發(fā)布時間：2021-04-28 07:20

　　人口老齡化問題日益嚴重及肢體殘障人士數(shù)量逐年遞增,通過研究國內(nèi)外的電腦輪椅,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有市場電動輪椅的功能單一,無法滿足這類人群的需求。因此,研究出能實現(xiàn)上下臺階、升降、上下車、姿態(tài)調(diào)節(jié)和如廁等功能的多功能輪椅,對電動輪椅行業(yè)具有重大的意義。本文針對上述特點提出了多功能輪椅設計方案,并利用機械設計、人機工程學、靜力學理論和優(yōu)化設計等方法,對多功能輪椅的功能設計與結構設計進行研究。主要完成以下幾個方面內(nèi)容:1.從老年人和肢體殘障人士的需求進行分析,確定了多功能輪椅要實現(xiàn)的各項功能,提出多功能輪椅的總體機構方案,利用機械原理和機械設計理論,完成了各機構的原理設計,確定了各構件位置關系。2.根據(jù)人機工程學的理論知識和國家相關標準,以提高輪椅舒適性為目的,在結構設計的基礎上進行尺寸設計。確定整個輪椅的結構參數(shù)后,在SolidWorks環(huán)境下對多功能輪椅進行三維建模和功能模擬,其中以上下臺階功能為例,詳細介紹功能實現(xiàn)的過程,驗證了輪椅上下臺階功能的可行性。3.應用靜力學分析理論,并利用有限元軟件ANSYS Workbench對關鍵零部件升降機構與主機架部件、主機座與靠背部件和腳踏與前腿支架部件進行靜... 

【文章來源】：湖北工業(yè)大學湖北省

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 課題的來源
    1.2 課題的研究背景
    1.3 國內(nèi)外電動輪椅研究現(xiàn)狀
        1.3.1 市場產(chǎn)品的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 論文相關領域國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 課題研究目的和意義
    1.5 課題研究內(nèi)容
第2章 多功能輪椅總體方案設計
    2.1 多功能輪椅設計需求分析
    2.2 多功能輪椅機械系統(tǒng)組成
    2.3 多功能輪椅升降機構設計
        2.3.1 升降機構的概述
        2.3.2 升降機構的方案設計
    2.4 多功能輪椅靠背扶手機構設計
        2.4.1 靠背扶手機構的概述
        2.4.2 靠背扶手機構的方案設計
    2.5 多功能輪椅腳踏收放機構設計
        2.5.1 腳踏收放機構的概述
        2.5.2 腳踏收放機構的方案設計
    2.6 多功能輪椅輔助機構的方案設計
        2.6.1 輪距調(diào)整機構的方案設計
        2.6.2 前腿機構的方案設計
        2.6.3 坐便機構的方案設計
    2.7 總體結構原理圖
    2.8 本章小結
第3章 基于人機工程學的多功能輪椅尺寸設計與建模
    3.1 基于人機工程學的輪椅尺寸設計
        3.1.1 輪椅尺寸設計中相關人體測量數(shù)據(jù)
        3.1.2 基于人機工程學的多功能輪椅尺寸參數(shù)的選取
        3.1.3 多功能輪椅尺寸確定
    3.2 SolidWorks環(huán)境下多功能輪椅的實體建模
        3.2.1 關鍵零部件建模
        3.2.2 多功能輪椅的虛擬裝配
        3.2.3 多功能輪椅姿態(tài)調(diào)整結構圖
    3.3 SolidWorks環(huán)境下多功能輪椅上下臺階過程模擬
        3.3.1 多功能輪椅上臺階過程
        3.3.2 多功能輪椅下臺階過程
    3.4 本章小結
第4章 關鍵零部件的靜力學分析
    4.1 ANSYSWorkbench軟件介紹
    4.2 靜力學分析理論基礎
    4.3 升降機構與主機架部件的靜力學分析
        4.3.1 建立有限元模型
        4.3.2 添加接觸單元
        4.3.3 約束及工況加載
        4.3.4 計算結果分析
    4.4 主機座與靠背部件的靜力學分析
        4.4.1 建立有限元模型
        4.4.2 添加接觸單元
        4.4.3 網(wǎng)格劃分
        4.4.4 載荷施加和約束處理
        4.4.5 計算結果分析
    4.5 腳踏與前腿支架部件的靜力學分析
        4.5.1 模型簡化與添加材料
        4.5.2 定義接觸與網(wǎng)格劃分
        4.5.3 載荷施加和約束處理
        4.5.4 腳踏與前腿支架部件有限元結果分析
    4.6 本章小結
第5章 關鍵零部件的結構優(yōu)化設計
    5.1 結構優(yōu)化設計的方法
    5.2 升降機構與主機架部件的優(yōu)化設計
        5.2.1 升降機構與主機架尺寸優(yōu)化分析
        5.2.2 尺寸優(yōu)化分析結果
        5.2.3 優(yōu)化前后仿真結果對比
    5.3 主機座與靠背部件的優(yōu)化設計
        5.3.1 主機座與靠背部件拓撲優(yōu)化分析
        5.3.2 拓撲優(yōu)化結構改進
        5.3.3 主機座與靠背部件優(yōu)化結構的驗證
    5.4 腳踏與前腿支架部件的優(yōu)化設計
        5.4.1 腳踏與前腿支架部件尺寸優(yōu)化分析
        5.4.2 尺寸優(yōu)化分析結果
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 不足與展望
參考文獻
致謝
附錄(攻讀碩士學位期間獲得成果)


