多功能肢體障礙康復(fù)輪椅設(shè)計(jì)

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1、 任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目：多功能肢體障礙康復(fù)輪椅 指導(dǎo)教師：陳勇 類別：課程設(shè)計(jì) 1、 設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù) 1、針對(duì)行動(dòng)不方便的人，設(shè)計(jì)一種多功能肢體障礙看豐富輪椅 2、設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容 1、明確機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)原理。 2、明確機(jī)構(gòu)的幾何尺寸和定位尺寸。 3、利用ProEngineer建立各個(gè)機(jī)構(gòu)的三維模型，進(jìn)行裝配，生成爆炸圖。 4、利用ADAMS定義各個(gè)機(jī)構(gòu)的約束關(guān)系，對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)就行仿真分析。 3、設(shè)計(jì)（論文）的基本要求 1、設(shè)計(jì)時(shí)間從2012年3月5日至2012年3月23日，共計(jì)3周。 2、每

2、個(gè)學(xué)生制定出獨(dú)立的進(jìn)度計(jì)劃，進(jìn)度安排要合理可行。 3、每個(gè)學(xué)生要完成參數(shù)計(jì)算、強(qiáng)度校核和仿真分析。 4、每個(gè)學(xué)生上交一份設(shè)計(jì)說明書，字?jǐn)?shù)不少于3000字，格式規(guī)范，表述清晰，書寫整潔。 4、主要參考文獻(xiàn) [1]曾宗福.機(jī)械基礎(chǔ).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [2]單輝祖.材料力學(xué)教程.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1982 目錄 摘 要 3 第一章 多功能康復(fù)輪椅設(shè)計(jì)的概述 4 第二章 多功能康復(fù)輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6 第三章 多功能康復(fù)輪椅的材料和力學(xué)分析 8 第四章 多功能康復(fù)輪椅的功能分析 14 第五章 多功能康復(fù)輪椅的3D模型制作

3、 16 第六章 多功能康復(fù)輪椅設(shè)計(jì)和制作的前景展望 17 結(jié)束語 18 主要參考文獻(xiàn) 19 摘 要 根據(jù)所收集的各類文獻(xiàn)及市場(chǎng)出售的各種輪椅顯示，目前絕大多數(shù)折疊式輪椅皆僅止于左右折疊，所以收折之后所占的體積仍是非常龐大，如此將造成搬運(yùn)、載送上的困難，且施力不易，攜帶相當(dāng)不方便，對(duì)于必須經(jīng)常外出而行動(dòng)不方便者，將形成非常大的負(fù)擔(dān)。目前市面上亦有兩三種可收折成手提箱大小的折疊式輪椅，稱為組合式輪椅，但其最大的缺點(diǎn)是組裝程序相當(dāng)?shù)膹?fù)雜和費(fèi)時(shí)，在每一次的使用前與收復(fù)過程中，必須經(jīng)過相當(dāng)繁瑣的步驟，對(duì)于使用時(shí)間短而使用次數(shù)多的患者而言，是一個(gè)非常困擾的問題。本設(shè)計(jì)所要研究的多功能肢體障礙

4、康復(fù)輪椅僅以連桿機(jī)構(gòu)所組成，從經(jīng)過設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)要求的限制，及各類參考文獻(xiàn)中得出了最適合此類機(jī)構(gòu)的是六連桿機(jī)構(gòu)，并且進(jìn)行了應(yīng)用材料的確定、桿件的力學(xué)分析和整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后完成了實(shí)體3D模型的制作。所以本設(shè)計(jì)的多功能肢體障礙康復(fù)輪椅是由單一自由度收折零件，不需使用任何拆卸工具即可以達(dá)到收折后體積小、重量輕、操作簡(jiǎn)便，像行李箱拖行及站立收藏等特性，適用于下肢癱瘓、年老體弱多病和行動(dòng)不方便者，是一種非常理想的代步工具。 關(guān)鍵詞：多功能肢體障礙康復(fù); 連桿機(jī)構(gòu); 第一章 多功能康復(fù)輪椅設(shè)計(jì)的概述 機(jī)械設(shè)計(jì)的最終目的是為市場(chǎng)提供優(yōu)質(zhì)高效、價(jià)廉物美的機(jī)械產(chǎn)品，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)

