自动爬楼小车的机械结构设计开题报告

1. 研究目的与意义

中国是人口第一的大国，而且人口仍在持续膨胀，增速为每年570万。一方面是人口总数持续增长，一方面是人口平均寿命不断延长，人口老龄化是不可避免，是愈演愈烈的社会难题。而如今，残疾人口也越来越多。2017年10月18日，习近平总书记在十九大报告中指出，实施健康中国战略，积极应对人口老龄化，构建养老、孝老、敬老政策体系和社会环境，推进医养结合，加快老龄事业和产业发展。

这些老龄化的人口在中国改革开放中为我们国家付出了自己的力量，现在他们是社会的弱势群体，需要得到我们全社会的关爱，尤其是那些行动不便的人急需一种交通工具，方便他们的出行。轮椅就是一款是康复的必要工具，它可以帮助病残者行走，还可以锻炼身体，帮助他们恢复。

提到轮椅，人们常常想到残疾人。现如今，轮椅已不仅仅局限于残疾人使用了，很多新开发的智能轮椅已成为老年人的代步工具。传统的轮椅没有动力源，对老年人及残疾人或高度残疾人带来很大的代步障碍，为此研究与设计一种自带动力源的爬楼梯小车就成为当务之急。本课题对自动爬楼小车机械结构进行设计与计算，通过该传动系统结构设计能实现有效的转向控制，从而控制轮椅实现爬楼梯的动作要求及运动要求。

2. 研究内容和预期目标

传统轮椅没有动力源，所以在很多时候不太方便，为此设计一种自带动力源的爬楼梯小车是比较可行的。本课题将对普通的爬楼小车（轮椅）进行研究、分析与改进，通过传动系统结构设计能实现有效的转向控制，从而控制实现小车自动爬楼。

该爬楼小车主要由以下四部分组成：车身、机械传动机构、执行电机和驱动系统。车身包括座椅和支撑座椅的框架，机械传动系统主要由齿轮组成。装置底部安装两组车轮，前后各一组，前轮较小作为支撑和控制方向使用，后边是四个爬楼辅助轮，以行星轮的方式连接，既可以绕主轴公转，也可以独自旋转，通过电机进行驱动及完成爬楼目的。小车在平地运动与普通的电动轮椅类似，前轮采用万向轮，后轮作为驱动轮，前轮会根据后轮的行进方向自动调整以使其与后轮保持一致。爬楼梯时由后轮四个辅助轮翻转实现。前轮离开地面，由四个爬楼辅助轮支撑着地，以上楼为例，装置在台阶上运动，在驱动轴的作用下，所有后轮由中轴上的电动机驱动，随着中轴进行公转，两对轮交替进行翻爬楼梯。

3. 研究的方法与步骤

本课题主要研究自动爬楼小车的机械结构部分，对于驱动控制部分不做过多阐述。

通过查阅相关文献，结合实际情况，对现有的各种代步小车进行结构优化设计。如果小车的后轮采用行星轮，那结构就比较复杂，上下楼梯时前轮抬起后轮交替进行翻爬，有可能会下滑，可以采用棘轮系统或者适当位置安装离合器进行固定支撑轮，如果使用离合器来控制，可以使支撑轮的离合器闭合，抑制支撑轮的自传防止下滑。平地上的转向使用电机速度差来控制，向左转弯时左电机停止右电机向前运动，右转同理，右电机停止左电机运动。两个电机转速相同时轮椅直行。转弯时由于前轮使用万向轮，在改变车体的运动状态时，前万向轮不能立即切换方向，必须有一段自我调节时间，这样会使车头摇摆、晃动，影响使用的安全性。

4. 参考文献

[1] 习近平. 决胜全面建成小康社会 夺取新时代中国特色社会主义伟大胜利——在中国共产党第十九次全国代表大会上的报告 [m]. 北京：人民出版社，2017

[2] 齐文春. 机械精度设计与检测 [m]. 北京：科学出版社，2016

[3] 王兰美、冯秋官. 机械制图 [m]. 第二版. 北京:高等教育出版社，2010

5. 计划与进度安排

2022-3-5～2022-3-18 查阅资料，撰写开题报告和翻译外文资料；

2022-3-19～2022-4-8 理论分析，制定总体设计方案，绘制总装配图；

2022-4-9～2022-5-6 拆绘零、部件图若干张；