1、...本科生毕业论文（设计）题目电动轮椅机械系统设计学院制造科学与工程学院专业机械设计制造与其自动化专业学生学号___指导教师电动轮椅机械系统设计专业：机械设计制造与其自动化专业学生：耀祖指导教师：侯力摘要：电动轮椅是一种以蓄电池为能源、电机驱动的轮椅车。具有省力、操作简便、车速平稳、无污染和低噪音的特点。适于下肢残疾、高位截瘫或偏瘫以与年老体弱者使用，是一种比较理想的移动或代步工具。但是在市面上的电动轮椅价格还普遍较高，难以在老年人和残疾人人群中普与。设计开发一种价格低廉的电动轮椅必将会有广阔的市场空间。在对国外电动轮椅机械系统研究的基础上，应用现代设计理论与方法，对驱
2、动方式进行分析和再设计，优化车身骨架结构，添加必要的辅助功能装置，利用计算机辅助设计软件构建轮椅与各零部件三维模型。提出一种后轮驱动差速转向的驱动方案，两电机分别控制两后轮的转向和转速来达到轮椅调速和转向的目的，后轮差速转向的驱动方案具有转向灵活等优点。基于这种驱动方案，设计了与之相匹配的减速器与其他传动机构。车身的设计采用了一种简化型的车身骨架，结构坚固稳定又简单轻便，并可灵活拆卸。电动轮椅的机械系统的设计，为新型低成本电动轮椅的设计开发打下了一定基础，提供了一种供参考的驱动方案和骨架结构。关键字：电动轮椅设计开发机械系统差速转向计算机辅助设计Mechanicalsystemde
3、signofelectricpoweredwheelchairMajor:MechanicalDesign,ManufacturingandAutomationStudent:YaozuZhangInstructor:LiHouAbstract:Electricpoweredwheelchairisawheeledvehiclewhichtakesstoragebatteryaspowerandmotorasdrivingwithcharacteristicsoflaborsaving,easyoperation,stabl
4、espeed,free-pollutionandlownoise.Itverybenefitsforthepeoplewithlowerorupperextremelyimpairment,theoldorthevaletudinarians.Tothesepeople,Electricpoweredwheelchairistheirprimaryandidealmeansofmobility.However,thepriceoftheelectricwheelchaironthemarketisalso
5、generallyhigh.Itshardtopopularizeamongtheoldpeopleandthedisabled.Thedesignanddevelopmentofakindlow-costelectricpoweredwheelchairwillcertainlyhaveabroadmarketspace.Onthebasisofthestudyoftheelectricpoweredwheelchairmechanicalsystemathomeandabroad,usethemo
6、dernmechanicaldesigntheoryandmethod,analyseandre-designthedrivemode.Optimizethebodyframestructure.Andaddsomenecessaryaccessibilitydevices.Usecomputeraideddesignsoftwaretobuildathree-dimensionalmodelofthewheelchairanditscomponents.Aschemewithrearwheeldrive,dif
7、ferentialsteeringhasbeenproposed.Twomotorscontroltherotationdirectionandrotationspeedofthetworearwheelsrespectivelytomaketherunningspeedanddrivingdirectionsofthewheelchairchange.Thisschemehastheadvantageofchangedirectionflexibly.Basedonthisdrivingscheme,sp
