畢業(yè)設(shè)計(jì)----手推折疊輪椅設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)</b></p><p>　　題目：手推折疊輪椅的設(shè)計(jì)</p><p>　　姓 名： </p><p><b>　　所在院系： </b></p><p><b>　　專業(yè)班級： </b></p><

2、p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p><b>　　2009年 月</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書</p><p>　　注：1、此表一式三份，系部、指導(dǎo)教師、學(xué)生各一份。</p><p>　　2、類別是指畢業(yè)論文或畢業(yè)設(shè)計(jì)，類型指應(yīng)用型、理論研究型和其他。&

3、lt;/p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要4</b></p><p>　　Abstract4</p><p>　　第一章 折疊輪椅設(shè)計(jì)的概述5</p><p>　　1.1 折疊輪椅設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀6</p><p&

4、gt;　　1.2 折疊輪椅設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)8</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)所研究的內(nèi)容8</p><p>　　第二章 折疊輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1 折疊輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀9</p><p>　　2.2 折疊輪椅的現(xiàn)代設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)11</p&

5、gt;<p>　　2.2.2 可靠性設(shè)計(jì)13</p><p>　　2.2.3 價(jià)值工程15</p><p>　　2.3 折疊輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17</p><p>　　第三章 折疊輪椅的材料和力學(xué)分析18</p><p>　　3.1 新型材料的簡介18</p><p>　　3.2 按照強(qiáng)度理論選擇

6、折疊輪椅的材料19</p><p>　　3.3 按照剛度理論選擇折疊輪椅的材料21</p><p>　　3.3.1扭轉(zhuǎn)時的剛度計(jì)算22</p><p>　　3.3.2 彎曲時的剛度計(jì)算23</p><p>　　第四章 折疊輪椅的功能分析25</p><p>　　4.1 利用價(jià)值工程進(jìn)行折疊輪椅的功能分析25

7、</p><p>　　4.2 折疊輪椅的創(chuàng)新設(shè)計(jì)27</p><p>　　4.3 多功能折疊輪椅的設(shè)計(jì)28</p><p>　　第五章 折疊輪椅的3D模型制作29</p><p>　　5.1 基于Pro-e建立折疊輪椅的3D模型29</p><p>　　5.2 折疊輪椅收折全過程31</p>&

8、lt;p>　　第六章 折疊輪椅設(shè)計(jì)和制作的前景展望34</p><p>　　6.1 折疊輪椅設(shè)計(jì)的前景34</p><p>　　6.2 折疊輪椅制作的前景35</p><p><b>　　結(jié)束語36</b></p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)37</b></p>

9、<p><b>　　致 謝38</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　根據(jù)所收集的各類文獻(xiàn)及市場出售的各種折疊式輪椅顯示，目前絕大多數(shù)折疊式輪椅皆僅止于左右折疊，所以收折之后所占的體積仍是非常龐大，如此將造成搬運(yùn)、載送上的困難，且施力不易，攜帶相當(dāng)不方便，對于必須經(jīng)常外出而行動不方便者，將形成非常大

10、的負(fù)擔(dān)。目前市面上亦有兩三種可收折成手提箱大小的折疊式輪椅，稱為組合式輪椅，但其最大的缺點(diǎn)是組裝程序相當(dāng)?shù)膹?fù)雜和費(fèi)時，在每一次的使用前與收復(fù)過程中，必須經(jīng)過相當(dāng)繁瑣的步驟，對于使用時間短而使用次數(shù)多的患者而言，是一個非常困擾的問題。本設(shè)計(jì)所要研究的手推型折疊輪椅僅以連桿機(jī)構(gòu)所組成，從經(jīng)過設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)要求的限制，及各類參考文獻(xiàn)中得出了最適合此類機(jī)構(gòu)的是Watt I型六連桿機(jī)構(gòu)，并且進(jìn)行了應(yīng)用材料的確定、桿件的力學(xué)分析和整體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后完

11、成了實(shí)體3D模型的制作。所以本設(shè)計(jì)所研究的手推型折疊輪椅是由單一自由度收折，并且沒有分離的零件，不需使用任何拆卸工具即可以達(dá)到收折后體積小、重量輕、操作簡便，像行李箱拖行及站立收藏等特性，適用于下肢癱瘓、年老體弱多病和行動不方便者，是一種非常理想的代步工具。</p><p>　　關(guān)鍵詞：手推型折疊輪椅; 連桿機(jī)構(gòu); Watt I六聯(lián)桿機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　Abs

12、tract</b></p><p>　　According to the literatures collected in this research, most of the folding wheelchair can only be folded in lateral direction and the folded volume is still too big to carry or to

13、 transport and it becomes a terrible burden for active wheelchair users. There are two or three folding wheelchairs selling in the market, which can be folded into the size of a suitcase and is called “assembly wheel

14、chair.” Their major defect is lengthy and complicated assembling procedures. Every time the user f</p><p>　　Keywords ：hand-push wheelchair; linkage; Watt-I six-bar</p><p>　　第一章 折疊輪椅設(shè)計(jì)的概述</

15、p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)的最終目的是為市場提供優(yōu)質(zhì)高效、價(jià)廉物美的機(jī)械產(chǎn)品，在市場競爭中取得優(yōu)勢，贏得客戶，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。產(chǎn)品的質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益取決于設(shè)計(jì)、制造和管理的綜合水平，而產(chǎn)品設(shè)計(jì)則是關(guān)鍵。沒有高質(zhì)量的設(shè)計(jì)，就不可能有搞高質(zhì)量的產(chǎn)品；沒有經(jīng)濟(jì)觀念的設(shè)計(jì)者，決不可能設(shè)計(jì)出性能價(jià)格比好的產(chǎn)品。因此，在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)特別強(qiáng)調(diào)和重視從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，合理地確定系統(tǒng)的功能；應(yīng)注重新技術(shù)、新工藝及新材料等的采用；

16、應(yīng)努力提高產(chǎn)品的可靠性、經(jīng)濟(jì)性及安全性。</p><p>　　1.1 折疊輪椅設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　由于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展和進(jìn)步，人類的壽命正逐漸的往上提升，致使各國老年人口將不斷增加，然而高齡化的社會結(jié)構(gòu)已然成為世界各國的重大挑戰(zhàn)。針對這些年長而行動不方便的使用者而言，其身體各部分器官正逐漸退化，再加上神經(jīng)肌肉萎縮，自行驅(qū)動輪椅是非常困難的事，因此他們將不適合使用具有手輪圈的自

17、推型輪椅，而手推型輪椅較能符合其需求。</p><p>　　許多行動不便者在解決移動能力障礙時，最直接使用的工具便是輪椅。根據(jù)我國統(tǒng)計(jì)部門統(tǒng)計(jì)，截止到2006年4月1號，全國現(xiàn)有各類殘疾人總數(shù)約8296萬人，占總?cè)丝跀?shù)的比例為6.34%，而屬于肢體殘疾的占總殘疾人數(shù)的比例為29.07%，人數(shù)達(dá)到2412萬，如圖1.1所示。與1987年第一次全國殘疾人抽樣調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，肢體殘疾人數(shù)略有所增加。2005年底，

18、中國60歲以上老年人口1.44億，占總?cè)丝诘谋壤_(dá)11%?，F(xiàn)在我國60歲以上老年人口每年以3%的速度遞增，如圖1.2所示。在60歲以上的老年人口中，有相當(dāng)一部分老年人在日常生活和工作中，在疾病治療和康復(fù)過程中，都需要借助使用輪椅。這對于家庭生計(jì)、社會成本與國家經(jīng)濟(jì)均會造成嚴(yán)重的影響，不可輕視。對于青壯年的肢體障礙患者而言，輪椅可使他們重新返回職場，以改善家庭生計(jì)和降低社會負(fù)擔(dān)；對于行動不便的高齡老人或出現(xiàn)重度神經(jīng)肌肉萎縮的患者而言，輪椅

19、是他們走出戶外的最佳輔具，不但能改善他（她）們的精神生活，而且在心靈層面上更得到慰藉。</p><p>　　圖1.1 2006年全國殘疾人抽樣調(diào)查統(tǒng)計(jì)情況</p><p>　　根據(jù)中國國務(wù)院新聞辦公室2006年12月在北京發(fā)布的《中國老齡事業(yè)的發(fā)展》報(bào)告提供的數(shù)據(jù)顯示，2005年底，中國60歲以上老年人口1.44億，占總?cè)丝诘谋壤_(dá)11%?，F(xiàn)在我國60歲以上老年人口每年以3%的速度遞增，