5、勢(shì)，贏得客戶，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益取決于設(shè)計(jì)、制造和管理的綜合水平，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)則是關(guān)鍵。沒有高質(zhì)量的設(shè)計(jì)，就不可能有搞高質(zhì)量的產(chǎn)品；沒有經(jīng)濟(jì)觀念的設(shè)計(jì)者，決不可能設(shè)計(jì)出性能價(jià)格比好的產(chǎn)品。因此，在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)和重視從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，合理地確定系統(tǒng)的功能；應(yīng)注重新技術(shù)、新工藝及新材料等的采用；應(yīng)努力提高產(chǎn)品的可靠性、經(jīng)濟(jì)性及安全性。 1.1 多功能康復(fù)輪椅設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn) 本設(shè)計(jì)所研究的折疊機(jī)構(gòu)是以四連桿組（4-barlinkage）為出發(fā)點(diǎn)，利用桿件特殊翻轉(zhuǎn)的特性來作為此折疊機(jī)構(gòu)最初的概念設(shè)計(jì)。還有就是在測(cè)試當(dāng)輪椅在展開的使用狀態(tài)時(shí)，使用者的體重加諸于輪椅上，

6、所造成結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布及材料變形，借此了解各部分零件的強(qiáng)度和剛度是否足夠，還有要兼顧接頭和桿件的強(qiáng)度、加工上的難易程度、桿件與各個(gè)零件之間的干涉問題、操作步驟的簡(jiǎn)便性，并盡量減低輪椅的重量和降低成本等等。 第二章 多功能康復(fù)輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)原理 針對(duì)行動(dòng)不便的人，設(shè)計(jì)一種多功能肢體障礙康復(fù)輪椅?？勘?的下端與支架部分鉸接，靠背6的上端與支架部分扣接。當(dāng)取下靠背連接桿5時(shí)，靠在6的下端繞交接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)向下后翻下形成躺椅。支架部分有滑動(dòng)槽18，靠背6的下端卡在滑動(dòng)槽18內(nèi)與支架部分鉸接，打開時(shí)，取下靠背連接桿5，靠背6的下端遠(yuǎn)滑動(dòng)槽8向右移動(dòng)后，向后翻下，可以加長(zhǎng)躺椅的長(zhǎng)度。靠頭1的高度與滑動(dòng)

7、槽的滑動(dòng)距離相適應(yīng)，可以將靠頭1放在滑槽滑動(dòng)后的空位處如圖2所示 在支架上端套接有連同左右柱支撐桿21上端伸縮桿4，在主支撐桿21上卡接有靠頭1，靠頭1用靠頭支桿2卡住伸縮桿4。當(dāng)作靠椅時(shí)，伸縮桿4插入左右支撐桿21內(nèi)，用螺栓3固定，靠頭支桿2頂在伸縮桿4上，從而固定靠頭1。取下伸縮桿4，將靠頭1取下，就可以當(dāng)作躺椅使用。為了增強(qiáng)強(qiáng)度，在靠背6上鉸接有上支撐桿7，上支撐桿7與鉸接在后支撐12上的下支撐桿9.當(dāng)靠背6向后翻動(dòng)時(shí)，姜上支撐桿7與下支撐桿9連接，可以頂住靠背6.上支撐桿7與下支撐桿9采用大管套小管連接，用螺栓定位連接。在支架連接有向座椅前方伸出的加長(zhǎng)墊25下鉸接

