摘 要

楼梯的发明对人类发展产生了的深远影响。它不仅缩小了房屋的建筑面积，而且充分利用了有限的空间。同时，它也给人民的生活带来了诸多的不便。随着我国人口老龄化的加速，高龄人口的数量越来越多。行动不便的老人以及残疾人对轮椅的要求越来越高。因此，当务之急是建立一个楼梯轮椅可以适应住宅的建设。

本文讲述了爬楼梯轮椅的研究与分析，主要内容是针对国内外对于爬楼梯轮椅的研究现状和今后的发展趋势做了简单介绍。之后通过社会调查和查阅资料提出了一种四轮行星轮机构的新型爬楼梯轮椅方案，并对其进行了结构设计和强度校核等。

本文建立了爬楼梯轮椅动力学三维建模，并安装了两个电动机，分别控制平地行走运动和爬楼梯运动，在此基础上，还在轮椅上安装了减速装置、减震装置以及转弯装置，增加了轮椅的稳定性和安全性。本文设计的爬楼轮椅具有结构简单、使用方便、体积小、重量轻等优点。

关键词：行星轮，爬楼梯轮椅，三维建模，稳定性，

The design and simulation of stair-climbing wheelchair

ABSTRACT

The invention of stairs has profound and lasting influence in the human history. It not only reduces the area of buildings, but also makes full use of the limited space. However, it also brings inconvenience to people's life. With the acceleration of aging population in China, the amount of the elderly is keeping growing. The elderly with action inconvenience and the disabled have higher and higher requirements on wheelchair. Therefore, developing a stair-climbing wheelchair which can adapt to residential building is imperative.

This article describes the research and analysis of stair-climbing wheelchair. The main contents include the brief introduction of stair-climbing wheelchair in the domestic and overseas and the development trend in the future. Then the idea of a new stair-climbing wheelchair with four-wheeled planetary wheel mechanism is put forward after social investigation and information research. Finally structure design, strength check and a simulation using Proe are made.

This article also elaborates a stair-climbing wheelchair through dynamic 3d module. Two electric motors which control the ground walking and stair climbing movement respectively are installed in the wheelchair. Based on it, reduction gear, shock absorbing device, and turning device, are set up to increase the stability and security of the wheelchair. The design of stair-climbing wheelchair has many advantages: simple structure, easy use, small volume, light weight, etc.

Keywords: Planetary wheel，Stair-climbing wheelchair，hree-dimensional module，Stability，Simulation

目 录

第一章 绪论 4

1.1 引言 4

1.2 国内外研究情况及其发展 4

1.3 本课题的主要研究内容及安排 9

第二章 爬楼梯轮椅装置的方案设计 10

2.1 概述 10

2.2 方案设计 11

2.3 设计方案三 16

2.4 本章小结 17

第三章 主要零部件的校核 18

3.1 功率估算 18

3.2 估算1、2齿轮的模数和齿数 19

3.3 后轮链传动的计算 23

3.4 计算各轴的强度 25

第四章 电动轮椅的适用环境 28

4.1 轮椅使用条件 28

4.2 电机的选用 28

第五章 爬楼梯轮椅的机构运动分析及仿真 29

5.1 机构运动分析 29

5.2 机构运动仿真 31

结论 33

参考文献 34

谢辞 35

附录1 参数 36

附录 2 三维模型图 38

附录 3 二维工程图 40

第一章 绪论

1.1 引言

轮椅是重要的康复工具，它不单单是老年人和肢体伤残人士的代步工具，更重要的是他们可以借助于轮椅进行简单的身体锻炼并且参加能所能及的社会活动。它的出现，不仅仅是一种科技发展的表现，更为众多的老弱伤残人士提供了方便和舒适，使他们能更好的生活、工作，让更多的人为社会奉献自己微薄的力量。同时也引发人们对人生的思考，让社会更加人性化、和谐化。然而，由于行动障碍和不便，大大影响了他们与外部世界之间的沟通和交流，这个问题是随着老年人数量的增加和残疾人越来越突出。

根据近几年来社会调查，世界的人口老龄化越来越严重，而且每一年的伤残人士也在增多，随着人口出生率的下降和寿命的增长，在未来几年里，全球将面临着迅速老龄化的进程，预计在2060年的时候，老龄化人口将达到社会人口的30%，而且根据大量数据的调查结果表明，每年残疾人数也都在大幅度的增加。为了给他们提供更好的条件，不得不让我们重新寻找解决问题的关键，那就是改造老人和残疾人的活动方式。