《電動(dòng)輪椅車設(shè)計(jì)【含全套CAD圖紙和WORD說明書】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電動(dòng)輪椅車設(shè)計(jì)【含全套CAD圖紙和WORD說明書】（13頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚任務(wù)書 院(系) 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 一、 畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚題目 電動(dòng)輪椅車設(shè)計(jì) 二、 畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚工作自 2014 年 3 月 5 日 起至 2014 年 5 月 28 日止 三、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚進(jìn)行地點(diǎn): 四、畢業(yè)論文﹙設(shè)計(jì)﹚的內(nèi)容要求：

2、 1、設(shè)計(jì)課題簡(jiǎn)介 電動(dòng)輪椅是一種以蓄電池為能源、電子裝置控制驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力輪椅車。使用者可通過控制裝置自行驅(qū)動(dòng)輪椅車行進(jìn)。適用于高位截癱、偏癱及下肢功能障礙者使用。本課題主要是設(shè)計(jì)一款含有機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的電動(dòng)輪椅，使學(xué)生充分利用所學(xué)知識(shí)，初步鍛煉產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)和研究能力。 2、論文要求： 1）通過查

3、閱有關(guān)資料,了解產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的方法和步驟； 2）設(shè)計(jì)的電動(dòng)輪椅要方便操作使用； 3）所確立的設(shè)計(jì)方案應(yīng)按照產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)方法和步驟進(jìn)行，確?？茖W(xué)合理； 4）論文應(yīng)包括對(duì)電動(dòng)輪椅進(jìn)行安全、強(qiáng)度和力學(xué)方面的設(shè)計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù)。 3、工作任務(wù)與要求：

4、 1）充分了解電動(dòng)輪椅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及構(gòu)造，了解設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，并進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查。 2）搜集各類電動(dòng)輪椅的資料，包括相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及最新成果。 3）設(shè)計(jì)多個(gè)方案，并從選出總體設(shè)計(jì)方案后對(duì)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)化。 4）對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行校核，確保方案的可行性，繪制總裝圖和關(guān)鍵零件圖。撰寫研究設(shè)計(jì)論文一份。 4.工作任務(wù)時(shí)間安排：

5、 第1-3周：了解產(chǎn)品總體設(shè)計(jì)的方法和步驟，搜集有關(guān)電動(dòng)輪椅的資料，包括設(shè)計(jì)的相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及最新研究成果，撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告一份。 第4-6周：通過市場(chǎng)調(diào)查已有的電動(dòng)輪椅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的總體設(shè)計(jì)方案。 第7-12周：設(shè)計(jì)控制方式及電路，繪制總裝示意圖和關(guān)鍵零件圖，撰寫畢業(yè)論文。 5、設(shè)計(jì)說明書格式要求： 設(shè)計(jì)說明書應(yīng)包括：序

6、言、目錄、摘要（中英文）、關(guān)鍵詞（中英文）、中圖分類號(hào)、正文（含設(shè)計(jì)方案論證、設(shè)計(jì)及其它說明等）、結(jié)束語和參考文獻(xiàn)等內(nèi)容，并按照封頁、設(shè)計(jì)任務(wù)書、序言、目錄、摘要、關(guān)鍵詞、正文、結(jié)束語、參考文獻(xiàn)和封底的順序裝訂。 指 導(dǎo) 教 師 系(教 研 室) 系(教研室)主任簽名 批準(zhǔn)日期 接受論文 (設(shè)計(jì))任務(wù)開始執(zhí)行日期

7、 學(xué)生簽名 電動(dòng)輪椅車設(shè)計(jì) [摘要]：文中首先分析了國(guó)內(nèi)外各種輪椅的狀況，在對(duì)比總結(jié)各自優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，由于直流電機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩較低，不足以驅(qū)動(dòng)后輪克服地面摩擦阻力傳動(dòng)，根據(jù)國(guó)內(nèi)實(shí)際情況，提出了一種含有機(jī)械傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的電動(dòng)輪椅，基于這種方案，設(shè)計(jì)了與之相匹配的減速器及其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，該方案采用直流電機(jī)經(jīng)減速器與鏈條連接到后軸，以減低輸出轉(zhuǎn)速，增大輸出轉(zhuǎn)矩。應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論及方法、對(duì)驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行分析和再設(shè)計(jì)，優(yōu)化車身骨架結(jié)構(gòu)，添加必要的