8、支撐桿26.平支桿24的一端用螺栓玉柱支撐桿21固定連接，中間靠在支撐銷23上面，如圖2所示。與支架連接的踏板5的一端與支架鉸接，另一端與帶有滑槽的鉸接桿16鉸接，鉸接桿16與在支架固定鉸桿33鉸接。當(dāng)人準(zhǔn)備坐上座椅時(shí)，向上抬起踏板15，踏板收起如圖1所示，可以方便坐上座椅。當(dāng)人坐上座椅后，踏板15就下落到圖1所示的虛線位置，人叫可以放置在踏板15上。在支架的后支撐12上，連接有帶孔的大輪支撐桿10，大輪30一側(cè)的大輪軸33是套入大輪支撐桿10內(nèi)，與支架連接，如圖3所示。用作應(yīng)急輪椅時(shí)，將左右兩個(gè)大輪30從兩邊插入大輪支撐軸0內(nèi)?？祻?fù)支撐桿31采用兩個(gè)，其上端為開叉形拐狀，頂在人體的肩部，其下

9、端與上支撐桿7套接，康復(fù)支撐桿31上開有多個(gè)調(diào)節(jié)孔35，調(diào)節(jié)康復(fù)支撐桿31的高度，以適應(yīng)不同人群的需要，如圖4所示。使用是，在監(jiān)護(hù)人的陪同下，用前輪的手剎將輪子剎住。只讓一只輪轉(zhuǎn)動(dòng)，患者順著打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的輪椅練習(xí)邁步，在取得一定成績(jī)后，改用雙手推著輪椅緩緩練習(xí)不行，進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。為了增加座椅18的強(qiáng)度，在在主支撐桿21上安裝頂銷36，頂住鉸接在座椅18上的助力桿17.當(dāng)輪椅打開后，助力桿17頂在銷上，起加強(qiáng)支撐的作用。座椅18的下值班開有坐便槽，當(dāng)需要方便時(shí)，取下座墊可就地方便。陽棚27可以采用螺栓連接在支架，陽棚27的支架采用伸縮桿的結(jié)構(gòu)，使用時(shí)打開，收藏時(shí)直接。陽棚27可以安裝在圖3所示，也可以

10、安在圖2所示。支架的主支撐桿21和后支撐12均采用鉸接的方式，整個(gè)輪椅折疊時(shí)，姜主支撐桿21和后支撐桿12收起，用收縮桿13扣在主支撐桿21上，形成折疊狀，方便攜帶。 第三章 多功能康復(fù)輪椅的材料和力學(xué)分析 在生產(chǎn)實(shí)踐中，各種機(jī)械和工程結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用，如橋梁、房屋、電機(jī)、機(jī)床等。機(jī)械和工程結(jié)構(gòu)的每一組成部分為構(gòu)件。任何構(gòu)件都由某種材料制成，并受到某種載荷的作用。實(shí)際的構(gòu)件并非是靜力學(xué)所理想化的那種剛體，任何構(gòu)件在外力作用下都將不同程度地發(fā)生形狀和尺寸的改變。如果構(gòu)件的形狀、尺寸設(shè)計(jì)不合理，或選用材料不當(dāng)，則構(gòu)件在一定載荷的作用下，會(huì)發(fā)生過度的變形或破壞。為了保證機(jī)械和工

11、程結(jié)構(gòu)的正常工作，在載荷作用下，構(gòu)件都應(yīng)該具有足夠的承受載荷的能力，簡(jiǎn)稱承載能力，也即構(gòu)件必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。這些基本要求，不僅與構(gòu)件的截面形狀和尺寸有關(guān)，而且還與材料的力學(xué)性能有關(guān)，而這些又都關(guān)系到制造成本，因此合理的選擇構(gòu)件的材料，如何正確的確定構(gòu)件的截面形狀，使構(gòu)件即滿足使用要求，又降低制造成本，便成為構(gòu)件設(shè)計(jì)的一個(gè)十分重要的問題。 3.1 新型材料的簡(jiǎn)介 近年來，綠色環(huán)保新型材料不斷升溫，開始占據(jù)一個(gè)全新的市場(chǎng)領(lǐng)域，并隨著綠色經(jīng)濟(jì)的全球風(fēng)行，市場(chǎng)熱度不斷提升，新的環(huán)保新型材料趨勢(shì)正席卷全球。而綠色輪椅設(shè)計(jì)的興旺也帶動(dòng)了一個(gè)龐大的綠色材料需求。綠色環(huán)保材料作為輪椅制造的

