人机工程学轮椅设计说明1 - 图文(7)

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椅的驱动轮与地面的接触面积，增进操作轮椅的稳定性，在驱动轮椅时能够使用较多的肩部肌肉，符合人机工程学的要求，达到省力不易疲劳的目的。

5.2.3. 轮椅三维实体造型

3D Max具有它强大的造型功能，基于本文以上的设计，采用3D Max软件，对轮椅进行三维造型，确定了零部件之间的装配关系。其三维实体如图10所示。

图10

5.2.4. 轮椅静态强度分析

本文将3D Max软件造好的三维实体模型导入IDEAS软件进行静态强度分析。对轮椅进行有限元网格划分，轮椅车体采用三角形壳单元，车体的联接处采用三角形实体单元，靠背和坐垫在有限元分析中进行了简化。做了一种工况的验算：在驱动轮的轮轴上建立约束，载荷作用在支撑坐垫的支架上表面，工作载荷计算如下。

1、体重：根据一般人体的体重与身高之间的关系，可取《中国成年人人体尺寸》中95百分位点的177.5 cm身高的男性体重。

WE＝H－100＝177.5－100＝77.5（kg）

2、下肢重量：根据美国、加拿大和欧洲男性坐姿各部分尺寸计算公式，可求得177.5 cm身高的男性的小腿重量、大腿重量。

小腿重量：WL＝0.042×WE＝3.225（kg） 大腿重量：WB＝0.0946×WE＝7.332（kg）

3、施加在脚架上载荷为

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WF＝WL＋WB＝10.56（kg）

4、施加在坐垫支架上表面载荷为

WC＝WE－WF＝77.5－10.56＝66.94（kg）

由应力图7可知，最大应力σbmax =280 MPa＜σb=370 MPa。最大应力在应力允许范围内。

5.3. 创新设计 5.3.1.

安全性设计

1、轮椅的驱动轮和骨架的布置从正面看成外八字型，即两个大轮和地面成75度夹角，这样的设计扩大了轮椅的驱动轮与地面的接触面积，增进操作轮椅的稳定性，这个角度的存在使轮椅的重心更稳，在驱动轮椅时能够使用较多的肩部肌肉，符合人机工程学的要求，达到省力不易疲劳的目的。

2、整体骨架采用直径200mm，厚度2.5mm的铝合金管材，其强度刚度远大于可承受一成年男子的要求，可以保证轮椅的安全强度。

5.3.2. 舒适性设计

1、靠背和坐垫的曲线设计

图7

图8靠背图 图9座垫图

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图8为设计的轮椅的座椅靠背形状，图9座垫图为设计的轮椅座椅坐垫形状，它们均采用合理的弧面，靠背符合人体背部曲线，坐垫符合人体臀部曲线，都符合体压分布，满足舒适性要求。

2、坐垫前后成一个6度的夹角，这个角度是考虑到乘坐着在自行驱动轮椅时，需要向前仰有力这个6度的夹角，乘坐者在自行驱动时更加给力，更加舒适。

3、脚踏板与地面成35度角，由坐姿图可以看到人体在做着的状态下脚掌是于地面成30度的自由状态，但是考虑到乘坐着大多情况是处在运动状态下的，所以经过尺寸校正后取25到35度的可调角度。

5.4. 使用说明 5.4.1.

自行使用

1、在平地上推动轮椅时，臀部坐稳，身躯保持平衡，头仰起，向前。双臂向后，肘关节稍屈，手抓轮环后部，双臂向前，伸肘。此时身体略向前倾，多次重复，由于上身产生的前冲力使手臂力量增强。

轮椅在平地上倒退：(1) 双臂在轮把之间绕过椅背，伸肘置双手于手动圈上。(2) 倾身向后，压低双肩，使手臂能用足够力气将车轮向后推动，对于不能将轮椅推上斜坡者，亦可运用这一方法使轮椅倒上斜坡。(3) 偏瘫患者患肢与健测协调运动推动轮椅行进。 2、在斜坡上推动轮椅 ：上坡：身体前倾，双手分别置于手动圈顶部之后，腕关节背伸、肩关节屈曲并内收向前推动车轮。通过转换车轮方向，使之与斜坡相交还能使轮椅在斜坡上立足；下坡：伸展头部和肩部，并应用手制动，可将双手置于车轮前方或在维持腕关节背伸时将一掌骨顶在手动圈下方进行制动 。

3. 转换轮椅方向 ：以转向左侧为例，(1) 特左手置于手动圈后方；(2) 左臂略向外侧旋转，从而将身体重量通过左手传递至车轮内侧；(3) 以左手将右侧车轮向后转动，同时右手在正常姿势下将右侧车轮转向前方。

5.4.2. 辅助者使用

1、前进或后退：(1)四轮着地法，轮椅保持水平推或四轮着地。(2)二轮着地法：方向轮悬空，大轮着地，轮椅后倾３0度推或拉。

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2、上台阶：1.二轮着地法，向后拖上台阶; 2.手柄向后下方拉，脚踩后倾杆，方向轮上台阶、提手向前上方，顺势将大轮滚上台阶、推进。

3、上下楼梯：1.一人式，二轮着地法，向后拖，逐级而上; 下楼梯反之。2.二人式，同一人式，另一人置轮椅前方协助。3.四人式，同一人式，轮椅前后方各二人，协调一致。

5.4.3. 注意事项

1. 平稳的推车：当轮椅使用者稳坐车中需要前进时，推助人双手持住把手，身体与地面垂直，小臂自然弯曲于腰两侧，向前行进中是依靠腿的力量，通过两手使车向前滑行，达到平稳的向前移动，移动时两腿的步长要相等，不易过大，行进中速度均匀，没有一起一停的感觉，身体保持启动前的姿态，两眼始终平视前方，2M内不得出现障碍，车向前行进时不能急停急起，使坐车人感觉到舒适和安全。

当需要停车时，切记不得后拉急停，首先放慢速度，用语言提示给乘车运动员需要停下后，自然停止前进，后腿前跟两腿并立保持好起动的姿态。

2. 行进中的转弯和进入较小的门：行进中要按中国人的习惯靠右行驶，当接近人群或需要转弯时，应给予提示并减速，左转时，左手轻拉住车把手，右手慢推通过弧线调整方向，然后继续行进动作，如右转时的方向相反。不要原地两手前后扭动。在通过安检门和较小通道时，身体始终保持走在中间的位置，平稳行进，不可回头和左右张望，眼睛余光目测好间距即可顺利通过。

3. 遇有上坡、下坡时和通过道路减速障碍的推车方法：上坡，要保持平稳推车的方法，蹬地的腿要平稳，慢用力，两臂保持屈位手持车推把，身体微前倾。切记两臂不得伸直，两腿不要大步前蹬，身体重心不能向前靠在两手上。这样可避免滑倒和蹬空，不要突然加速发力，要使终保持身体与车把手的正常姿态与车同进。下坡时手臂弯屈不要再前加力蹬腿，身体略后仰双手控制车的前冲速度，保持平稳行进。当遇有较大的坡度时，一般超过15度，特别是对较重残疾人群，应采用倒车下坡的技术，缓慢的倒退滑行，一定要控制车速，保证使用者的安全。 …… 此处隐藏：1045字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……