8、輔助功能裝置，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件構(gòu)建輪椅及各零部件三維模型，為新型低成本電動(dòng)輪椅的設(shè)計(jì)開發(fā)打下了一定基礎(chǔ)，提供了一種供參考的驅(qū)動(dòng)方案和骨架結(jié)構(gòu)。 [關(guān)鍵字]：電動(dòng)輪椅；設(shè)計(jì)；機(jī)械系統(tǒng)； The design of electric wheelchair Abstract: This paper first analyzes the domestic and foreign various wheelchair status, based on comparing the advantages and disadvantages, because the rat

9、ed output torque DC motor is low, not enough to drive the rear wheel to overcome the ground friction transmission, according to the actual situation, proposed the electric wheelchair with a mechanical reduction gear mechanism, based on this driving scheme, design of the reducer and other transmissio

10、n mechanism is matched, the DC motor through reducer and the chain is connected to the rear axle, so as to reduce the output rotation speed, increase the output torque. Use the modern mechanical design theory and method, analyze and re-design the drive mode. Optimize the body frame structure. And ad

11、d some necessary accessibility devices. Use computer aided design software to build a three-dimensional model of the wheelchair and it’s components. This design of the electric wheelchair’s mechanical systems has lay a certain foundation for the new type low-cost electric wheelchair and has given a

12、reference scheme about drive mode and body frame structure. Keywords: wheelchair; design; mechanical system 目 錄 1 序言 1 1.1選題的目的及其研究意義 1 1.2課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 1 1.2.1電動(dòng)輪椅的現(xiàn)狀 1 1.2.2電動(dòng)輪椅的發(fā)展趨勢(shì) 2 1.2.3研究方法 2 1.2.4應(yīng)用領(lǐng)域 2 1.3主要研究?jī)?nèi)容、途徑及技術(shù)路線 3 2 電動(dòng)輪椅驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主要參數(shù) 4 2.1設(shè)計(jì)內(nèi)容 4 2.2驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4

13、2.2.1輪椅驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析及選擇 4 2.2.2前輪轉(zhuǎn)向式驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 2.3 主要尺寸 7 3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)選型 8 4蓄電池選用 12 5 減速器設(shè)計(jì) 14 14 5.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 5.2.1齒輪材料和熱處理的選擇 15 5.2.2按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 15 5.2.3齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 5.2.4按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪 17 5.2.5幾何尺寸計(jì)算 19 6 鏈輪設(shè)計(jì) 21 7 電動(dòng)輪椅整體設(shè)計(jì) 23 7.1車身骨架設(shè)計(jì) 23 7.2控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 致謝 28 參考文獻(xiàn) 29

14、 1 序言 電動(dòng)輪椅是一種以蓄電池為能源、電子裝置控制驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力輪椅車。使用者可通過控制裝置自行驅(qū)動(dòng)輪椅車行進(jìn)。適用于高位截癱、偏癱及下肢功能障礙者使用，是一種比較理想的康復(fù)和代步工具。 隨著生活水平的提高，人們對(duì)老年人和殘疾人的關(guān)注度日漸提高，各種各樣的電動(dòng)式輪椅進(jìn)入消費(fèi)者的視線。我國(guó)的輪椅發(fā)展比較緩慢，直到20世紀(jì)90年代后，隨著中國(guó)人口的老齡化越來越嚴(yán)重，輪椅才有了較快的發(fā)展。輪椅是老年人和肢體傷殘者不可缺少的康復(fù)和代步工具。現(xiàn)有的輪椅以手動(dòng)居多，存在一定不足，缺乏動(dòng)力效能不能滿足使用者日常生活和出行需要，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)讓人感到疲勞，而且在實(shí)際使用中通常

