基于NX的爬楼轮椅虚拟样机仿真分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：201321202051河北工业大学硕士学位论文基于NX的爬楼轮椅虚拟样机仿真分析论文作者：武凯学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：机械工程指导教师：曹东兴职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金(NO.51275152)DissertationSubmittedtoHeBeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringANALYSISANDSIMULATIONOFVIRTUALWHEELC

2、HAIRBASEDONNXbyWuKaiSupervisor:Prof.CaoDongxingMarch2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.51275152.摘要高层建筑的产生虽解决了人类的居住空间问题，但也极大地限制了老年人以及残障人士的活动范围。电动轮椅的出现极大的方便了老年人和残疾人的出行，使他们可以更多的参与社会生活，但面对楼梯、沟壑等障碍的时候仍有较大的局限性，普通电动轮椅已经不能满足使用者的

3、需求。为了改善现有轮椅的局限性，本文探讨了一种既可平地行走，又可爬楼梯过沟壑的轮-腿混合式电动轮椅。文章主要对轮椅进行改进设计、虚拟样机建模与仿真分析，其中包括整机装配建模、移动性能分析及整机爬楼仿真。具体工作如下：1、分析轮椅爬楼机构的缺陷，提出改进方法。利用功能方法树产生多种解决方案，通过直接评分法得出最优方案，完成设计。2、对轮椅各功能模块分别进行运动学建模，并对座椅位姿调节机构进行逆分析，通过过渡矩阵把轮椅坐标系转换到楼梯坐标系。3、采用虚拟样机技术对轮椅整机进行装配分析、装配建模及干涉检测；根

4、据“可拆即可装”原理对爬楼机构进行爆炸分析。4、对轮椅的移动性能进行分析，在NX中对座椅位姿调节机构进行运动仿真，并对轮椅整机的上坡及上楼进行了静力学分析及运动仿真。通过仿真动画及仿真曲线可以看出，轮椅可连续平稳的正向爬楼，为类似产品的研究提供了一种可行性参考。关键词：电动轮椅；功能方法树；运动学建模；虚拟样机；仿真IABSTRACTHigh-risebuildinghassolvedtheproblemofhumanlivingspace,butalsogreatlylimitsthescopeofa

5、ctivitiesoftheelderlyandthedisabled.Theemergenceoftheelectricwheelchairbringgreatconveniencefortheelderlyandthedisabled,sothattheycanbetterparticipateinsociallife.Butwhenfacingobstaclessuchasstairs,ithasgreatlimitations,ordinaryelectricwheelchaircannolon

6、germeettheneedsofusers.Inordertoimprovetheshortcomings,thisarticlediscussesawheel-leggedelectricwheelchair,whichbothcontainsallsortsoffunctionsoftheordinarywheelchair,andalsocanclimbstairsandravines.Thispaperfocusesontheoptimizationoftheoriginalstructure

7、andthemodelingandsimulationofvirtualprototype,includingthemodeling,assembly,andmovementperformanceanalysisandsimulationoftheentirewheelchair.Theworkingcontentislistedasbellow:1.Weanalysisthedefectsofthestair-climbingstructureandmadeoptimizationtoit.Byusi

8、ngtheFunctionMeansTreeproducesseveralproject,wegottheoptimalsolutionthroughDirectRatingMethod.2.Webuildthekinematicsmodelsofvariouscomponentsofthewheelchairandsolvedinversekinematicsoftheseatpositionadjustingmechanism.Andb