多功能自动轮椅行走系统设计.doc

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1、多功能电动轮椅行走系统设计摘 要据调查，我国现在大概有近6000万的残疾人，其中肢残的人数大约有877万，中国还有1.49亿的60岁及以上的老年人，人数排世界的首位，使得无论是老年人还是先天或后天肢体残疾人，他们对于轮椅或者还有除此之外的辅助性步行工具这些的需求真的越来越紧迫。所以这些年我国的轮椅市场就打开了，而轮椅的发展也开始智能化，多功能化，便捷化。总的来说，多功能电动轮椅车它的电源是某一种类型的电池，它的驱动能源装置是使用电动机驱动，电动轮椅车为什么比普通的轮椅车更受人追捧，因为电动轮椅一般基本都有这些优点：操作很简单容易上手，速度平稳安全，噪音小还没有污染，绿色环保等等，我的这篇论文第

2、一点首先是对于国内外的各种轮椅进行分析，然后再记录下它们的优缺点。最后自己设计几种可行的方案，进行一一对比，直至选出来一个最优的方案。关键字：电动轮椅；转向及驱动；机械系统；BACHELORS DEGREE THESIS OF CISAUABSTRACTAccording to the survey, there are about 60 million disabled people in China now. The disabled number about 8 million 770 thousand, Chinese aged 60 and older population has

3、reached 149 million. 21.4% of the worlds elderly population, the top of the world. So that the demand for wheelchairs and other auxiliary walking tools is increasingly urgent for both the elderly and the disabled.In general, the power of a multi-function electric wheelchair is a type of battery, its

4、 driving energy device is driven by an electric motor, and why the electric wheelchair is more popular than the ordinary wheelchair, because the electric wheelchair generally has these advantages.The operation is simple and easy to handle, the speed is stable and safe, the noise is not polluted, gre

5、en and so on. The first point of my thesis is to analyze all kinds of wheelchairs at home and abroad, and then record their advantages and disadvantages. Finally, we design several feasible schemes and compare them until we choose an optimal plan.Key words: wheelchair; drive and steering system; mec

6、hanical systeII目 录一、引言11.1选题的目的及其研究意义11.2国内外多功能电动轮椅的研究现状和发展趋势11.2.1电动轮椅的现状11.2.2电动轮椅的发展趋势21.2.3应用领域21.3主要研究内容、途径及技术路线21.31具体研究内容21.32主要研究途径和技术路线2二、电动轮椅驱动及转向系统的设计及主要参数的计算42.1设计内容42.2驱动及转向系统设计42.2.1轮椅驱动和转向系统方案分析和选择42.2.2前轮转向方式中驱动和转向系统设计62.3 主要尺寸7三、驱动电机选型9四、蓄电池选用13五、减速器设计145.1计算传动装置的参数145.2齿轮的设计计算155.2

7、1齿轮材料和热处理的选择155.2.2按齿面接触强度计算155.2.3齿轮几何尺寸的设计计算165.2.4按齿根弯曲强度设计齿轮175.2.5几何尺寸计算19六、链轮设计21七、电动轮椅整体设计237.1车身骨架设计237.2控制系统设计24八、总结26致谢28参考文献29II一、引言多功能电动轮椅的组成其实有两个部分，第一是作为能源的电池，第二是作为控制的电子控制装置。轮椅车的使用者它能够通过所加设的电子控制装置来驾驶轮椅车做出前进后退等行为命令。我认为它是老年人和下肢障碍人群的理想辅助运输工具。1.1选题的目的及其研究意义我国轮椅市场的发展有些缓慢。轮椅是下肢有功能障碍者和老人不可缺少的

8、代步工具。因为在日常生活当中大多数轮椅都是手动的，都存有或多或少的缺点及不便处，不能满足日常生活中用户的需要。并且长时间的使用会让使用者感觉到很累。在目前的轮椅市场中电动轮椅的价格昂贵，普通的家庭消费不起。1.2国内外多功能电动轮椅的研究现状和发展趋势1.2.1电动轮椅的现状1.国内电动轮椅发展简况在我们中国，多功能电动轮椅的相关技术研究相对较晚，而且也很不完善，但是从90年代之后开始发展迅速。我国国内的厂商生产的大部分都是六轮式和四轮式的轮椅，并且都有防倾倒，可变速调速等的功能。而且近年来，手扶电动轮椅，站立式梯凳等多功能轮椅逐渐显现。2.国外电动轮椅发展简况性能比较高的的多功能电动轮椅车的

