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某多功能轮椅结构的设计计算案例

轮椅结构包括座椅、轮椅架和四个减震器。结构如图5.1所示

图5.1轮椅结构

1.1座椅的选用

图5.2座椅

图5.3坐姿人体尺寸项目

表5.136-60岁坐姿人体尺寸（男）

百分位数

1

5

10

50

90

95

99

4.3.1坐高

832

853

865

904

941

952

973

4.3.2坐姿颈椎点高

599

615

625

658

691

700

719

4.3.3坐姿眼高

724

743

756

795

832

841

864

4.3.4坐姿肩高

538

556

564

567

630

639

657

4.3.5坐姿肘高

210

226

234

263

292

299

616

4.3.6坐姿大腿厚

102

110

115

131

148

152

162

4.3.7坐姿膝高

439

455

462

490

518

527

543

4.3.8小腿加足高

370

380

386

409

435

442

458

4.3.9坐深

407

420

428

457

486

494

511

4.3.10臀膝距

500

515

524

554

585

596

613

4.3.11坐姿下肢长

892

922

938

992

1045

1060

1095

表5.236-55岁坐姿人体尺寸（女）

百分位数

1

5

10

50

90

95

99

4.3.1坐高

786

805

816

851

886

896

915

4.3.2坐姿颈椎点高

561

576

584

616

647

655

672

4.3.3坐姿眼高

674

692

701

735

769

778

796

4.3.4坐姿肩高

504

518

525

555

584

592

608

4.3.5坐姿肘高

201

215

223

251

279

287

300

4.3.6坐姿大腿厚

108

114

118

133

149

154

164

4.3.7坐姿膝高

409

422

429

455

483

490

503

4.3.8小腿加足高

327

338

344

379

396

401

412

4.3.9坐深

386

400

406

432

432

468

487

4.3.10臀膝距

482

496

502

529

529

572

588

4.3.11坐姿下肢长

826

848

862

909

909

972

996

1.1.1基于人因工程爬楼梯轮椅的座宽

轮椅的座位不亦太宽，双臂可以放在两端平面上有支撑的作用，不会引起肩部疲劳根据表4.1数据，本论文取坐姿臀宽尺寸420mm，修正量取20mm，则轮椅座宽Z

根据表4.1表4.2数据，本论文座长取坐姿座长尺寸472mm，修正量取35mm，则座长Z

1.1.2基于人因工程爬楼梯轮椅的座高

轮椅座高的设计不仅可以让脚掌可以很自然的放在脚踏板上，而且还可以大腿保持水平，使得人体保持最舒适的状态。座面如果太高，双脚会脱离脚踏板平面，大腿肌肉会受到压迫，使得腿部的血液循环不畅；如果太低，大腿与小腿的角度会变小，使得臀部与座面接触面积减少，增大臀部的压力。查表4.1至表4.2数据，座高可取Z

爬楼梯轮椅的扶手高度不能太高，会使肩部与颈部的肌肉保持拉伸的状态；太低，不能让肩部很好的放松，肩部要放在扶手上身体会发生倾斜，使得身体一侧受力过大根据表4.1、表4.2数据，选取坐姿肘高310mm，修正量取20mm，则扶手高Z

1.2轮椅架和减震器的设计

图5.4轮椅架

轮椅架的作用：

（1）充当连接件，连接上端的座椅、后底座和前底座。

（2）提供脚踏平面，让双脚可以放在脚踏板上，放松双脚。

（3）为减震器提供一个减震面，更便于减震器的安装。

图5.5减震器

减震器的工作原理：当轮椅架和座椅间震动而出现相对运动时，减震器内的活塞上下移动，减震器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对震动形成阻尼力，使轮椅震动能量转化为油液热能，再由减震器吸收散发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随轮椅架与座椅之间的相对运动速度增减，并与油液粘度有关。

减震器的作用：减震器主要用来抑制弹簧吸震后反弹时的震荡及来自路面的冲击。在经过不平路面时，虽然吸震弹簧可以过滤路面的震动，但弹簧自身还会有往复运动，而减震器就是用来抑制这种弹簧跳跃的。减震器太软，车身就会上下跳跃，减震器太硬就会带来太大的阻力，妨碍弹簧正常工作。