毕业设计（论文）-电动爬楼梯助力车结构设计.docx

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1、天津职业技术师范大学TianjinUniversityofTechnologyandEducation毕业论文专业：机电技术教育（数控维修方向）班级学号：机电1502学生姓名：指导教师：二CI一九年六月本设备是一种多功能电动载物助力爬楼装置,旨在解决中层和高楼层的居民(特别是年纪大活动不便的人)带着东西爬上楼下楼十分困难的,同时,它还可以减少搬运货物的物流人员的负担。电动助力推动，既可以爬楼梯，也可以在平坦的道路上行走。本设计首先对国内外市场现有的助力爬楼结构进行了简单的分析，从中找出这些产品的不足之处。同时，根据人体对各种功能的需求，适用于各种人群使用的多功能提出了结构设计方案，在机械结构设

2、计方案和控制系统应用的基础上进行分析，同时还对爬楼车的速度，小车驱动力矩和强度计算。最后，通过应用SoIidWOrkS2016进行了整车运动仿真,并对关键部件进行了应力分析。(1)研究多功能电动助力爬楼装置，对不同设计进行分析对比，确定最后方案。(2)详细设计了多功能电动助力爬楼装置的机械传动系统。(3)完成通过SolidWorks2016的平台的三维模型装配，检查是否存在问题或干涉等，最后进行运动仿真。(4)基于ANSYS对主要部件进行静力分析，验证设计的结构应力是否合理。(5)在满足上述所有条件的前提下，进行整个设计试制作，现场测试设备的可行性。结果表明，在合理的负载条件下，该装置无运动干

3、涉，材料刚度和强度满足要求。因此，本工作的多功能电力辅助装置能够保证安全，有比较快速的行驶能力，足以满足无电梯公寓楼快速行驶和安全爬坡的需要。结果显示，在合理的负载条件下，该装置不受运动干涉，材料的强度和刚度满足了要求。因此，本项工作的多功能电力辅助装置具有安全保障和较快运行能力，可以满足无电梯楼快速运行和安全坡攀登的需要。关键词：载物装置；多功能；爬楼；结构设计AbstractThisworkisamultifunctionalelectricclimbingdevice.Inordertosolvetheproblemofresidents(especiallytheelderly)car

4、ryingheavythingsupanddown,aswellasthelogisticspersonnelcarryingproblems,Idesignedanelectricboosterwithbothclimbingandroadfunctions.Thispaperfirstbrieflyanalyzestheexistingweightincreasingdevicesinthedomesticandforeignmarkets,andpointsouttheirshortcomings.Thenaccordingtothefunctionalrequirements,mult

5、i-functionalelectricdevicedesignschemeandclimbingandroadfunctionsfordifferentpeople,andanalysisofthestructureofthecarandclimbingprinciplesaccordingtothedesignscheme,theoreticalanalysisandcalculationofequipmentandequipmentspeedclimbingability.Finally,theSolidWorks2016platformisusedtosimulatetheoveral

6、lmotionandanalyzethestressofkeycomponents.(1) studythemulti-functionalelectricclimbingdevice,comparedifferentschemesanddeterminethefinalscheme(2) themechanicaltransmissionsystemandprogramcontrolsystemofthemulti-functionalelectricclimbingdevicearedesignedindetail(3) theassembly3dmodelbasedonSolidWork

7、s2016wasinstalled,andinterferencewastested.Finally,motionsimulationwasconducted(4) conductstatisticalanalysisofmajorcomponentsbasedonANSYStoverifywhetherthedesignedstructuralstressisreasonable(5) Inthecaseoftheabovetheconditionsaremet,maketheoverallproductionandfieldtestofthefeasibilityofthedeviceTh

8、eresultsshowthatthestiffnessandstrengthofthematerialaresafeenoughunderreasonableloadingconditionsandwithoutmotioninterference.Therefore,theworkoftheutilitymodelcanmeetthepowerrequirementsofclimbingfloors,andhasrelativelyfastroadspeedcapacity,andcanfullymeettherequirementsofnon-elevatorbuildingsformu

9、lti-functionalelectricaldeviceswithbothclimbingfunctionandroadfunction.Keywords：loadingdevicemultifunctionalclimbarchitecturaldesign摘要错误!未定义书签。Abstract错误!未定义书签。1绪论错误!未定义书签。1.1 选题背景错误!未定义书签。1.2 国内外研究现状错误!未定义书签。1.2.1 履带式错误!未定义书签。1.2.2 步进式错误!未定义书签。1.2.4 腿足式错误!未定义书签。1.3 研究意义错误!未定义书签。2爬楼车设计方案说明错误!未定义书签。3

10、爬楼车的工作原理与特点错误!未定义书签。4设计方案分析错误!未定义书签。5设计计算错误!未定义书签。5.1 选择电动机错误!未定义书签。5.2 蜗轮蜗杆传动设计错误!未定义书签。5.3 轴的设计计算错误!未定义书签。5.4 键联接的校核强度215.5 销联接的强度校核215.6 蜗轮轴的轴承的选择和计算错误!未定义书签。6爬楼车的总体设计247三角轮主轴制造工艺337.1 主轴加工要求337.2 工艺规程设计337.3 工艺方案的比较347.4 本章小结36设计总结38参考文献401绪论1.1 选题背景我国城市化发展越来越快，住房需求也就越来越大。根据国务院的规定住房和城乡建设厅,10层以上，