9、先进生产厂家大多部分都集中在国外，其中那些拥有先进生产技术的国家比如英国，德国，美国等等.他们生产的多功能电动轮椅除一般都有的功能之外，它们的特点还包括自动行走，令人难忘的地图，自动导航和用户互动等等高级功能。也有许多类型的结构，包括四轮，三轮，六轮和履带式。除能适应城市中平坦路况外，有些还能登山越野。1.2.2电动轮椅的发展趋势近些年，多方面的专家都表明人工智能是未来社会的一大发展趋势，人工智能将出现在各行各业，当然多功能电动轮椅的生产也离不开。如果将人工智能融入在多功能电动轮椅当中，那这样制造出来的多功能轮椅不仅能够给需要的人们带来便捷和舒适，更能够帮助使用者自身的自理能力，给社会带来更好

10、的一面，造福整个社会。1.2.3应用领域随着科学技术的发展，也随着制造技术的发展，电动轮椅的强大功能不仅仅只适用于老年人和残疾伤患，在某些条件的情况下，它也可以作为大型车间内工人的便捷代步工具。1.3主要研究内容、途径及技术路线为了改变中国多功能电动轮椅发展的现状，解决人们对高品质生活的追求，本文设计了一个降低输出速度的模型。带有减速装置的电动轮椅可增加输出扭矩功能，希望能帮助老年人和残疾人。我希望我的这次毕业设计能够帮助更多的老人和残疾人。1.31具体研究内容1.充分了解电动轮椅的结构和结构特点，并对当前多功能电动轮椅的优缺点进行调查，分析和研究，并提出可以改进的方面。特别是调速原理。2.收

11、集在这一领域当中，包括相关国家标准和最新研究成果在内的各种各类多功能电动轮椅车的资料。3.设计若干个方案来进行分析和研究，并且从若干个方案里面选出一种合适的总体设计方案，最后再对于最终的总体设计进行更进一步的优化以及细化。（1）轮椅驱动和其转向系统的设计。（2）轮椅车身骨架的设计。（3）轮椅的整体三维建模。4.对本次设计进行校核和校验。1.32主要研究途径和技术路线 利用所学习的课本知识并且借鉴国内外学者的教材知识，参考电动轮椅的信息，通过绘制草图，分析，减速器设计等方式探讨了轮椅的机械系统。然后确定出若干个方案，最后再由资料上查得的参数进行对减速器的转矩范围的计算并校核，最后再来确定最终的最

12、优方案。优化多功能轮椅的车身骨架结构，增加必要的辅助功能装置，并利用计算机辅助设计软件（CAD和PROE）构建轮椅和各个部件的三维模型。二、电动轮椅驱动及转向系统的设计及主要参数的计算一般情况下，多功能电动轮椅的核心部分主要分为两部分：驱动及转向系统。2.1设计内容轮椅的驱动和转向系统包括了以下几方面：电动轮椅的电动机、电动机控制器、减速器装置、还有另外的传动部分装置等等。电动轮椅机械系统设计成败的关键就是看其能否平稳的行驶和灵活的转向，也是电动轮椅机械系统设计中的重点难点。 电动轮椅机械系统的设计需要在现有电动轮椅驱动和转向解决方案的基础上进行改进，并提出各种选择方案，并结合本篇论文中需要进

13、行设计的电动轮椅应该具有的特点以及分析各个方案的优缺点，选择出来一种最合适的驱动及转向方案，并且对系统的各个组成零件进行详细的设计。2.2驱动及转向系统设计驱动系统还有转向系统是电动轮椅的核心部分，作为完成多功能电动轮椅的主要功能。它包括以下几方面的装置：电机，连接到控制系统并控制电机旋转的电机控制器，连接到电机输出端的减速器以及变速器组件的其他部件。驱动和转向系统的设计要求如下：轮椅要求能够稳定地移动或撤退，灵活且可以尽可能宽，可以快速制动，并且可以确保乘坐安全舒适。因为是通过控制器控制直流电机转速和转向从而控制轮椅的行驶速度和行进或后退的。由于直流电机的额定转速相对于其他的电机一般较高，远