8、eedreductionunitandothertransmissionsmatchedwiththeschemehavebeendesigned.Asimplifiedtypeofbodyframehasbeenusedinthebodydesign.Thestructureofthistypeofbodyframestrong,stable,simpleandlight.Andcanbedismantledeasily.Thisdesignoftheelectricwheelchairsmech
9、anicalsystemshaslayacertainfoundationforthenewtypelow-costelectricpoweredwheelchair,andhasgivenareferenceschemeaboutdrivemodeandbodyframestructure.KeyWords：Electricpoweredwheelchair,Designanddevelopment,Mechanicalsystems,Differentialsteering,Computeraideddesign目
10、录第1章绪论51.1课题背景与意义51.2国外研究现状61.3本章小结8第2章系统设计92.1设计分析92.1.1设计思路92.1.2本设计的主要工作92.1.3本设计的难点92.2驱动与转向系统设计102.2.1轮椅驱动与转向系统方案分析与选择102.2.2后轮转向式驱动与转向系统设计132.3车身骨架设计152.4防倾装置设计162.5本章小结17第3章详细设计183.1驱动电机的选型183.2蓄电池的选用203.3减速器设计213.4链传动设计253.5车身骨架设计263.6电动轮椅基本参数283.7inventor三维建模28第4章图例30第5章结论与展望31参考文献32第1章绪
11、论电动轮椅是一种以蓄电池为能源、电机驱动的轮椅车。具有省力、操作简便、车速平稳、无污染和低噪音的特点。适于下肢残疾、高位截瘫或偏瘫以与年老体弱者使用,是一种比较理想的移动或代步工具。1.1课题背景与意义随着社会的发展，人口老龄化问题已经越来越凸显，全球60岁以上的老年人口已达6亿左右。2006年欧洲65岁以上的人口大约占该地区总人口的14.7%，达一亿人以上，预计到2035年后将会超过16%，日本政府的一份调查显示，未来10年，日本65岁以上人口的比例可能突破四分之一。我国也正在进入人口老龄化阶段，60岁与以上的老年人已达到1.43亿，占全国人口总数的10.97以上。预计到2010年我国老龄人
15、80万辆。3电动轮椅有着广阔的市场空间。随着中国经济的发展和中国老龄化程度的加剧,电动轮椅将会有很大的市场潜力。据了解,在国外高性能电动轮椅生产厂家集中在美国、德国、英国、瑞典和日本。但是电动的轮椅价格不菲。最低档次的价格也在人民币3万元左右,多功能和高性能进口电动轮椅价格达到人民币十几万、甚至几十万元。这样的价格对我国的普通百姓来说太昂贵了，我国普通家庭的购买力有限，这就要求国生产的电动轮椅不仅实用性要强，价格也要便宜。经设计改装的多功能轮椅，虽然在外观和有些性能参数上还不与国外的高档电动轮椅，但是对一般的家庭来说，它的实用性较强，成本也非常低廉，符合我国一般家庭的购买能力。因此，开发并研
16、制高性能、低成本的电动轮椅有很重要的意义，并将给老年人和残疾人士的生活带来极大的帮助。1.2国外研究现状高性能电动轮椅的生产厂家集中在国外，技术较先进的国家有美国、德国、英国、瑞典、日本和比利时等。生产的电动轮椅功能强大，除一般功能外，还有可记忆地图、自动导航、避障、自动行走、与用户交互等功能，结构也多种多样，有四轮式、三轮式、六轮式和履带式等多种样式，性能也较优秀，除能适应城市中平坦路况外，有些还能登山越野，适应较大坡度和不平度的路况。近几年，国外在高档轮椅方面又有了很大的发展，例如IBOT智能轮椅，不仅能够轻松平稳地在崎岖和很大坡度的路面行驶，还能够上下楼梯，而且可以利用2个后轮站立或行走
17、。在日本，还发明了一种靠脸部表情来控制的高级电动轮椅，使用者只需在头上系上一根特殊的带子，然后通过改变表情就可以实现轮椅的运动。国对电动轮椅的研究较晚，研究还不怎么完善，但近几年发展很快。国厂商生产的电动轮椅大部分为四轮式和六轮式，一般都具有调速、翻越简单路障和防倾倒等功能。虽然国电动轮椅研究还不太完善，但在一定的基础上还是有所提高的。例如国有些生产商在原有轮椅的研究上，发明出利用驱动左、右动力后轮的左、右电机串联连接设计，从而具有差动速度功能，使电动轮椅车行驶时稳定舒适、转向可靠。4近几年，还出现了可立可卧的多功能电动轮椅。开福乐可立可躺电动轮椅随着机器人技术、人工智能技术和传感器技术的进
