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應(yīng)用力學(xué)和材料卷488-489（2014）PP 1177-1180
（2014）?技術(shù)刊物，瑞士
關(guān)鍵詞：10.4028/www.scientific.net/amm.488-489.1177
多功能醫(yī)用床的設(shè)計(jì)
關(guān)鍵詞：醫(yī)用床。螺旋機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)分析。設(shè)計(jì)
摘要：多功能醫(yī)用床的設(shè)計(jì)，使患者不能為自己提供生命，危重病人和癱瘓病人的特殊需要。本文通過市場調(diào)研，根據(jù)現(xiàn)有的醫(yī)療床的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一個(gè)手動(dòng)醫(yī)療床，對床板背部和腿，解除機(jī)制，排便裝置醫(yī)療床裝置進(jìn)行了討論；對運(yùn)動(dòng)機(jī)制的可行性進(jìn)行了分析和產(chǎn)品基本設(shè)計(jì)參數(shù)均已確定；在此基礎(chǔ)上，對醫(yī)療床的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。結(jié)果表明，醫(yī)用床的功能可靠，結(jié)構(gòu)合理，符合人體工程學(xué)的要求。特別是對這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一些優(yōu)化和更換，使用起來更加方便快捷。
介紹：醫(yī)用床又稱護(hù)理床，包括電動(dòng)護(hù)理床和手動(dòng)護(hù)理床。主要用于醫(yī)療床行動(dòng)不方便的患者。隨著人均壽命的不斷延長，城市人口逐漸進(jìn)入老齡化，人口老齡化已成為世界各國的一個(gè)社會(huì)問題，我國已進(jìn)入老齡化國家行列的。據(jù)悉，中國不僅是人口老齡化在世界上的絕對人口最多的國家，也是世界上老齡化速度最快的國家。60歲以上的老年人口已達(dá)1億3200萬，且繼續(xù)以年均3.32%的速度增長。更為突出的是，80歲以上的老年人口已達(dá)1100萬，還在以年均約5.4%的速度驚人增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約79.1%的老人至少有一種或多種慢性疾病，其中一個(gè)突出的現(xiàn)象是老人的照顧能力減弱，他們更依賴家庭、社區(qū)和政府?！翱粘布彝ァ币惨殉蔀樯鐣?huì)發(fā)展的趨勢，家庭養(yǎng)老對老年人的不便，客觀上增加了老年人照料的難度。[ 1 ]
因此，本文根據(jù)護(hù)理床的總體結(jié)構(gòu)、部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化，不僅使它能來回彎曲你的膝蓋，腿升降機(jī)，排便及餐飲等功能更加完善，并使其操作更加方便和易于控制。同時(shí)采用螺桿連桿機(jī)構(gòu)，使成本低，能得到公眾的認(rèn)可和青睞。
醫(yī)用床設(shè)計(jì)方案
1.1床板設(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)的組成如圖1所示。在論文中，基于設(shè)計(jì)的床板如圖1所示。床板分為四塊，鉸鏈鉸鏈。當(dāng)攜帶回來，床板1可以提高在shafty1；彎曲你的膝蓋，床板可以提高沿軸Y2。當(dāng)腿部的床板需要被解除時(shí)，床板4可以提高在shafty3，鋪床板掛在床尾梁。病人的位置在床板上方，節(jié)省材料，操作簡便。醫(yī)用床不操作時(shí)，床板與普通床相同。
采用的床板結(jié)構(gòu)使得制作簡單，制造成本低，人性化設(shè)計(jì)非常好，容易克服各功能之間的干擾，滿足各坐標(biāo)系各自動(dòng)作的功能要求。
1.2解除和彎曲膝蓋的機(jī)制。
圖1床板設(shè)計(jì)方案 圖2狀態(tài)解除后 圖3彎曲膝蓋狀態(tài)
在該方案中，主要采用螺桿傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，加工容易，成本低，傳動(dòng)準(zhǔn)確，缺點(diǎn)是軸向推力大，摩擦力大。
1.3排便機(jī)制
為了方便患者和護(hù)士，醫(yī)療床不僅要滿足上述功能，還要幫助患者解決排便問題，使患者和護(hù)理人員能夠得到更方便。
本文設(shè)計(jì)的醫(yī)用床便器機(jī)構(gòu)是抽屜原理。該方案具有結(jié)構(gòu)簡單、易于加工、成本低、效率高、操作簡單等特點(diǎn)。
1.4進(jìn)食裝置
本文設(shè)計(jì)的醫(yī)用床上裝置是將餐盤移動(dòng)。當(dāng)病人需要吃飯或看書時(shí)，我們可以在柵欄上用餐板扣。特點(diǎn)是實(shí)用，方便，非常美觀。
醫(yī)用床運(yùn)動(dòng)分析及基本參數(shù)的確定
2.1可行性分析[ 2 ]
（1）床板運(yùn)動(dòng)的可行性分析
如圖4所示，醫(yī)用床的床板可分為四塊，分別標(biāo)有1、2、3、4。分別是床板1，2，3，4，處于一級狀態(tài)。1 '是完全背起狀態(tài)擁有1位置。根據(jù)醫(yī)院床位和標(biāo)準(zhǔn)，上漲角度為75°。3，' 4 '的狀態(tài)膝蓋彎曲的位置就是3，4床板。彎曲腿時(shí)，4“是主要的狀態(tài)4。通過對軌跡圖來表示，我們知道每個(gè)函數(shù)之間的床板托架運(yùn)動(dòng)不干涉，板塊運(yùn)動(dòng)是可行的。
圖4床板運(yùn)動(dòng)圖
