中国地质大学长城学院2014毕业论文
4.1.4几何尺寸计算 ......................................................................................................... 17 4.2链传动计算 ................................................................................................................... 18 4.2.1链传动比 ................................................................................................................. 18 4.2.2链传动的设计 ......................................................................................................... 18 4.3计算后轴的强度 ............................................................................................................ 21 4.4轴的结构设计 ................................................................................................................ 21 4.5轴的强度校核 ................................................................................................................ 22 4.6本章小结 ....................................................................................................................... 23 5总结与展望 .......................................................................................................................... 24 5.1总结 ............................................................................................................................... 24 5.2展望 ............................................................................................................................... 24 参考文献 ................................................................................................................................ 25 致 谢 ...................................................................................................................................... 26
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1 绪论
1.1课题的研究背景及意义
随着人口的急剧膨胀，我国的人口老龄化也随之加快，给社会及家庭带来的压力也不断增大。在《人口老龄化发展趋势预测研究报告》中全国老龄委最新发布的资料说明了一个问题：我们所处的21世纪将会是人口老龄化的时期。而我国早在20世纪末就已经步入了老龄化时代，相对于其他国家较早，这更应该引起我们的重视。中国不仅是进入老龄化较早的国家，同时也是老年人口最多的国家。在这个占有世界近1/5人口的国度里的问题就不仅仅是自身的问题了，它也会影响到世界老龄化程度以及进程，这个问题应该值得关注。
另外，由于各种生产事故、交通事故、各种灾害等意外事故导致大量残疾人的出现，这也是整个社会一直面临的问题。在残疾人数量统计的相关报告表明：世界以及我国的残疾人的人口数量都在大幅度增加。根据联合国的精确统计，随着近几年残疾人口数量的骤增，这个数字已占到世界人口总数的10%，也就是全球每十个人里就有一个残疾人。我国第二次全国残疾人口抽样调查的结果显示全国已有8296万个类残疾人，这个数字是全国总人口的6.34%，比1987年的数字多了2000多万。其中残疾人数量增多主要是由于工伤、自然灾害、交通事故等原因造成的肢体残障人口的数量大幅度提升。尤其在近几年自然灾害频发，最具代表性的就是最近发生的坟川地震以及青海地震。我国经过四川汉川及青海地震后，残疾人的数量又一次大量增加，据官方不完全统计，汉川地震造成残疾人数超过7000人，青海玉树地震造成残疾的数量也是一个巨大数据。随着现代科学技术的发展人们的寿命在延长，这也就导致了人口致残的时间变长。另外由于现代高节奏的生活致使汽车的使用率大幅度提高，交通事故随之增加，导致残疾发生的风险也在加大。以上情况都验证了一个观点，就是残疾人口的数量将不断增加。