20、如圖1.2所示。</p><p>　　圖1.2 60歲以上占總?cè)丝跀?shù)</p><p>　　1.2 折疊輪椅設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)</p><p>　　本設(shè)計(jì)所研究的折疊機(jī)構(gòu)是以四連桿組（4-barlinkage）為出發(fā)點(diǎn)，利用桿件特殊翻轉(zhuǎn)的特性來作為此折疊機(jī)構(gòu)最初的概念設(shè)計(jì)。還有就是在測試當(dāng)輪椅在展開的使用狀態(tài)時，使用者的體重加諸于輪椅上，所造成結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布及材料變形，借

21、此了解各部分零件的強(qiáng)度和剛度是否足夠，還有要兼顧接頭和桿件的強(qiáng)度、加工上的難易程度、桿件與各個零件之間的干涉問題、操作步驟的簡便性，并盡量減低輪椅的重量和降低成本等等，以作為生產(chǎn)制造的參考。</p><p>　　1.3 本設(shè)計(jì)所研究的內(nèi)容</p><p>　　手推型的折疊輪椅是以重度病患者或年長老人為使用對象，因此本設(shè)計(jì)所要設(shè)計(jì)的折疊輪椅本身的安全規(guī)范是相當(dāng)重視的。而經(jīng)過現(xiàn)有的手推型輪椅收

22、折機(jī)構(gòu)的分類和分析后，本課題所涉及的主要內(nèi)容有：（1）需通過200Kg的配重檢驗(yàn)，以達(dá)到安全規(guī)范的相關(guān)規(guī)定；（2）能產(chǎn)生導(dǎo)引輪椅翻轉(zhuǎn)收折的動作機(jī)構(gòu)；（3）收折完成的手推型折疊輪椅必須可以站立，以利于收藏和擺放；（4）收折完成后的手推型折疊輪椅必須可以拖行，以利于運(yùn)送；（5）為確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，必須討論其各個桿件的受力情況；（6）在折疊輪椅強(qiáng)度和剛度足夠的條件下，達(dá)到輕量化的設(shè)計(jì)。</p><p>　　第二章 折

23、疊輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)基本環(huán)節(jié)之一，是以多學(xué)科理論為基礎(chǔ)，將理論知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)緊密結(jié)合，進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新的一項(xiàng)設(shè)計(jì)工作。由于金屬材料的強(qiáng)度高、重量輕、質(zhì)量穩(wěn)定等特性，因此本設(shè)計(jì)的輪椅絕大部分機(jī)械結(jié)構(gòu)都采用金屬材料，通過焊接、鉚釘或螺栓等方式，按一定的規(guī)律連接制成基本構(gòu)件后，再用焊接、鉚釘或螺栓將基本構(gòu)件連接成能夠承受外載荷的結(jié)構(gòu)物，保證折疊機(jī)構(gòu)能夠有良好的運(yùn)動性能。</p

24、><p>　　2.1 折疊輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀 </p><p>　　根據(jù)廣泛收集攜帶式輪椅相關(guān)的各種文獻(xiàn)，包括論文、學(xué)術(shù)期刊及各種機(jī)械資料，經(jīng)過詳細(xì)分析整理，目前市場上的手推型折疊輪椅的收折方式可區(qū)分為剪式、連桿式、組合式及特殊構(gòu)造等4種類型便攜式收折機(jī)構(gòu)，分別探討如下:</p><p>　?。?）、剪式收折機(jī)構(gòu)，具有剪式收折機(jī)構(gòu)的輪椅，其收折機(jī)構(gòu)均配置一組或數(shù)組交叉對

25、（crossing pairs），使輪椅在收折機(jī)構(gòu)時能像剪刀般作運(yùn)動，從而將整體折疊收好。折疊此收折機(jī)構(gòu)時，僅需將輪椅底架四周的垂直桿件向內(nèi)并攏，使結(jié)合塊依垂直桿件而向上方滑動，達(dá)到收折的效用，且收折完畢后，整臺輪椅將呈束狀，對于輪椅的運(yùn)送或收納均有很大的效果。如圖2.1所示</p><p>　　圖2.1 剪式收折機(jī)構(gòu)</p><p>　?。?）、連桿式收折機(jī)構(gòu)，此型輪椅為連桿數(shù)6、接

26、頭數(shù)7的單一自由度的折疊輪椅，若將后桿10視為地桿，可將此收折機(jī)構(gòu)歸納為Watt I 型的6連桿組。利用焊接在活動基板上的擋板來阻擋后桿繼續(xù)忘后運(yùn)動，因此將擁有強(qiáng)度較佳的擋板設(shè)計(jì)。收折輪椅時，將椅背桿忘前翻轉(zhuǎn)，因連桿的相互作用將迫使各桿運(yùn)動而收折輪椅。此收折機(jī)構(gòu)對于縮小收折后的體積有相當(dāng)顯著的效果，單一動作即可達(dá)到輪椅的展開或收折，并且擁有站立收藏的功能，是具有進(jìn)步性的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。如圖2.2所示</p><p>　

27、　圖2.2 連桿式收折機(jī)構(gòu)</p><p>　?。?）、組合式收折機(jī)構(gòu)，此型輪椅收折后的體積小，可如行李箱運(yùn)送，但在使用前所有零件必須一一裝起，故此型輪椅為目前所有輪椅中收折體積最小者，但由于操作較為復(fù)雜，對于使用時間短而使用次數(shù)多的患者而言，是一個非常困難的問題。如圖2.3所示</p><p>　　圖2.3 組合式收折機(jī)構(gòu)</p><p>　　（4）、特殊構(gòu)型

28、收折機(jī)構(gòu)，此型輪椅為了避開輪椅收折后的干涉情形，左右的榫接位置不同，當(dāng)輪椅收折時，先將左右的踏板向上翻起，再將右側(cè)扶手向內(nèi)翻折，最后收起左側(cè)扶手，便完成了輪椅收折的動作，雖然構(gòu)造簡單，但是所達(dá)到的功效并不遜于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的輪椅，因此此型為一有效的輪椅收折設(shè)計(jì)。如圖2.4所示</p><p>　　圖2.4 特殊構(gòu)型收折機(jī)構(gòu)</p><p>　　2.2 折疊輪椅的現(xiàn)代設(shè)計(jì)</p>

29、<p>　　現(xiàn)代設(shè)計(jì)是過去長期的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)活動的延伸和發(fā)展，是隨著設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的積累，由個別到一般，具體到抽象，感性到理性，逐步歸納、演繹、綜合而發(fā)展起來的。由于科技進(jìn)步的速度日益增快，特別是計(jì)算機(jī)的高度發(fā)展，人們在掌握事物的客觀規(guī)律和人的思維規(guī)律的同時，運(yùn)用相關(guān)的科學(xué)技術(shù)原理，進(jìn)行過去長期以來難以想象的綜合集成設(shè)計(jì)計(jì)算，使設(shè)計(jì)工作包括機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作產(chǎn)生了質(zhì)的飛躍。</p><p>　　19世紀(jì)60

30、年代末開始，設(shè)計(jì)領(lǐng)域中相繼出現(xiàn)一系列新興理論與方法，把這些新興理論與方法統(tǒng)稱為現(xiàn)代設(shè)計(jì)。目前現(xiàn)代設(shè)計(jì)所指的新興理論與方法主要如表2-1所示</p><p>　　表2-1 現(xiàn)代設(shè)計(jì)所指的理論與方法</p><p>　　由于受篇幅限制，只能介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)、可靠性設(shè)計(jì)和價(jià)值工程。</p><p>　　2.2.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)（optimal design）</p>

31、<p>　　從多種方案中選擇最佳方案的設(shè)計(jì)方法。以數(shù)學(xué)中的最優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為手段，根據(jù)設(shè)計(jì)所追求的性能目標(biāo)，建立目標(biāo)函數(shù)，在滿足給定的各種約束條件下，尋求最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。1970年，C.S.貝特勒等用幾何規(guī)劃解決了液體動壓軸承的優(yōu)化設(shè)計(jì)問題后，優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用和發(fā)展。隨著數(shù)學(xué)理論和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，優(yōu)化設(shè)計(jì)已逐步形成為一門新興的獨(dú)立的工程學(xué)科，并在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。</p&g

