资源描述：
《行星轮式爬楼梯轮椅的越障能力分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第27卷第1期机械设计Vol.27No.12010年1月JOURNALOFMACHINEDESIGNJan.20103行星轮式爬楼梯轮椅的越障能力分析吴昌林,金强,赵青(华中科技大学机械学院,湖北武汉430074)摘要:为了确定行星轮式爬楼梯轮椅的越障能力,通过简化力学模型,分析了“半控”行星轮越过垂直障碍的高度和行星轮结构参数等各关系,并重点分析了“半控”行星轮在遇到高于其可以越过的垂直障碍后的越障能力与行星轮传动比的关系,从而得出“半控”行星轮可以越过的最大垂直障碍高度。文中也分析了星轮行星轮可转换
2、式登楼轮的越障能力。并且用ADAMS软件对理论分析的几种情况进行了仿真分析。仿真分析表明,理论推导是可靠的。关键词:行星轮;爬楼梯轮椅;越障能力;ADAMS仿真分析+中图分类号:TH113.22文献标识码:A文章编号:1001-2354(2010)01-0048-06世界上爬楼梯轮椅的研究已经有近百年的历史,如果将行星轮结构用于轮椅爬楼梯,考虑到轮椅使用已经提出了各种轮椅爬楼梯的解决方案。在已有的爬的上述要求,将两组甚至更多的行星轮用于轮椅爬楼[1]楼梯解决方案中,有连续式爬楼梯方案,比如履带梯是不实际
3、的,而且多组行星轮底盘,虽然随着行星轮式、行星轮式;间歇式爬楼梯解决方案,比如步进式。组数的增多,爬楼梯底盘的承载越障能力将不断增强,在这些方案中,由于行星轮式爬楼梯轮椅可以兼顾平但多组行星轮底盘在平地拐弯时会有很大的问题,因地行走和爬楼梯,而且结构紧凑,体积小巧,效率较高,此这里选择一组行星轮用于轮椅爬楼梯。由于轮椅需操作相对简单,是比较理想的爬楼梯解决方案。目前要承载残疾人或者老年人,因此使用一组行星轮爬楼[2]已经有对行星轮越障能力的研究,但行星轮关键设梯。除了安全以外,需要解决的最大问题就是其越
4、障计参数对行星轮越障和爬楼梯影响的研究还没有,因的承载能力,如果承载能力不行,轮椅将无法有效载送此文中主要讨论了行星轮式轮椅面对一级台阶的越障残疾人或者老年人越障甚至攀爬楼梯。能力,深入分析了行星轮的越障能力和行星轮传动比之间的密切关系,给出了理论计算公式和在ADAMS2单组行星轮越障能力分析中的仿真分析结果。根据这些分析结果,找出了行星轮用于轮椅爬楼梯所遇到的问题,改进行星轮结构,从轮椅在越障或者爬楼梯时,速度较低,因此可以用而将其应用于轮椅,为提高轮椅的越障和爬楼梯能力静力学平衡方程来求得轮椅可以爬
5、过的垂直障碍高度提供了依据。文中的结论也为行星轮应用于其他领域和轮椅、地面参数之间的关系,得到单组行星轮的负重提供了理论参考。越障能力。文中分析的是单组行星轮的越障能力,由于单组1行星轮用于爬楼梯轮椅的行星轮无法有效支撑底盘,因此还需要从动轮。为了行星轮组数选择分析的方便,用一个普通的小轮当作从动轮,对于其爬楼梯越障碍的能力不做考虑。将问题的焦点集中在单轮椅为残疾人和体弱老年人必不可少的行走工组行星轮的越障能力分析上。具,但由于残疾人和老年人身体相对较弱,且较多无工2.1“半控”行星轮越障能力分析作能力
6、,经济来源有限。而且当他们不使用轮椅时,又普通行星轮结构有2个自由度,欲使其具有确定[3]需要轮椅便于包装和移动。因此,要求轮椅:轻便小的运动,必须给行星轮2个确定的输入。而目前使巧,结构紧凑,功能单一,简单易用,价格低廉。目前行用的各种这类行星轮中,都用一个电机驱动这个行星星轮用于爬楼梯的底盘结构中,多为两组行星轮(底轮的中心齿轮,即只给一个确定的输入,另外一个自由盘对应的一边一个行星轮,两个为一组)或者更多。依靠地面的情况来约束。比如在路面不平度较小的情3收稿日期:2008-12-24;修订日期:2
7、009-07-20作者简介:吴昌林(1951-),男,湖北武汉人,教授,博士生导师,博士,主要从事复杂曲面数控加工、机械传动装置热态与动态设计、计算机控制与检测技术的研究,发表论文30余篇。©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net2010年1月吴昌林,等:行星轮式爬楼梯轮椅的越障能力分析49况下,转臂(即另外一个输入)可以根据路况做实时的式中:f———滚动摩擦
8、因数。自适应调整;在车轮碰到较高的障碍而停止不动时,该假设分析的路面为硬路面,则f=0,Ffi=0轮系的一个自由度受到限制,驱动轮系就演变成行星(i=2,3)。轮系,转臂H就有可能带着另外两个车轮绕这个停止行星轮在越障碍时,轮1和轮2是同一个电机驱动[2]不动的车轮回转,实现了翻越障碍,越障过程如图1所的,可以设转矩是平均分配的。在行星轮和地面之间附着力达到最大时,有最高越障能力,且轮1和轮2示。这种驱动轮系的一个自由度不受人为控制,而是与