18、步，电动轮椅的研究朝着智能轮椅的方向发展。智能轮椅是智能型电动轮椅的简称。智能轮椅是将智能机器人技术应用于电动轮椅，融合多种领域的研究，包括机器人导航和定位、模式识别、多传感器融合与人-机接口等，涉与机械、控制、传感器、人工智能、通讯等技术，也称智能轮椅式移动机器人。智能轮椅的种类很多，目前尚没有一个统一的或权威性的定义。高性能智能轮椅通常同时具有电动轮椅与智能机器人的多种功能。作为一种典型的服务机器人，智能轮椅不但可以为老年人和残疾人提供一种良好的代步工具，而且可以具有自主导航、自主避障、人机对话等服务机器人所具有的各种功能，因而可以帮助残疾人和老年人提高自己的生活自理能力和工作能力，使他们
19、更好地融入社会。自1986年英国开始研制第一辆智能轮椅来,许多国家投入较多资金研究智能轮椅。如美国麻省理工学院WHEELESLEY项目、法国VAHM项目、德国乌尔姆大学MAID(老年人与残疾人助动器)项目、BremenAutonomousWheelchair项目、西班牙SIAMO项目、加拿大AAI公司TAO项目、欧盟TIDE项目、KISS学院TINMAN项目、中正大学电机系LUOSON项目、我国863智能机器人智能轮椅项目与第三军医大学外科研究所项目等，由于各个实验室的目标与研究方法不尽一样,每种轮椅解决的问题与达到的能力也不同。初期的研究,赋予轮椅的功能一般都是低级控制,如简单的运动、速
20、度控制与避障等。随着机器人控制技术的发展,移动机器人大量技术用于轮椅,智能轮椅在更现实的基础上,有更好的交互性、适应性、自主性。56智能轮椅向着高性能、多功能、智能化和人性化的方向发展。国外研制的智能轮椅法国VAHM德国MAID麻省理工威尔斯利日本Orpheu1.3本章小结电动轮椅是老年人、残疾人与其他行动不便者的理想代步工具，有着广阔的市场空间。但现在市面上的电动轮椅价格普遍较高，研制开发一种价格低廉、功能齐全的电动轮椅势在必行。国外电动轮椅的研究较早，技术较先进的国家有美国、德国、英国、瑞典、日本和比利时等。国对电动轮椅的研究较晚，研究还不怎么完善，但近几年发展很快。随着机器人技
21、术、人工智能技术和传感器技术的进步，电动轮椅的研究朝着智能轮椅的方向发展。第2章系统设计电动轮椅机械系统主要由驱动与转向系统、支承系统（车身骨架）、防倾倒装置与其他辅助结构组成。2.1设计分析2.1.1设计思路本课题旨在设计开发一种适合老年人和残疾人使用的经济型电动轮椅。根据老年人和残疾人心理和生理特点，电动轮椅必须有与之相适应的性能特点，分析国外同类产品，结合我国的实际情况，总结出要设计的电动轮椅应具备以下功能和特点：1.操作简单灵活。乘坐者通过位于扶手上操作面板控制轮椅，上车即能驾驶，无需复杂的启动工作。可轻松进退，灵活转向，软起动，软停车，自动停止、智能刹车。操作面板上的液晶显示屏可实
22、时显示轮椅功能状态（车速、转弯角度、电池剩余电量等），方便用户控制。2.车身美观坚固。轮椅外观要美观大方，可在户、户外使用。车身骨架坚固，能承受较大冲击而不变形，保证用户安全。轮椅结构稳定，前后要有防倾翻装置。3.座椅舒适安全。座椅结构设计要符合人体工程学原理，长久乘坐也不会感到疲劳。座椅的设计还要使4.功能齐全、成本低廉。除以上功能外，还应具有照明、警报等功能，以应对特殊状况。而轮椅总成本不能过高，应在5000元人民币以，以使大部分中国家庭都能接受。782.1.2本设计的主要工作设计开发一台电动轮椅，首先要对国外电动轮椅有较为细致的了解，以期借鉴优点改进不足，研究国外现有电动轮椅的驱动方案和
23、车身结构。前期的准备工作有以下两点：1.搜集国外电动轮椅领域的研究资料，了解电动轮椅领域的先进技术。2.调查市面上的主流电动轮椅，分析研究现有电动轮椅的优缺点以与可改进之处。特别是驱动方式以与各种方案的特点与适用环境。本课题的主要设计任务是电动轮椅的机械系统设计，主要有以下几部分组成：1.轮椅驱动与转向系统设计。包括驱动与转向方案的分析和选择、驱动与转向系统的整体设计、电动机的选型、减速器的设计、其他传动装置的设计、蓄电池的选择等。2.轮椅车身骨架设计。包括人体坐姿分析、前后轮布置、骨架各组成部件形状和尺寸设计等。3.轮椅整体三维建模。包括各零部件的建模和装配，总装配和生成二维工程图。2.