32、t;<p>　　通常設(shè)計(jì)方案可以用一組參數(shù)來表示，這些參數(shù)有些已經(jīng)給定，有些沒有給定，需要在設(shè)計(jì)中優(yōu)選，稱為設(shè)計(jì)變量。如何找到一組最合適的設(shè)計(jì)變量，在允許的范圍內(nèi)，能使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)最合理、性能最好、質(zhì)量最高、成本最低（即技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最佳），有市場競爭能力，同時設(shè)計(jì)的時間又不要太長，這就是優(yōu)化設(shè)計(jì)所要解決的問題。一般來說，優(yōu)化設(shè)計(jì)有以下幾個步驟：①建立數(shù)學(xué)模型。②選擇最優(yōu)化算法。③程序設(shè)計(jì)。④制定目標(biāo)要求。⑤計(jì)算機(jī)自動篩

33、選最優(yōu)設(shè)計(jì)方案等。通常采用的最優(yōu)化算法是逐步逼近法，有線性規(guī)劃和非線性規(guī)劃。如圖2.5所示，表示機(jī)械設(shè)計(jì)優(yōu)化的一般流程圖。</p><p>　　圖2.5 機(jī)械優(yōu)化流程圖</p><p>　　機(jī)械優(yōu)化設(shè)計(jì)問題來源于生產(chǎn)實(shí)際，現(xiàn)在舉所設(shè)計(jì)的輪椅實(shí)例來說明優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本問題。由此在這簡單介紹優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中的幾個概念，如優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程中的設(shè)計(jì)變量是不斷進(jìn)行修改、調(diào)整一直處于變化的參數(shù)，其全體實(shí)際

34、上是一組變量，可用一個列向量表示：X=[ X X ……]；約束條件是一個可行設(shè)計(jì)必須滿足某些設(shè)計(jì)限制條件，這些限制條件稱作約束條件；目標(biāo)函數(shù)是設(shè)計(jì)變量的函數(shù)，是設(shè)計(jì)中所追求的目標(biāo)。</p><p>　　折疊輪椅的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)模型建立</p><p>　　1）設(shè)計(jì)變量：X=[ X X ……]</p><p>　　靠背：長X1（L1）、寬X2（b1）、厚X3（h1）

35、；</p><p>　　坐墊：長X4（L2）、寬X5（b2）、厚X6（h2）；</p><p>　　前支架：橫桿X7（）、豎桿X8（）；</p><p>　　后支架：橫桿X9（）、豎桿X10（）；</p><p>　　橫支架：橫桿X11（）；</p><p>　　X=[X1 X2 X3 X4 X5 X6 X

36、7 X8 X9 X10 X11 ]</p><p>　　2）優(yōu)化目標(biāo)：重量最輕</p><p>　　=Minf(X)=（）+（）</p><p><b>　　3）約束條件</b></p><p>　　g(1)0 g(2)0 g(3) g(4)</p><p>　　目標(biāo)函數(shù)和約

37、束函數(shù)都是設(shè)計(jì)變量的線形函數(shù)稱為線性規(guī)劃問題。</p><p>　　2.2.2 可靠性設(shè)計(jì)（reliability design）</p><p>　　保證機(jī)械及其零部件滿足給定的可靠性指標(biāo)的一種機(jī)械設(shè)計(jì)方法。包括對產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行預(yù)計(jì)、分配、技術(shù)設(shè)計(jì)、評定等工作。所謂可靠性，則是指產(chǎn)品在規(guī)定的時間內(nèi)和給定的條件下，完成規(guī)定功能的能力。它不但直接反映產(chǎn)品各組成部件的質(zhì)量，而且還影響到整個產(chǎn)

38、品質(zhì)量性能的優(yōu)劣?？煽啃苑譃楣逃锌煽啃?、使用可靠性和環(huán)境適應(yīng)性。可靠性的度量指標(biāo)一般有可靠度、無故障率、失效率3種。</p><p>　?。?）可靠度 是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間下，完成規(guī)定功能的概率。一般記為R，由于它是時間的函數(shù)，故也記為R(t)，則該產(chǎn)品在某一定時刻T的可靠度為R(t)=P(T>t）=</p><p>　　（2）失效率 是工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時

39、刻后單位時間后單位內(nèi)發(fā)生失效的概率，也稱為故障或風(fēng)險(xiǎn)函數(shù)。一般記為或。</p><p><b>　?。╰）=</b></p><p>　　對于一個復(fù)雜的產(chǎn)品來說，為了提高整體系統(tǒng)的性能，都是采用提高組成產(chǎn)品的每個零部件的制造精度來達(dá)到；這樣就使得產(chǎn)品的造價(jià)昂貴，有時甚至難以實(shí)現(xiàn)（例如對于由幾萬甚至幾十萬個零部件組成的很復(fù)雜的產(chǎn)品）。事實(shí)上可靠性設(shè)計(jì)所要解決的問題就是如

40、何從設(shè)計(jì)中入手來解決產(chǎn)品的可靠性，以改善對各個零部件可靠度（表示可靠性的概率）的要求?？煽慷鹊姆峙涫强煽啃栽O(shè)計(jì)的核心?？煽慷鹊姆峙湓瓌t主要有：①、按重要程度分配可靠度；②、按復(fù)雜程度分配可靠度；③、按技術(shù)水平、任務(wù)情況等的綜合指標(biāo)分配可靠度；④、按相對故障率分配可靠度。</p><p>　　各部分有了明確的可靠性指標(biāo)后，根據(jù)不同計(jì)算準(zhǔn)則，進(jìn)行零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。主要的計(jì)算方法為：根據(jù)載荷和強(qiáng)度的分布計(jì)算可靠度或所需尺

41、寸；根據(jù)載荷和壽命的分布計(jì)算可靠度或安全壽命；求出可靠度與安全系數(shù)間的定量關(guān)系，沿用常規(guī)設(shè)計(jì)方法計(jì)算所需尺寸或驗(yàn)算安全系數(shù)。與可靠性設(shè)計(jì)有關(guān)的載荷、強(qiáng)度、尺寸和壽命等數(shù)據(jù)都是隨機(jī)變量，必須用概率統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行處理。如圖2.6所示，是應(yīng)力——強(qiáng)度干涉模型</p><p>　　圖2.6 應(yīng)力——強(qiáng)度干涉模型</p><p>　　2.2.3 價(jià)值工程（Value Engineering）</

42、p><p>　　所謂價(jià)值工程，指的都是通過集體智慧和有組織的活動對產(chǎn)品或服務(wù)進(jìn)行功能分析，使目標(biāo)以最低的總成本（壽命周期成本），可靠地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品或服務(wù)的必要功能，從而提高產(chǎn)品或服務(wù)的價(jià)值。價(jià)值工程主要思想是通過對選定研究對象的功能及費(fèi)用分析，提高對象的價(jià)值。這里的價(jià)值，指的是反映費(fèi)用支出與獲得之間的比例，用數(shù)學(xué)比例式表達(dá)如下：價(jià)值=功能／成本。提高價(jià)值的基本途徑有5種，既：（1）提高功能，降低成本，大幅度提高價(jià)值;（2

43、）功能不變，降低成本，提高價(jià)值;（3）功能有所提高，成本不變，提高價(jià)值;（4）功能略有下降，成本大幅度降低，提高價(jià)值;（5）提高功能，適當(dāng)提高成本，大幅度提高功能，從而提高價(jià)值。</p><p>　　價(jià)值工程設(shè)計(jì)的基本步驟是：了解設(shè)計(jì)對象，明確需求的功能，分析成本的組成，進(jìn)行價(jià)值的初評，制定改進(jìn)方案，獲得價(jià)值最高的新產(chǎn)品。</p><p>　　科研工作者在長期實(shí)踐過程中，總結(jié)了一套開展價(jià)值

