以及残障人士被困在家中引发的事故也时有发生。日常出行不便的他们与社会的交流沟通少，日常出行需要他人的看护，也给他人带来了负担。随着人口老龄化程度的加重以及伤残人士的增加，使得轮椅成为他们日常出行所必须的代步工具。然而我国目前市面上流通的轮椅多为手动平地轮椅，这类轮椅要求适用人群日常出行必须有人力辅助，且仅限于在路况平坦的道路上通行，基本没有翻越路障以及爬楼梯的能力。而目前我国的经济快速发展，为了保障人均住房面积，现有的房屋建筑多为高层建筑，这使得这类人群在日常出行过程中必然会面临上下楼梯的情况，这在很大程度上限制了他们的外出，从而减少了与外界社会交流沟通的机会。

为了改善老年人以及残障人士的日常出行，解决他们日常出行的困难，加强他们与外界的交流沟通，这就需要我们应当设计一种功能更加强大、自由度更高的轮椅作为代步工具。

1.2国内外的研究现状

国外对于爬楼轮椅的研究开始得相对较早，于19世纪末期便有了相关的专利申请。现在此项研究较为先进的国家有美国、英国、德国、日本等发达国家，而我国关于爬楼轮椅的研究虽然起步较晚，但由于我国科技水平发展迅速，现在这项研究也有了很大的进展。

目前市场上有多种类型的爬楼轮椅，不过其中最具有代表性的是履带式爬楼轮椅、行星轮组式爬楼轮椅以及腿足式爬楼轮椅，其均具有各自的优劣性，下面将具体介绍。

1.2.1履带式爬楼轮椅

履带式爬楼轮椅早在上个世纪就已经出现，现在其结构已经变得很完善。它的原理非常简单，类似于履带装甲车或坦克，其传动机构采用履带式的传动结构，结构十分稳定，不仅能够在平地上行驶，而且能够连续爬楼梯。在运行过程中的传动效率高，重心基本不偏移故而运行平稳，能够自主攀爬，并且适用于大部分室内楼梯，爬坡坡度可达30-35度，并有防止倾翻的功能，因此该类轮椅在生活上应用极为广泛。

但相较于其优点而言，这类轮椅也存在一些不足之处。履带式爬楼轮椅结构笨重，车身重量大且运动不灵活，尤其在楼梯拐角处，这一缺点尤为明显。并且履带式爬楼轮椅在平地行驶时，行驶阻力大，对履带的磨损也较为严重，因此成本高，且对楼梯有一定的破坏。