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联系人:王秀秀
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www.qxwq.org.cn 
北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:负重自动上下楼车
学校名称:哈尔滨工业大学
参赛队伍:东北虎
参赛学生:沈远哲 曾新华 李炎  
指导老师:王广林  

详细说明

    立项背景:

  在电梯空间不足或无电梯的楼层里,搬运货物上下楼十分辛苦,而且人工搬运物品的大小及重量均有限。尤其是在一些老旧小区,房屋均为六至八层楼,居住者很大一部分都是老年人。老年人上下楼本就很困难,有时还要提重物,例如大米,水果,牛奶等等。上楼过程中长时间的搬运物品,极有可能发生意外事故,不仅会造成经济损失,更有可能会造成人员受伤。爬楼车就是用于搬运重型大件物品上下楼梯的简易机械装置,应用机械设备代替人力,从而达到高效、省力的效果。

  现在市面上商品的主要问题:1.行动缓慢,不利于消费者使用;2.平衡性差,不利于长时间使用;3.由于装置受力结构而造成不利于承重;4.缺乏智能,不能脱离人手。总之,市场上的爬楼运输机因为都难以解决机器的灵活性,不同物品的运输,安全性问题和承载重力的问题,因此,小组提出能否利用简单低廉的材料做出能够解决以上问题的装置,并兼并这些装置的优点。通过查阅资料发现,应用步履式的运输机可以解决承载重力的问题,在装置上组装一些特制的辅助装置来稳固装置和物品,就可以解决以上问题。

目的:

        构建一个上下楼运输车的三维模型,能够较好的完成楼层间物品的搬运工作,并且减少人力的输出,使用电力作为驱动能源,并附加一些传感器,使之具备自主地上下楼、遇到行人停让、自主转弯的功能,也希望设计的产品能具备美观性的特点。

    支撑骨架:

       在考虑置物篮的放置的时候,参考地板、顶棚、中国古建筑等样式,我们使用了龙骨结构。下方先使用强度大的钢材拼插出承重的骨架,再将塑料制的置物篮放于其上。争取在保证承受能力的同时最大程度地减轻重量,增加结构的性价比。

      考虑到与履带的位置关系,如果不把置 物篮垫高,那么在置物篮倾斜时,很有可能置物篮前端会压到履带,位置关系冲突。所以在履带侧板上设计了四个连接孔,与抬高零件螺栓连接。参考网上的双履带车模型,使用筒状柱穿在两零件孔间,使用限位零件加焊接紧固。筒状柱与骨架轴承连接,骨架围绕筒状柱旋转,达到倾斜置物篮的效果。

    履带机构:

        履带采用平行四边形设计,车辆前端采用60度前倾设计,此几何形状便于和楼梯接触时进行爬楼。履带设计特点是重量轻、强度高、速度快,更适用于爬楼。参考网上的资料,一般履带车的负重轮数量多,每个轮子所承担的重量小,轮子对地面的压力分布均匀,有利于提高小车的通行性能,同时履带上部分的轮可以在一定程度上能够防止履带松弛。模仿网上的事例,对部分结构进行了简化,并进行建模。

    抬升机构:

             在抬升机构的设计时,出现了知识上的困难。通过查阅资料和询问指导老师,排除了液压,滑块等想法,最终采用了电动推杆设计。借助淘宝网搜索金工店铺,查找资料,按照可以买到的电机尺寸建立了电动推杆示意模型。并设计了两端的铰链连接,铰链式的支撑减少了力矩的负担,而且保证了在抬升时连接点不移动,稳固了装置。  

    主动轮:

          在骨架的左右两端,设计向下的支杆用于安装主动轮。支杆与骨架间使用了加强的三角形结构,放置变形。支杆上设计了放置主动轮的驱动电机的位置,采用齿轮传动。由于技术能力及时间限制,传动机构未给出。整体上,两侧伸出的部分都设计了圆角,防止使用或运行时刮伤邻近的人。

     侧板:

          侧板起到支撑作用,用于支撑整个小车,进行承重。侧板采用三角型设计,一面,三角形结构的稳定性能使整个装置固定;另一方面,三角形结构能减小整个产品的质量,便于承重和移动。侧板上打孔,便于小轮的连接杆,承护板,以及部分电机的固定

    小轮:

            小轮通过杆与侧板进行连接及电机传动对其进行控制,调整车的角度,方便车在上楼梯前抬高前部,搭上第一级台阶;小轮可以接受来自车后的力,实现自动转向,避免了大轮收放带来的麻烦。

    电机、电池放置:    

               履带电机通过螺栓固定于位于侧板上便于对履带提供动力,小轮电机使用电机固定件固定在底护板上,一方面减少侧板的承重负担,另一方面便于对小轮等装置提供动力。电池放置在承护板上,在保证供电的同时,也最大限度地减少了线路的长度和复杂程度。

    支撑轮:

          支撑轮能够在平面上行走时提供支持力,不仅减少履带的压力以防止履带松弛,还能提高小车行进的速度;支撑轮在爬楼时能够抬升保持篮筐的平稳,可避免部分物品收到挤压。 

         上部设计:

         置物篮使用塑料材质,尺寸上按照小区普通楼梯宽度设计,边角使用圆角使之过渡柔和。底部采用螺栓与骨架进行连接固定。

   主要参考文献:

   [1]龚潇潇.可折叠智能爬楼购物车[EB/OL]. 中图分类号TB472.A.1003-0069(2014)11-0019

               [2]陈延伟 郭化超.链脚式电动爬楼载物车爬升传动设计与分析[J]. 设计计算,2014.5(4):57-60.




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