随着我国老龄人口占比不断增大,以及下肢残疾的人群对轮椅产品的市场需求量也在逐年增加,对其功能的要求也越来越多样化。目前国内外市场的轮椅产品普遍存在功能单一的问题,无法满足行动不便的老年人和下肢伤残者日常活动需求。为了帮助这类人群实现跨越楼梯障碍、轮椅姿态调节、轮椅跟床之间转移等动作,设计一款功能全面且结构可靠的电动轮椅,对提升使用者的生活品质以及缓解护理压力具有重要意义。本文结合现有轮椅产品的优缺点、通过功能需求分析提出了多功能轮椅的总体设计方案,并设计了爬楼机构、升降机构和姿态调节机构三个主机构,利用Adams运动仿真、有限元分析、结构优化等方法对主机构进行研究。主要完成如下工作内容:1、在对国内外研究现状调研分析和现有轮椅产品对比分析的基础上,从使用者的日常护理需求出发,提出了多功能轮椅要实现的主要功能并设计了多功能轮椅的整体结构,完成了多功能轮椅爬楼机构、升降机构、姿态调节机构3个主机构的详细原理设计。2、根据人机工程学原理和人体尺寸应用原则,确定了多功能轮椅的相关尺寸,利用Solid Works软件对多功能轮椅进行实体建模,完成了多功能轮椅自主移动系统和爬楼系统驱动原件功率计算和选型,最后对多功能轮椅模型进行爬楼过程模拟,验证了各机构运动的可行性。3、基于Solid Works和Adams软件对多功能轮椅的爬楼机构、升降机构和姿态调节机构等主机构进行运动学仿真,通过获取主机构中关键节点的位移、速度、加速度等曲线进行运动分析,结果表明所设计的三个主机构运动过程中平缓无冲击,运动性能良好。4、利用ANSYS Workbench软件对升降机构和位姿调节机构进行有限元分析,结果表明升降机构和位姿调节机构在不同极限工况下均能满足静强度要求且有优化空间;采用拓扑优化和尺寸优化方法对升降机构和位姿调节机构进行优化设计,优化后的升降机构质量减少了17.29%,优化后的位姿调节机构质量减轻了12.7%,优化效果明显。