残疾人轮腿式机器人轮椅机械结构设计_机器人车轮子设计结构

目 录
1 绪论1
1．1 研究目的1
1．2 国内外发展现状1
2 方案选择2
2．1 常见方案2
2.1.1 轮组式2
2.1.2 履带式2
2.1.3 腿式3
2.1.4复合式3
2．2 方案分析4
2.2.1 目前研究中所存在的问题4
2.2.2 方案选择4
2.3 具体方案5
2.3.1 总体方案5
2.3.2 结构分析5
2.3.3转向机构6
2.3.4 越障功能6
2.3.5 移动方式8
3 结构设计9
3.1 主要参数设计9
3.2 电机选择9
3.2.1 选择电动机的类型和结构形式9
3.2.2 行走机构电机选择计算12
3.2.3 行走机构电机功率的计算12
3.3 驱动轮系统设计12
3.3.1 总体结构12
3.3.2 驱动轮的结构设计12
3.3.3套筒(轮轴)的结构设计13
3.4 轴设计与校核14
3.4.1 总体设计14
3.4.2 轴的结构设计14
3.4.3 轴的校核14
3.5 V带设计15
3.5.1确定计算功率15
3.5.2 选择V带类型15
3.5.3确定带轮的基准直径并验算带速15
3.5.4验算带速15
3.5.5确定V带的中心距和基准长度15
3.5.6验算小带轮上的包角16
3.5.7 计算带的根数16
3.5.8 计算单根V带的初拉力的最小值16
3.5.9 计算压轴力17
3.5.10 带轮的结构设计17
3.6 车轮半径尺寸研究17
结 论19
参考文献20
致 谢21
2.1.2 履带式
履带式爬楼梯装置的原理类似于履带装甲运兵车或坦克，技术较成熟，操作简单，行走时重心波动很小，对楼梯的形状、尺寸适应性强。英国Baronmead 公司开发的一种电动轮椅车，底部是履带式的传动结构，可爬楼梯的最大坡度为35 度，上下楼梯速度为每分钟15-20个台阶。法国Topchalr 公司生产的电动爬楼梯轮椅，它的底部有四个车轮供正常情况下平地运行使用，当遇到楼梯等特殊地形时，用户通过适当操作将两侧的橡胶履带缓缓放下至地面，然后把这四个车轮收起，依靠履带无需旁人辅助便能自动完成爬楼等功能。

图2-3 履式机器人

2.1.3 腿式
早期的爬楼梯装置一般都采用步行式，其爬楼梯执行机构由铰链杆件机构组成。上楼时先将负重抬高，再水平向前移动，如此重复这两个过程直至爬完一段楼梯。步行式爬楼梯装置模仿人类爬楼的动作，外观可视为足式轮椅，采用多条机械腿交替升降、支撑座椅爬楼的原理。
2.1.4复合式
现今，爬楼装置一个研究创新点是将上述的轮组、腿式、履带机构相互结合，吸取各自的优点。比较广泛的组合思路有以下两种：一是轮履、腿履复合。比如中国科学技术大学精密机械与精密仪器系研制的一种小型全自主多种移动方式相融合的复合式越障轮椅。二是采用了轮一履复合 如图1-6所示和轮－腿一履带复合 如图1-7所示等结构。设计主要是依靠腿式机构来完成越障，以及履带平稳性和轮组的灵活性来达到功能的完整。