14、远高于轮椅在平稳行驶的时候后轮所要求的转速，因此它比轮椅运行平稳时后轮所需的转速高得多。但是然而直流电机的额定输出转矩的值不足以驱动电动轮椅的后轮克服地面的摩擦阻力。我们必须在直流电机的输出端增加一个减速装置，以降低输出转速并增加输出转矩。此外，减速机的附加输出与后桥之间还必须有其他传动机构，以降低负载变化的严重程度，从而使负载平稳。基于以上总结的设计要求，设计了几种可行的驾驶和转向系统选项，然后对各方案的优缺点进行分析比较，最后再确定最终方案。2.2.1轮椅驱动和转向系统方案分析和选择多功能电动轮椅驱动及转向系统的设计方案其实非常的灵活，也非常的多样，由于电动轮椅通常使用后轮作为驱动装置，因

15、此，根据电动轮椅的不同转向方式，我们有两种可以采纳使用的转向方案：1.前轮转向方式，如图2.1所示，2.后轮转向方式，如图2.3所示 图2.1 前轮转向式轮椅的控制系统对步进电机进行输送脉冲信号的行为，使得步进电机转到特定的角度，轮椅的步进电机通过齿轮齿条平行四边形机构，进一步驱动轮椅的两前轮同步偏转（如图1.2），轮椅两前轮偏转轴的顶端都装的有盘形的弹簧，弹簧的另一端都在轮椅车身上进行固定，转向完成之后，控制系统不再向电动轮椅中的步进电机输送脉冲信号，这时候步进电机无输出，电动轮椅的两前轮在弹簧力的作用下就会回复到初始的位置。图2.2 前轮转向机构轮椅的后轮驱动轴是由一根轴组成的，轴中间装的

16、有链轮，电动轮椅的直流电机经过减速器通过链条与链轮相连，因为电动轮椅行驶的时候要保持平稳，速度比较低，因此这样不需要差速器也能够正常行驶。这一种方案的优点是将电动轮椅的驱动系统和转向系统分离，并且在行驶方向方面上的控制与行驶速度方面上的控制不会相互影响，相对独立，用这种结构的控制系统设计相对比较简单，容易实现。而且转向原理很简单，只需要通过输入轮椅中步进电机的脉冲个数来控制前轮的偏转角就可实现电动轮椅在行进时的转向，并且转向的精度比较高。这一方案的缺点是必须在驾驶过程中完成轮椅的转向。这样就不能实现原地转向的功能，而且轮椅行动不便使轮椅不便于室内使用。图2.3 后轮转向式利用电动轮椅中的两个直

17、流电机分别来驱动轮椅的两侧后轮，通过电子差速的方式独立的控制电动轮椅两侧进行驱动车轮转速，电动轮椅的两后轮等速转动的时候，轮椅进行直线行驶，电动轮椅的两后轮不等速转动的时候，电动轮椅就会向转速相对比较低的后轮一侧进行转向。转速差值越大，不等速转动的时间就越长，转向的角度也就越大，当某一个后轮进行正转，另一后轮进行反转时，轮椅就可以原地360度转向。采用双直流电机来作为驱动的电机，它所需要的直流电机功率大概为单直流电机驱动时候的一半，这样电机的尺寸就可以变得更小，两个直流电机以及减速器等的结构都可以布置在电动轮椅的后轮轴线上，但是这样就要求轮椅的电机转速以及转矩范围更宽，对于电机的性能要求更高。

18、本篇论文所要设计的电动轮椅因为必须要能同样适应在室内与在户外的使用，所以要求必须要有较方便、快捷、简单的操作，然而前轮转向的这一方案可以实现轮椅转向的精度相对来说比较高。后轮转向方案由于要求电动轮椅的电机转速及转矩范围更宽，对与电动轮椅的电机性能要求更高。所以综上所述的分析，本次的电动轮椅行走系统设计决定采用前轮转向式方案。2.2.2前轮转向方式中驱动和转向系统的设计 前轮转向方式中的驱动及转向系统的直流电机和相对应的减速器及其他传动机构等的装置，都在电动轮椅的后轮轴线方向上进行分布，因为由于电动轮椅的轮距不可能会太大，所以这就要求电动轮椅的直流电机的轴向尺寸和减速器的轴向尺寸都不能过大。而电