44、工作的原則，用于指導(dǎo)價(jià)值工程活動的各步驟的工作。這些原則是（l）分析問題要避免一般化，概念化，要作具體分析。（2）收集一切可用的成本資料。（3）使用最好、最可靠的情報(bào)。（4）打破現(xiàn)有框框，進(jìn)行創(chuàng)新和提高。（5）發(fā)揮真正的獨(dú)創(chuàng)性。（6）找出障礙，克服障礙。（7）充分利用有關(guān)專家，擴(kuò)大專業(yè)知識面。（8）對于重要的公差，要換算成加工費(fèi)用來認(rèn)真考慮。（9）盡量采用專業(yè)化工廠的現(xiàn)成產(chǎn)品。（l0）利用和購買專業(yè)化工廠的生產(chǎn)技術(shù)。（11）采用專門生產(chǎn)

45、工藝。（l2）盡量采用標(biāo)準(zhǔn)。（13）以“我是否這樣花自己的錢”作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。這13條原則中，第1條至第5條是屬于思想方法和精神狀態(tài)的要求，提出要實(shí)事求是，要有創(chuàng)新精神；第6條至第12條是組織方法和技術(shù)方法的要求，提出要重專家、重專業(yè)化、重標(biāo)準(zhǔn)化；第13條則提出了價(jià)值分析的判斷標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>　　當(dāng)我們面臨一個緊迫的境地，例如生產(chǎn)經(jīng)營中的產(chǎn)品功能、原材料成本都需要改進(jìn)時，研究者一般采取經(jīng)驗(yàn)分析法、ABC分析

46、法以及百分比分析法。選定分析對象后需要收集對象的相關(guān)情報(bào)，包括用戶需求、銷售市場、科技技術(shù)進(jìn)步狀況、經(jīng)濟(jì)分析以及本企業(yè)的實(shí)際能力等等。價(jià)值分析中能夠確定的方案的多少以及實(shí)施成果的大小與情報(bào)的準(zhǔn)確程度、及時程度、全面程度緊密相關(guān)。有了較為全面的情報(bào)之后就可以進(jìn)入價(jià)值工程的核心階段一功能分析。在這一階段要進(jìn)行功能的定義、分類、整理、評價(jià)等步驟。經(jīng)過分析和評價(jià)，分析人員可以提出多種方案，從中篩選出最優(yōu)方案加以實(shí)施。在決定實(shí)施方案后應(yīng)該制定具體

47、的實(shí)施計(jì)劃、提出工作的內(nèi)容、進(jìn)度、質(zhì)量、標(biāo)準(zhǔn)、責(zé)任等方面的內(nèi)容，確保方案的實(shí)施質(zhì)量。為了掌握價(jià)值工程實(shí)施的成果，還要組織成果評價(jià)。成果的鑒定一般以實(shí)施的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益為主。作為一項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的分析方法，價(jià)值工程做到了將技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的緊密結(jié)合，此外，價(jià)值工程的的獨(dú)到之處還在于它注重與提高產(chǎn)品的價(jià)值、注重研制階段開展工作，并且將功能分析作為自己獨(dú)特的分析方法。</p><p>　　價(jià)值工程已發(fā)展成為一問比較完善的管理

48、技術(shù)，在實(shí)踐中已形成了一套科學(xué)的實(shí)施程序。這套實(shí)施程序?qū)嶋H上是發(fā)現(xiàn)矛盾、分析矛盾和解決矛盾的過程，通常是圍繞以下7個合乎邏輯程序的問題展開的：（1）這是什么？（2）這是干什么用的？（3）它的成本多少？（4）它的價(jià)值多少？（5）有其他方法能實(shí)現(xiàn)這個功能嗎？（6）新的方案成本多少？功能如何？（7）新的方案能滿足要求嗎？順序口答和解決這七個問題的過程，就是價(jià)值工程的工作程序和步驟。即：選定對象，收集情報(bào)資料，進(jìn)行功能分析，提出改進(jìn)方案，分析和

49、評價(jià)方案，實(shí)施方案，評價(jià)活動成果。</p><p>　　在實(shí)踐過程中，當(dāng)我們將價(jià)值工程的概念應(yīng)用于人力資源的領(lǐng)域時，人自然而然地成為價(jià)值研究的對象。我們可以將人的功能加以分析，然后與具體工作崗位的要求相對應(yīng)，應(yīng)用價(jià)值系數(shù)評價(jià)來確定人員價(jià)值和群體價(jià)值，然后確定實(shí)施方案或者對實(shí)際方案進(jìn)行改進(jìn)，從而達(dá)到提高組織人員績效的目的。</p><p>　　2.3 折疊輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p>

50、<p>　　本課題所設(shè)計(jì)的手推式折疊輪椅，如圖2.3.1所示，此型輪椅為連桿數(shù)6、接頭數(shù)7的單一自由度的折疊輪椅，其中C點(diǎn)是雙重接頭，將此雙重接頭拆在坐墊桿上，則前腳桿與坐墊桿為三元桿，而其余桿件為二元桿。</p><p>　　圖2.3.1 手推式折疊輪椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖</p><p>　　假如視底架桿為地桿，則可將此六連桿組定義為Watt I型六連桿組，所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡圖，如

51、圖2.3.2所示</p><p>　　圖2.3.2 Watt I型六連桿組</p><p>　　由圖2.3.1所示的結(jié)構(gòu)簡圖可知，輪椅的結(jié)構(gòu)共有活動構(gòu)件數(shù)為，低副，沒有高副。故其自由度應(yīng)為</p><p>　　第三章 折疊輪椅的材料和力學(xué)分析</p><p>　　在生產(chǎn)實(shí)踐中，各種機(jī)械和工程結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用，如橋梁、房屋、電機(jī)、機(jī)床等。機(jī)

52、械和工程結(jié)構(gòu)的每一組成部分為構(gòu)件。任何構(gòu)件都由某種材料制成，并受到某種載荷的作用。實(shí)際的構(gòu)件并非是靜力學(xué)所理想化的那種剛體，任何構(gòu)件在外力作用下都將不同程度地發(fā)生形狀和尺寸的改變。如果構(gòu)件的形狀、尺寸設(shè)計(jì)不合理，或選用材料不當(dāng)，則構(gòu)件在一定載荷的作用下，會發(fā)生過度的變形或破壞。為了保證機(jī)械和工程結(jié)構(gòu)的正常工作，在載荷作用下，構(gòu)件都應(yīng)該具有足夠的承受載荷的能力，簡稱承載能力，也即構(gòu)件必須具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。這些基本要求，不僅與構(gòu)

53、件的截面形狀和尺寸有關(guān)，而且還與材料的力學(xué)性能有關(guān)，而這些又都關(guān)系到制造成本，因此合理的選擇構(gòu)件的材料，如何正確的確定構(gòu)件的截面形狀，使構(gòu)件即滿足使用要求，又降低制造成本，便成為構(gòu)件設(shè)計(jì)的一個十分重要的問題。</p><p>　　3.1 新型材料的簡介</p><p>　　近年來，綠色環(huán)保新型材料不斷升溫，開始占據(jù)一個全新的市場領(lǐng)域，并隨著綠色經(jīng)濟(jì)的全球風(fēng)行，市場熱度不斷提升，新的環(huán)保新型

54、材料趨勢正席卷全球。而綠色輪椅設(shè)計(jì)的興旺也帶動了一個龐大的綠色材料需求。綠色環(huán)保材料作為輪椅制造的基礎(chǔ)和源頭，越來越成為市場采購的主流，綠色環(huán)保材料市場的發(fā)展帶來的不僅僅是消費(fèi)模式的變革，同時也將是整個家具行業(yè)的新一輪變革。</p><p>　?。?）、高密度復(fù)合材料 </p><p>　　新型高密度復(fù)合材料，其主要工藝原理是以稻草、麥秸、棉花桿、玉米桿、 甘蔗渣、竹屑、蘆葦桿、木屑等農(nóng)業(yè)

55、廢棄物作原料，以聚乙烯、聚丙烯及其廢棄物，如汽水瓶、可樂瓶、礦泉水瓶等或塑料薄膜、塑料制品的城市廢棄物（白色垃圾）等作粘合材料，并加入一定量的添加劑 等，在一定工藝條件下合成。這一最新成果被聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織（UNIDO）譽(yù)為“21世紀(jì)新材料”。 </p><p>　　它的特點(diǎn)是不使用木材，可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，緩解了實(shí)行天然林保護(hù)后木材缺乏的問題；利用廢棄物，使得物盡其用，節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境；無毒無害，沒有尿素和甲

