作品名稱：負(fù)重自動上下樓車
學(xué)校名稱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
參賽隊伍：東北虎
參賽學(xué)生：沈遠(yuǎn)哲 曾新華 李炎
指導(dǎo)老師：王廣林
立項背景:
在電梯空間不足或無電梯的樓層里，搬運貨物上下樓十分辛苦，而且人工搬運物品的大小及重量均有限。尤其是在一些老舊小區(qū)，房屋均為六至八層樓，居住者很大一部分都是老年人。老年人上下樓本就很困難，有時還要提重物，例如大米，水果，牛奶等等。上樓過程中長時間的搬運物品，極有可能發(fā)生意外事故，不僅會造成經(jīng)濟損失，更有可能會造成人員受傷。爬樓車就是用于搬運重型大件物品上下樓梯的簡易機械裝置，應(yīng)用機械設(shè)備代替人力，從而達(dá)到高效、省力的效果。
現(xiàn)在市面上商品的主要問題：1.行動緩慢，不利于消費者使用；2.平衡性差，不利于長時間使用；3.由于裝置受力結(jié)構(gòu)而造成不利于承重；4.缺乏智能，不能脫離人手。總之，市場上的爬樓運輸機因為都難以解決機器的靈活性，不同物品的運輸，安全性問題和承載重力的問題，因此，小組提出能否利用簡單低廉的材料做出能夠解決以上問題的裝置，并兼并這些裝置的優(yōu)點。通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用步履式的運輸機可以解決承載重力的問題，在裝置上組裝一些特制的輔助裝置來穩(wěn)固裝置和物品，就可以解決以上問題。
目的:
構(gòu)建一個上下樓運輸車的三維模型，能夠較好的完成樓層間物品的搬運工作，并且減少人力的輸出，使用電力作為驅(qū)動能源，并附加一些傳感器，使之具備自主地上下樓、遇到行人停讓、自主轉(zhuǎn)彎的功能，也希望設(shè)計的產(chǎn)品能具備美觀性的特點。
支撐骨架:
在考慮置物籃的放置的時候，參考地板、頂棚、中國古建筑等樣式，我們使用了龍骨結(jié)構(gòu)。下方先使用強度大的鋼材拼插出承重的骨架，再將塑料制的置物籃放于其上。爭取在保證承受能力的同時最大程度地減輕重量，增加結(jié)構(gòu)的性價比。
考慮到與履帶的位置關(guān)系，如果不把置 物籃墊高，那么在置物籃傾斜時，很有可能置物籃前端會壓到履帶，位置關(guān)系沖突。所以在履帶側(cè)板上設(shè)計了四個連接孔，與抬高零件螺栓連接。參考網(wǎng)上的雙履帶車模型，使用筒狀柱穿在兩零件孔間，使用限位零件加焊接緊固。筒狀柱與骨架軸承連接，骨架圍繞筒狀柱旋轉(zhuǎn)，達(dá)到傾斜置物籃的效果。
履帶機構(gòu):
履帶采用平行四邊形設(shè)計，車輛前端采用60度前傾設(shè)計，此幾何形狀便于和樓梯接觸時進行爬樓。履帶設(shè)計特點是重量輕、強度高、速度快，更適用于爬樓。參考網(wǎng)上的資料，一般履帶車的負(fù)重輪數(shù)量多,每個輪子所承擔(dān)的重量小,輪子對地面的壓力分布均勻，有利于提高小車的通行性能，同時履帶上部分的輪可以在一定程度上能夠防止履帶松弛。模仿網(wǎng)上的事例，對部分結(jié)構(gòu)進行了簡化，并進行建模。
抬升機構(gòu):
在抬升機構(gòu)的設(shè)計時，出現(xiàn)了知識上的困難。通過查閱資料和詢問指導(dǎo)老師，排除了液壓，滑塊等想法，最終采用了電動推桿設(shè)計。借助淘寶網(wǎng)搜索金工店鋪，查找資料，按照可以買到的電機尺寸建立了電動推桿示意模型。并設(shè)計了兩端的鉸鏈連接，鉸鏈?zhǔn)降闹螠p少了力矩的負(fù)擔(dān)，而且保證了在抬升時連接點不移動，穩(wěn)固了裝置。
主動輪:
在骨架的左右兩端，設(shè)計向下的支桿用于安裝主動輪。支桿與骨架間使用了加強的三角形結(jié)構(gòu)，放置變形。支桿上設(shè)計了放置主動輪的驅(qū)動電機的位置，采用齒輪傳動。由于技術(shù)能力及時間限制，傳動機構(gòu)未給出。整體上，兩側(cè)伸出的部分都設(shè)計了圓角，防止使用或運行時刮傷鄰近的人。
側(cè)板:
側(cè)板起到支撐作用，用于支撐整個小車，進行承重。側(cè)板采用三角型設(shè)計，一面，三角形結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能使整個裝置固定；另一方面，三角形結(jié)構(gòu)能減小整個產(chǎn)品的質(zhì)量，便于承重和移動。側(cè)板上打孔，便于小輪的連接桿，承護板，以及部分電機的固定
小輪:
小輪通過桿與側(cè)板進行連接及電機傳動對其進行控制，調(diào)整車的角度，方便車在上樓梯前抬高前部，搭上第一級臺階；小輪可以接受來自車后的力，實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)向，避免了大輪收放帶來的麻煩。
電機、電池放置:
履帶電機通過螺栓固定于位于側(cè)板上便于對履帶提供動力，小輪電機使用電機固定件固定在底護板上，一方面減少側(cè)板的承重負(fù)擔(dān)，另一方面便于對小輪等裝置提供動力。電池放置在承護板上，在保證供電的同時，也最大限度地減少了線路的長度和復(fù)雜程度。
支撐輪:
支撐輪能夠在平面上行走時提供支持力，不僅減少履帶的壓力以防止履帶松弛，還能提高小車行進的速度；支撐輪在爬樓時能夠抬升保持籃筐的平穩(wěn)，可避免部分物品收到擠壓。
上部設(shè)計:
置物籃使用塑料材質(zhì)，尺寸上按照小區(qū)普通樓梯寬度設(shè)計，邊角使用圓角使之過渡柔和。底部采用螺栓與骨架進行連接固定。
主要參考文獻(xiàn)：
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