由于老年人和残疾人的数量显著增加，关心老年人和残疾人的生活也成为了这个时代的责任，无论是在衣食住行的方面，还是在医疗保障和护理照顾的方面，改善和提高这些相关基础设施的水平也成为了社会发展不可或缺的前提。由此，各种各样的助老、助残装置应运而生，推动了社会的发展。
轮椅是现在大多数年老体弱者及肢体伤残人士使用较为广泛的代步工具。轮椅的发展也随着社会的需求变得多种多样，人类的智慧引领轮椅行业的发展，智能轮椅在越来越高的使用需求中得到了更多的重视，随着科技的飞速发展，将逐步替代手动轮椅和电动轮椅。但是，现在市场上的轮椅产品的使用性能有一定的局限性，比如很多轮椅产品的使用区域仅为平地使用，很少有具备爬楼梯、越障能力的轮椅。楼梯和路障使轮椅的使用受到了很大的限制，而国内城市尤其是在中小城市中以多层公寓式楼房居多，电梯的使用还没有普及到所有的居民住宅，
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也给轮椅使用者造成诸多不便。由于考虑到使用区域的广泛性，设计一款使用方便、重量适宜、价格合理的电动爬楼梯轮椅可能会大大的改善老年人和残疾人的生活质量，让他们的出行更为方便，楼梯和路障将不再成为他们出行的障碍。
1.2国内外研究现状
爬楼梯装置的研究已经有了较长的历史，早在19世纪90年代就已经有了此类专利的出现。自此，美、英、日德等发达国家就开始向此领域冲击，经过不断努力开发，也出现了一些成果。由于起步较早，它们在这方面的技术也相对成熟，已经推出此类产品。但现存产品都还存在各种瑕疵，还没有一种能做到尽善尽美。我国对此类装置的研究起步较晚，在近几年也有一些成果产生，但距离形成成熟产品还有很长的路要走。
目前已经存在的爬楼梯装置也是各种各样，可以按照爬楼方式分为履带式、星轮式、腿足式以及复合式爬楼梯装置。各种装置都有自己的优点，但也都存在一定不足。 1.2.1履带式
履带式爬楼装置是目前应用较广的一种方式，其原理简单，有多款成熟产品问世。其中较为出名的是法国TopChiar公司研制的悍马-H8型，如图1.2.1a)。悍马-H8在结构上将平地电动轮椅和爬楼机构融为一体，平地运动时履带机构收起，由后轮驱动，爬楼时履带机构放下，与轮椅底部成一定角度，爬楼时可调节，使乘坐者始终处于较舒适的状态，由履带机构驱动轮椅爬楼，由于功能强大，售价也不菲，约20万人民币;也有一类履带式爬楼装置设计成独立模块，与普通轮椅配合使用，图1.2.1b)为加拿大T09-ROBh型爬楼装置，该装置可与普通轮椅的后轮、背部固定起来，由专人操纵辅助完成上下楼，虽然功能没有悍马-H8强大，但价格相对便宜，约3万人民币，平时可放在固定楼道附近使用。
（a)法国悍马-H8 （b) T09-ROBY 图1.2.1履带式爬楼装置
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履带式爬楼机构行走方式连续，抓地力强，上下楼时重心平稳，安全可靠，但体积、重量及噪声也较大。 1.2.2星轮式
轮式机构在地面的运输工具中应用范围最大，国外的爬楼梯装置设计中也常常采取轮式机构。普通的残疾人使用的轮椅及电动轮椅车也通常使用轮式机构，轮式机构体积小巧，结构简单且容易控制，运行起来既平稳速度又快，工作能效高，并且由于转向时候采取的差动传动转向半径，这种转向半径很小，且易于转向;圆柱型轮体机构常常应用在一般的轮式机构之中，在平地行走具有很大的优势，但是路况较差如崎岖路面、楼梯状况时，普通的轮式机构又不能达到使用者的要求。
普通轮式机构要想跨越台阶等障碍，其中一个必要条件就是车轮半径至少要大于台阶高度，而且跨越台阶需要的能量很大，过程不稳定，冲击较大;而且楼梯台阶的宽度有限，如果一味的增大车轮半径又会导致轮椅在台阶上失去了支撑点，这也是目前常规轮椅采用大的后轮而无法实现上下楼梯功能的主要原因。 通常来讲，轮子的个数与轮式机构对路况的适应性能力强弱成正比，可是，如果轮子个数很多，那么
势必会是小车体积增大，重量增加。所以要是轮式机构完成爬楼梯的性能，就要改进它的机构。能爬楼梯及可以越障的轮式机器人通常使用行星轮机构，行星轮的形态一般排列成十字形或Y型，这样来实现它的功能。强生公司的IBOT，如右图）所采用的就是行星轮式爬升机构。 1.2.3腿足式
腿足式爬楼轮椅的主要特点是爬楼动作是一个由腿足完成的不连续过程。早期的爬楼梯装置多数都采用这种不连续方式。18世纪90年代Bray发明制造的爬楼梯轮椅采用的方式就是不连续方式。在爬楼过程中，两套支撑装置中的一套作为支撑，另一套爬升，运动轨迹为上升、平移、着陆，类似人的两条腿一样爬楼。腿足式爬楼梯装置实际上就是模仿人类爬楼的动作。腿足式爬楼轮椅的研究日本的技术比较成熟，经过数十年研究，出了很多专利甚至产品。在日本的丰田公司，“iFoot”，和“iUnit\可以让轮椅使用者能够像正常人一样随心所欲地到处运动。“iFoot”，外观犹如一个长着机器腿的大椅子，或者说是一个从日本卡通片中逃出来的机器人，如图1.2.3 （a)所示，它能够像人一样两条腿走路。如果你觉得太慢，那么还有“iUnit\可供选择，这种设计有四个轮子，使用者坐
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