郭正陽 張鑒 廖建飛 張榮

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人們出行的概率大大增加，行李箱成為必不可少的工具。基于減輕人們負(fù)重的考慮，文章研究了一種既可通過輪轂電機(jī)作平地電動(dòng)行走，又能通過履帶電動(dòng)爬行臺(tái)階的多功能行李箱裝置，以減輕人們的負(fù)擔(dān)。

關(guān)鍵詞：電動(dòng);無障礙;爬樓;行李箱;越障

中圖分類號(hào)：TH122

文章編號(hào)：2095-624X（2019）04-0037-01

本文設(shè)計(jì)了一種能在人的把扶下自動(dòng)行走并能爬行樓梯的行李箱（見圖1）該行李箱具有正常路況的電動(dòng)行走功能及樓梯的電動(dòng)爬行能力，能大大地減輕人們行李重量負(fù)擔(dān)。

一、電動(dòng)無障礙爬樓行李箱的組成

自動(dòng)行李箱由平路行走部分、樓梯爬行部分與行李箱部分三部分組成。平路行走部分由電池、控制系統(tǒng)、萬向輪和輪轂電機(jī)組成;樓梯爬行部分由直刷電機(jī)、履帶、履帶輪和支架組成;行李箱部分由拉桿、彈簧銷和外殼組成。平路行走部分安裝在行李箱部分下側(cè)，樓梯爬行部分安裝在行李箱部分的左側(cè)。①平路行走部分采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)，變頻調(diào)速。同時(shí)以萬向輪作為被動(dòng)輪，方便手動(dòng)轉(zhuǎn)向。②樓梯爬行部分采用直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過蝸輪蝸桿減速增大扭矩，同時(shí)利用蝸輪蝸桿的自鎖防止行李箱在樓梯上時(shí)沿斜面下滑。③行李箱部分的結(jié)構(gòu)與普通行李箱類似，采用側(cè)開式，拉桿除了可以拉伸外還可以繞行李箱轉(zhuǎn)動(dòng)。

二、工作原理

工作狀態(tài)有立式和臥式兩種，如圖2。當(dāng)行李箱處于平面路況時(shí)，為立式工作狀態(tài)（圖2右圖），此時(shí)平路行走部分處于工作狀態(tài)。當(dāng)行李箱處于樓梯爬行路況時(shí)，將行李箱的扶手上拉并將行李箱改變?yōu)榕P式，即為臥式工作狀態(tài)（圖2左圖），此時(shí)，樓梯爬行部分處于工作狀態(tài)。

三、爬樓行李箱的機(jī)電控制設(shè)計(jì)

電動(dòng)無障礙爬樓行李箱的機(jī)電控制系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、功率變換器、傳感器和控制器組成?？刂葡到y(tǒng)選用單片機(jī)作為控制器，控制器控制電路主要包括以下幾部分：控制芯片及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、AD采樣系統(tǒng)、功率模塊及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、硬件保護(hù)系統(tǒng)、位置檢測(cè)系統(tǒng)、母線支撐電容等。

四、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及仿真

通過solid works三維建模軟件對(duì)所需各部分零件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用solid works運(yùn)動(dòng)仿真觀察零件及模型之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài);利用ansys有限元分析對(duì)各支撐結(jié)構(gòu)及輪轂固定區(qū)域施加大于等于設(shè)計(jì)載荷1.8倍的力，以觀察各支撐結(jié)構(gòu)間的載荷分布情況，并予以調(diào)整。

本行李箱采用三維實(shí)體造型的方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并用有限元分析軟件進(jìn)行強(qiáng)度校核，大大縮短了設(shè)計(jì)時(shí)間，降低了設(shè)計(jì)成本。

參考文獻(xiàn)：

[1]張榮.機(jī)械原理[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2015.

[2]濮良貴，陳國(guó)定，吳立言.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京：高等教育出版社，2013.