可登楼梯式履带轮设计

余杰 王梓宇 刘顺楚

摘要：传统的轮式轮椅具有一定局限性，一般只能在较为平坦的路面上行驶，但是崎岖的路面上，表现并不良好，会出现行驶困难的情况。而对于攀登楼梯这种要求，更是不可能实现，通过采用履带式轮的设计，采用单向轴承与相应机械结构的设计，可满足攀登楼梯的功能。

关键词：履带轮；单向轴承；轮椅

履带式轮具有良好的通过性，广泛应用于坦克。在崎岖不平路上及攀登上具有良好的表现，也具有攀登的能力。基于履带式轮的种种优点，将其与轮椅进行结合，并设计合理的机械结构与之配合，满足可登楼梯的功能。

一、手轮总成机构的设计

主要结构：手轮总成主要由手轮，芯轴（手轮轴），单向轴承，套筒，插销，轮体构成，手轮总成如图1。

二、功能的实现

轮椅可实现攀登楼梯主要要解决的技术问题是轮椅在楼梯上可以停住，不会产生后退，而在平坦路上行驶时，既可前行，又可后退。

我们采用单向轴承，套筒，插销机械结构的设计的配合，满足上述的功能。单向轴承是一种在单个方向可以自由旋转，而在另一个方向锁死的轴承。其配合功能图的立体图如图2，图3（单向轴承），图4（插销），

三、轮椅行驶的两种路况

下面是轮椅的两种行驶情况，结合平面图图5说明

1）当在楼梯上行驶时，插上插销（手轮轴的末端A处与轮体是焊接上，紧密连接），随后使芯轴与套筒形成一个整体，套筒上有键与单向轴承的配合，单向轴承的键与轮体配合。动力的传递路径为：手轮→芯轴与套筒的结合体→套筒键→单向轴承→单向轴承键→轮体。因为单向轴承只能单向旋转，在另一个方向锁死，所以輪椅轮不能反转，则实现了轮椅可在楼梯上停住的功能。

2）当轮椅在平地上行驶时，拔去插销，套筒与芯轴分离，成为两个独立的部分。从而使与套筒相连接的单向轴承被孤立从而失效。

则此时动力的传递路径为：手轮→芯轴→芯轴末端A处→轮体。

这样单向轴承失去作用，从而轮椅可以在平地上实现正转和反转，从而可以正行和后退。

四、结论

通过插销，单向轴承与相应的机械结构的结合，可以实现以下两种情况的行驶：

1）当插上插销时，通过单向轴承可以实现登楼梯的功能。

2）当拔去插销时，可以实现在平路面上的正行和后退。

参考文献：

[1]余志生.汽车理论[M].北京：机械工业出版社，5版.

[2]孙桓，陈作模.机械原理[M].北京：高等教育出版社，8版.

[3]陈家瑞.汽车构造[M].北京机械工业出版社，3版.

项目：项目名称：沈阳理工大学大学生创新创业训练计划项目（项目编号：201710144034）

作者简介：余杰（1996），男，安徽淮南人，本科，车辆工程专业。