一种帮助无手残疾人穿脱裤子的机械装置

【摘 要】本装置主要致力于帮助缺失双手的残疾人穿脱裤子。本装置以机械学原理知识为基础，设计一种帮助无手残疾人穿脱裤子（目前局限于橡皮筋的裤子）的机构，主要利用丝杠螺母和锥齿轮等传动结构进行力与运动的传动，并且利用auto CAD、Soildworks等软件设计出机构的二维受力图及三维模型。

【关键词】丝杠螺母；锥齿轮；auto CAD Solidworks

1、背景分析

关爱残疾人、尊重、帮助残疾人是发扬社会主义人道主义精神的重要内容。残疾人虽然已受到国家和社会的关注，但在残疾人设施建设方面还没有引起足够的重视，残疾者设施的研究与设计一直没有得到重视。残疾者的设施是否满足他们的生理结构和运动机能的要求？在操作简单性，使用安全性是否符合到他们的要求等，这些问题一直被我们所忽视。经过调查，目前现在市面上还没有出现帮助无手残疾人穿脱裤子的机械机构，国内外关于这方面的研究都很少。这些导致那些无手残疾人单独外出成为一个极大地问题。所以我设计出一种可以帮助残疾人穿脱裤子的机构，来帮助残疾人在遇到这种情况的时候自己解决处理问题。

2、设计的技术要求及指标

本次设计的自动折盖封箱机不依靠气动装置，动力输入依靠电动机。尽可能达到要求：

（1）使用数量尽量少的电动机；

（2）运行速度在一定范围内，力求使用户感受舒适；

（3）操作必须简单；

（4）使用必须安全，不能伤害到用户；

（5）可以完成各种身高体重用户的需求；

（6）要使装置在一定范围内由通用。

3、工作原理及受力图

本装置的受力分析主要在传动核心部分，如下受力图所示，其中标有“M”字样的结构表示电动机，电动机轴上通过联轴器链接的是小锥齿轮，左侧直杆为丝杠连动装置，其主要的工作原理如下：电动机M可以正反转，正转的时候方向如图所示，通过轴上链接的小锥齿轮1与丝杠上的大锥齿轮2之间的啮合传动将竖向的旋转运动变为横向的旋转运动，并且将运动传递给丝杠；通过电动机的正反转来调节丝杠是逆时针转动还是顺时针转动，从而调节丝杠上的螺母上下运动，将抱臂与螺母固定，从而达到抱臂的上下运动。在抱臂上装有夹持机构，主要是用于夹持使用者裤子的两端，通过丝杠传动实现夹持机构向下运动，实现脱裤子的过程；抱臂装置通过电磁继电器控制伸缩，从而可以针对不同的腰围；夹持装置也是通过电磁继电器控制开合状态。整个装置只需要在地上按几个按钮，只需要脚来控制即可。

4、抱臂装置的建模及工作原理

对于抱臂平台的建模主要步骤如下：1、先设计抱臂的轮廓，再进行扫描，拉升凸台机体，拉升切除，便可得到抱臂部分的界面图；2、按照步骤一轮廓，切除上半部分；以R=250mm的四分之一的圆弧为路径进行扫描便可得脱裤子的立体抱臂部分。3、在抱臂后面加一个立方体台，在该立方体中拉升切除一个放丝杠螺母中的螺母的孔；并且在台体上加工立柱孔及丝杠螺母孔及螺钉孔等，来固定螺母，从而将力从丝杠传给平台。中间位螺母的位置，周围四个孔是立柱孔，支撑固定平台的作用。4、在伸出的手臂的部分两边各加一个夹持装置，设计成立柱体形式，在外面的夹指用销钉固定一点，使之能够绕销钉旋转。5、按照所设计的结构利用solidworks中的装配体将各个单独的零件装配在一起，如下图所示。

抱臂装置的工作原理：在两个白色的伸臂的中间位置装有电磁铁，白色伸臂的尾部也磁化，通过电磁效应可以推动伸臂往外伸或回缩，则可以适用于不同腰围的人。伸臂上的夹持装置由两个夹指组成（如图所示），两夹指之间有弹簧和电磁铁，弹簧是在没通电的时候达到预紧的作用使之一直张开，当电磁铁通电的时候则夹紧裤边。如图在台体上加工有与丝杠螺母配合的孔及螺栓孔等。抱臂台体的上下移动依靠丝杠的正反转使该抱臂台体上下移动，从而达到带动裤子往下或往上的运动。

5、各个主要装配零件

6、总结

本次设计的帮助无手残疾人穿脱裤子的机械装置达到了设计要求，通过使用锥齿轮传动等机构巧妙的简单的旋转运动转化成高效的往复运动。在整个装置中使用了比较好的丝杠螺母机构大大提高了产品的工作效率。从社会价值来说。我们所设计的帮助残疾人穿脱裤子的机械装置目前市面上完全没有存在过，相关这方面的研究报导也几乎没有。我们的这个装置把大家重新拉回到了对这些少数弱势群体的关注上，帮助他们在一个人的情况下也能解决上厕所的问题。抱臂的传动我们在中间部分加上电磁铁，利用电磁铁的磁力使抱臂的下半部分向外伸。同时在抱臂处添加弹簧，利用弹簧的弹力起到自动复位的作用。装置简单，设计精妙。

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