爬楼梯车

篇一：爬楼梯小车设计原理

爬楼梯小车设计原理

一、 设计原理

本文利用齿轮齿条原理设计了一款可爬楼梯的机器小车。 摘要: 运用齿轮齿条原理设计了一款可爬楼梯的小车, 同时以Pro /E 为设计平台建立了小车的参数化模型, 提高了爬楼梯小车的设计效率, 验证设计的合理性。

爬楼梯小车分为两个组成部分：控制部分和车体部分。

控制部分主要功能就是控制车体各部分的电机运动，包括前后两齿轮的正反转，以及前后轮的正反转。

车体部分重要部分就是爬升机构，爬升机构采用两组齿轮齿条机构，各分部在前后两处。具体爬楼原理为: 当刚开始上台阶时, 前齿轮正转, 使得前齿轮连同前轮抬升, 等前轮上升到一个台阶高度时, 后轮转动, 将前轮放在上一个台阶上; 然后后轮停止转动, 前齿轮反转,后齿轮正转，使得车身中部得以抬升, 此时前后两轮同时向前运动使得小车中部也落到上一个台阶，然后反转后齿轮，抬升后轮与前轮一平，继续前进小车。 这样小车就顺利地上了一个台阶。这样一直循环, 就可以使小车顺利爬完楼梯。

与其它可以上楼梯的车子相比有以下优点:

（1）设计原理直观;

（2）小车结构简单, 容易制造;

（3）可爬变高度的楼梯。

（4）整个爬升过程能保持车身安全平稳运动。

（5）依照上升原理，同样可以进行下台阶运动。

二、 三维实体模型的建立和装配

2.1 实体模型的建立

实体建模是产品设计和仿真的基础, 模型建立的好坏直接影响到后面仿真和运动分析的结果。我们所研究的小车最主要的零部件是其爬升的关键部分齿轮齿条机构, 其他零件还有底盘、轴、车轮等。齿轮的建模是一项繁琐的工作, 参数化的齿轮可以使设计工作成倍地减小, 直齿圆柱齿轮的建模可以分为以下几步 :

( 1) 设置必需的参数, 如模数、齿数、压力角、分度圆直径等。用公式设置它们之间的关系。

( 2) 使用“草绘”工具创建齿轮的分度圆、基圆、齿底圆和齿顶圆。 ( 3) 根据渐开线的方程创建齿槽的轮廓曲线。如果选坐标系为圆柱坐标, 则方程可以是:

(来自:WwW.smhaida.Com 海达 范文 网:爬楼梯车)

r=db/( 2 *cos( 45* t) )

th eta=tan( 45 *t) *18 0/pi -( 45*t)

( db 为基圆直径)

z=0

( 4) 使用“拉伸”工具创建齿轮的实体轮廓。

( 5) 使用“拉伸”工具创建轮齿特征。

( 6) 创建其他特征。

齿条的建模过程与齿轮相似, 建立好的齿轮如图1。

图1

2.2 模型装配

建模工作完成后, 就可以进行零件的装配, 因为后面要进行运动仿真, 所以装配之前要考虑好各个零件的连接和约束关系。各零件间的连接关系如图2 所示。

图2 爬楼梯小车结构图

在这里, 齿轮和齿条的装配成为关键, 齿轮和轴作为一个整体和底板用“销钉”连接, 然后作为一个整体与齿条连接, 约束条件是“滑动杆”。为了防止齿条和齿轮发生干涉, 可以先进入机构模块, 使用凸轮连接使齿轮的渐开面和齿条的渐开面配合。这样就可以使装配无干涉。齿条和齿轮的配合如图3 所示。

3 结论

本文以Pro/E 为工具, 进行了爬楼梯小车的建模以及装配。通过对爬楼梯小车的设计, 可以看出, Pro/E 作为一款功能强大的设计分析软件, 增加了产品设计的直观性, 大大提高产品设计的效率和质量。

4参考文献

[1] 曹岩.Pro/ENGINEER Wildfi re 3.0 曲面建模实例精解[ M] .北京: 机械工业出版社, 2007.

[2] 葛友华.机械CAD/CAM[ M] . 西安: 西安电子科技大学出版社,2008.

[3] 万志坚. 基于Pro_Engineer 建模的装配仿真研究[ J] . 汽车工艺与材料, 2008( 2) :30- 33.