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于ANSYS Workbench的某汽車車架輕量化設計[J]. 李穩(wěn)迪,劉大龍,張瑞,張凱,施偉辰.  汽車實用技術. 2017(18)
[2]拓撲優(yōu)化與尺寸優(yōu)化相結合的割草車車架輕量化設計[J]. 陳遠帆,李舜酩,蘇玉青.  重慶理工大學學報(自然科學). 2017(01)
[3]ANSYS Workbench的應用現(xiàn)狀及分析[J]. 喻永巽.  機電工程技術. 2014(09)
[4]基于ANSYS Workbench的某輕型貨車車架輕量化設計[J]. 朱曉鵬,張紀鵬,程聯(lián)軍,鄒榮國,彭升.  青島大學學報(工程技術版). 2014(03)
[5]基于Ansys Workbench的工裝結構設計與優(yōu)化[J]. 梁俊濤,張莉,梁濤.  現(xiàn)代制造技術與裝備. 2014(02)
[6]基于ANSYS Workbench的本田節(jié)能車車架優(yōu)化設計[J]. 吳魯寧,魯植雄,楊會亮,夏云浩.  農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程. 2014(02)
[7]一種電動輪椅站立機構的剛?cè)狁詈吓c近似靜力分析研究[J]. 袁東明,任祖平,郭凡.  中國科技信息. 2013(19)
[8]基于CAE技術的某越野車車架分析[J]. 楊海平,王良模,彭曙兮,蘇家竹,袁劉凱.  機械科學與技術. 2011(06)
[9]某型輕貨車架結構特性分析[J]. 王源紹,王麗娟,周天瑞,黃峰.  南昌大學學報(工科版). 2009(04)
[10]一種輕便普通輪椅的設計[J]. 張秀峰,張曉玉.  中國醫(yī)療設備. 2009(12)

博士論文
[1]離散變量優(yōu)化設計的連續(xù)化方法研究[D]. 譚濤.大連理工大學 2006
[2]連續(xù)體結構拓撲優(yōu)化理論與應用研究[D]. 左孔天.華中科技大學 2004

碩士論文
[1]一種包裝機八桿機構式灌裝開袋裝置的動力學分析[D]. 張勇.湖北工業(yè)大學 2016
[2]房車車架有限元分析及結構優(yōu)化[D]. 張櫓.山東理工大學 2016
[3]基于人機工程學智能輪椅的設計與研究[D]. 鄭宇飛.合肥工業(yè)大學 2016
[4]全地形輪椅車的設計與研究[D]. 張志紅.天津科技大學 2016
[5]多功能折疊嬰兒車的設計與研究[D]. 王曄.天津科技大學 2016
[6]基于體壓分布的汽車座椅舒適性評價與研究[D]. 龐明宇.天津科技大學 2016
[7]多功能電動汽車底盤的動力學仿真[D]. 萬國睿.華北理工大學 2016
[8]基于ANSYS Workbench的電動城市客車車架輕量化研究[D]. 萬明磊.青島大學 2015
[9]太陽能電動輪椅的設計與研究[D]. 易海濤.西南大學 2015
[10]基于拓撲優(yōu)化的夾持定位機構創(chuàng)新設計[D]. 熊業(yè)勝.華中科技大學 2015



本文編號：3165064