15、需要人員輔助。目前市面上的電動(dòng)輪椅價(jià)格不菲，普通家庭消費(fèi)不起，部分是以改變電機(jī)的電流來實(shí)現(xiàn)控制輪椅速度，這不僅對(duì)電機(jī)損耗較大，而且功能不夠全面，安全系數(shù)較低，實(shí)用性不強(qiáng)。如當(dāng)遇到刮風(fēng)或者爬坡時(shí)，有時(shí)會(huì)很難前進(jìn)。由于直流電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速一般較高，遠(yuǎn)高于輪椅平穩(wěn)行駛時(shí)后輪所要求的轉(zhuǎn)速，而直流電機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩又較低，不足以驅(qū)動(dòng)后輪克服地面摩擦阻力轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，必須在直流電機(jī)輸出端設(shè)置減速器，以減低輸出轉(zhuǎn)速，增大輸出轉(zhuǎn)矩。 電動(dòng)輪椅的現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)對(duì)電動(dòng)輪椅的研究較晚，尤其是智能電動(dòng)輪椅，研究還不完善，但近幾年發(fā)展很快。國(guó)內(nèi)廠商生產(chǎn)的電動(dòng)輪椅大部分為四輪式和六輪式，一般都具有調(diào)速、翻

16、越簡(jiǎn)單路障和防傾倒等功能。雖然國(guó)內(nèi)電動(dòng)輪椅研究還不太完善，但在一定的基礎(chǔ)上還是有所提高的。例如有些生產(chǎn)商在原有輪椅的研究上，發(fā)明出利用驅(qū)動(dòng)左、右動(dòng)力后輪的左、右電機(jī)串聯(lián)連接設(shè)計(jì)，從而具有差動(dòng)速度功能，使電動(dòng)輪椅行駛時(shí)穩(wěn)定舒適、轉(zhuǎn)向可靠。近幾年，還出現(xiàn)了手扶電動(dòng)、可爬梯以及站立式電動(dòng)輪椅。 自1986年英國(guó)開始研制第一輛智能輪椅以來，許多國(guó)家投入較多資金研究智能輪椅。如美國(guó)麻省理工學(xué)院WHEELESLEY項(xiàng)目、法國(guó)VAHM項(xiàng)目、德國(guó)烏爾姆大學(xué)MAID（老年人及殘疾人助動(dòng)器）項(xiàng)目、Bremen Autonomous Wheelchair項(xiàng)目、西班牙STAMO項(xiàng)目、加拿大AAI公司TAO項(xiàng)目、

17、歐盟TIDE項(xiàng)目等。1989年法國(guó)開始研究VAHM項(xiàng)目，第一階段的智能輪椅由輪椅、pc486、超聲波傳感器、人機(jī)界面和一個(gè)可匹配用戶身體能力轉(zhuǎn)換的圖形屏幕組成設(shè)置為手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)三種模式，手動(dòng)時(shí)輪椅執(zhí)行用戶具體指令和行動(dòng)任務(wù)；自動(dòng)狀態(tài)時(shí)用戶只需選定目標(biāo)，輪椅控制整個(gè)系統(tǒng)，此模式需要高度的可靠性；半自動(dòng)模式下用戶與輪椅分享控制。為了更好適應(yīng)用戶需求，研究者在康復(fù)中心進(jìn)行了一系列調(diào)查，得出結(jié)論：系統(tǒng)必須是多功能的，不僅應(yīng)適應(yīng)殘障人士的生理和認(rèn)知能力，也應(yīng)適應(yīng)環(huán)境的結(jié)構(gòu)和形態(tài)。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)改進(jìn)后研制出第二代產(chǎn)品，相對(duì)于第一代產(chǎn)品，其功能更豐富，面向用戶范圍更廣，性價(jià)比更好，改良了大量控制。

