一种运输助力装置的制作方法

本发明涉及货物运输领域，尤其涉及一种运输助力装置。

背景技术：

随着科技的进步，人们的生活生平越来越高，日常生活中也产生了越来越多的辅助设备来帮助人们对货物进行运输。例如在专利申请号201610032874.4，名称为《一种安全升降运货电梯系统》的发明专利中公开了一种安全升降运货电梯系统，包括升降立架、轿厢、卷扬机和轿厢平稳滑轮系统，升降立架采用龙门架结构，卷扬机设置在升降立架顶部通过提升钢索带动轿厢升降；轿厢平稳滑轮系统包括四对滑轮组、平稳支架、四根平稳钢索和定滑轮，平稳支架为方型框架结构，平稳支架设置在升降立架的横梁架下方与轿厢上下对应，四对滑轮组分别设置在平稳支架的四个对角上，四根所述平稳钢索一端分别固定连接在轿厢的四个角上，平稳钢索另一端向上再水平穿过平稳支架上的两对滑轮组，再向穿过固定在地面上的定滑轮与轿厢底部连接，在运货电梯装置上设置有轿厢平稳滑轮系统。

但是现有的货物运输辅助设备主要用于垂直提升、斜面提升或沿轨道提升，这些提升装置适应面比较窄，或者仅用于攀爬楼梯，或仅用于地面推车。目前的技术主要在两方面存在有局限，一是功能上的局限，比如适合倾斜方面的，不能用于水平方向，反之亦然；另一方面是承载重物的结构，不方便装卸，运送过程不平稳，自动调节性能差，适合的运输环境不可改变。

然而针对与用户日常生活最为相关的楼梯还没有一款运输助力设施，所以需要一种适用范围广，尤其适用于帮助人们在普通楼梯上运送货物、稳定性强的运输助力装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种运输助力装置，旨在解决现有运输辅助装置不能应用在楼梯的问题。

本发明是这样实现的：一种运输助力装置，其特征在于：包括倒U字形的操控部，所述操控部包括支架；为所述运输助力装置提供动能的动力单元；与所述动力单元相连的并根据楼梯扶手宽度进行调节以使所述运输助力装置适应楼梯扶手的调节单元；所述运输助力装置还包括表面形状可变的与所述动力单元相连的承重部。使用时将倒U字形的控制部嵌入楼梯扶手上，控制部中向内凹进去的部分刚好放入楼梯扶手。其中调节单元可以根据不同宽度的扶手进行调节，使得整个运输助力装置适用于各种结构的扶手。承重部中可以放置需要运送的货物。

本发明的进一步技术方案是：所述动力单元包括将电能转化为机械能并为所述运输助力装置提供能源的原动力模块；与所述原动力模块相连并传递所述原动力模块提供的动力的传动力模块；与所述传动力模块相连的将所述传动力模块传递的机械能转化为所述运输助力装置动能的滚动模块；与所述传动力模块相连并将所述传动力模块传出的机械能转化为所述运输助力装置动能的从动模块。通过滚动模块和从动模块实现整个运输助力装置在楼梯扶手上稳定的运动。

本发明的进一步技术方案是：所述滚动模块与所述从动模块相互垂直。所述滚动模块与楼梯扶手相平行，从动模块和楼梯扶手相垂直，从而形成操控部倒U字形结构的两个垂直边。

本发明的进一步技术方案是：所述传动力模块包括依次连接的第一直齿轮、第二直齿轮、第三直齿轮；与所述第三直齿轮相连的第一锥齿轮；与所述第一锥齿轮相连的第二锥齿轮；所述第一锥齿轮与所述滚动模块相连；所述第二锥齿轮与所述从动模块相连。通过多个齿轮实现力的传递，可以根据需要运送的产品选择不同尺寸和比例的齿轮。

本发明的进一步技术方案是：所述调节单元包括与所述支架相连的导向模块；与所述导向模块相连并与所述从动模块相平行的调节模块；一端与所述调节模块相连、另一端与所述支架相连的限位模块。通过调节部实现操控部宽度的变化以适应不同的扶手宽度。

本发明的进一步技术方案是：所述导向模块包括与所述支架相连的导轨；套在所述导轨之上并沿所述导轨方向滑动的滑动器。导轨和滑动器保证了整个调节装置的稳定性。

本发明的进一步技术方案是：所述调节模块包括与所述导向模块相连的连接杆；与所述连接杆相连的调节滚轮。连接杆和调节滚轮一起组成操控部U字形结构的第三条边。

本发明的进一步技术方案是：所述限位模块为弹性体。限位体为弹性体，当限位模块被拉伸时可以伸长以让整个操控部的倒U字形结构变宽，当没有外力拉时限位模块可以自动被拉回来。