24、1.3本设计的难点本课题的难点是驱动与转向系统的设计，驱动与转向系统驱动电动轮椅的行驶和转向，是电动轮椅的核心部分。它包括电机、与控制系统相连接电机控制器、减速器和其他传动部分等装置组成。能否平稳行驶和灵活转向是决定电动轮椅机械系统设计成败的关键，也是电动轮椅机械系统设计中的重点难点驱动与转向系统的设计要求要考虑到电动轮椅动力性、安全性、电能利用率和轮椅成本等诸多方面因素，需要宏观把握，统筹兼顾。此系统的设计要求在现有电动轮椅驱动与转向方案的基础上通过改进提出多种供选方案，并结合所要设计的电动轮椅应具本有的特点和各方面因素分析各个方案的优缺点，选择一种最合适的驱动与转向方案，并对系统的各组成部
25、分进行详细设计。2.2驱动与转向系统设计驱动与转向系统完成电动轮椅的主要动作，是电动轮椅的核心部分。它包括电机、与控制系统相连接并控制电机转速、转向的电机控制器、与电机输出端相连的减速器和其他传动部分等装置组成。驱动与转向系统的设计要求其能使轮椅平稳的行进或后退，灵活并尽可能大角度围的转向，快速的制动，并保证乘坐安全舒适。通过控制器控制直流电机转速和转向可以达到调节后轮与驱动轮转速和转向的目的，从而控制轮椅的行驶速度和行进或后退。由于直流电机的额定转速一般较高，远高于轮椅平稳行驶时后轮所要求的转速，而直流电机的额定输出转矩又较低，不足以驱动后轮克服地面摩擦阻力转动，所以，必须在直流电机输出端设
26、置减速器，以减低输出转速，增大输出转矩。另外，由于路况原因，即使匀速直线行驶，轮椅后轮所受载荷也会有不同程度的变化，若将减速器输出端直接刚性连接到后轮轴上，后轮所受载荷的剧烈变化会直接经减速器传递到电机轴上，影响电机的正常工作和使用寿命，还会对控制系统对电机转速的控制精度有影响。所以，在减速器输出端和后轮轴之间必须有添加其他传动机构，以减弱载荷变化的剧烈程度，使载荷趋于平稳。考虑到以上要求，设计可行的驱动与转向系统的供选方案，并对各方案优缺点进行分析。2.2.1轮椅驱动与转向系统方案分析与选择电动轮椅驱动与转向系统的设计方案灵活多样，驱动与转向系统方案的选择对电动轮椅的机械效率、整车结构布置、
27、行驶性能与控制方案的设计等有重要的影响，由于电动轮椅一般采用后轮驱动，所以根据转向方式的不同，有两种可采用的转向方案：1.前轮转向式2.后轮转向式方案一：前轮转向式方案布置示意图用一个直流电机驱动两后轮转动作为轮椅行驶主运动，通过调节直流电机转速来改变轮椅行驶速度。一个步进电机控制两前轮相对轮椅前进方向的偏转角度，配合后轮主运动，使轮椅在行驶中转向。控制系统向步进电机输送脉冲信号使步进电机转过特定角度，步进电机通过三对交错轴斜齿轮传动驱动两前轮同步偏转（如下图）。两前轮偏转轴顶端都装有盘形弹簧，弹簧另一端固定在轮椅车身上，转向完成后，控制系统不再向步进电机输送脉冲信号，步进电机无输出，两前轮
28、在弹簧力的作用下回复到初始位置，以实现转向后前轮自动复位。前轮传动机构后轮驱动轴由两根半轴组成，两半轴间装有差速器，直流电机经一减速器与差速器相连。轮椅直线行驶时，两后轮所受地面摩擦阻力一样，差速器向两半轴输出相等转速。前轮偏转一定角度，使两后轮所受地面摩擦阻力不相等，侧后轮所受地面摩擦阻力大，差速器向两后轮输出不同转速，使外侧后轮转速大于侧后轮转速。轮椅转向时两后轮被动实现差速。此方案的优点是驱动系统与转向系统分开，行驶方向控制与行驶速度控制相互独立，互不影响，基于这种结构的控制系统设计相对简单，易于实现。转向原理简单，只需通过输入步进电机的脉冲个数来控制前轮偏转角就可实现转向。且转向精度高