19、动轮椅的直流电机的轴向尺寸对于直流电机的额定功率以及扭矩等各项参数都有一定的影响，而且一般情况下来说，同一系列电机的额定功率和扭矩越大，轴向尺寸越大。所以，在选择轮椅的直流电机的时候，应该特别的注意一下，既要尽可能的选择扭矩相对比较大的电机，还要考虑到电机轴向尺寸不能过大的限制。当轮椅行驶时，如果前轮可以自由偏转，轮椅的转向性能和驾驶安全性将受到严重危害。因此，必须对电动轮椅的前轮的灵活性施加一些限制。弹簧的另一端在轮椅车身上进行固定，在行进过程中转向进行完成后，控制系统不再向电动轮椅的步进电机输送脉冲信号的时候，轮椅的步进电机这个时候会零输出，然后这个情况下，轮椅的两个前轮会在弹簧力的作用下

20、就可以回复到初始的位置，这样就完成了转向之后轮椅的前轮自动复位。2.3 主要尺寸电动轮椅车身的骨架是电动轮椅的主体以及支撑的结构，骨架承载着轮椅车身以及乘坐者的重量和。这样我们可以得出轮椅骨架的大概尺寸范围：椅座的尺寸大概在500毫米，座椅距离地面的垂直高度大概在500-700毫米区域之间,轮椅扶手的垂直高度在250-300毫米之间,轮椅椅背的垂直高度在500-700毫米之间,轮椅的承腿架垂直高度在300-450毫米区域之间。（如图2.4） 图2.4 轮椅主要尺寸三、驱动电机选型下表就是对于如今在市场上常用驱动电机的各方面性能的比较，如下表3.1：比较内容开关磁阻电机直流电机永磁无刷电机交流异

21、步感应电机永磁同步电机电机功率密度一般差好较差一般转矩转速特性好一般好好好转速范围最大小大一般大功率一般差高一般高易操作性好最好好好好可靠性好差一般好一般成本较高高较高低高电机尺寸小大小一般小电机质量轻重轻一般轻控制性一般好好好好综合性能好差最好一般好表3.1 电动机类型本文设计的多功能电动轮椅对驱动电机性能的基本要求有以下几个方面：1.必须要有足够大的启动转矩。2.要求比功率要大，就是单位质量能提供的最大功率要足够大，以最大功率计时，一般应该达到（11.25）KW/kg以上；3.要有比较快速的转矩响应特性，能够在各种车速范围内，快速地控制电动轮椅驱动和制动转矩，要求驱动电机稳态精度、可控性高

22、和动态特性好；4.能够适应不同的环境，可以在不同的工作条件下进行可靠地工作；5.维护简单，工作噪声低。无刷直流电机的特点如下：它不单有永磁体还有励磁绕组，永磁体通常都是嵌入在转子中，励磁绕组通常都是固定在定子之上，它通过调节励磁电流来控制气隙磁通，所以无刷直流电机可以很方便的在高速区进行弱磁调节，用以来提高电机的驱动特性。与此同时无刷直流电机是用离散转子位置的反馈信号来进行控制换相。因此选择永磁无刷电动机的优点如下：它的转矩、功率密度大、位置检测和控制方法不仅简单、而且效率也高。多功能电动轮椅的驱动电机类型的选择必须需要对技术水平因素以及成本等经济因素等各个方面的来进行考虑，电动轮椅的驱动电机

23、它的输出转矩首先经过减速器等传动机构增大，然后再带动轮椅的后轮克服地面摩擦力进行转动。电动轮椅的驱动力和电动轮椅的行驶阻力之间的平衡关系可以由下列式子给出：式中，为驱动力；为地面摩擦阻力；为空气阻力；为爬坡阻力；为加速阻力；是电动轮椅中所有电动机的输出总转矩；为传递效率；为减速器减速比；是其他的传动机构的传动比，为电动轮椅的后轮半径；为整车质量；为滚动阻力系数；为车速；为道路坡度；为空气阻力系数；为车辆迎风面积；为轮椅质量换算系数。因为本篇论文我所设计的电动轮椅的期望行驶速度要在5-15km/h之间，行驶的速度相对比较低。并且行驶阻力大约等于接触地面的摩擦力即： 式中，为轮椅行驶速度；为电机输