56、醛的成份，不會對人體產(chǎn)生危害；產(chǎn)品密度高，強(qiáng)度好，木材、刨花板、中密度板等均易受到厭氧菌、霉菌、甲蟲、白蟻、蛀蟲等生物的侵害和海水的腐蝕，而該工藝生產(chǎn)的板、型材均不受以上生物的侵害，吸水率低，不受海水的腐蝕；屬于無三廢工藝，可多次回收廢料并反復(fù)利用，節(jié)約并降低成本；產(chǎn)品 有很強(qiáng)的可塑性，可根據(jù)用戶需要，替換不同的模具或模板，直接生 產(chǎn)出各種各樣的板材和型材，有極大的市場價(jià)值；防火性能好，有良好的阻燃性能。高密度復(fù)合材料技術(shù)的實(shí)現(xiàn)不僅解決

57、了農(nóng)業(yè)廢棄物和城市廢棄物 的污染排放問題，還節(jié)省了有限的林業(yè)資源，必將對我國的21世紀(jì)的 環(huán)保產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大影響。</p><p>　?。?）、高強(qiáng)高模纖維 </p><p>　　目前，尼龍和滌綸的拉伸斷裂強(qiáng)力僅為其理論值的約5％。今后開發(fā)的高聚物纖維，拉伸斷裂強(qiáng)力將為其理論值的40％，抗拉模量將為其理論值的90％。隨著高聚物技術(shù)的發(fā)展以及有機(jī)與無機(jī)化合物結(jié)合的進(jìn)展，極有可能開發(fā)出達(dá)40％理

58、論強(qiáng)力的纖維。開發(fā)這種纖維的瓶頸是成本。這種纖維將適用于要求高強(qiáng)力、輕質(zhì)量的各種設(shè)備。 </p><p>　?。?）、具有傳感和康復(fù)功能的纖維 </p><p>　　人們將開發(fā)具有傳感功能的溫濕度調(diào)節(jié)材料、康復(fù)用神經(jīng)刺激材料和肌肉力量支持類服裝。今后還將開發(fā)出具有傳感功能的睡衣，用來檢測溫度和相對濕度，以防止那些喪失溫、濕度感覺的老年人受到類似“低溫?zé)齻钡膫?。另外，今后的開發(fā)項(xiàng)目還包

59、括一種用于患者康復(fù)的纖維，它作為一種護(hù)理保健材料能刺激神經(jīng)，還能以緊身連褲襪的形式支撐肌肉力量不足的患者。 </p><p>　　（4）、具有綜合功能的阻燃纖維 </p><p>　　今后將開發(fā)在保持服裝一般性能的前提下，具有阻燃性能、非熱熔和能夠避免燒傷的纖維?，F(xiàn)有阻燃纖維的阻燃性能已經(jīng)達(dá)到令人滿意的水平，但是，其它普通功能尚未達(dá)到相應(yīng)的水平。以兒童和老年人的阻燃睡衣為例，還需開發(fā)具有良

60、好手感、柔軟性和吸濕性等綜合功能的阻燃材料。</p><p>　　3.2 按照強(qiáng)度理論選擇折疊輪椅的材料</p><p>　　軸向拉伸（tension）與壓縮（compression）是桿件變形中最簡單的形式。在機(jī)械和儀器中，承受拉伸和壓縮作用的桿件最多，在折疊輪椅的過程中，聯(lián)接常常用到螺栓，被擰緊后，螺栓就承受拉力。分析受軸向拉伸或軸向壓縮作用的桿件的受力情況可知，桿件拉伸和壓縮的受力特

61、點(diǎn)是作用在桿件兩端的兩力大小相等、方向相反，且作用線與桿件的軸線相重合。其變形的特點(diǎn)是桿件沿軸向伸長或縮短，而其橫截面變細(xì)或變粗，分別如圖3.2.1（a）、(b)所示</p><p>　　圖3.2.1 拉伸與壓縮</p><p>　　由上可知，不論是受拉伸還是壓縮，桿件橫截面上的內(nèi)力均沿著桿件的軸線，這種力稱為軸力，軸力可以是拉力，也可以是壓力。以受拉桿件橫截面上的內(nèi)力分部來確定橫截面上

62、各點(diǎn)的應(yīng)力，桿件在外力的作用下不僅要產(chǎn)生內(nèi)力，同時還要產(chǎn)生變形，而且內(nèi)力與變形之間是密切相關(guān)的。所以可以實(shí)驗(yàn)來觀察變形，以了解內(nèi)力的分布。</p><p>　　取一等截面直桿，在其表面畫兩條垂直于桿軸的橫線ab和cd，并在兩條橫線間畫兩條平行于桿軸的縱向線。然后在桿兩端加上一對軸向拉力，使桿件產(chǎn)生拉伸變形。從桿件表面可觀察到：ab和cd直線分別平移至a1b1和c1d1位置，仍為直線且和桿軸垂直；兩條縱向線伸長，且

63、伸長量相等，并仍然與桿軸平行。根據(jù)觀察到的表面現(xiàn)象，可作出平面假設(shè)：變形前為平面的橫截面，變形后仍為平面，但沿軸線發(fā)生了平移。如圖3.2.2所示</p><p>　　圖3.2.2 受拉桿件截面上的應(yīng)力</p><p>　　根據(jù)平面假設(shè)可知，任意兩橫截面間的各縱向線的伸長（或縮短）均相同。由材料的均勻連續(xù)性假設(shè)可知，橫截面上的內(nèi)力是均勻分布的，即各點(diǎn)的應(yīng)力相等。</p>&l

64、t;p>　　設(shè)桿件橫截面的面積為A，橫截面上的軸力為N，則該橫截面上的正應(yīng)力為</p><p><b>　　=N/A</b></p><p>　?。ǖ恼?fù)號與軸力相同，當(dāng)N為正時，也為正，稱為拉應(yīng)力；當(dāng)N為負(fù)時，也為負(fù)，稱為壓應(yīng)力。）</p><p>　　由上所述可知，桿件的材料所能承受的應(yīng)力是有限的，要保證桿件正常工作，則桿件的工作應(yīng)

65、力必須不超過其材料的許用應(yīng)力，因此，桿件受拉伸或壓縮時的強(qiáng)度條件為</p><p><b>　?。ǎ?lt;/b></p><p>　　式中[]表示桿件材料的許用應(yīng)力，。</p><p>　　本課題所設(shè)計(jì)的已知輪椅主結(jié)構(gòu)將采用直徑為2CM管材，假設(shè)需通過200KG的重量，即截面積A==314 (mm),即根據(jù)桿件受拉伸或壓縮時的強(qiáng)度公式</p

66、><p><b>　　（）</b></p><p><b>　　得==63.7 </b></p><p>　　目前市場上輪椅的材料大多數(shù)都使用硬鋁合金管材，其最大的抗拉強(qiáng)度是370,即最大許用應(yīng)力[]為370，而計(jì)算所得到的結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其最大許用應(yīng)力，故輪椅的主結(jié)構(gòu)采用硬鋁合金。</p><p>　　3

67、.3 按照剛度理論選擇折疊輪椅的材料</p><p>　　桿件在不同的荷載的作用下，會產(chǎn)生不同的變形。根據(jù)荷載本身的性質(zhì)及荷載作用的位置不同，變形可以分為軸向拉伸（壓縮）、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲四種基本變形。軸向拉伸和壓縮本節(jié)不詳細(xì)敘述，以下將重點(diǎn)分析扭轉(zhuǎn)和彎曲理論在輪椅選材上的應(yīng)用。</p><p>　　圓軸扭轉(zhuǎn)時的剛度條件為：圓軸的最大單位長度扭轉(zhuǎn)角不超過許用單位長度扭轉(zhuǎn)角[], 即 =

68、 (rad) </p><p>　　或 = [( °)/m]</p><p>　　梁彎曲時的剛度條件為：是在梁彎曲變形時，某指定截面的撓度和轉(zhuǎn)角不允許超過許用值，即 或 </p><p>　　式中，[y]和[ ]分別為許用撓度和許用轉(zhuǎn)角，兩者都可在有關(guān)設(shè)計(jì)手冊中查到。</p><p>　　3.3.1扭轉(zhuǎn)時的剛

