可登樓梯式履帶輪設(shè)計(jì)

余杰 王梓宇 劉順楚

摘要：傳統(tǒng)的輪式輪椅具有一定局限性，一般只能在較為平坦的路面上行駛，但是崎嶇的路面上，表現(xiàn)并不良好，會出現(xiàn)行駛困難的情況。而對于攀登樓梯這種要求，更是不可能實(shí)現(xiàn)，通過采用履帶式輪的設(shè)計(jì)，采用單向軸承與相應(yīng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可滿足攀登樓梯的功能。

關(guān)鍵詞：履帶輪；單向軸承；輪椅

履帶式輪具有良好的通過性，廣泛應(yīng)用于坦克。在崎嶇不平路上及攀登上具有良好的表現(xiàn)，也具有攀登的能力。基于履帶式輪的種種優(yōu)點(diǎn)，將其與輪椅進(jìn)行結(jié)合，并設(shè)計(jì)合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)與之配合，滿足可登樓梯的功能。

一、手輪總成機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

主要結(jié)構(gòu)：手輪總成主要由手輪，芯軸（手輪軸），單向軸承，套筒，插銷，輪體構(gòu)成，手輪總成如圖1。

二、功能的實(shí)現(xiàn)

輪椅可實(shí)現(xiàn)攀登樓梯主要要解決的技術(shù)問題是輪椅在樓梯上可以停住，不會產(chǎn)生后退，而在平坦路上行駛時，既可前行，又可后退。

我們采用單向軸承，套筒，插銷機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的配合，滿足上述的功能。單向軸承是一種在單個方向可以自由旋轉(zhuǎn)，而在另一個方向鎖死的軸承。其配合功能圖的立體圖如圖2，圖3（單向軸承），圖4（插銷），

三、輪椅行駛的兩種路況

下面是輪椅的兩種行駛情況，結(jié)合平面圖圖5說明

1）當(dāng)在樓梯上行駛時，插上插銷（手輪軸的末端A處與輪體是焊接上，緊密連接），隨后使芯軸與套筒形成一個整體，套筒上有鍵與單向軸承的配合，單向軸承的鍵與輪體配合。動力的傳遞路徑為：手輪→芯軸與套筒的結(jié)合體→套筒鍵→單向軸承→單向軸承鍵→輪體。因?yàn)閱蜗蜉S承只能單向旋轉(zhuǎn)，在另一個方向鎖死，所以輪椅輪不能反轉(zhuǎn)，則實(shí)現(xiàn)了輪椅可在樓梯上停住的功能。

2）當(dāng)輪椅在平地上行駛時，拔去插銷，套筒與芯軸分離，成為兩個獨(dú)立的部分。從而使與套筒相連接的單向軸承被孤立從而失效。

則此時動力的傳遞路徑為：手輪→芯軸→芯軸末端A處→輪體。

這樣單向軸承失去作用，從而輪椅可以在平地上實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，從而可以正行和后退。

四、結(jié)論

通過插銷，單向軸承與相應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)以下兩種情況的行駛：

1）當(dāng)插上插銷時，通過單向軸承可以實(shí)現(xiàn)登樓梯的功能。

2）當(dāng)拔去插銷時，可以實(shí)現(xiàn)在平路面上的正行和后退。

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項(xiàng)目：項(xiàng)目名稱：沈陽理工大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：201710144034）

作者簡介：余杰（1996），男，安徽淮南人，本科，車輛工程專業(yè)。