本发明的进一步技术方案是：所述承重部设有将所述承重部与地面的滑动转化为滚动的滚动单元；承载物品的承载单元；与所述支架可分离的相连的连接单元；所述连接单元为倒U字形结构。这样承重部也可以通过连接单元的倒U字形嵌入楼梯扶手之上。

本发明的进一步技术方案是：所述承载单元包括底板和边板，所述底板与所述边板之间通过活页相连。如果需要承载空间变大时可以将边板放平，从而和底板一起增大载货区域的面积。

本发明的有益效果是：本方案提供的运输助力装置替代了传统的货物运载方式，尤其适用于楼梯扶手环境下货物的运送；新颖创意的人性化设计理念融入机械产品，完满替代人的劳动力，实现人力无法实现的功能和性能，该设计原理和方法运用在未来的机械设计中，将改变商品运载的途径和方式。

附图说明

图1是本发明实施例提供的运输助力装置操控部的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的运输助力装置操控部的设计理论示意图。

图3是本发明实施例提供的运输助力装置的承重部的示意图。

具体实施方式

图1是本方案提供的运输助力装置操控部的结构示意图。如图1，本方案提供的运输助力装置包括倒U字形的操控部，所述操控部包括支架11；为所述运输助力装置提供动能的动力单元；与所述动力单元相连的并根据楼梯扶手宽度进行调节以使所述运输助力装置适应楼梯扶手的调节单元；所述运输助力装置还包括表面形状可变的与所述动力单元相连的承重部。使用时将倒U字形的控制部嵌入楼梯扶手上，控制部中向内凹进去的部分刚好放入楼梯扶手。其中调节单元可以根据不同宽度的扶手进行调节，使得整个运输助力装置适用于各种结构的扶手。承重部中可以放置需要运送的货物。

如图1所示，所述动力单元12包括将电能转化为机械能并为所述运输助力装置提供能源的原动力模块121；与所述原动力模块121相连并传递所述原动力模块提供的动力的传动力模块122；与所述传动力模块122相连的将所述传动力模块传递的机械能转化为所述运输助力装置动能的滚动模块123；与所述传动力模块122相连并将所述传动力模块122传出的机械能转化为所述运输助力装置动能的从动模块124。通过滚动模块和从动模块实现整个运输助力装置在楼梯扶手上稳定的运动。从图1中可以看出，本方案中滚动模块和从动模块都是滚轮，优选的采用PU滚轮。滚轮方便获得，并且能够将滑动摩擦转化成为滚动摩擦，从而最大限度的减小阻力。PU是聚氨酯材料，它是聚氨基甲酸酯的简称，英文名称是polyurethane，它是一种高分子材料。聚氨酯是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。产品应用领域涉及轻工、化工、电子、纺织、医疗、建筑、建材、汽车、国防、航天、航空等。

图1还显示，所述滚动模块123与所述从动模块124相互垂直。所述滚动模块123与楼梯扶手相平行，从动模块124和楼梯扶手相垂直，从而形成操控部倒U字形结构的两个垂直边。

所述传动力模块122包括依次连接的第一直齿轮1221、第二直齿轮1222、第三直齿轮1223；与所述第三直齿轮相连1223的第一锥齿轮；与所述第一锥齿轮相连的第二锥齿轮；所述第一锥齿轮与所述滚动模块123相连；所述第二锥齿轮与所述从动模块相连124。通过多个齿轮实现力的传递，可以根据需要运送的产品选择不同尺寸和比例的齿轮。

以下通过一个具体数据设计说明各个齿轮的设计。

图2是本方案提供的运输助力装置操控部的设计理论示意图。

如图，Ⅰ轴是电机与第一直齿轮1221相连的轴，Ⅱ轴为第二直齿轮1222连接的轴；Ⅲ轴为第三直齿轮1223和第一锥齿轮相连的轴；Ⅳ轴为第二锥齿轮与从动模块124相连的轴。Z1是第一直齿轮的齿数；Z2是第二直齿轮的齿数；Z3是第三直齿轮的齿数；Z4是第一锥齿轮的齿数；Z5是第二锥齿轮的齿数。

Ⅰ轴位为输入轴，该轴与电机相连，该轴上还设有联轴器1211和减速器1212。轴上的直齿轮齿数Z1=21，Ⅱ轴上的直齿轮齿数为Z2=21，Ⅲ轴上的直齿轮齿数为Z3=21，Ⅲ与Ⅳ轴上的锥齿轮齿数为Z4`=Z5=18，并且为输出轴，传动比i<sub>12</sub>=26/21，i<sub>23</sub>=21/26，i<sub>3`4</sub>=1，故总传动比为i_入出=1：1。

