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1、 创新训练选题情况表创新训练选题名称 新型助残车系列姓名 学号 专业、年级 签名学生王海龙姓名 职称 专业 签名指导教师李帅选题内容简介随着城市规模的进一步扩大，居民住房条件的进一步改善，厂矿企事业单位、居民住宅区中高楼林立，楼道中因缺乏电梯造成如购物后的搬运不便，老弱病残者及医院急救时病人的上下楼困难等问题。其独特的四齿啮合式车轮及双自由度传动系统、单片机控制的智能控制系统，保证在整个过程中系统的振动小、运行平稳。加之其结构简便，操作简单，载重量大,因而适用于残疾人助残车系列，稍经组合还可以应用于居民住宅区及厂矿企事业单位的上下楼物品搬运。主要创新点与成果形式我们研制了一种既能在楼梯面上被平
2、稳地推拉上下，又可以采用驱动自行方式使其在楼梯面上平稳上下运行的装置，从而适应于房屋楼梯上上下下。我国新造居住楼房 (七层以下无电梯的 )的梯级大致是垂直面高 150、水平面宽 250，梯身倾斜度约为 30。据此我们研制了一种新型的但结构颇为简单的装置形式，我们把楼梯视为一种特殊参数的齿条，如果把轮子作成能与此齿条相啮合的齿状轮，那一系列问题就能迎刃而解。这里诸如齿数等参数与一般齿轮传动相比有一定特殊性，可能在重迭系数、干涉方面有些不足，不过考虑到速度低、精度要求不高的特定条件，在实际应用时问题不大。这里要解决的是齿形车轮的轮廓曲线如何确定。由于梯级的垂直面高度与水平面宽度不同，两面的夹角接近
3、 90，我们只能根据瞬心线包络线原理来特殊绘制确定并进而适当修正。推广应用价值具有特殊轮廓的四齿啮合式车轮梯面运行装置与现有的叉状构件式装置相比，具有如下优点：( 1 )在楼梯面上运行轨迹基本上是一条倾斜直线，犹如在光滑斜面上运行，冲击小而平稳，噪声小。( 2 )在楼梯面上运行时沿倾斜方向的牵引力较小，并可恒定。( 3 )当星状啮合式车轮被驱动在楼梯面上自行时，运行可靠，不会自行下移。(4)本新型助残车装置结构简单，经改造还可广泛应用于手推行李车、装卸车、童车、自行车、座椅车等，当将三至四个啮合式星状车轮安置在车架上，通过动力机传动或手摇传动并附设一定的安全装置时，可使人员坐在车上自行上下楼梯
4、。具有广阔的发展空间工作计划第一周：1现有装置的结构与分析现有装置的结构有一种是在回绕轴心转动的分叉构件 (三叉或两叉 )的每个叉端设置能相对叉杆空转的小圆轮 (见图 1 )。当将它们设置在车架下方时，通过推拉车架沿楼梯倾斜方向运动，小轮在楼梯的垂直面和水平面上接触滚动，从而解决了一般车轮无法上下楼梯的问题。由此市场上可以看到具有这种装置的手拉行李小车以供人们使用，它的确可减轻人们携重物上下楼之劳累。1 . 1运动分析：楼梯的倾斜角一般为 =30,当叉轮都在楼梯水平面上时叉中心点被拉向右方使小轮与梯级垂直面接触后，由于垂直面的阻挡，点将绕点作圆弧运动 (点的轨迹为 1)。当小轮轮缘与梯面接触进
5、而在保持小轮与垂直梯面接触，小轮与水平梯面接触的运动过程中，中心点的运动轨迹为 1 2 曲线，当小轮和小轮同时登上上一级水平梯面并运行时，中心点的运动轨迹为水平线 ( 2 3 )。当小轮与上一级垂直梯面接触后，中心点的轨迹将开始重复上一周期的轨迹。由此可知，叉轮中心的轨迹与 =3 0的倾斜直线是分离的，而且发生周期性变化。这样这种装置在楼梯面上运行时是不平稳的，随之将产生一定的冲击和噪声。1 . 2受力分析：( 1 )当点受拉，小轮脱开水平梯面，小轮尚未接触梯面时。 （见图 2 ） 设点上受有拉力、重力，忽略摩擦力，小轮上受有支反力 D 和 E。据力平衡 : =( Q E) / P E sin
6、 ( 1 ) 图 1 图 2显然当点位置不同时，所需的拉力不同。当点处于低位时， Q 较大， P 较小，则需力较大，有可能大于重力；当点处于较高位时， P 较大，则需力减小。( 2 )当点受拉，小轮与垂直梯面接触，小轮支承在上一级水平梯面时。据力平衡：= Q ( P + D cos) ( 2 )显然 ,当小轮和小轮分别与垂直梯面和水平梯面在不同位置接触时所需的拉力也是不同的。从图分析，( P + D cos ) sin 3 0，也就是说所需要的拉力比在倾斜角为3 0的斜面上拉动小车的力大。由此看来使这种装置在楼梯面上运行所需要的力是变化的，而且数值较大，因此运行不平稳、有冲击。2新型助残车运行
7、装置的结构分析我们希望能研制出一种在楼梯面上运行犹如在倾斜的光滑斜面上运行的装置，这样既可使装置的运行轨迹是一条倾斜直线、运行平稳，又可使推动力是一个恒定方向的恒值，其数值与推动斜面上圆轮车所需的值相当。另外对于分叉构件式装置不能作为驱动自行方式在楼梯面上运行。当分叉若被力矩 驱 驱动回转时 (见图 3 )，如果小轮已支承在上阶水平面，小轮处在脱开 图 3下阶水平面的位置，由于小轮在分叉端上是空套的只要梯面稍不水平，小轮就会向左滚动，导致叉架在梯级上跌落。 我们研制了一种既能在楼梯面上被平稳地推拉上下，又可以采用驱动自行方式使其在楼梯面上平稳上下运行的装置，从而适应于房屋楼梯上上下下。我国新造
8、居住楼房 (七层以下无电梯的 )的梯级大致是垂直面高 150、水平面宽 250，梯身倾斜度约为 30。据此我们研制了一种新型的但结构颇为简单的装置形式，我们把楼梯视为一种特殊参数的齿条，如果把轮子作成能与此齿条相啮合的齿状轮，那一系列问题就能迎刃而解。这里诸如齿数等参数与一般齿轮传动相比有一定特殊性，可能在重迭系数、干涉方面有些不足，不过考虑到速度低、精度要求不高的特定条件，在实际应用时问题不大。这里要解决的是齿形车轮的轮廓曲线如何确定。由于梯级的垂直面高度与水平面宽度不同，两面的夹角接近 90，我们只能根据瞬心线包络线原理来特殊绘制确定并进而适当修正。车轮的形状如图 4 所示。显然这种车轮被驱动时轮廓与梯级面互成共轭曲面，轮廓表面在梯级面上类似于滚动，而且轮中心的轨迹基本上是一条倾斜角为 的斜直线。图 4当轮转速均匀时，中心点在斜线方向的运动是匀速的，并保证不会在梯级上向下滚，当中心被推拉时，推拉力：= sin ( 4 )其值始终小于重力，基本是恒定的。