12、基礎(chǔ)和源頭，越來越成為市場(chǎng)采購(gòu)的主流，綠色環(huán)保材料市場(chǎng)的發(fā)展帶來的不僅僅是消費(fèi)模式的變革，同時(shí)也將是整個(gè)家具行業(yè)的新一輪變革。 （1）、高密度復(fù)合材料 新型高密度復(fù)合材料，其主要工藝原理是以稻草、麥秸、棉花桿、玉米桿、 甘蔗渣、竹屑、蘆葦桿、木屑等農(nóng)業(yè)廢棄物作原料，以聚乙烯、聚丙烯及其廢棄物，如汽水瓶、可樂瓶、礦泉水瓶等或塑料薄膜、塑料制品的城市廢棄物（白色垃圾）等作粘合材料，并加入一定量的添加劑 等，在一定工藝條件下合成。這一最新成果被聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）譽(yù)為“21世紀(jì)新材料”。 它的特點(diǎn)是不使用木材，可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，緩解了實(shí)行天然林保護(hù)后木材缺乏的問題；利用廢棄物，

13、使得物盡其用，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境；無毒無害，沒有尿素和甲醛的成份，不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生危害；產(chǎn)品密度高，強(qiáng)度好，木材、刨花板、中密度板等均易受到厭氧菌、霉菌、甲蟲、白蟻、蛀蟲等生物的侵害和海水的腐蝕，而該工藝生產(chǎn)的板、型材均不受以上生物的侵害，吸水率低，不受海水的腐蝕；屬于無三廢工藝，可多次回收廢料并反復(fù)利用，節(jié)約并降低成本；產(chǎn)品 有很強(qiáng)的可塑性，可根據(jù)用戶需要，替換不同的模具或模板，直接生 產(chǎn)出各種各樣的板材和型材，有極大的市場(chǎng)價(jià)值；防火性能好，有良好的阻燃性能。高密度復(fù)合材料技術(shù)的實(shí)現(xiàn)不僅解決了農(nóng)業(yè)廢棄物和城市廢棄物 的污染排放問題，還節(jié)省了有限的林業(yè)資源，必將對(duì)我國(guó)的21世紀(jì)的 環(huán)保產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨

14、大影響。 （2）、高強(qiáng)高模纖維 目前，尼龍和滌綸的拉伸斷裂強(qiáng)力僅為其理論值的約5％。今后開發(fā)的高聚物纖維，拉伸斷裂強(qiáng)力將為其理論值的40％，抗拉模量將為其理論值的90％。隨著高聚物技術(shù)的發(fā)展以及有機(jī)與無機(jī)化合物結(jié)合的進(jìn)展，極有可能開發(fā)出達(dá)40％理論強(qiáng)力的纖維。開發(fā)這種纖維的瓶頸是成本。這種纖維將適用于要求高強(qiáng)力、輕質(zhì)量的各種設(shè)備。 （3）、具有傳感和康復(fù)功能的纖維 人們將開發(fā)具有傳感功能的溫濕度調(diào)節(jié)材料、康復(fù)用神經(jīng)刺激材料和肌肉力量支持類服裝。今后還將開發(fā)出具有傳感功能的睡衣，用來檢測(cè)溫度和相對(duì)濕度，以防止那些喪失溫、濕度感覺的老年人受到類似“低溫?zé)齻钡膫ΑＡ硗?，今后的開發(fā)