69、度計(jì)算</p><p>　　如果在直桿的兩端各受到一個外力偶Me的作用，且二者的大小相等、轉(zhuǎn)向相反，作用面與桿件的軸線垂直，那么桿件的橫截面將繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，這種變形稱為扭轉(zhuǎn)，如圖3.3.1所示。</p><p>　　圖3.3.1 桿件的扭轉(zhuǎn)變形</p><p>　　其變形特點(diǎn)是：桿件任意兩個橫截面都繞桿軸線作相對轉(zhuǎn)動，兩橫截面之間的相對角位移稱為扭轉(zhuǎn)角，用表

70、示，表示截面B相對于截面A的扭轉(zhuǎn)角。扭轉(zhuǎn)時桿的縱向線發(fā)生微小傾斜，表面縱向線的傾斜角用表示。如圖3.3.2所示</p><p>　　圖3.3.2 桿件扭轉(zhuǎn)時的變形</p><p>　　已知所用的硬鋁合金管材的許用單位長度扭轉(zhuǎn)角[]=1( °)/m，切變模量G=810，即</p><p>　　根據(jù)上面得到的公式= [( °)/m]， 又

71、 （mm），</p><p>　　得== 0.73 ( °)/m <[]=1( °)/m</p><p>　　所以，該硬鋁合金管材的剛度足夠。</p><p>　　3.3.2 彎曲時的剛度計(jì)算</p><p>　　如果直桿在兩端各受到一個外力偶Me的作用，且二者的大小相等、轉(zhuǎn)向相反，作用面都與包含桿軸的某一縱向平面

72、重合，或者是受到位于縱向平面內(nèi)且垂直于桿軸線的外力F作用時，桿件的軸線就要變彎，這種變形稱為彎曲，如圖3.3.3（a）、（b）所示，圖（a）所示為純彎曲，圖（b）所示為橫力彎曲。</p><p>　　圖3.3.3 桿件彎曲時的變形</p><p>　　下面著重介紹下本課題所設(shè)計(jì)的輪椅主結(jié)構(gòu)梁的彎曲剛度，輪椅主結(jié)構(gòu)梁如圖3.3.4所示</p><p>　　圖3.3.

73、4 主結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布圖</p><p>　　繪制主結(jié)構(gòu)支梁的剪力圖和彎矩圖，分析的最終結(jié)構(gòu)剪力圖和彎矩圖如圖3.3.5所示</p><p>　　圖3.3.5 主結(jié)構(gòu)的剪力圖和彎矩圖</p><p>　　梁彎曲時的許用撓度為[y]，只要選用的材料最大的撓度不要超過其許用撓度，即可，得主結(jié)構(gòu)梁的最大的撓度</p><p><b>　

74、　=</b></p><p>　　(式中 ——截面的慣性矩，， ——抗彎截面模量，)</p><p>　　又因?yàn)樗捎玫牟牧鲜强招匿X合金管材，所以分別存在管材截面慣性矩 ，和抗彎截面模型 ，即根據(jù)彎曲時的剛度條件=，只要選用的材料最大的撓度小于材料彎曲時的許用撓度為[y]即可，通過實(shí)驗(yàn)和分析，本課題設(shè)計(jì)的輪椅所采用的硬鋁合金完全滿足條件，剛度足夠，故主體結(jié)構(gòu)材料采用硬鋁合金

75、是滿足要求的。</p><p>　　第四章 折疊輪椅的功能分析</p><p>　　此款輪椅是對市場上銷售的輪椅進(jìn)行改造的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與制作的，該輪椅是一種輔助殘疾和行動不方便的高齡老年人產(chǎn)品，它除了具有市場上輪椅普遍具有的行走功能外，還具有斜躺和平躺的功能，當(dāng)使用者感覺坐的時間較長的話，使用者可以方便的操作以便使自己趟下，減輕使用者的疲勞系數(shù)，達(dá)到安全，舒適，快捷等功能。</p>

76、;<p>　　4.1 利用價(jià)值工程進(jìn)行折疊輪椅的功能分析</p><p>　　手推型輪椅是的民用產(chǎn)品，未來銷路較好，批量較大。但成本高、利潤小，成本遠(yuǎn)高于國內(nèi)同類產(chǎn)品。為此，對輪椅銷售及功能進(jìn)行價(jià)值工程的分析是很有必要的。</p><p>　　(1)尋找價(jià)值分析目標(biāo)  把輪椅全部零構(gòu)件按成本大小分類排隊(duì)，對產(chǎn)品的成本構(gòu)成進(jìn)行分析，算出各類構(gòu)件所占成本的百分比(表1-

77、2)尋找分析目標(biāo)運(yùn)用ABC分析法。</p><p>　　表1-2   產(chǎn)品各類零件成本表</p><p>　　ABC分析法又叫分類管理法或叫重點(diǎn)管理法。這種方法的基本原理是處理任何事情都要分清主次、輕重，區(qū)別關(guān)鍵的少數(shù)和次要的多數(shù)，根據(jù)不同的情況進(jìn)行分類管理。70元以上的構(gòu)件成本占總成本的76．6％，構(gòu)件數(shù)占零件總數(shù)10％，作為A區(qū)；約占60％的零件成本占總成本的15．

78、8％，作為B區(qū)；其余60％的零件僅占總成本的7.6％，作為C區(qū)，繪制ABC曲線如圖4.1所示。這樣可把重點(diǎn)放在A、B兩區(qū)，特別是A區(qū)零件可以作為價(jià)值分析的目標(biāo)。</p><p>　　圖4.1 ABC曲線</p><p>　　(2)功能分析  對折疊輪椅的全部零件進(jìn)行功能定義、功能整理、繪制功能系統(tǒng)圖。經(jīng)過整理，按功能體系排隊(duì)，洗衣機(jī)分為四個功能系統(tǒng)：①控制系統(tǒng)；②動力及傳動分系

79、統(tǒng)；③外觀及保護(hù)分系統(tǒng)。依次繪出功能系統(tǒng)圖，進(jìn)一步明確了各零部件的基本功能和實(shí)現(xiàn)該功能的手段；明確了哪些功能是多余的，哪些功能是不足的。例如，設(shè)計(jì)中重復(fù)多處使用的防滑皮墊，有幾處是多余的，應(yīng)予取消；折疊輪椅的外觀裝飾則功能不足，應(yīng)予加強(qiáng)。</p><p>　　(3)功能評價(jià)  對選為分析對象的A區(qū)10個零件進(jìn)行評價(jià)。根據(jù)各零件的基本功能、輔助功能和外觀功能，利用強(qiáng)制確定法給各零件評分，計(jì)算出零件的功能系

80、數(shù)，其次是計(jì)算零件的成本系數(shù)和價(jià)值系數(shù)。繪制成本一功能的最佳適應(yīng)區(qū)如圖4.2所示。</p><p>　　圖1-2  價(jià)值系數(shù)分布區(qū)</p><p>　　(4)發(fā)動群眾提革新建議  該廠一方面組織專門的力量對個部件(成本—功能曲線區(qū)域外右下側(cè)的坐標(biāo)點(diǎn))等進(jìn)行功能費(fèi)用分析，另一方面把輪椅的零件成本和功能分析的資料發(fā)至車間，動員群眾人人出主意想辦法，提出降低成本、改進(jìn)功能的建

81、議。</p><p>　　建議內(nèi)容包括零部件、原材料供、產(chǎn)、銷的全過程，如哪些材料可以更替或改換供應(yīng)點(diǎn)，哪些零件可以改變設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，哪些工序可以改變加工方法等等，如表1-3所示。</p><p>　　表1-3  考慮用戶意見的材料選擇方案</p><p>　　(5)制定實(shí)施方案  通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合比較，從中選擇了三種性能最好、價(jià)格最低的硬鋁合金

82、管材作為定貨對象。僅此一項(xiàng)就使輪椅單臺成本下降5.08元。采用不銹網(wǎng)1Cr18Ni9Ti,使單臺價(jià)格達(dá)26.85元(17.1元/kg )，價(jià)值系數(shù)0.63，成本偏高。經(jīng)過對多種材料方案的比較和試驗(yàn)表明：選用硬鋁合金代替不銹鋼1Cr18Ni9Ti材料更換后，單臺成本又降低17.43元。</p><p>　　4.2 折疊輪椅的創(chuàng)新設(shè)計(jì)</p><p>　　隨著社會的發(fā)展和人類文明程度的提高，人