[4] 钟日铭.Pro/ENGINEER Wi ldfire 4.0 中文版装配设计与产品实例[M] .北京: 机械工业出版社, 2007. ( 编辑明涛)

作者简介: 赵书晓( 1986- ) , 男, 研究方向为数字化制造。 收稿日期

机械工程师年第期35

制造业信息化

仿真/ 建模/ CAD/CAM/CAE/CAPP MANUFACTURING INF ORMATIZATION :2008- 04-28

2008 7 1

篇二：智能爬楼梯小车项目

西安电子科技大学机电工程学院

2011年“博威杯”和“RIGOL杯”科技竞赛项目

中期检查报告

项目名称： 智能爬楼梯小车 项目成员： 徐旋 彭剑成 赵成龙 指导老师： 赵建、董锦

所在专业： 测控技术与仪器 研究起止时间： 2011年5月 至 2011 年8月

西安电子科技大学机电工程学院

2011年8月制

1

2

4

项目组成员签名： 2011年 9 月 20 日

5

篇三：爬楼梯小车

西安电子科技大学机电工程学院

2011年“博威杯”和“RIGOL杯”科技竞赛项目

中期检查报告

项目名称： 智能爬楼梯小车 项目成员： 徐旋 彭剑成 赵成龙 指导老师： 赵建、董锦

所在专业： 测控技术与仪器 研究起止时间： 2011年5月 至 2011 年8月

西安电子科技大学机电工程学院

2011年8月制

1

2

4

项目组成员签名： 2011年 9 月 20 日

5

篇四：正面爬楼梯电动助残车(改版)

电动链轨行星轮组合式助残车

一 概述 I

1.1

1.2 外形结构 .............................................................................................................................................................. 1 功能特点 .............................................................................................................................................................. 1

地形适应能力较强 ..................................................................................................................................... 2

重心起伏变化轻微 ..................................................................................................................................... 2

障碍通过性能提高 ..................................................................................................................................... 2

座椅角度自动调节 ..................................................................................................................................... 2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4

1.3 适用范围 .............................................................................................................................................................. 2

二 结构和工作原理： ............................................................................................................................................... 3

2.1

2.2

2.3

2.4 分段式链轨结构 .................................................................................................................................................. 3 平地轮和万向轮 .................................................................................................................................................. 5 自动调节脚踏板 .................................................................................................................................................. 6 缓降空气阻尼器 .................................................................................................................................................. 7

三 竞争优势 .............................................................................................................................................................. 9

3.1 与进口爬楼梯车相比具有优势 .......................................................................................................................... 9

正面通过障碍 ............................................................................................................................................. 9

重心变化平缓 ............................................................................................................................................. 9

结构简单清晰 ............................................................................................................................................. 9

价格实惠亲民 ........................................................................................................................................... 10 3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4

3.2 与其他助残车比具有优势 ................................................................................................................................ 10

3.2.1 ............................................................................................................................................................................ 10

四 其他问题 ............................................................................................................................................................. 10

五 一些补充说明： ................................................................................................................................................. 10

简 介

电动链轨行星轮组合式助残车是一种适用于残疾人、脑中风后遗症和老年行动不便的人的行走辅具，它既能平地行走，也能攀爬楼梯和跨越一定高度的垂直障碍，它在走平地和爬楼梯时分别采用不同的工作原理和机构，因而具有科学、合理、经济性较好的特点。就目前（2013年3?a href="http://www.zw2.cn/zhuanti/guanyuluzuowen/" target="_blank" class="keylink">路荩┪颐谴油喜檠榭隼纯矗饪钪谐邓坪蹩梢运凳悄壳肮谀芗降氖卓钣凶灾髦恫ǖ摹⒔衔涤玫摹⒆灾魇剑ǔ顺?a href="http://www.zw2.cn/zhuanti/guanyurenzuowen/" target="_blank" class="keylink">人自己操控）能爬楼梯和走平地两用电动助残车。目前国内能见到的比较好用的自主式能爬楼梯的电动助残车基本上都是进口的，但进口车全部都是倒着爬楼梯的，这对身体动作本来就不方便的残疾人而言，操作起来是非常困难的，而我们是正着爬楼梯的，这对身手不灵便的残疾人和老年人意义非常重大，无论是从操控便捷性上还是从心理上和安全感上都具有倒着上无法比拟的优势。

一概述

1.1 外形结构

整车占地为127（长）*72（宽）平方厘米。结构简单，操控性好，而且我们正在该专利的基础上实现爬楼时用窄橡胶链轨，走平地时用普通电动车轮的改进，从而大大提高了走平地时的经济性。）

1.2 功能特点

电动链轨行星轮组合式助残车：是一种能上、下楼梯的电动助残车，与传统

1

整体式链轨车相比有以下优点：

1.2.1 地形适应能力较强

适应地形变化能力较强，既能平地代步，又能爬楼梯。

1.2.2 重心起伏变化轻微

在攀爬台阶或跨越垂直障碍时，重心起伏变化小而平缓，形象点说有点类似毛毛虫爬台阶是柔性的，而不像传统整体式链轨车在上台阶时车体前半部分先上翘，然后又下跌撞击地面，因而也就完全避免了传统整体式链轨车在上下台阶时所产生的抛甩、颠簸震动现象，其稳定性、安全性和舒适性大大提高；