15、項(xiàng)目還包括一種用于患者康復(fù)的纖維，它作為一種護(hù)理保健材料能刺激神經(jīng)，還能以緊身連褲襪的形式支撐肌肉力量不足的患者。 （4）、具有綜合功能的阻燃纖維 今后將開發(fā)在保持服裝一般性能的前提下，具有阻燃性能、非熱熔和能夠避免燒傷的纖維?，F(xiàn)有阻燃纖維的阻燃性能已經(jīng)達(dá)到令人滿意的水平，但是，其它普通功能尚未達(dá)到相應(yīng)的水平。以兒童和老年人的阻燃睡衣為例，還需開發(fā)具有良好手感、柔軟性和吸濕性等綜合功能的阻燃材料。 3.2 按照強(qiáng)度理論選擇多功能康復(fù)輪椅的材料 軸向拉伸（tension）與壓縮（compression）是桿件變形中最簡(jiǎn)單的形式。在機(jī)械和儀器中，承受拉伸和壓縮作用的桿件最多，在多功能康

16、復(fù)輪椅的過程中，聯(lián)接常常用到螺栓，被擰緊后，螺栓就承受拉力。分析受軸向拉伸或軸向壓縮作用的桿件的受力情況可知，桿件拉伸和壓縮的受力特點(diǎn)是作用在桿件兩端的兩力大小相等、方向相反，且作用線與桿件的軸線相重合。其變形的特點(diǎn)是桿件沿軸向伸長(zhǎng)或縮短，而其橫截面變細(xì)或變粗，分別如圖3.2.1（a）、(b)所示 圖3.2.1 拉伸與壓縮 由上可知，不論是受拉伸還是壓縮，桿件橫截面上的內(nèi)力均沿著桿件的軸線，這種力稱為軸力，軸力可以是拉力，也可以是壓力。以受拉桿件橫截面上的內(nèi)力分部來確定橫截面上各點(diǎn)的應(yīng)力，桿件在外力的作用下不僅要產(chǎn)生內(nèi)力，同時(shí)還要產(chǎn)生變形，而且內(nèi)力與變形之間是密切相關(guān)的。所以可以實(shí)驗(yàn)

17、來觀察變形，以了解內(nèi)力的分布。 取一等截面直桿，在其表面畫兩條垂直于桿軸的橫線ab和cd，并在兩條橫線間畫兩條平行于桿軸的縱向線。然后在桿兩端加上一對(duì)軸向拉力，使桿件產(chǎn)生拉伸變形。從桿件表面可觀察到：ab和cd直線分別平移至a1b1和c1d1位置，仍為直線且和桿軸垂直；兩條縱向線伸長(zhǎng)，且伸長(zhǎng)量相等，并仍然與桿軸平行。根據(jù)觀察到的表面現(xiàn)象，可作出平面假設(shè)：變形前為平面的橫截面，變形后仍為平面，但沿軸線發(fā)生了平移。如圖3.2.2所示 圖3.2.2 受拉桿件截面上的應(yīng)力 根據(jù)平面假設(shè)可知，任意兩橫截面間的各縱向線的伸長(zhǎng)（或縮短）均相同。由材料的均勻連續(xù)性假設(shè)可知，橫截面上的內(nèi)力是均勻

18、分布的，即各點(diǎn)的應(yīng)力相等。 設(shè)桿件橫截面的面積為A，橫截面上的軸力為N，則該橫截面上的正應(yīng)力為 =N/A （的正負(fù)號(hào)與軸力相同，當(dāng)N為正時(shí)，也為正，稱為拉應(yīng)力；當(dāng)N為負(fù)時(shí)，也為負(fù)，稱為壓應(yīng)力。） 由上所述可知，桿件的材料所能承受的應(yīng)力是有限的，要保證桿件正常工作，則桿件的工作應(yīng)力必須不超過其材料的許用應(yīng)力，因此，桿件受拉伸或壓縮時(shí)的強(qiáng)度條件為 （） 式中[]表示桿件材料的許用應(yīng)力，。 本課題所設(shè)計(jì)的已知輪椅主結(jié)構(gòu)將采用直徑為2CM管材，假設(shè)需通過200KG的重量，即截面積A==314 (mm),即根據(jù)桿件受拉伸或壓縮時(shí)的強(qiáng)度公式 （） 得==63.7 目前市