30、度，需要控制侧后轮以角速度W1=(R-L/2)/（r*t）转动，外侧后轮以角速度W1=(R+L/2)/（r*t）转动。采用双直流电机驱动，所需直流电机功率约为单直流电机驱动时电机功率的一半，电机尺寸可以更小，两直流电机与减速器等结构都布置在后轮轴线上，且省去了差速器和前轮的转向系统，系统结构更为紧凑。但求电机转速与转矩围宽，对电机性能要求高。使用后转向，转向灵活，可以任意转向角度和转向半径转向。此方案将驱动系统和转向系统融为一体，虽只需控制两直流电机转速变化，即可实现轮椅的驱动和转向。但是转向时要求控制系统实时精确的控制两直流电机转速，对控制策略要求更高。910所要设计的电动轮椅应能同样适应室
31、与户外的使用，要求有较高的灵活度，而转向的灵活度尤为重要，后轮转向方案可实现轮椅的任意半径。任意角度灵活转向，前轮转向方案适用于室外宽阔路面小角度大半径转向场合，室转向困难，几乎无法在室使用。综上所述，决定采用后轮转向式方案。2.2.2后轮转向式驱动与转向系统设计在后轮转向式驱动与转向系统中，后轮驱动轴被分成两段半轴，两直流电机经过固定速比减速器减速分别独立驱动两侧后轮，两套电机、减速器与传动机构的运动互不影响，并且分别接收控制系统传来的控制信号。为保证当控制系统向两直流电机输出一样控制信号时两后轮转速、转向一样，两直流电机应选用一样型号，相应的，两套减速器和传动机构也应具有一样尺寸和传动比。
32、驱动方案单侧示意图此系统有两套背对的直流电机和相应的减速器与传动机构等都在后轮轴线方向上分布，由于轮椅轮距不可能太大，这就要求直流电机和减速器的轴向尺寸不能过大。而直流电机的轴向尺寸对直流电机的额定功率、扭矩等参数有影响，一般来说，具有越大额定功率、扭矩的同一系列电机轴向尺寸也越大。所以，在选择直流电机时，应特别注意，既要尽可能的选择较大扭矩的电机，以减小减速器所需减速比，又要考虑到电机轴向尺寸的限制。11轮椅行驶中，前轮虽然不做控制，但在后轮差速转向时，若前轮可随意偏转，会严重危害轮椅转向性能和行驶安全。所以必须对前轮偏转的灵活性加以限制，在前轮转向轴上添加阻尼，以使前轮在受到地面摩擦力矩的
33、时候才可偏转一定的角度，并在摩擦力矩消失后自动复位。前轮阻尼装置的设计如图所示，扭转弹簧一端固定在轮椅车身上，一端与前轮偏转轴相连，车身与前轮偏转轴之间安装有推力滚子轴承。当前轮受到足够大的地面摩擦力矩的时候，前轮偏转轴克服弹簧阻力转过一定角度，以使摩擦力矩与弹簧阻力矩相平衡。当摩擦力矩减小或消失时，前轮在弹簧力的作用下恢复到初始位置。2.3车身骨架设计轮椅车身骨架是电动轮椅主体和支承结构，承载轮椅车身自重和乘坐者重量，电动轮椅的所有零部件最终都要装配到车身骨架上。轮椅骨架的设计应考虑到驱动系统的布置，为驱动系统的部件留出充足空间，并使轮椅重心分布合理。轮椅椅座形状需符合人体坐姿，使乘坐舒适。
35、必要的可拆卸部分的减少，也使车身骨架整体更加坚固，结构也更稳定。12由上图可看出，电动轮椅车身骨架主要组成部分有椅座、椅背、扶手、底架、承腿架等，通过对市面上现有电动轮椅车身骨架结构的研究和分析，决定将其设计为四部分：侧面骨架、椅座、椅背和底架板。侧面骨架由扶手、底架、承腿架固连在一起组成，承载轮椅重量，并传递到前后轮轴上。椅座、椅背和底架板都通过螺栓连接两侧侧面骨架，保持两侧骨架始终平行；椅座承载乘坐者的重量；底架板上放置电机、减速器等部件。2.4防倾装置设计电动轮椅在行驶中突然加速或减速和紧急制动会使轮椅前倾或后倾，小角的前倾或后倾会影响轮椅行驶平稳性，当倾斜角过大时会使轮椅倾倒，严重危害