83、們特別是殘疾人愈來愈需要運(yùn)用現(xiàn)代高新技術(shù)來改善他們的生活質(zhì)量和生活自由度。因?yàn)楦鞣N交通事故、天災(zāi)人禍和種種疾病，每年均有成千上萬的人喪失一種或多種能力（如行走、動手能力等）。因此，對用于幫助殘障人行走的機(jī)器人輪椅的研究已逐漸成為熱點(diǎn)。以下就來介紹目前比較新穎的折疊輪椅：</p><p>　?。?）、太陽能折疊式手推輪椅</p><p>　　在其頂部安裝太陽能發(fā)電系統(tǒng)，這個發(fā)電系統(tǒng)由兩個能產(chǎn)

84、生 20 瓦電力的太陽能板組成，除了能提供輪椅本身所需的電力（24 瓦）外，晴天時還可額外提供 30 分鐘的電力，下雨時，也能當(dāng)作遮雨棚使用。 （2）、電動驅(qū)動折疊式手推輪椅</p><p>　　在原有的基礎(chǔ)上，底部安裝了電子操控系統(tǒng)，可以電動手動切換行駛，更加便于操作和更人性化。依照人體工程學(xué)設(shè)計(jì),機(jī)身高強(qiáng)度、高承重、重量輕體積小，方便老年人和身體殘疾的人出行，適用于中老年人群及行動不便者在室內(nèi)外作助行

85、代步之用。電動輪椅操作簡單，老人使用起來也能得心應(yīng)手。在輪椅控制器的操縱桿上，即可完成您想要的前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎等等。松手就是停車，操控起來簡單靈活。（為了安全更有保障，還在輪椅兩邊的大輪上各裝有一個手剎）。將操縱桿向后，輪椅即會進(jìn)入倒車狀態(tài)，還會相應(yīng)地發(fā)出“嘀——嘀”的警報(bào)聲。在控制器上設(shè)有電池電量、速度檔的顯示和喇叭等，讓您能夠?qū)喴蔚氖褂脿顟B(tài)有一個最直觀的了解。體積小，重量輕。車身是采用的鋁合金結(jié)構(gòu)，大大減輕了整車的重量；無需拆卸電

86、池即可折疊，折疊之后不占用過多空間，還可輕松塞入汽車尾箱，全家出游，共享天倫之樂。可以零半徑360度旋轉(zhuǎn)。有此特點(diǎn)，即便是在狹小的空間內(nèi)，也可以活動自如。</p><p>　?。?）、自動爬樓梯折疊式手推輪椅</p><p>　　對應(yīng)于那些只有身體上殘疾的人士，活動范圍比較大，但往往會面對一些建筑上的障礙設(shè)施，如最直觀的樓梯，卻使輪椅受到很大限制，因此研發(fā)價(jià)格低廉、簡單易用的爬樓梯輪椅是康

87、復(fù)工程工作者面臨的一項(xiàng)比較緊迫任務(wù)。在原來的輪椅上安裝履帶輪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)性爬樓梯，傳動效率比較高。在上下樓梯過程中，輪椅的重心總是沿著與樓梯臺階沿的連線相平行的直線運(yùn)動的，其重心的波動很小，運(yùn)動非常平穩(wěn)。</p><p>　　4.3 多功能折疊輪椅的設(shè)計(jì)</p><p>　　該型輪椅運(yùn)用人性化設(shè)計(jì)理念，從技術(shù)上幫助下肢殘疾朋友解除了普通輪椅只能坐不能臥、長時間使用易生褥瘡的困擾。該型輪椅

88、專供下肢殘疾朋友和老年人使用的系列產(chǎn)品之一。在原來的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，再其背后加上剪式收折機(jī)構(gòu)，便于因?yàn)殚L時間坐的姿勢導(dǎo)致易生褥瘡和不舒適感，方便打開后背，可以躺下，為解決下肢殘疾人和老年人的實(shí)際困難，立下了汗馬功勞。與其他輪椅不同的是，所設(shè)計(jì)的這個多功能輪椅上面再架上一個鐵架子，上面支著50厘米見方的太陽能電池板。在輪椅的座位下掛著兩個10厘米見方、20厘米長的金屬盒子，這就是驅(qū)動輪椅的蓄電池。還有在輪椅的扶手上安裝著操作柄，隨著輕輕地前后

89、推拉，輪椅在空地上前后自如地移動著。其次在左右扶手上安裝上可以放MP3、收音機(jī)等等的架子，在輪廓上安裝上電熱毯，也是其中的一種想法，還有就是在普通輪椅上安裝一個由交流調(diào)速電機(jī)驅(qū)動的傳動系統(tǒng)，利用齒輪和履帶傳動，使之成為一個有機(jī)的整體，達(dá)到能完成人體主要部位功能鍛煉的目的。上肢運(yùn)動部分，上肢運(yùn)動是指雙臂及手部進(jìn)行周期性往復(fù)運(yùn)動，將患者雙手固定于手柄上，做劃船狀運(yùn)動；下肢運(yùn)動是指腿及腳部進(jìn)行周期性往復(fù)運(yùn)動，將患者雙腿固定腳踏板上，做踏車式運(yùn)

90、動；背</p><p>　　第五章 折疊輪椅的3D模型制作</p><p>　　本輪椅設(shè)計(jì)的原則是希望讓體型較大的使用者也能有一個舒適的乘坐空間，因此對于輪椅各部分的設(shè)計(jì)尺寸都采用大型輪椅的規(guī)格進(jìn)行設(shè)計(jì)。已知桿件所采用的材料是硬鋁合金，并依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的規(guī)定，制定出本輪椅的設(shè)計(jì)規(guī)格如下：(1)、本設(shè)計(jì)的輪椅展開的全寬限定在660mm之內(nèi)；（2）、地板到把手上方的最大尺度全高為950mm之

91、內(nèi)；（3）、從地板到座位的高度為510mm之內(nèi)；（4）、座長尺度為450mm之內(nèi)；（5）、裝置坐墊的兩管內(nèi)側(cè)座寬尺度為450mm之內(nèi)；（6）、從座管上方到扶手管上方的尺度為200mm之內(nèi)；（7）、從坐墊到背靠上端的尺度為380mm之內(nèi)；（8）、腳架的最低距離地高為50mm以上。依照上述數(shù)據(jù)，并利用Pro/Engineer Wildfire 2.0進(jìn)行輪椅的3D繪圖。將主體框架描繪出來。</p><p>　　5.1

92、 基于Pro-e建立折疊輪椅的3D模型</p><p>　　根據(jù)3D模型制作前給的相關(guān)數(shù)據(jù)，按照Pro/Engineer Wildfire 2.0操作相關(guān)規(guī)則進(jìn)行模型制作，經(jīng)過長時間的修改和探討，并確定本輪椅的3D最終效果圖，如圖5.1所示</p><p>　　圖5.1 折疊輪椅的3D模型</p><p>　　5.2 折疊輪椅收折全過程</p><

93、;p>　　第六章 折疊輪椅設(shè)計(jì)和制作的前景展望</p><p>　　輪椅是康復(fù)的重要工具，它不僅是肢體傷殘者的代步工具，更重要的是使他們借助于輪椅進(jìn)行身體鍛煉和參與社會活動。隨著社會的發(fā)展和人類文明程度的提高，人們特別是殘疾人愈來愈需要運(yùn)用現(xiàn)代高新技術(shù)來改善他們的生活質(zhì)量和生活自由。再加上當(dāng)今世界各大城市都面臨老齡化問題，根據(jù)聯(lián)合國預(yù)測，1990-2020年世界老齡人口平均年增速度為2.5%，同期我國老齡人

94、口的遞增速度為3.3%，老齡化速度快于世界老齡化速度。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，預(yù)計(jì)在不久的將來，輪椅的社會需求總量逐年增長，這給輪椅行業(yè)帶來巨大的市場空間。</p><p>　　6.1 折疊輪椅設(shè)計(jì)的前景 </p><p>　　輪椅開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)隨著社會的發(fā)展，也在快速的發(fā)展，隨著社會消費(fèi)水平及消費(fèi)檔次的提升，未來輪椅設(shè)計(jì)技術(shù)也會有很大的提升，將逐步向輔助行動、方