11、按上述规定要求需要电梯的安装，下面10层，虽然有相关规定,例如国家有关建筑设计防火规范和国家高楼层民用建筑设计防火规范建议。但只有部分的具体要求安装电梯。也就是说，从中国目前的发展状况来看，受其他因素的限制，10层以下的普通住宅大多没有电梯，居民上下搬运货物非常不便。人口老龄化逐年加剧，独居老人的数量逐年增加，我们需要重视对老龄群体的照顾。老年人在日常生活中搬运物品是不可避免的，但很多困难都是由身体的约束带来的。特别是生活在没有电梯的老小区的老年人，生活质量严重下降。在旧城区安装电梯的想法很美好，但现实是很残酷的，而且受到很多条件的制约。研制出一种多功能的老年人电动登山辅助工具，可大大改善老年

12、人的登山问题。随着电子商务的发展，现在楼层建的越来越高，爬楼送快递变得越来越难。一旦货物很重，他们需要依靠两个或三个或更多的送货人员，以满足楼上布局的要求。该设备可以降低物流业的体力劳动和帮助后勤人员的依赖运输货物到指定的楼层方便快捷。此外，许多大型购物中心都拥有上门送货服务，尤其是在普通大件电子产品中，如果这个地区没有电梯，工作就会很辛苦。还有许多家水和煤气供应工厂不能等着这家快递公司，于是把工件转移到楼上就给居民带来了很大的不便。本次设计的爬楼助力机器人不仅上楼迅速可转向，而且安全，可以方便高效的实现快速爬楼运输物品，并且在运输过程中降低人的劳动力和工作强度。在此基础上为了满足以及响应市场

13、的需求，本工作设计了一种带负载的多功能电动攀登装置，为老年群体和后勤人员提供方便。11.2 国内外研究现状通过查阅大量的书籍和资料，对市场上现有的攀爬设备进行分析，根据运动的方式将其分为，履带式、步进式和腿足式三大类。以下是对三种运动方式进行简单的介绍。1.2.1 履带式履带爬升装置原理相对简单,技术成熟。利用智能检测技术对路面环境进行分析,确定下一步的行动。1这类设备通常设置两种行走模式，一种是平路，在这种情况下可以使用滚轮模式，另一种是楼梯路，然后它会改变轨道模式爬楼。爬完最后一步后，路面又会变平，变回滚动的道路。333435363738毛毛虫的适应性很强，能在各种复杂、不规则的道路上行走

14、。如果应用这一原则，它可以变成轮椅，这可以提供很大的方便，老年人或残疾人的腿和脚不便。然而，它也有很大的局限性。该设备的两种旅行方式完全不同，2导致它必须携带两种旅行设备，占地面积大，而且质量也很大，携带和摆放都比较困难。此外，履带式会导致高磨损，以及设备的维护成本非常高，即使是楼梯也同。如图1-1的(a)、(b)(C)所示。(C)(b)图1-1履带式爬楼装置1.2.2 步进式步进式楼梯爬升装置，多步运动是由复杂的机械机制进行的.当你爬上楼梯时，设备会把负荷抬起来，移到下一步，重复这些步骤来爬上楼梯。楼梯攀爬装置有几种不同的机械结构.攀岩装置性能良好，适用于所有楼梯，但对控制要求很高。图1-3

15、a和(b)显示。(b)图1-3步进式爬楼装置1.2.4 腿足式腿式的主要特点是步进动作类似于用腿爬建筑物的过程。早期的攀爬装置使用这种方法。网下一步，两套腿和脚装置中的一套触碰到它承载整个装置重量的地方，另一套把它抬上一段台阶，改变它的重心，就像一个人的腿爬上一座大楼一样。这种攀登装置运动范围小，行走时运动相对缓慢，控制和操作比较复杂。如图1-4所腿式的主要特征是步进运动类似于用腿攀爬建筑物的过程。早期的攀岩装置采用了这种想法。678接着，两条腿和脚装置中的一种接触到它承载整个装置重量的地方，另一种则抬起一步来改变重心，就像一个人的腿爬上一座大楼一样。这种攀登装置运动范围小，行走时运动相对较慢，控制和操作复杂。如图14所示。图14腿足式爬楼装置1.3 研究意义从上文导言起，我们可以看到关于国内和国外爬楼装置的研究已经足够深入，但现有的问题越来越多。与外国相比，国家研究的时间很晚。由于各种因素的影响，研究无法集中人力、物力和财力资源。升级装置的成本很高，因此很难在日常生活中广泛使用。为了普及，我们必须首先解决两大成本和多功能问题。目前,许多公寓仍然没有电梯,在大多数情况下,电梯可能受到损坏,而7或8楼的用户难以攀登、购买蔬菜或运送食品。在回答这些问题时,我认为,使用梯子的机器人的应用前景不广。如果取得成功,将取得不可估量的经济效益,并对人