18、高性能電動(dòng)輪椅的生產(chǎn)廠家集中在國(guó)外，技術(shù)較先進(jìn)的國(guó)家有美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、瑞典、日本和比利時(shí)等。生產(chǎn)的電動(dòng)輪椅功能強(qiáng)大，除一般功能外，還有可記憶地圖、自動(dòng)導(dǎo)航、避障、自動(dòng)行走、與用戶交互等功能，結(jié)構(gòu)也多種多樣，有四輪式、三輪式、六輪式和履帶式等多種多樣，性能也較優(yōu)秀，除能適應(yīng)城市中平坦路況外，有些還能登山越野，適應(yīng)較大坡度和不平度的路況。近幾年，國(guó)外在高檔輪椅方面又有了很大的發(fā)展，例如IBOT智能輪椅，不僅能夠輕松平穩(wěn)地在崎嶇和很大坡度的路面行駛，還能夠上下樓梯，而且可以利用2個(gè)后輪站立或行走。在日本，還發(fā)明了一種靠臉部表情來控制的高級(jí)電動(dòng)輪椅，使用者只需在頭上系上一根特殊的帶子，然后通過改變表

19、情就可以實(shí)現(xiàn)輪椅的運(yùn)動(dòng)。 電動(dòng)輪椅的發(fā)展趨勢(shì) 隨著機(jī)器人技術(shù)、人工智能技術(shù)和傳感器技術(shù)的進(jìn)步，電動(dòng)輪椅的研究朝著高性能、多功能、智能化和人性化的方向發(fā)展。智能輪椅不但可以為老年人和殘疾人提供一種良好的代步工具，而且可以具有自主導(dǎo)航、自主避障、人機(jī)對(duì)話等服務(wù)機(jī)器人所具有的各種功能，因而可以幫助殘疾人和老年人提高自己的生活自理能力和工作能力，使他們更好地融入社會(huì). 研究方法 初期的研究，賦予輪椅的功能一般都是低級(jí)控制，如簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)、速度控制及避障等。隨著機(jī)器人控制技術(shù)的發(fā)展，移動(dòng)機(jī)器人大量技術(shù)用于輪椅，電動(dòng)輪椅在更現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，有更好的交互性、適應(yīng)性、自主性。 應(yīng)用領(lǐng)域 隨著科學(xué)技術(shù)的

20、發(fā)展，電動(dòng)輪椅的強(qiáng)大功能不僅適用于年老體弱的老年人和重度殘疾的傷患，同樣的，它也適合于大型車間工人的代步工具。 1.3主要研究?jī)?nèi)容、途徑及技術(shù)路線 為了改變我國(guó)輪椅的現(xiàn)狀，解決人們對(duì)高品質(zhì)生活的追求，因此，設(shè)計(jì)一款含有減速器裝置以減低輸出轉(zhuǎn)速，增大輸出轉(zhuǎn)矩的電動(dòng)輪椅有很重要的意義，并將給老年人和殘疾人士的生活帶來極大的幫助。 1.充分了解電動(dòng)輪椅的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及構(gòu)造，并進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)查，分析研究現(xiàn)有電動(dòng)輪椅的優(yōu)缺點(diǎn)以及可改進(jìn)之處。特別是調(diào)速原理。 2.搜集各類電動(dòng)輪椅的資料，包括相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及最新成果。 3.設(shè)計(jì)多個(gè)方案，并從選出總體設(shè)計(jì)方案后對(duì)總體設(shè)計(jì)進(jìn)行細(xì)化。 （1）輪椅驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向

21、系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 包括驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向方案的分析和選擇、驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)選型、減速器設(shè)計(jì)、其他傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)、蓄電池選擇等。重點(diǎn)是減速器的設(shè)計(jì)，計(jì)算減速范圍以及車輪輸出轉(zhuǎn)矩。 （2）輪椅車身骨架設(shè)計(jì)。 包括人體坐姿分析、前后輪布置、骨架各組成部件形狀和尺寸設(shè)計(jì)等。 （3）輪椅整體三位建模。 包括各零部件的建模和裝配，總裝配和生成二維工程圖。 4.對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行校核，確保方案的可行性。? 利用所學(xué)知識(shí)和參考國(guó)內(nèi)外電動(dòng)輪椅文獻(xiàn)資料，對(duì)輪椅機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行討論、畫草圖、分析、減速器設(shè)計(jì)，初步確定多種方案，計(jì)算減速器的轉(zhuǎn)矩范圍并進(jìn)行校核來確定最終方案。優(yōu)化車身骨架結(jié)構(gòu)，添加必要的輔助功能裝置

