少齿差行星齿轮在重障者洗浴辅具中的应用.pdf

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1、第l0期机械设计与制造2012年10月MachineryDesign&Manufacture文章编号：1001—3997(2012)10—0023—02少齿差行星齿轮在重障者洗浴辅具中的应用术张向颖薛强姜文王明杰(天津科技大学机械工程学院，天津300222)ApplicationofFewTeethDifferenceGearintheBathingAidsDeviceFortheSeverelyDisabledZHANGXiang-ying，XUEQiang，JIANGWen，WANGMing-jie(Scho

2、olofMechanicalEngineering，TianjinUniversityofScienceandTechnology，Tianjin300222，China)中图分类号：TH16；TH132．425文献标识码：A在洗浴辅具的设计中，必须要实现它的抬背屈腿功能，这是1引言因为，人体洗浴姿势主要就是仰姿和坐姿两种。在设计抬背屈腿在世界人口中，因年龄或残疾导致身体机能退化、有功能性机构时，主要考虑到的因素包括浴缸的尺寸、机构的防水性等，如障碍的人口占总人口很大部分，且这部分人口数量增速较快。据图l所示。从

3、图l中可以看，人在使用洗浴辅具洗浴时，要受到调查资料显示，全国城乡部分失能和完全失能老年人约为3300浴缸空间的限制，而且辅具与浴缸内升降组件间的空间也直接限万人，占老年人口总数的19％t”，另外，据残疾人抽样调查数据显制了抬背屈腿机构的实现，再加上整个机构都是泡在水里的，所示，全国各类残疾人中一、二级的重度残疾人为2457万人，占残以就要求抬背屈腿的角度不可以过大，而且机构的整体尺寸要疾人口总数的29．62％[21。完全失能老年人和残障人群中的重度残小，要尽可能的占用更少的空间，以防止与浴缸内组件发生干障患者由

4、于长期卧床，生活不能自理，需要家人和医护人员的护涉，还要可以防水。目前市面上的可以实现抬背屈腿功能的产理，在这种睛况下，洗浴对于他们来说是一个很大的难题。目前国品，多利用连杆机构、丝杆机构或电动推杆来实现I31，这些机构内市场上针对老年人及残疾人的洗浴辅具产品很少，多为洗浴椅结构简单，制造方便，应用很广，但是在设计的洗浴辅具中，显然等结构、功能简单型产品，尤其是出入浴、移乘、转接等方面的产品是不适合的。少齿差行星齿轮不仅具有传动效率高，承载能力远落后于发达国家，而现有的日本和欧美等国家的产品，价位极高，加上配套设

5、施价位多为百万元以上，一般家庭无力购买。为解决重强，体积小，结构简单，传动比大的优141，而且可以实现在任意障者13常生活中洗浴困难和安全等问题，研发一款适合重障者洗浴角度的停止或转动，防水性、安全性也极好，所以采用渐开线少的辅助器具有助于填补国内空白，有利于国内康复辅具服务体系建齿差行星齿轮作为洗浴辅具的抬背屈腿转动机构，实现洗浴中的设，提高老年人及残疾人生活质量，降低陪护强度及成本。抬背屈腿功能。"X-来稿日期：2011-12—03★基金项目：国家科技支撑计划项目：重障者辅助洗浴器具的研制(2009BAI7l

6、BO1)张向颖等：少齿差行星齿轮在重障者洗浴辅具中的应用第1O期于通过。渐开线少齿差齿轮副封闭图，如图3所示。从图3给出的四幅封闭图观察可知：由于少齿差行星齿轮副的齿数差很小，在安装和运动过程中容易产生非啮合区域的齿廓重叠干涉现象，为避免干涉，设计少齿差齿轮副的主要限制条件是下面两个条件：(1)要保汪齿轮传动不产生齿廓重叠干涉应满足GS>O；(2)为保证获得足够的重合度，应满足e>l；图1洗浴辅具洗浴过程示意图G=Zl(占l+invao)一finvot~+62)+f一)inva(2)2少齿差行星齿轮传动基本原理s

7、=【五(tanoQ-tanao)【tanoQ-taflao)j(3)选用的渐开线少齿差行星齿轮机构简图如图2所示，由一个行星轮l、一个转臂和一个内齿轮2所组成。当转臂H转动式中：z、—外齿轮、内齿轮的齿数；or、O／a2一外齿轮、内齿轮的=c0s；=cos～rb齿顶压力角，。2；％一齿轮副传动啮合时，由于内齿轮与机壳固定不动，迫使行星齿轮1绕内齿轮作行．，qrb2一星运动。又由于行星齿轮与内齿轮的齿数差很少，行星齿轮绕偏角；6．、6_辅助角(rad)，c0。=(一一2)／2a0；cos~：心轴(转臂H)中心作反向

8、低速转动。一般称这种少齿差行星轮系(+一2)／2aor~；、rⅡ—外齿轮、内齿轮的齿顶圆半径；、．为K—H—型行星轮系，K表示太阳轮，H表示行星架，表示输rb一外齿轮、内齿轮的基圆半径。m轴。其传动比可按式(1)计算：i=1一，(1)式中：m一太阳轮；n一同定轮；一行星架。4少齿差行星齿轮几何参数设计4．1定齿数、模数少齿差行星齿轮传动因为采用了较大正变位的内啮合齿轮副，