24、出转速。本篇中我所设定的电动轮椅车的空车质量在40-50千克区域之间，轮椅车需要能承载的最大质量设定为100kg。所以轮椅整车最大质量约为150kg。由机械设计课本中查表可得出，摩擦系数范围是在0.010-0.020之间，本次计算取用最大值。可计算地面摩擦阻力为 在一般情况下，单级直齿轮减速器的传动比不能够超过4以上，链传动的传动比要必须要小于数值6。减速器和链传动的传动比受到轮椅座椅空间的影响不可能太大，所以在此初步的设定减速器的传动比等于3，链传动比等于3.传递效率等于90%来计算。轮椅后轮直径约为500mm左右。可以大概计算出来每个驱动电机所需要的输出转矩： 我预期电动轮椅的平均行驶速度

25、大概在10km/h左右，也就是每秒2.78米的前进速度，所以我们可以得出驱动电机的平均转速应该大概为： 工作机所需功率为 kW传动装置的总效率为 其他的各部分的效率：为联轴器效率，为滚动轴承传动效率，为闭式齿轮传动效率，为滚子链传动效率，把这些的效率值代入到上式可以计算得出总效率 所需电动机功率为 kW综合以上计算出来的各个参数，本篇论文中决定选用山东亚泰重型机械有限公司所生产的YSE系列的直流电机，参数如下：额定功率0.2KW；额定转矩0.5Nm；最大转矩2Nm；额定转速2000rpm；重量1.8kg；长度96mm;调速范围20-2000rpm；电压24V。转向电动机的选型：由于该转向电动机

26、只起到转向的作用，所以它需要的功率和转矩都相对于来说比较小。经过同种类型的电动机进行分析以及比较过后，本文的这次设计决定采纳选用SM 40-003-30LFB电动机，这种电动机的具体参数如下：额定功率0.1kW；额定转矩0.3Nm；额定转速3000rpm；额定电流1.6A,电压24V。四、蓄电池选用蓄电池主要是为了给多功能电动轮椅车在做行驶等动作的过程中提供能量。常用的蓄电池主要有以下几种：铅酸电池：这种电池性能比较可靠、价格相对较低、寿命比较长、维护起来极其方便，但是这种电池能量很低，输出波动很大，低温性能比较差，而且需要充电的时间也很长。镍镉电池：这种镍镉电池最大的可取之处就是充电的时候非

27、常的简捷方便，并且适应各种方法进行充电。镍锌电池：这种电池来说，它的比能量高，材料成本很低，但镍锌电池的致命弱点就是循环寿命短。镍氢电池：这种电池的能量密度比起镍镉电池要高40%左右，而且它并不会污染环境；但是它的循环寿命却不如镍镉电池高。锂离子电池：这种电池中使用的阳极和阴极材料是层间化合物。使其从低能量正极材料迁移到在阳极材料层之间形成的高能量状态;锂离子在放电期间以更高的能量从阳极材料中排出，并且以较低的能量返回到阴极材料层以释放电能。本篇论文的多功能电动轮椅设计要求中对于电池的基本要求可以总结为以下的几个点：（1）高能量密度；（2）高功率密度；较长的循环寿命；（3）比较不错的充放电性能

28、4）电池的一致性要比较好；（5）价格尽量较低；（6）使用和维护需要比较方便；（7）无污染环境问题。综合以上的分析，在目前应用最广泛、最普遍的还是铅酸蓄电池，这种电池除了以上所说的可取之处外，另一方面还是主要在于它的技术相比于其他类型的电池算是比较的成熟、价格也是相对的低廉，并且这种铅酸电池的性能也是比较的稳定，应该算是比较可靠的一种选择。所以这次的设计我选用的是24V铅酸电池。五、减速器设计5.1计算传动装置的参数1.0轴（电动机轴）2.1轴（高速轴）3.2轴（低速轴）下表5.1就是各轴的动力运动参数的计算结果:表5.1 各轴动力运动参数轴名称效率输入转矩 转速n/(r/min)传动比 电

29、机轴0.961.999603.21轴0.981.919602轴0.995.923005.2齿轮的设计计算5.2.1齿轮材料和热处理的选择本次设计我选择的是由40Cr(调质)为制作材料的小齿轮，它的硬度等于280HBS，以及由45钢(调质)为制作材料的大齿轮，它的硬度等于240HBS。它们二者的材料硬度差是40HBS5.2.2按齿面接触强度计算由设计计算公式1.试选载荷系数2.取齿宽系数，机械设计表10-7查得3.根据齿面的硬度在机械设计图表10-21d我们可以查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳强度极限分别是，。4.取材料的弹性影响系数，机械设计表10-6查得5.计算应力循环次数 ，据机械设计式10-