22、，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件構(gòu)建輪椅及各零件三維模型。 2 電動(dòng)輪椅驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)及主要參數(shù) 電動(dòng)輪椅的核心部分主要由驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成。 本課題的難點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)輪椅的行駛和轉(zhuǎn)向，是電動(dòng)輪椅的核心部分。它包括電機(jī)、與控制系統(tǒng)相連接電機(jī)控制器、減速器和其他傳動(dòng)部分等裝置組成。能否平穩(wěn)行駛和靈活轉(zhuǎn)向是決定電動(dòng)輪椅機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵，也是電動(dòng)輪椅機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)難點(diǎn)驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求要考慮到電動(dòng)輪椅動(dòng)力性、安全性、電能利用率和輪椅成本等諸多方面因素，需要宏觀把握，統(tǒng)籌兼顧。 此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求在現(xiàn)有電動(dòng)輪椅驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向方案

23、的基礎(chǔ)上通過改進(jìn)提出多種供選方案，并結(jié)合所要設(shè)計(jì)的電動(dòng)輪椅應(yīng)具本有的特點(diǎn)和各方面因素分析各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇一種最合適的驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向方案，并對(duì)系統(tǒng)的各組成部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。 驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)完成電動(dòng)輪椅的主要?jiǎng)幼?，是電?dòng)輪椅的核心部分。它包括電機(jī)、與控制系統(tǒng)相連接并控制電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向的電機(jī)控制器、與電機(jī)輸出端相連的減速器和其他傳動(dòng)部分等裝置組成。驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求其能使輪椅平穩(wěn)的行進(jìn)或后退，靈活并盡可能大角度范圍的轉(zhuǎn)向，快速的制動(dòng)，并保證乘坐安全舒適。 通過控制器控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向可以達(dá)到調(diào)節(jié)后輪及驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的目的，從而控制輪椅的行駛速度和行進(jìn)或后退。由于直流電

24、機(jī)的額定轉(zhuǎn)速一般較高，遠(yuǎn)高于輪椅平穩(wěn)行駛時(shí)后輪所要求的轉(zhuǎn)速，而直流電機(jī)的額定輸出轉(zhuǎn)矩又較低，不足以驅(qū)動(dòng)后輪克服地面摩擦阻力轉(zhuǎn)動(dòng)，所以，必須在直流電機(jī)輸出端設(shè)置減速器，以減低輸出轉(zhuǎn)速，增大輸出轉(zhuǎn)矩。另外，由于路況原因，即使勻速直線行駛，輪椅后輪所受載荷也會(huì)有不同程度的變化，若將減速器輸出端直接剛性連接到后輪軸上，后輪所受載荷的劇烈變化會(huì)直接經(jīng)減速器傳遞到電機(jī)軸上，影響電機(jī)的正常工作和使用壽命，還會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制精度有影響。所以，在減速器輸出端和后輪軸之間必須有添加其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，以減弱載荷變化的劇烈程度，使載荷趨于平穩(wěn)。 考慮到以上要求，設(shè)計(jì)可行的驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的供選方案，并對(duì)各方案

25、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析比較，確定最終方案。 輪椅驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案分析及選擇 電動(dòng)輪椅驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案靈活多樣，驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)方案的選擇對(duì)電動(dòng)輪椅的機(jī)械效率、整車結(jié)構(gòu)布置、行駛性能及控制方案的設(shè)計(jì)等有重要的影響，由于電動(dòng)輪椅一般采用后輪驅(qū)動(dòng)，所以根據(jù)轉(zhuǎn)向方式的不同，有兩種可采用的轉(zhuǎn)向方案：1.前輪轉(zhuǎn)向式（圖2.1） 2.后輪轉(zhuǎn)向式（圖2.3） 圖2.1 前輪轉(zhuǎn)向式 用一個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩后輪傳動(dòng)作為輪椅行駛主運(yùn)動(dòng)，通過調(diào)節(jié)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速來改變輪椅行駛速度。一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制兩前輪

