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應用力學和材料卷488-489（2014）PP 1177-1180
（2014）?技術刊物，瑞士
關鍵詞：10.4028/www.scientific.net/amm.488-489.1177
多功能醫(yī)用床的設計
關鍵詞：醫(yī)用床。螺旋機構。運動分析。設計
摘要：多功能醫(yī)用床的設計，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)療床的結構，設計了一個手動醫(yī)療床，對床板背部和腿，解除機制，排便裝置醫(yī)療床裝置進行了討論；對運動機制的可行性進行了分析和產(chǎn)品基本設計參數(shù)均已確定；在此基礎上，對醫(yī)療床的主要結構進行了設計和計算。結果表明，醫(yī)用床的功能可靠，結構合理，符合人體工程學的要求。特別是對這些機構進行了一些優(yōu)化和更換，使用起來更加方便快捷。
介紹：醫(yī)用床又稱護理床，包括電動護理床和手動護理床。主要用于醫(yī)療床行動不方便的患者。隨著人均壽命的不斷延長，城市人口逐漸進入老齡化，人口老齡化已成為世界各國的一個社會問題，我國已進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1100萬，還在以年均約5.4%的速度驚人增長。據(jù)統(tǒng)計，約79.1%的老人至少有一種或多種慢性疾病，其中一個突出的現(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。“空巢家庭”也已成為社會發(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)護理床的總體結構、部分的結構進行了改進和優(yōu)化，不僅使它能來回彎曲你的膝蓋，腿升降機，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。同時采用螺桿連桿機構，使成本低，能得到公眾的認可和青睞。
醫(yī)用床設計方案
1.1床板設計方案
系統(tǒng)的組成如圖1所示。在論文中，基于設計的床板如圖1所示。床板分為四塊，鉸鏈鉸鏈。當攜帶回來，床板1可以提高在shafty1；彎曲你的膝蓋，床板可以提高沿軸Y2。當腿部的床板需要被解除時，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，床板與普通床相同。
采用的床板結構使得制作簡單，制造成本低，人性化設計非常好，容易克服各功能之間的干擾，滿足各坐標系各自動作的功能要求。
1.2解除和彎曲膝蓋的機制。
圖1床板設計方案 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。優(yōu)點是結構簡單，加工容易，成本低，傳動準確，缺點是軸向推力大，摩擦力大。
1.3排便機制
為了方便患者和護士，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，使患者和護理人員能夠得到更方便。
本文設計的醫(yī)用床便器機構是抽屜原理。該方案具有結構簡單、易于加工、成本低、效率高、操作簡單等特點。
1.4進食裝置
本文設計的醫(yī)用床上裝置是將餐盤移動。當病人需要吃飯或看書時，我們可以在柵欄上用餐板扣。特點是實用，方便，非常美觀。
醫(yī)用床運動分析及基本參數(shù)的確定
2.1可行性分析[ 2 ]
（1）床板運動的可行性分析
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)院床位和標準，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，4“是主要的狀態(tài)4。通過對軌跡圖來表示，我們知道每個函數(shù)之間的床板托架運動不干涉，板塊運動是可行的。
圖4床板運動圖
（2）膝關節(jié)后屈和屈膝的可行性分析
1）對回流機制和彎曲膝蓋螺母升降機構回到床上1030mm頭近距離的支撐梁升降連桿的可行性分析（L = 1030mm）；
從機構彎曲膝蓋床頭支撐梁的距離為950mm（L1 = 950mm）。
對于L > L1。因此，我們將帶螺母的機構提升到能避免干涉的彎曲膝蓋支撐梁的右側，但為了避免干涉，螺母連桿機構的最遠高度必須高于橫梁的高度。
2）機構起重連桿機構與支撐梁連接桿的可行性分析
從螺母機構彎曲膝蓋床頭最近的距離為540mm（L1 = 540mm）。
從升降機構回床頭支撐梁的距離為700 mm（L = 700mm）；
對于L > L1'，這樣，就可以避免機械式起重機構支撐梁左端的機構彎曲螺母螺母的干擾。螺母機構彎曲螺母連桿的最近高度必須高于橫梁，避免干涉
（3）排便機制的可行性分析
由于排便門力小，摩擦力小，該機構設計出了抽油式。由于排便抽屜高度為64 mm，起重和彎曲膝關節(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，機構運動是可行的。
2.2基本參數(shù)的確定
根據(jù)醫(yī)療床標準[ 3 ]和人機工程學[ 4 ]，在設計中，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，床板的運動范圍是0°~ 75°；彎曲膝蓋，床板的運動范圍是0°~ 50°；的方便門尺寸為200×390mm。
醫(yī)用床結構設計
3.支架的設計與計算
（1）支架的力學模型
現(xiàn)在，我們假定病人坐在床的末端的懸垂端，它需要計算是否坐在床的末端的地方導致床體傾斜。
力學模型建立如下：
假設床60公斤重；
床體應力：
q =
600N
≈ 0.32N / mm ;
(1)
1900mm
假設荷載：F = 2000N ;
根據(jù)力矩平衡關系[ 5 ]，前腿應力:
∑ 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）結果分析
計算由以上可知，F(xiàn)R1、FR2陽性，和方向支撐起來。它
與假設的方向一致。因此，床體不能傾斜，滿足穩(wěn)定性條件的要求。
3.2螺桿的設計計算
由于螺桿頂升應力最大，應先設計螺桿。根據(jù)螺桿傳動設計計算公式[ 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)床體的實際情況，假設螺桿軸向載荷：Q = 1000n。
根據(jù)多功能床及相關設計參數(shù)，
螺紋角?= 5；當量摩擦角?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
當線程的最小轉矩28n M 1000 N負荷可設置。由于螺桿扭矩：T = 38n m＞28n M
因此，符合要求。
結論
本文通過市場調(diào)研，根據(jù)現(xiàn)有的醫(yī)療床的結構，設計了一個手動醫(yī)療床；和床板背部和腿，解除機制，排便裝置，進食系統(tǒng)醫(yī)療床裝置進行了討論；對運動機制的可行性進行了分析和產(chǎn)品基本設計參數(shù)均已確定；在此基礎上，對醫(yī)療床的主要結構進行了設計和計算。結果表明，醫(yī)用床的功能可靠，結構合理，符合人體工程學的要求。特別是，這些機制進行了優(yōu)化和更換。簡化了醫(yī)用床的排便機構，方便操作，節(jié)省空間和材料；搖桿機構的設計采用螺旋連桿機構。與目前的市場產(chǎn)品相比，結構更為合適和方便。