其次，设计各轴转速时，额定转数为n =1000r / min，加上减速器后的转数为60r/min，所以：

n_Ⅰ = n_Ⅲ =60r/min

n_Ⅱ = n_Ⅰ/ i₁₂=60 r/min

n_Ⅲ = n_Ⅱ / i₂₃=60 r/min

n_Ⅳ = n_Ⅲ / i_3`4=60 r/min

其中n为各轴的转速。

第三，各个齿轮的功率计算如下：首先，由《机械设计手册》查取减速器效率_减速器=0.97，一对齿轮啮合的效率_啮合=0.97，一对滑动轴承效率η_s=0.97，连轴器的效率η_c=0.99，一共有三对齿轮啮合。

本例中电机的额定功率为P =60w，P_额×n_额×_减速器=P_Ⅰ×n_Ⅰ,可知装上减速电机后的功率P_减 =(1000x60) x0.97/60 =58.2w

P_Ⅰ=P_减x0.97×0.97×0.99=54.2w

P_Ⅱ=P_Ⅰx0.97 x 0.97=51.0w

P_Ⅲ=P_Ⅱx0.97x0.97=48.0w

P_Ⅳ=P_Ⅲx0.97x0.97=45.1w

其中P为各轴功率。

最后，各轴的扭矩计算如下：

T_Ⅰ=9550 P_Ⅰ/ n_Ⅰ=9550x10^-3x54.2/60=8.6N.m

T_Ⅱ=9550 P_Ⅱ/ n_Ⅱ=9550x10^-3x51.0/60=8.1 N.m

T_Ⅲ=9550 P_Ⅲ/ n_Ⅲ=9550x10^-3x48.0/60=7.6 N.m

T_Ⅳ=9550 P_Ⅳ/ n_Ⅳ=9550x10^-3x45.1/60=7.2 N.m

在设计时考虑到一般载重部分可以承受1吨的货物就可满足需要，而铝合金和木材的摩擦系数为0.18，所以现在需要的牵引力为130kg。假设我们传动零件的圆周速度要跟人上楼梯的速度差不多，又因PU轮子的直径为d=110 mm，即传动零件的圆周速度v=0.3454m/s， 即需要PU轮子每秒转一圈，这样才能满足速度跟人上楼梯的速度差不多。那么，根据机械传动功率公式p =F v ， 我们将已知数据带入公式中可得传动零件上的圆周力F=1390N=139 kg，该数值大于130KG，即满足承载货物的要求，是可以实行的。

从图1中可以看出，所述调节单元13包括与所述支架11相连的导向模块；与所述导向模块相连并与所述从动模块124相平行的调节模块；一端与所述调节模块相连、另一端与所述支架11相连的限位模块。通过调节部实现操控部宽度的变化以适应不同的扶手宽度。

所述导向模块包括与所述支架11相连的导轨；套在所述导轨之上并沿所述导轨方向滑动的滑动器。导轨和滑动器保证了整个调节装置的稳定性。

所述调节模块包括与所述导向模块相连的连接杆1321；与所述连接杆相连的调节滚轮1322。连接杆和调节滚轮一起组成操控部U字形结构的第三条边。

所述限位模块为弹性体。限位体为弹性体，当限位模块被拉伸时可以伸长以让整个操控部的倒U字形结构变宽，当没有外力拉时限位模块可以自动被拉回来。

图3是本方案提供的运输助力装置的承重部的示意图。所述承重部2设有将所述承重部2与地面的滑动转化为滚动的滚动单元21；承载物品的承载单元22；与所述支架可分离的相连的连接单元23；所述连接单元23为倒U字形结构。这样承重部也可以通过连接单元的倒U字形嵌入楼梯扶手之上。

所述承载单元22包括底板221和边板222，所述底板与所述边板之间通过活页相连。如果需要承载空间变大时可以将边板放平，从而和底板一起增大载货区域的面积。

此外，本方案提供的载重部2具有货物的装卸直接方便、运载快省和平稳安全等优点，特别适于“禁止翻滚”和“小心轻放”的货物，承重部下设置有万向滚轮及刹车装置，平地运载时可当做手推车。

本方案提供的运输助力装置替代了传统的货物运载方式，尤其适用于楼梯扶手环境下货物的运送；新颖创意的人性化设计理念融入机械产品，完满替代人的劳动力，实现人力无法实现的功能和性能，该设计原理和方法运用在未来的机械设计中，将改变商品运载的途径和方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。