19、場(chǎng)上輪椅的材料大多數(shù)都使用硬鋁合金管材，其最大的抗拉強(qiáng)度是370,即最大許用應(yīng)力[]為370，而計(jì)算所得到的結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其最大許用應(yīng)力，故輪椅的主結(jié)構(gòu)采用硬鋁合金。 3.3 按照剛度理論選擇多功能康復(fù)輪椅的材料 桿件在不同的荷載的作用下，會(huì)產(chǎn)生不同的變形。根據(jù)荷載本身的性質(zhì)及荷載作用的位置不同，變形可以分為軸向拉伸（壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲四種基本變形。軸向拉伸和壓縮本節(jié)不詳細(xì)敘述，以下將重點(diǎn)分析扭轉(zhuǎn)和彎曲理論在輪椅選材上的應(yīng)用。 圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的剛度條件為：圓軸的最大單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角不超過許用單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角[], 即 = (rad) 或 = [( )/m] 梁彎曲時(shí)的剛度

20、條件為：是在梁彎曲變形時(shí)，某指定截面的撓度和轉(zhuǎn)角不允許超過許用值，即 或 式中，[y]和[ ]分別為許用撓度和許用轉(zhuǎn)角，兩者都可在有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)中查到。 3.3.1扭轉(zhuǎn)時(shí)的剛度計(jì)算 如果在直桿的兩端各受到一個(gè)外力偶Me的作用，且二者的大小相等、轉(zhuǎn)向相反，作用面與桿件的軸線垂直，那么桿件的橫截面將繞軸線發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種變形稱為扭轉(zhuǎn)，如圖3.3.1所示。 圖3.3.1 桿件的扭轉(zhuǎn)變形 其變形特點(diǎn)是：桿件任意兩個(gè)橫截面都繞桿軸線作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，兩橫截面之間的相對(duì)角位移稱為扭轉(zhuǎn)角，用表示，表示截面B相對(duì)于截面A的扭轉(zhuǎn)角。扭轉(zhuǎn)時(shí)桿的縱向線發(fā)生微小傾斜，表面縱向線的傾斜角用表示

21、。如圖3.3.2所示 圖3.3.2 桿件扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形 已知所用的硬鋁合金管材的許用單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角[]=1( )/m，切變模量G=810，即 根據(jù)上面得到的公式= [( )/m]， 又 （mm）， 得== 0.73 ( )/m <[]=1( )/m 所以，該硬鋁合金管材的剛度足夠。 3.3.2 彎曲時(shí)的剛度計(jì)算 如果直桿在兩端各受到一個(gè)外力偶Me的作用，且二者的大小相等、轉(zhuǎn)向相反，作用面都與包含桿軸的某一縱向平面重合，或者是受到位于縱向平面內(nèi)且垂直于桿軸線的外力F作用時(shí)，桿件的軸線就要變彎，這種變形稱為彎曲，如圖3.3.3（a）、（b）所示，圖（a）所示為純彎

22、曲，圖（b）所示為橫力彎曲。 圖3.3.3 桿件彎曲時(shí)的變形 繪制主結(jié)構(gòu)支梁的剪力圖和彎矩圖，分析的最終結(jié)構(gòu)剪力圖和彎矩圖如圖3.3.5所示 圖3.3.5 主結(jié)構(gòu)的剪力圖和彎矩圖 梁彎曲時(shí)的許用撓度為[y]，只要選用的材料最大的撓度不要超過其許用撓度，即可，得主結(jié)構(gòu)梁的最大的撓度 = (式中 ——截面的慣性矩，， ——抗彎截面模量，) 又因?yàn)樗捎玫牟牧鲜强招匿X合金管材，所以分別存在管材截面慣性矩 ，和抗彎截面模型 ，即根據(jù)彎曲時(shí)的剛度條件=，只要選用的材料最大的撓度小于材料彎曲時(shí)的許用撓度為[y]即可，通過實(shí)驗(yàn)和分析，本課題設(shè)計(jì)的輪椅所采用的硬鋁合金完全

