本文關(guān)鍵詞：多功能輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國人口老齡化問題越來越嚴重以及肢體殘疾人數(shù)量的逐漸增加,對輔助步行工具的需求日益提高。因此,急需研制新型的、安全可靠和經(jīng)濟實用的多功能輪椅車,具有室內(nèi)移動、康復(fù)訓(xùn)練、高端取物、入浴、如廁等功能,可以幫助殘障人解決日常生活難題,并且改善他們的生活質(zhì)量。 本文在確定了多功能輪椅結(jié)構(gòu)上需具備的基本功能后,根據(jù)人機工程學(xué)中人體生物力學(xué)及座椅設(shè)計方面的知識,對輪椅整體尺寸進行了設(shè)計。利用Pro/E對系統(tǒng)進行概念設(shè)計、實體建模、虛擬裝配,建立虛擬樣機,并利用Pro/E運動分析模塊(Mechanism)進行運動學(xué)仿真模擬,對裝配后的機構(gòu)進行干涉檢查。 以MATLAB的動態(tài)仿真工具Simulink為平臺,運用矢量方程解析法,分別對系統(tǒng)的上肢提升機構(gòu)、座椅回收機構(gòu)、腳蹬收放機構(gòu)建立機構(gòu)運動分析的仿真模型,在設(shè)置各項參數(shù)后執(zhí)行仿真,最后能方便、準確地得到機構(gòu)的運動參數(shù),為機構(gòu)的設(shè)計提供依據(jù)。通過對驅(qū)動電機、電動推桿等關(guān)鍵零部件的參數(shù)選型后,對多功能輪椅的爬坡能力、越障高度等運動參數(shù)進行了校核,所得到的各項數(shù)值符合我國電動輪椅的國家標準要求。 采用ANSYS有限元分析技術(shù)分別對多功能輪椅的座椅架、旋轉(zhuǎn)架、外框架進行靜力分析,考察了它們的等效應(yīng)力分布及結(jié)構(gòu)總變形,并進行了全面的強度、剛度分析,確定零部件在安全性和耐久性條件下所允許的最大應(yīng)力和應(yīng)變,判斷零部件是否滿足設(shè)計要求,以檢驗設(shè)計的合理性。
【關(guān)鍵詞】：多功能輪椅 結(jié)構(gòu)設(shè)計 運動分析 有限元分析
【學(xué)位授予單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TH789
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題的研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-12
• 1.3 本論文主要研究內(nèi)容12-14
• 1.4 本章小結(jié)14-15
• 2 基于人機工程學(xué)的多功能輪椅尺寸設(shè)計15-27
• 2.1 人機工程學(xué)簡介15-17
• 2.1.1 人機工程學(xué)的概述15-16
• 2.1.2 多功能輪椅設(shè)計中人機工程學(xué)研究的目的和意義16-17
• 2.2 人體測量學(xué)簡介17-21
• 2.2.1 人體測量學(xué)定義17-18
• 2.2.2 人體測量學(xué)分類18
• 2.2.3 人體測量中的主要統(tǒng)計函數(shù)18-20
• 2.2.4 人體測量數(shù)據(jù)的應(yīng)用方法20-21
• 2.3 多功能輪椅的人機工程學(xué)設(shè)計21-26
• 2.3.1 殘障人坐姿的生理學(xué)特征21-23
• 2.3.2 多功能輪椅設(shè)計中相關(guān)人體測量數(shù)據(jù)23-24
• 2.3.3 多功能輪椅座椅參數(shù)選取24-26
• 2.4 本章小結(jié)26-27
• 3 多功能輪椅機構(gòu)方案設(shè)計及功能介紹27-43
• 3.1 多功能輪椅結(jié)構(gòu)方案的提出27-31
• 3.1.1 多功能輪椅功能分析28-29
• 3.1.2 多功能輪椅結(jié)構(gòu)設(shè)計29-31
• 3.2 多功能輪椅虛擬實體建模31-38
• 3.2.1 系統(tǒng)環(huán)境介紹31-34
• 3.2.2 輪椅的三維實體建模34-38
• 3.3 多功能輪椅機構(gòu)運動仿真及工作原理38-42
• 3.3.1 Pro/E Mechanism模塊簡介38-39
• 3.3.2 多功能輪椅機構(gòu)運動仿真及工作原理39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-43
• 4 基于MATLAB的多功能輪椅機構(gòu)運動分析43-66
• 4.1 MATLAB介紹44-46
• 4.1.1 MATLAB簡介44
• 4.1.2 MATLAB的組成和應(yīng)用44-45
• 4.1.3 Simulink簡介45-46
• 4.2 基于MATLAB的多功能輪椅機構(gòu)運動分析46-57
• 4.2.1 上肢提升機構(gòu)的建模、仿真和分析47-52
• 4.2.2 座椅回收機構(gòu)的建模、仿真和分析52-54
• 4.2.3 腳蹬收放機構(gòu)的建模、仿真和分析54-57
• 4.3 多功能輪椅關(guān)鍵零部件的選用與分析57-59
• 4.3.1 驅(qū)動電機的選型57
• 4.3.2 電池的選用57-58
• 4.3.3 電動推桿的簡介58-59
• 4.4 多功能輪椅運動參數(shù)校核59-65
• 4.4.1 爬坡能力計算59-61
• 4.4.2 越障高度61-64
• 4.4.3 最小回轉(zhuǎn)半徑64
• 4.4.4 校核結(jié)果比較64-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 5 基于ANSYS的多功能輪椅關(guān)鍵部件的有限元分析66-83
• 5.1 有限元基本理論及ANSYS軟件介紹66-71
• 5.1.1 有限元基本理論及分析過程66-68
• 5.1.2 ANSYS軟件介紹68-71
• 5.1.3 Pro/E與ANSYS之間的數(shù)據(jù)接口71
• 5.2 多功能輪椅關(guān)鍵部件的有限元靜力分析71-82
• 5.2.1 座椅架的有限元靜力分析71-76
• 5.2.2 旋轉(zhuǎn)架的有限元靜力分析76-79
• 5.2.3 外框架的有限元靜力分析79-82
• 5.3 本章小結(jié)82-83
• 6 總結(jié)與展望83-85
• 6.1 主要工作及結(jié)論83
• 6.2 后續(xù)工作展望83-85
• 7 參考文獻85-90
• 8 論文發(fā)表情況90-91
• 9 致謝91

【參考文獻】

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本文編號：377534