30、13计算6.小齿轮和大齿轮的接触疲劳寿命系数分别是 ， ，这一数值我们可以由机械设计图10-19查得7计算接触疲劳许用应力,我们在这里的计算将安全系数S的值取为1，失效概率取为1%，然后由机械设计课本式10-12得 5.2.3齿轮几何尺寸的设计计算计算小齿轮的分度圆直径，我们在这里将中较小的一个值代入公式进行进一步计算 1.计算圆周速度 =2.设计齿宽b3.计算模数与齿高之比模数 齿高 4.计算载荷系数因为我们这里取得失7级精度，而且，这样动载荷系数就可以在机械设计课本图10-8查到；直齿轮，在机械设计表10-3查得；在机械设计课本表10-4中查得7级精度时，；根据,可以在机械设计课本图10-

31、13查出得到；所以计算可以得出载荷系数5.先根据上述参数数据中的实际负荷系数校正，然后根据公式计算指数圆的直径 计算得出mm6.计算模数m 5.2.4按齿根弯曲强度设计齿轮由机械设计课本中的式10-5可以查得弯曲强度的设计公式为：1.确定公式中的各个数值（1）根据机械设计课本图10-20c中，我们可以查出来：电动轮椅中用大齿轮的弯曲疲劳强度极限为；以及小齿轮的弯曲疲劳强度极限为；（2）根据机械设计课本的图10-18中，我们可以查得小齿轮和大齿轮的弯曲疲劳强度寿命系数分别为 （3）弯曲疲劳许用应力的计算取 S=1.4（S为弯曲疲劳安全系数），然后我们可以在机械设计课本中式(10-12)中可以查到

32、公式并进行计算后得到 （4）载荷系数 K的计算 （5）查取齿形系数在机械设计课本表10-5可以分别查得小齿轮和大齿轮的齿形系数为 。（6）应力校正系数的查取由机械设计课本表10-5查大齿轮和小齿轮的应力校正系数分别为 。（7）分别计算出大、小齿轮的值然后我们再进行比较 最后我们可以得出大齿轮的数值大。2.设计计算 可以计算出来小齿轮齿数：大齿轮齿数： ,取。5.2.5几何尺寸计算1.计算分度圆直径 2.计算中心距 3.计算齿轮宽度 取 下表5.2所示为齿轮的基本参数:表5.2 齿轮基本参数名称符号公式齿1齿2齿数2993分度圆直径17.455.8齿顶高0.60.6齿根高0.750.75齿顶圆直

33、径18.657齿根圆直径15.954.3中心距36.6齿宽2318六、链轮设计链传动的优点有许多，比如：传动效率比较高；这种链传动在高温、高湿度的环境中仍然可以无压力的使用；张紧力比较的小等等。电动轮椅的电机在额定工作的时候，减速器的输出轴转速等于，后轮轴的转速等于，传动功率等于。1.选择链轮齿数小链轮齿数：取传动比：大链轮齿数：2.确定计算功率：由式得在公式中：工况系数，可由机械设计表9-6查得；驱动链的链轮齿数系数，可由机械设计图9-13中找得到：双排链的时候的值为1.75，三排链的时候的值为2.5；传递的功率，单位为。由机械设计中的表9-6查得，由机械设计中的图9-13查得，单排链的时候

34、计算出的功率为 3.链节数和中心距的计算根据以及在机械设计课本中查图9-11，可以选出。查机械设计中的表9-1，可以查得出链条节距为。链节数和中心距进行计算初选中心距。取。相应的链长节数为 取链长节数 节。查机械设计课本中的表9-8得到中心距计算系数为，然后计算得出链传动中的最大中心距为再计算出链速v后，确定润滑方式 根据和链号，查机械设计课本中图9-14可以知道应该采用定期的人工润滑。然后计算压轴力有效圆周力为：因为已经知道链轮水平布置时的压轴力系数，所以计算的压轴力为七、电动轮椅整体设计7.1车身骨架设计以下是主要由钢管焊接而成的侧面骨架，扶手钢管的参数为直径为30mm、内径20毫米，下