36、行驶安全。合理的分配轮椅整车重量，把轮椅后轮轴位置后移，使轮椅重心位于前后轮之间，靠近后轮的地方，可以减弱轮椅加减速和制动时前后倾的趋势。减弱轮椅行驶中的摇摆。但是不可预知的突发外力作用依然有可能使轮椅发生大角度倾斜以致轮椅倾倒。所以，为电动轮椅设计防倾倒装置是必要的。防倾装置的作用是限制轮椅的最大倾角，以使轮椅只能发生小角度倾斜，防止轮椅前后倾倒。防倾装置有前后防倾轮组成。轮椅平稳行驶时，前后防倾轮不与地面接触，当轮椅前倾一个较小的角度时，前防倾轮着地，以防止轮椅更大角度的前倾。如图所示：2.5本章小结本文要设计一种适合老年人和残疾人使用的经济型电动轮椅，应具备操作简单灵活、车身美观坚固、座
37、椅舒适安全、功能齐全成本低廉等特点。轮椅的设计工作包括驱动与转向系统设计、轮椅车身骨架设计、三维建模。设计难点在于驱动与转向系统设计。驱动与转向系统采用后轮转向式方案，具有转向灵活，可以任意转向角度和转向半径转向和结构紧凑的优点。前轮阻尼装置有助于保证转向的平稳。驱动与转向系统由成对的电机、减速器、链传动等组成。车身骨架由侧面骨架、椅座、椅背和底架板组成，要求结构坚固稳定又简单轻便，可灵活拆卸组装。防倾倒装置防止轮椅前后倾倒。第3章详细设计电动轮椅机械系统详细设计包括驱动电机的选型、蓄电池的选用、减速器设计、链传动设计、车身骨架尺寸设计等。3.1驱动电机的选型目前常用的驱动电机有直流电机、
38、交流异步感应电机、永磁无刷电机、开关磁阻电机和永磁同步电机等。它们的各方面性能比较如下表：电动轮椅对驱动电机性能的基本要求有：1.足够大的起动转矩,以满足电动轮椅快速启动、加速、爬坡、频繁启、停的要求；电机的调速围小，一般在25%100%最大转速围，近似有小转矩、恒功率的输出特性，满足电动轮椅以较高车速匀速行驶工况的要求；2.比功率大(比功率定义为单位质量能提供的最大功率)，以最大功率计时，一般应达(11.25)kW/kg以上；3.快速的转矩响应特性，在各种车速围能快速柔和地控制驱动和制动转矩，要求电机可控性高、稳态精度和动态特性好；4.具有良好的环境适应性，在不同的工作条件下能可靠地工作
39、；5.维护简单，工作噪声低。无刷直流电机的特点是既有永磁体又有励磁绕组，永磁体通常嵌入转子之中，励磁绕组固定于定子之上，通过调节励磁电流控制气隙磁通，它可以方便的在高速区进行弱磁调节，提高电机的驱动特性。同时无刷直流电机采用离散转子位置反馈信号控制换相；并用交流方波供电，由于方波磁场与方波电流之间相互作用产生的转矩比正弦波大。因此永磁无刷电动机具有转矩、功率密度大、位置检测和控制方法简单、效率高的优点。13电动轮椅驱动电机类型的选择需要综合考虑电动车动力性要求、电机的性能、重量、尺寸等技术水平因素和成本等经济因素。电机输出转矩经减速器等传动机构增大后带动后轮克服地面摩擦力转动，当整个驱动系统的
40、输出转矩大于行驶中的阻力时，轮椅加速行驶；当输出转矩小于行驶阻力时，轮椅减速行驶。电机输出转速经减速器等传动机构减速后的转速即为后轮转速。电动轮椅驱动力与行驶阻力的平衡关系可由下式给出：式中，为驱动力；为地面摩擦阻力；为空气阻力；为爬坡阻力；为加速阻力；为所有电动机输出总转矩；为传递效率；为减速器减速比；为其他传动机构传动比；为后轮半径；为整车质量；为滚动阻力系数；为车速；为道路坡度；为空气阻力系数；为车辆迎风面积；为轮椅质量换算系数。1415由于我们要设计的电动轮椅的期望行驶速度为515km/h，速度较低。行驶路况多为坡度很小的平坦路面，所以空气阻力和坡度阻力都很小，相对地面摩擦阻力可忽略