23、滿足條件，剛度足夠，故主體結(jié)構(gòu)材料采用硬鋁合金是滿足要求的。 第四章 多功能康復(fù)輪椅的功能分析 此款輪椅是對(duì)市場(chǎng)上銷售的輪椅進(jìn)行改造的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與制作的，該輪椅是一種輔助殘疾和行動(dòng)不方便的高齡老年人產(chǎn)品，它除了具有市場(chǎng)上輪椅普遍具有的行走功能外，還具有斜躺和平躺的功能，當(dāng)使用者感覺坐的時(shí)間較長(zhǎng)的話，使用者可以方便的操作以便使自己趟下，減輕使用者的疲勞系數(shù)，達(dá)到安全，舒適，快捷等功能。 第五章 多功能康復(fù)輪椅的3D模型制作 本輪椅設(shè)計(jì)的原則是希望讓體型較大的使用者也能有一個(gè)舒適的乘坐空間，因此對(duì)于輪椅各部分的設(shè)計(jì)尺寸都采用大型輪椅的規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)。已知桿件所采用的材料是硬鋁合金，并依據(jù)

24、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的規(guī)定，制定出本輪椅的設(shè)計(jì)規(guī)格如下：(1)、本設(shè)計(jì)的輪椅展開的全寬限定在660mm之內(nèi)；（2）、地板到把手上方的最大尺度全高為950mm之內(nèi)；（3）、從地板到座位的高度為510mm之內(nèi)；（4）、座長(zhǎng)尺度為450mm之內(nèi)；（5）、裝置坐墊的兩管內(nèi)側(cè)座寬尺度為450mm之內(nèi)；（6）、從座管上方到扶手管上方的尺度為200mm之內(nèi)；（7）、從坐墊到背靠上端的尺度為380mm之內(nèi)；（8）、腳架的最低距離地高為50mm以上。依照上述數(shù)據(jù)，并利用Pro/Engineer Wildfire 2.0進(jìn)行輪椅的3D繪圖。將主體框架描繪出來。 5.1 基于Pro-e建立多功能康復(fù)輪椅的3D模型 根

25、據(jù)3D模型制作前給的相關(guān)數(shù)據(jù)，按照Pro/Engineer操作相關(guān)規(guī)則進(jìn)行模型制作，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的修改和探討，并確定本輪椅的3D最終效果圖，如圖5.1所示 圖5.1 多功能康復(fù)輪椅的3D模型 利用ADAMS定義各個(gè)機(jī)構(gòu)的約束關(guān)系，貴機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)就行仿真分析 第六章 多功能康復(fù)輪椅設(shè)計(jì)和制作的前景展望 輪椅是康復(fù)的重要工具，它不僅是肢體傷殘者的代步工具，更重要的是使他們借助于輪椅進(jìn)行身體鍛煉和參與社會(huì)活動(dòng)。隨著社會(huì)的發(fā)展和人類文明程度的提高，人們特別是殘疾人愈來愈需要運(yùn)用現(xiàn)代高新技術(shù)來改善他們的生活質(zhì)量和生活自由。再加上當(dāng)今世界各大城市都面臨老齡化問題，根據(jù)聯(lián)合國(guó)預(yù)測(cè)，1990-