35、部底架的钢管参数为外径40毫米、内径为30毫米。以下是各个组件的制作图纸：图7.1 侧面骨架图7.2 椅背图7.3 底板架7.2控制系统设计智能操纵杆控制器（见图7.4），它主要是通过控制器上的操纵杆来同时控制电动轮椅电机的运行状态和电动轮椅车的运动方向和速度。它可以用来操作电动轮椅的360度旋转到位，电磁制动器，手杆控制停车起步等等。控制器可以安装在轮椅扶手的地方，并且可以根据使用者的需要选择装在轮椅的左边或者右边。图7.4 智能摇杆控制器八、总结本篇论文的电动轮椅设计是通过查阅大量的资料，然后我又了解了现有各种各类的多功能电动轮椅产品，并且对于多功能电动轮椅的各种驱动及转向系统进行对比和分

36、析，然后提出了带机械传动减速机构的电动轮椅。最终效果图如图8.1所示：表8.1所示的是本篇论文设计的多功能电动轮椅的主要的技术性能指标。表8.1 爬楼梯轮椅的主要技术性能指标项目指标座椅距地面的高度548mm最大速度21km/h驱动轮直径450mm前轮直径150mm总长度1320mm总宽度748mm总高度1228mm转向平行四边形机构驱动直流电动机加链轮作为驱动的动力电源DC24V自身重量46.5Kg承载重量70Kg致谢我本次的毕业论文设计是在王嘉伟老师的亲切关怀和悉心指导下完成的,王嘉伟老师对待工作的态度非常的认真负责,它对待我提出的问题,都能耐心回答，细心地为我检查问题.他严谨的治学精神和

37、精益求精的工作作风,都深深地感染并不断地激励着我.从课题的选择到论文的最终完成之际,王嘉伟老师始终都是为我耐心的讲解,并且严格的要求我.细心地纠正我每一处的错误。王嘉伟老师是我学习的榜样,他对我今后的不论是学习,生活还是工作都产生了非常深远的影响.在此我向王嘉伟老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意，感谢他在我大学最后的一段时间内还能对我这么细心地指导和教诲。在这里，我还要感谢帮助我完成毕业设计的同学。给予我信心和鼓励，让我可以克服一个个困难和疑惑，直到成功完成这篇毕业论文。在论文的完成之际,我也要衷心的感谢智能工程能学院的专业课老师，在我攻读本科的大学四年内,从各项基础课的学习，以及在选择和构思项目

38、的研究方向，还有设计和写作过程中，我的专业课老师给了我细致的指导和不倦的教导,那么多可敬的师长，亲爱的同学，朋友都给了我许许多多无言的帮助，在这里真的谢谢你们。最后我也非常感谢我的母校山西农业信息学院，给我们创造了这么好的条件让我们成长、成才、成功。在我未来的漫漫人生道路里，我会一直怀念在山西农大信院的美好大学四年时光。参考文献1 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学.北京:高等教育出版社,2002.8.2 任怡，张峻霞，张建国，胡军.立卧两用电动轮椅车的设计M.天津大学学报，2009年2月.3 何清华，黄素平，黄志雄.智能轮椅的研究现状和发展趋势J.机械2008年9期，总第35卷.4 张学

39、锋.Pro/ENGINEER机械设计与应用，国防工业出版社,2006.02.5 孙恒，陈作模,葛文杰.机械原理，高等教育出版社，2006.05.6 纪明刚，机械设计.国防工业出版社，2004.7 吴宗则，罗圣国.机械设计课程设计手册，高等教育出版社，2006.5.8 林枫英，等.Pro/ENGINEER 基础设计M.北京：电子工业出版社， 2004.10.9 王胜学，电动代步车的结构设计分析与开发D.重庆大学，机械工程学，2007年.10 Lawn MJ. Modeling of a stair-climbing wheelchair mechanism with high single-st

40、ep capabilityIEEE Trans Neural Systems And Rehabilitation Engineering, 2003:11(3) :323-327.11 Miller RK, McIntire P. Acoustic emission testing, 2nd ed. Non- destructive testing handbook, vol 5: American Society for Non- destructive Testing,1987 p.275310.13 Masayoshi Wada. Omnidireetional Control of A Four-Wheel Drive Mobile Base for Wheeling J.IEEE Workshop on Advanced Robotics and Social Impacts,2005:196-20114 Moneer Helu.Impact of green machining strategies on achieved surface quality.J.CIRP Annals - Manufacturing Technology,2012,61(1) 30