95、便輕巧、功能多樣等等方面發(fā)展。還有隨著社會的發(fā)展和人類文明程度的提高，人們特別是殘疾人愈來愈需要運(yùn)用現(xiàn)代高新技術(shù)來改善他們的生活質(zhì)量和生活自由度。因?yàn)楦鞣N交通事故、天災(zāi)人禍和種種疾病，每年均有成千上萬的人喪失一種或多種能力（如行走、動手能力等）。因此，對用于幫助殘障人行走的機(jī)器人輪椅的研究已逐漸成為熱點(diǎn)，如西班牙、意大利等國，中國科學(xué)院自動化研究所也成功研制了一種具有視覺和口令導(dǎo)航功能并能與人進(jìn)行語音交互的機(jī)器人輪椅。機(jī)器人輪椅關(guān)鍵技術(shù)

96、是安全導(dǎo)航問題，采用的基本方法是靠超聲波和紅外測距，個別也采用了口令控制。超聲波和紅外導(dǎo)航的主要不足在于可控測范圍有限，視覺導(dǎo)航可以克服這方面的不足。在機(jī)器人輪椅中，輪椅的使用者應(yīng)是整個系統(tǒng)的中心和積極的組成部分。對使用者來說，機(jī)器人輪椅應(yīng)具有與人交互的功能。這種交互功能可以很直觀地通過人機(jī)語音對話來實(shí)現(xiàn)。盡管個別現(xiàn)有的移動輪椅可用簡單的口令來控制，但真正具有交互功能的移動機(jī)器人和輪椅尚不多見。有理由相信，未來的輪椅設(shè)</p>

97、;<p>　　6.2 折疊輪椅制作的前景 </p><p>　　當(dāng)今世界各大城市都面臨老齡化問題，根據(jù)聯(lián)合國預(yù)測，1990-2020年世界老齡人口平均年增速度為2.5%，同期我國老齡人口的遞增速度為3.3%，老齡化速度快于世界老齡化速度。與其他國家相比，中國社會人口老齡化程度高，已逐步進(jìn)入老齡化社會。許多大城市，如上海、北京，老年人的比例已接近20%。在他們當(dāng)中，有相當(dāng)多的人因行走不便不得不依靠輪椅

98、才能夠正常生活。</p><p>　　根據(jù)中華人民共和國國務(wù)院新聞辦公室2006年12月在北京發(fā)布的《中國老齡事業(yè)的發(fā)展》報(bào)告提供的數(shù)據(jù)，2005年底，中國60歲以上老年人口1.44億，占總?cè)丝诘谋壤_(dá)11%。世界上60歲以上人口超過1億的只有中國?，F(xiàn)在我國60歲以上老年人口每年以3%的速度遞增。在60歲以上的老年人口中，有相當(dāng)一部分老年人在日常生活和工作中，在疾病治療和康復(fù)過程中，都需要借助使用輪椅。另據(jù)第二次

99、全國殘疾人抽樣調(diào)查數(shù)據(jù)推算，全國各類殘疾人的總數(shù)為8296萬人。其中肢體殘疾有2412萬人，占29.07%；多重殘疾1352萬人，占16.30%。在肢體殘疾和多重殘疾的群體中，有相當(dāng)一部分在生活、工作中，在治療疾病和康復(fù)訓(xùn)練中，也需要使用輪椅。如今，隨著老年群體病人的增加，輪椅的社會需求總量逐年增長，這給輪椅行業(yè)帶來巨大的市場空間。</p><p>　　我國輪椅產(chǎn)品在國際上的競爭力很強(qiáng)，其成本優(yōu)勢比較明顯，從臺灣

100、地區(qū)“統(tǒng)計(jì)局”發(fā)布的對美出口的輪椅及代步車情況來看，我國大陸出口的輪椅及代步車價(jià)格普遍低于韓國和我國的臺灣地區(qū)。2003年臺灣對美的平均出口價(jià)為641美元/輛，韓國對美的平均出口價(jià)為526美元/輛，而我國大陸僅僅為377美元/輛。價(jià)格差距十分的明顯。不過正因?yàn)閮r(jià)格低廉，所以我國輪椅產(chǎn)品在國際上的競爭具有較大的優(yōu)勢，出口市場十分看好。我國輪椅的出口市場多且規(guī)模都不小，尤其是歐美、澳、日和一些中東、東南亞國家和地區(qū)。我國輪椅出口市場潛力還有

101、待進(jìn)一步開發(fā)，潛力巨大。</p><p>　　當(dāng)那些老年病人和肢體殘疾病人出現(xiàn)關(guān)節(jié)僵硬行動不便的時候最需要的是有人攙護(hù)，幫助，關(guān)愛，這是現(xiàn)實(shí)。如何幫助他們實(shí)現(xiàn)行動自由的愿望和想法，除了需要社會各方面努力和關(guān)心外，最重要也是最理想的做法就是一部輪椅。隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，預(yù)計(jì)在不久的將來，我國的輪椅行業(yè)將有十分旺盛的需求。</p><p><b>　　結(jié)束

102、語</b></p><p>　　人類的壽命隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步而逐步增加，高齡化的社會已成為全世界各國的重大挑戰(zhàn)。隨著老年人口的不斷增加，輪椅的需求也日趨重要，針對這些年長而行動不方便的使用者而言，身體各部分器官正逐漸退化，再加上有部分高齡化使用者會出現(xiàn)神經(jīng)肌肉萎縮，所以對他們來說，自行驅(qū)動輪椅是件非常困難的事，因此手推型折疊輪椅較能逐漸符合他們的需求。當(dāng)今世界各大城市都面臨老齡化問題，根據(jù)聯(lián)合國

103、預(yù)測，1990-2020年世界老齡人口平均年增速度為2.5% 。也就是說，輪椅的市場越來越大。</p><p>　　對于在手推型折疊輪椅設(shè)計(jì)研究中涉及的方法和思路進(jìn)行了較為全面的探討，本課題所設(shè)計(jì)的輪椅是基于Pro/Engineer 繪圖軟件建立的輪椅3D模型，且符合設(shè)計(jì)條件的需求。還有本設(shè)計(jì)所研究的輪椅除了兼具安全性和乘坐敘適性之外，也擁有操作簡單、質(zhì)量輕、便于收藏可拖行運(yùn)送等功能。</p>&l

104、t;p>　　設(shè)計(jì)的本質(zhì)是創(chuàng)新，設(shè)計(jì)與人類的生產(chǎn)活動密切相關(guān)，它是把各種先進(jìn)的技術(shù)成果 </p><p>　　轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的一種手段和方法 設(shè)計(jì)的目的是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的功能，建立性能好、成本低、價(jià)值高的系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)，以滿足人類社會不斷增長的物質(zhì)和文化需要通過這次的設(shè)計(jì)我深深的感受到實(shí)踐的重要性，只有親自動手做過了才能更好的了解自己在哪方 還有缺陷。這次設(shè)計(jì)加強(qiáng)了自己的動手能力，同時我也學(xué)到了許多知識，只有這樣才能學(xué)好

105、、學(xué)到真正屬于自己的東西。無論是現(xiàn)在還是以后走上工作崗位，都要始終保持飽滿的精神。提高學(xué)生 合設(shè)計(jì)能力，特別是提高創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，是21世紀(jì)的機(jī)械專業(yè)建設(shè)的改革主線。俗話說：“實(shí)踐出真知”，想提高自己的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力，就要多察、多思考、多動手。在設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)問 ，解決問題，不斷的積累經(jīng)驗(yàn)。這樣經(jīng)過反復(fù)的錘煉，我們的 合設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力就能夠在不知不覺中得到提高。 </p><p>　　由于本人的能力有限

106、，在本作品的設(shè)計(jì)過程中，在內(nèi)容的選擇和編排過方 ，難免會出現(xiàn)許多欠妥之處，敬請各位專家同行批評指正。</p><p><b>　　主要參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]申永勝.機(jī)械原理教程.北京：清華大學(xué)出版社，2005</p><p>　　[2]張策.機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004</p><

107、p>　　[3]華大年，華繼宏，呂靜平.連桿結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).上海：上?？萍汲霭嫔纾?995</p><p>　　[4]曾宗福.機(jī)械基礎(chǔ).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002</p><p>　　[5]吳克堅(jiān)，于曉紅，錢瑞明.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社，2003</p><p>　　[6]許德珠，朱起凡，呂燁.機(jī)械工程材料.北京：高等教育出版社，2001</p>