47、能(快速充放电性能和抗过充、过放能力好)；(5)电池一致性好；(6)价格较低；(7)使用维护方便；(8)其它性能好，无环境污染问题(电池生产、使用、报废回收的过程中不能对环境产生不良影响)。综合上述，目前应用最广泛的还是铅酸电池，除了以上优点外，还主要在于它的技术比较成熟、价格比较便宜和稳定可靠的性能。目前实用化的动力蓄电池除了电动自行车外，各种特种车辆和电动车也都使用铅酸电池。所以选用铅酸电池作为电动轮椅蓄电池。3.3减速器设计要设计传动比为3的齿轮减速器，考虑到直齿圆柱齿轮减速器单级传动比最大为4，斜齿轮为5，行星齿轮减速器单机最大传动比为8。16决定采用单级直齿圆柱齿轮减速器。由于轮
49、5动载荷系数取1.1齿间载荷分配系数：齿向载荷分布系数：载荷系数K：弹性系数节点区域系数重合度系数：接触应力最小安全系数应力循环次数：按电动轮椅每天以10km/h的平均速度行驶3h预期轮椅寿命为五年计算。接触寿命系数许用接触应力：验算许用接触应力计算结果表明，接触疲劳强度符合要求；否则应调整齿轮参数或改变齿轮材料，并再次进行验算。4.确定传动主要尺寸实际分度圆直径d：实际传动比：中心距：齿宽：5.齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数：取应力修正系数：取重合度系数：齿间载荷分配系数齿向载荷分配系数载荷系数K：弯曲疲劳极限：弯曲最小安全系数：弯曲寿命系数：尺寸系数：许用弯曲应力：验算弯曲强度：符合要
50、求减速器3.4链传动设计链传动具有传动效率高；能在温度较高、湿度较大的环境中使用；紧力小，轴上载荷小等优点。电机额定工作时，减速器输出轴转速为，后轮轴转速为；传动功率0.1kw。选择链轮齿数小链轮齿数：取传动比：大齿轮齿数：选取链节距初定中心距：取链节数：取传动功率：选用套筒链确定实际中心距取计算作用在轴上载荷链速：有效拉力：轴上载荷：链传动3.5车身骨架设计侧面骨架主要有钢管焊接而成，下部底架采用外径40mm、径30mm的钢管，扶手和承腿架部分钢管外径30mm、径20mm。侧面骨架与椅座和底架板相连接的地方沿钢管焊接厚度为2mm的钢板，以方便打孔，用以螺栓固定椅座和底架板。椅背由外径30
52、entor软件对电动轮椅进行三维建模和装配。Inventor是Autodesk公司推出的一款三维可视化实体模拟软件。AutodeskInventorProfessional包括AutodeskInventor三维设计软件；基于AutoCAD平台开发的二维机械制图和详图软件AutoCADMechanical；并加入了由业界领先的ANSYS技术支持的FEA功能，可以直接在AutodeskInventor软件中进行应力分析。在此基础上，集成的数据管理软件AutodeskVault用于安全地管理进展中的设计数据。由于AutodeskInventorProfessional集所有这些产品
53、于一体，因此提供了一个无风险的二维到三维转换路径。AutodeskInventor软件是一套全面的设计工具，用于创建和验证完整的数字样机；帮助制造商减少物理样机投入，以更快的速度将更多的创新产品推向市场。AutodeskInventor正在改变传统的CAD工作流程：因为简化了复杂三维模型的创建，工程师即可专注于设计的功能实现。通过快速创建数字样机，并利用数字样机来验证设计的功能，工程师即可在投产前更容易发现设计中的错误。Inventor能够加速概念设计到产品制造的整个流程。Inventor有着强的的标准零件库，使用Inventor软件进行部件的装配，可以省去对一些常用标准件（如螺栓、