26、相對(duì)輪椅前進(jìn)方向的偏轉(zhuǎn)角度，配合后輪主運(yùn)動(dòng)，使輪椅在行駛中轉(zhuǎn)向?？刂葡到y(tǒng)向步進(jìn)電機(jī)輸送脈沖信號(hào)使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)過特定角度，步進(jìn)電機(jī)通過齒輪齒條平行四邊形機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)兩前輪同步偏轉(zhuǎn)（如圖1.2），兩前輪偏轉(zhuǎn)軸頂端都裝有盤形彈簧，彈簧另一端固定在輪椅車身上，轉(zhuǎn)向完成后，控制系統(tǒng)不再向步進(jìn)電機(jī)輸送脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)無輸出，兩前輪在彈簧力的作用下回復(fù)到初始位置，以完成轉(zhuǎn)向后前輪自動(dòng)復(fù)位。 圖2.2 前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 后輪驅(qū)動(dòng)軸由一根軸組成，軸中間裝有鏈輪，直流電機(jī)經(jīng)一減速器通過鏈條與鏈輪相連，由于輪椅行駛時(shí)速度較低，因此不需要差速器也

27、可以正常行駛。 此方案的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與轉(zhuǎn)向系統(tǒng)分開，行駛方向控制與行駛速度控制相互獨(dú)立，互不影響，基于這種結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。轉(zhuǎn)向原理簡(jiǎn)單，只需要通過輸入步進(jìn)電機(jī)的脈沖個(gè)數(shù)來控制前輪偏轉(zhuǎn)角就可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向，且轉(zhuǎn)向精度高。 此方案缺點(diǎn)是輪椅轉(zhuǎn)向必須在行駛過程中完成，轉(zhuǎn)向半徑大，而轉(zhuǎn)向角度小，不能實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，輪椅的活動(dòng)性差，使輪椅在室內(nèi)使用不方便。 圖2.3 后輪轉(zhuǎn)向式 用兩直流電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)后輪，通過電子差速方式獨(dú)立控制兩側(cè)驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)速，兩后輪等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪椅直線行駛，兩后輪不等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪椅向轉(zhuǎn)速低的后輪一側(cè)轉(zhuǎn)向，通過控制兩后輪速差的大小和不等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)

28、間來調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向角度。轉(zhuǎn)速差越大，不等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)向角度越大，當(dāng)一后輪正轉(zhuǎn)，另一后輪反轉(zhuǎn)時(shí)，輪椅可原地360度轉(zhuǎn)向。 采用雙直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所需直流電機(jī)功率約為單直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)電機(jī)功率的一半，電機(jī)尺寸可以更小，兩直流電機(jī)及減速器等結(jié)構(gòu)都布置在后輪軸線上，且省去了差速器和前輪的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為緊湊。但要求電機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩范圍寬，對(duì)電機(jī)性能要求高。使用后轉(zhuǎn)向，可以任意轉(zhuǎn)向角度和轉(zhuǎn)向半徑轉(zhuǎn)向。 此方案將驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)融為一體，雖只需控制兩直流電機(jī)轉(zhuǎn)速變化，即可實(shí)現(xiàn)輪椅的驅(qū)動(dòng)和轉(zhuǎn)向。但是轉(zhuǎn)向時(shí)要求控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)精確的控制兩直流電機(jī)轉(zhuǎn)速，對(duì)控制策略要求更高。 所要設(shè)計(jì)的電動(dòng)輪椅應(yīng)能同樣適應(yīng)室內(nèi)與戶外的使用，要求有較方便的操作，而轉(zhuǎn)向的精度尤為重要，前輪轉(zhuǎn)向方案可實(shí)現(xiàn)輪椅轉(zhuǎn)向精度高。后輪轉(zhuǎn)向方案由于要求電機(jī)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩范圍寬，對(duì)電機(jī)性能要求高。綜上所述，決定采用前輪轉(zhuǎn)向式方案。 前輪轉(zhuǎn)向式驅(qū)動(dòng)及轉(zhuǎn)向系統(tǒng)設(shè)計(jì) 此系統(tǒng)有直流電機(jī)和相應(yīng)的減速器及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等都在后輪軸線方向上分布，由于輪椅輪距不可能太大，這就要求直流電機(jī)和減速器的軸向尺寸不能過大。而直流電機(jī)的軸向尺寸對(duì)直流電機(jī)的額 三維圖