HEBEINONGJI
摘 要：随着机械的发展，人们对机械工具的需求越来越多，在日常生活中也需要各种各样的机械来帮助人们工
作，减少人们的工作量。人口老龄化代表着我国助老助残的市场需求越来越大，而且助老助残机械的方便性、安全性一
平板直线电机
直都受到人们的广泛关注，引起了很多机械设计工作者的重视。因此本文结合生活实际及生产条件，设计了一种帮助老 人行走的新型工具——方便上下楼梯的代步车。 关键词：代步车；上下楼梯；星形轮
老年代步车方便上下楼装置的研究
德州学院
刘睿智 王志坤 王志勇
1方便上下楼梯的代步车的设计方案1.1设计灵感
在世界上，方便上下楼梯的老年代步车的研究已经有将近
百年的历史了，也提出了多种老年代步车上下楼梯的解决方案。 在已有的上下楼梯解决方案当中，有连续式上下楼梯方案，例如
履带式；有间歇式上下楼梯的解决方案，例如步进式。在这些解 决方案当中，由于星轮式上下楼梯的老年代步车既可以平地行
钢丝扣走，又可以平稳地上下楼梯，而且结构精细，体积小巧，其效率较
高，操作相对来说比较简单，是较理想的上下楼梯解决方案。代
步车是伤残人士和老年人必不可少的辅助行走工具，但由于伤 残人士和老年人身体相对较弱，且较多无经济能力，收入有限, 因此，要求代步车小巧轻便可折叠，易于老年人操作使用，可以 在疲劳时提供舒适的休息座椅。
1.2设计原理
该代步车主要由防滑扶手、左右支架、横向固定板、防滑垫 升降座杆、星形四轮与不锈钢座椅和坐垫组成。相较于其他代步 车而言，其主要创新点在该代步车上下楼时通过星形四轮的应
用，可以更加方便省力，与普通代步车（如图1普通代步车、图2
普通代步车越障示意图）上下楼时的不方便形成了鲜明对比，主 要适用于老年人体和伤残人士，用于帮助老年人行走和伤残
人士做一些简单的康复训练等。
图2普通代步车越障示意图
1.3工作原理
该代步车运用到轮系及其设计、机械运动力学和平衡力学
等原理。星形轮的运用是对代步车的一种改进，可以通过星轮围
绕轮子中心轴承的转动来达到上下楼梯的目的（如图3星轮与
升降座杆连接图、图4星形轮毂）。另外其具备一般代步车通过 左右支架支撑体重、上提重心的作用；防滑扶手可以一定程度上
避免因手滑握不住支架对使用者造成伤害；不锈钢座椅和坐垫
可以在使用者疲劳时提供休息座椅；防滑垫升降座杆共有四根， 可根据使用者身高调节代步车高度，
四根座杆呈方形，在承重时 可以保持使用者立位、步行或休息时的平衡，更加安全，可根据
使用者身高调节代步车高度。在不使用时，可以对车身进行折
叠，减少代步车的占地空间，方便包装携带。
图5遇障运转图
图3星轮与升降
座杆连接图
图°星形轮毂图1普通代步车
如图5所示，当遇到障碍物时，星轮会如图中的轨迹绕中心
运转来跨越障碍。平衡公式：
Ni 弹力cosa-F 推力isina+F 摩擦力+F 推力2=0 （1）Ni 弹力sin a+F 推力!Cosa+N 2弹力-G=0⑵
单人飞行器d/2 （F 推力 1+F 推力 2-F 摩擦力）+G （D+D/2）-N 2 弹力 D-N 3
（D/2+H ）=0（3）
基金来源：德州市市级研发计划项目-面向老年人和下肢残障者定制的新能源微型自驾车设计与开发（项目编号:2019dzkj09）
2021年第1期（引城祖
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起重机在线低刖H EBEINONGJI
注:％輕力、％菓力分别为接触地面的轮1、轮2和地面之间的接触弹力,％为后支撑杆的弹力,F推力“F抽力2分别为接触地面的轮1和轮2所受到的推力,G为底盘所受压力,a为轮子垂直于受力平面的平面和障碍物最高处水平面有关的夹角。
假设摩擦力忽略不计，即F摩擦力=0，且着地的两个轮子所受的推力为同一使用者施加的，则转矩相等，而每两个相近的轮子圆心距离为D，轮子的宜径为d，后轮到后座杆的距离为H，障碍物高度为h,a为45。丄为转臂长度。
Ni理力sina+F推力]Cosa=N2理力
sina=cosa大功率led电源
G=Ni翼力+N2禅力+N3
所以hmaxWD时，星轮可以越过障碍。
由公式可知所需推力很小，方便老年人和伤残人使用。
在下楼时，该代步车的星轮上安装有刹车装置，后支架下装有防滑垫，星轮到达下一台阶且已稳定时，进行刹车制动，后支架触地，双手握住防滑扶手支撑身体到达下一阶梯，重复此操作下楼，避免老年人在使用该代步车下楼时滑倒摔伤。该代步车具备了普通医用护理代步车辅助病人进行康复训练作用的同时，节省了一定的看护时间。
1.4产晶尺寸(见表1)
表1产晶尺寸
(2)过障时更加平稳省力。
3结论
该代步车可以在帮助老人行走的同时实现平稳过障、上下楼梯的目的，节省了照顾这类人所需的部分时间。该代步车制作成本低，易生产，可满足社会需求。星轮处设有刹车设施，后支撑杆底座安置防滑垫圈，可防止老年人滑倒摔伤。因此该老年代步车的星轮设计在辅助老年人行走、上下楼梯的同时，也能减轻医护人员和家人的压力。
参考文献：
乳胶模具
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结构材料尺寸/cm
代步车整体如下长50x宽50x高72-90
防滑扶手X2防滑塑料长10X外圆直径1.5X中空部分圆
直径1
左右支架x2加厚不锈钢前长50、后长70x上宽35、下宽50x圆柱直径1.5
横向固定板加厚不锈钢长50x宽2.5x高10座位加厚不锈钢长52X宽30x高0.8
坐垫海绵填充防
水软座
长50X宽30x高1
支架支撑X2加厚不锈钢长50x宽2x高1
星轮轮毂X2加厚不锈钢相近两轮间角度100。x十字相对两端间距30x厚度1.5
升降座杆x4加厚不锈钢
圆柱直径2.2x中空圆柱直径1.5X高25x每隔4cm打一直径
0.6cm孔
轮子X8橡胶圆柱直径4X中空轴承直径1x厚度1
1.5本机优势
(1)平稳避障，上下楼梯。
(2)提供舒适座椅。
G)防滑防摔。
(4)制作成本低。
(5)结构紧凑，功能单一，简单易用。
(6)可折叠，易包装携带。
2创新点
(1)星轮式轮毂的应用。
982021年第1期
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