1.2.3 障碍通过性能提高

跨越垂直障碍时的动力性能较传统整体式链轨车提高。

1.2.4 座椅角度自动调节

另外还设计了座椅角度自动调节装置，不管车体前俯后仰该机构能始终保持座椅垂直状态，不随车体前俯后仰变化，从而更进一步提高了乘坐的安全性和舒适性。

1.3 适用范围

该助残车不仅适用于腿部残疾，行动不便的残疾人，而且适用于脑中风后遗症患者和手脚不灵便的老年人代步用。

最重要的是该车的操控完全是由乘车残疾人自己独立进行的，不需要别人帮

助，这不但大大提高了残疾人的行动自由和行动便利，而且能极大地提高残疾人的自信心、成就感，有助于他们更加乐观的面对生活中的困难。

二 结构和工作原理：

电动链轨行星轮组合式助残车主要结构是由：后段链轨、行星轮、车架、座椅等组成；行走动力安排在后段链轨部分中，座椅角度调节和链轨与平地轮转换机构安排在车架上。基本结构参见下图：（车架通过铰座C、铰座B分别与行星轮和后段链轨铰接，椅座通过铰座A与车架铰接）

2.1 分段式链轨结构

助残车上、下楼梯的工作原理是采用分段式链轨的工作原理，只是为了简化结构，我们将前段链轨改成了行星轮，具体的上、下楼的工作过程如下图所示：

在上、下楼梯时，座椅通过角度调节装置自动调节座椅姿态，使其始终保持垂直状态。由于车架通过铰座C和铰座B分别于行星轮和后段链轨铰接，车架类似于悬挂状态，整车的重心变化曲线能很好地适应地形变化而平缓圆滑，下面是上台阶时，链轨行星轮组合式车的重心变化曲线与整段式链轨车的重心变化曲线比较示意图：

篇五：爬楼车技术要求与参数

新建兰新铁路站房残疾人电动爬楼车技术要求与参数

1， 爬楼车必须采用可充电蓄电池供电的双电机驱动设备提供驱动动力，必须采用橡胶钢丝

加固的履带设计，且必须有踏板设计能够紧贴所有类型楼梯设计和材料，在底部必须有辅助轮子设计保证爬楼车能在除楼梯外的地面及楼梯转角平台上移动自如，爬楼车平台适合任何类型的轮椅，包括电动型和运动型轮椅。

2， 爬楼车额定载必须重量：≥200kg

3， 爬楼车功率容量：一次充电可持续运行40分钟，约840级楼梯

4， 爬楼车最大工作速度要求：

上楼：6.5米/分钟

下楼：10.6米/分钟

5， 爬楼车适用场所：室内外，不同气候，-50度----+50度

6， 爬楼车电机及控子系统必须采用双电机单智能控制器系统，保证高动力的同时达到同步

安全运行

7， 马达必须采用210W永磁直流马达；

8， 制动：自动防故障电磁制动装置

9， 蓄电池必须采用 24伏密封可充电电池，必须带自动电池充电器

充电电源要求：交流220VAC电源,

爬楼车充电器和蓄电池必须采用免维护蓄电池和充电器

10， 爬楼车机体尺寸：

11，

高度：1280MM

长度：1258MM

宽度：757MM

12， 爬楼车自重量：≤120KG

13， 爬楼车必须采用坦克式履带式爬行，履带必须采用高强度复合橡胶材料，且里面必须有

钢丝加固，履带全长(mm)50m×2,接地长(mm):900;轮距(mm)：524，驱动车轮：前轮（mm）125×1；后轮(mm)150×2；车轮占地(mm)505/445； 轮距(mm)688

14， 爬楼车平台水平升降调节设备

爬楼车平台水平升降调节设备必须采用液压活塞，保证运行时轮椅保持水平，并随意调整平台的高度，方便上下楼梯

15， 爬楼车平台材料：

必须采用采用钢板厚度≥1.6mm厚覆盖，表面必须防滑喷漆处理；

平台总厚度为≥40mm

16， 爬楼车控子操作面板的必备的功能：

采用上下行恒压按钮，释放时自动刹车

必须有紧急按钮，紧急状态下制动

必须有钥匙开关：防止未经授权人员擅自操作

必须带充电显示器功能

必须带角度调节按钮

17， 必须带智能电动联锁的座椅安全带为用户提供了更多的安全保障。只有带好座椅安全带

后，爬楼车才可运行保证安全性，。

18， 必须设有可调节头枕，方便乘客靠枕

19， 必须设有残疾人椅子登载坡道，方便残疾人椅子自动登上爬楼车平台，

残疾人椅子登载坡道必须采用2块3mm厚度的防滑铝合金，11度折弯，长960mm，宽214mm

20， 爬楼车最大工作楼梯倾斜度：≤35度

21， 爬楼车对楼梯工作场地要求：

楼梯宽度≥965MM

需转弯时，平台长度≥1981MM，宽度≥1600MM

22， 爬楼车安全扶手必须采用22.2mm直径钢管，表面防滑喷漆处理

23， 必须获得以下认证：

FDA认证

ISO9001

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