26、2020年世界老齡人口平均年增速度為2.5%，同期我國(guó)老齡人口的遞增速度為3.3%，老齡化速度快于世界老齡化速度。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，預(yù)計(jì)在不久的將來，輪椅的社會(huì)需求總量逐年增長(zhǎng)，這給輪椅行業(yè)帶來巨大的市場(chǎng)空間。 結(jié)束語 人類的壽命隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步而逐步增加，高齡化的社會(huì)已成為全世界各國(guó)的重大挑戰(zhàn)。隨著老年人口的不斷增加，輪椅的需求也日趨重要，針對(duì)這些年長(zhǎng)而行動(dòng)不方便的使用者而言，身體各部分器官正逐漸退化，再加上有部分高齡化使用者會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)肌肉萎縮，所以對(duì)他們來說，自行驅(qū)動(dòng)輪椅是件非常困難的事，因此多功能肢體障礙康復(fù)輪椅較能逐漸符合他們的需求。當(dāng)今世界各

27、大城市都面臨老齡化問題，根據(jù)聯(lián)合國(guó)預(yù)測(cè)，1990-2020年世界老齡人口平均年增速度為2.5% 。也就是說，輪椅的市場(chǎng)越來越大。 對(duì)于在手推型多功能肢體障礙康復(fù)輪椅設(shè)計(jì)研究中涉及的方法和思路進(jìn)行了較為全面的探討，本課題所設(shè)計(jì)的輪椅是基于Pro/Engineer 繪圖軟件建立的輪椅3D模型，且符合設(shè)計(jì)條件的需求。還有本設(shè)計(jì)所研究的輪椅除了兼具安全性和乘坐敘適性之外，也擁有操作簡(jiǎn)單、質(zhì)量輕、便于收藏可拖行運(yùn)送等功能。 設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)新，設(shè)計(jì)與人類的生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān)，它是把各種先進(jìn)的技術(shù)成果 轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一種手段和方法 設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能，建立性能好、成本低、價(jià)值高的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，以

28、滿足人類社會(huì)不斷增長(zhǎng)的物質(zhì)和文化需要通過這次的設(shè)計(jì)我深深的感受到實(shí)踐的重要性，只有親自動(dòng)手做過了才能更好的了解自己在哪方 還有缺陷。這次設(shè)計(jì)加強(qiáng)了自己的動(dòng)手能力，同時(shí)我也學(xué)到了許多知識(shí)，只有這樣才能學(xué)好、學(xué)到真正屬于自己的東西。無論是現(xiàn)在還是以后走上工作崗位，都要始終保持飽滿的精神。提高學(xué)生 合設(shè)計(jì)能力，特別是提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，是21世紀(jì)的機(jī)械專業(yè)建設(shè)的改革主線。俗話說：“實(shí)踐出真知”，想提高自己的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，就要多察、多思考、多動(dòng)手。在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)問 ，解決問題，不斷的積累經(jīng)驗(yàn)。這樣經(jīng)過反復(fù)的錘煉，我們的 合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力就能夠在不知不覺中得到提高。 由于本人的能力有

29、限，在本作品的設(shè)計(jì)過程中，在內(nèi)容的選擇和編排過方 ，難免會(huì)出現(xiàn)許多欠妥之處，敬請(qǐng)各位老師諒解。 主要參考文獻(xiàn) [1]申永勝.機(jī)械原理教程.北京：清華大學(xué)出版社，2005 [2]張策.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004 [3]曾宗福.機(jī)械基礎(chǔ).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002 [4]吳克堅(jiān)，于曉紅，錢瑞明.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社，2003 [5]許德珠，朱起凡，呂燁.機(jī)械工程材料.北京：高等教育出版社，2001 [6]單輝祖.材料力學(xué)教程.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1982 [7]張鄂.現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論與方法.北京：科學(xué)出版社，2007 [8]戚昌滋.機(jī)械現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法學(xué).北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987 [9]趙松年，佟杰新，盧秀春.現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999 [10]朱紅雨.機(jī)械基礎(chǔ).北京：中國(guó)傳媒大學(xué)出版社，2008 第 18 頁 共 18 頁