（2）膝關(guān)節(jié)后屈和屈膝的可行性分析
1）對回流機(jī)制和彎曲膝蓋螺母升降機(jī)構(gòu)回到床上1030mm頭近距離的支撐梁升降連桿的可行性分析（L = 1030mm）；
從機(jī)構(gòu)彎曲膝蓋床頭支撐梁的距離為950mm（L1 = 950mm）。
對于L > L1。因此，我們將帶螺母的機(jī)構(gòu)提升到能避免干涉的彎曲膝蓋支撐梁的右側(cè)，但為了避免干涉，螺母連桿機(jī)構(gòu)的最遠(yuǎn)高度必須高于橫梁的高度。
2）機(jī)構(gòu)起重連桿機(jī)構(gòu)與支撐梁連接桿的可行性分析
從螺母機(jī)構(gòu)彎曲膝蓋床頭最近的距離為540mm（L1 = 540mm）。
從升降機(jī)構(gòu)回床頭支撐梁的距離為700 mm（L = 700mm）；
對于L > L1'，這樣，就可以避免機(jī)械式起重機(jī)構(gòu)支撐梁左端的機(jī)構(gòu)彎曲螺母螺母的干擾。螺母機(jī)構(gòu)彎曲螺母連桿的最近高度必須高于橫梁，避免干涉
（3）排便機(jī)制的可行性分析
由于排便門力小，摩擦力小，該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)出了抽油式。由于排便抽屜高度為64 mm，起重和彎曲膝關(guān)節(jié)之間的間隙分別為56 mm和mm。因此，他們沒有互相干涉。因此，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是可行的。
2.2基本參數(shù)的確定
根據(jù)醫(yī)療床標(biāo)準(zhǔn)[ 3 ]和人機(jī)工程學(xué)[ 4 ]，在設(shè)計(jì)中，醫(yī)療床尺寸如下：
長度和寬度的床板分別為1900 mm和900 mm；床的高度是758毫米；提升回來，床板的運(yùn)動(dòng)范圍是0°~ 75°；彎曲膝蓋，床板的運(yùn)動(dòng)范圍是0°~ 50°；的方便門尺寸為200×390mm。
醫(yī)用床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.支架的設(shè)計(jì)與計(jì)算
（1）支架的力學(xué)模型
現(xiàn)在，我們假定病人坐在床的末端的懸垂端，它需要計(jì)算是否坐在床的末端的地方導(dǎo)致床體傾斜。
力學(xué)模型建立如下：
假設(shè)床60公斤重；
床體應(yīng)力：
q =
600N
≈ 0.32N / mm ;
(1)
1900mm
假設(shè)荷載：F = 2000N ;
根據(jù)力矩平衡關(guān)系[ 5 ]，前腿應(yīng)力:
∑ M
r 1
= 0 ，to: F × (L ? a ? b) ? q×[(L ? a ? b) / 2]2 ? (L ? b / 2) = 0
(2)
r2
= 2518N ；
2
Fr
= F + qL ? Fr = 2000 + 0.32 × 1900 ? 2518 = 72N
(3)
（2）結(jié)果分析
計(jì)算由以上可知，F(xiàn)R1、FR2陽性，和方向支撐起來。它
與假設(shè)的方向一致。因此，床體不能傾斜，滿足穩(wěn)定性條件的要求。
3.2螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于螺桿頂升應(yīng)力最大，應(yīng)先設(shè)計(jì)螺桿。根據(jù)螺桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算公式[ 6，7 ]：
T =
Q × tan(? + ? v ) × d2
+
Q × f × dm
(4)
2
2
式中，q為軸向載荷，N；?是線程哈德，；?V當(dāng)量摩擦角，；
螺紋節(jié)徑，毫米；DM是軸承表面的平均直徑，毫米；f是摩擦系數(shù)
根據(jù)床體的實(shí)際情況，假設(shè)螺桿軸向載荷：Q = 1000n。
根據(jù)多功能床及相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)，
螺紋角?= 5；當(dāng)量摩擦角?V = 5
螺紋節(jié)徑D2 = 20mm；軸承表面平均直徑DM = 20mm；
摩擦系數(shù)f＝0.1
以上數(shù)據(jù)生成公式：
T =
Q × tan(? + ?v ) × d2
+
Q × f × dm
= 28N m
2
2
當(dāng)線程的最小轉(zhuǎn)矩28n M 1000 N負(fù)荷可設(shè)置。由于螺桿扭矩：T = 38n m＞28n M
因此，符合要求。
結(jié)論
本文通過市場調(diào)研，根據(jù)現(xiàn)有的醫(yī)療床的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一個(gè)手動(dòng)醫(yī)療床；和床板背部和腿，解除機(jī)制，排便裝置，進(jìn)食系統(tǒng)醫(yī)療床裝置進(jìn)行了討論；對運(yùn)動(dòng)機(jī)制的可行性進(jìn)行了分析和產(chǎn)品基本設(shè)計(jì)參數(shù)均已確定；在此基礎(chǔ)上，對醫(yī)療床的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。結(jié)果表明，醫(yī)用床的功能可靠，結(jié)構(gòu)合理，符合人體工程學(xué)的要求。特別是，這些機(jī)制進(jìn)行了優(yōu)化和更換。簡化了醫(yī)用床的排便機(jī)構(gòu)，方便操作，節(jié)省空間和材料；搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用螺旋連桿機(jī)構(gòu)。與目前的市場產(chǎn)品相比，結(jié)構(gòu)更為合適和方便。