家用電動護理床的設計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設計論文】

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購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文 題 目： 家用電動護理床 專 業(yè)： 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成日期： 購買設計文檔后加 費領取圖紙 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 家用電動護理床設計 學號： 學生姓名： 專業(yè)： 指導教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 1、該護理床主要用于家 庭病人的護理； 2、護理床具有背板升降、腿板升降以及整床升降功能； 3、背板升降角度≥ 70° ，腿板升降角度≥ 35° ，整床升降范圍 300～ 520； 4、 總體設計方案的比較論證及擬定 ，包括升降機構，自鎖機構等； 6、裝配圖 張、零件圖總量 張 ； 7、編寫設計計算說明書一份。 8、翻譯外文資料，應有 3000 單詞以上。 二、重點研究的問題 1、升降 機構； 2、自鎖與調(diào)整機構 。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 三、進度安排 各階段完成的內(nèi)容 起止時間 1 熟悉課題與基礎資料 第 1 周 2 調(diào)研、收集資料 第 2 周 3 護理床總體方案設計與論證 第 3～ 4 周 4 護理床總體布局設計 第 5～ 6 周 5 護理床總裝圖設計 第 7～ 9 周 6 護理床工程圖設計 第 10 周 7 撰寫設計說明書 第 11 周 8 英文文獻翻譯 第 12 周 9 答辯 第 12 周 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1] 孫桓，陳作模 六版） [2] 劉鴻文 高等教育出版社 . [3] 范欽珊，殷雅俊 . 材料力學 華大學出版社 [4] 濮良貴，紀名剛 高等教育出版社 第 7版 [5] 李杞儀，趙韓主編 . 機械原理 . 武漢：武漢理工大學出版社， [6] 吳宗澤 機械工業(yè)出版社 [7] 王昆等 高等教育出版社 2 [8] 王文斌等 第 3版 械工業(yè)出版社 [9] 朱冬梅，胥北瀾 第 5版 [10] 白建軍，張華，劉繼忠．輪椅床智能座便器的設計【 J】．機械設計與研究， 2010，26(1)： 121 [11] 吳劍．機器人化多功能護理床的研究與開發(fā)【 D】．華南理工大學， 2003 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文（設計）鑒定意見 學號： 姓名： 專業(yè)： 畢業(yè)論文（設計說明書） 頁 圖 表 張 論文（設計）題目： 家用電動護理床 內(nèi)容提要 ： 該護理床主要用于家庭病人的護理，具有背板升降、腿板升降以及整床升降功能。 家用電動護理床是遵循人體護理需求和人體工程學原理而設計，實現(xiàn)了生活不能自理的患者所需要的幾大功能： 1、 整床升降功能，根據(jù)使用者的需要能夠把整床的高度進行調(diào)整，讓使用者感到舒服。 2、 坐起功能，根據(jù)使用者的需要可以把背部的床板調(diào)整到 ??? 700 之間的任意位置。能夠實現(xiàn)使用者睡累的情況下坐起，這有利益患者 的康復，能夠促進患者血液循環(huán)，對患者的身體健康有著良好的影響。 3、 曲腿功能，能夠讓使用者在坐起時腿感覺到舒服，防止腿一直處于一種狀態(tài)而導致麻木。 該護理床的設計遵循以下幾個原則： 1、 安全性原則 由于護理床對老年人和病人的身體進行直接的接觸與操作，而且相對于健康人來說，這類人群的身體更容易收到損傷，所以護理床在安全性方面的要求很高。無論是護理 床的結構還是控制系統(tǒng)的設計，安全性始終是最優(yōu)先考慮的一個原則。比如，在結構設計方面，不應存在任何干涉情況，結構的剛度和強度方面都要留有充足的余量，要考慮到各種極限情況。 2、人性化、舒適性原則 現(xiàn)今社會，人們不僅追求商品的高質量，高穩(wěn)定性，而且對商品的 人性化、舒適 購買設計文檔后加 費領取圖紙 性設計 有了更高的要求 ， 因此家用電動 護理床應該根據(jù)人體生理學原理，更多地從人的生理結構、心理情況、行為習慣等方面加以考慮。比如各部分結構要與人體的尺寸匹配；設計中力求加速度最小化等等。 3、功能多樣化原則 在家用電動 護理 床的使用 過程中，不同使用者往往 對護理床有著各種各樣不同功能的要求， 比如能夠坐起，整床能夠升降，能夠曲腿等功能要求 。 4、標準化原則 護理床機械零件的設計與選擇、控制系統(tǒng)的設計、零部件之間的相對位置關系和尺寸匹配，都有相關的行業(yè)標準。參照標準設計，不僅能在最大程度上滿足使用要求，而且有利于增強互換性，降低 成 本。 5、輕量化原則 由于家用電動護理床是在家里使用，搬移的概率非常大，在設計時一定要考慮到床重量，方便搬移，在保證護理床使用安全的同時要從輕設計，這樣可以節(jié)省材料。尤其是在資源短缺的今天，這點尤為重要，而且還以降低成本。 指導教師評語 購買設計文檔后加 費領取圖紙 指導教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 購買設計文檔后加 費領取圖紙 畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 姓名 專業(yè) 畢業(yè)論文（設計）題目： 家用電動護理床 評價項目 評 價 內(nèi) 容 選題 現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 量適當； 研、社會等實際相結合。 能力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運用能力； 論文 （設計）質量 述是較充分，結構較嚴謹合理，設計、計算、分析處理比較科學；技術用語比較準確，符號統(tǒng)一，圖表圖紙完備、整潔、正確，引文比較規(guī)范； 觀點提煉，綜合概括能力較好； 創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 評閱人： 年 月 日 購買設計文檔后加 費領取圖紙 目 錄 摘要 ...................................................................................................................... 1 第一章 緒論 ...................................................................................................... 3 用電動護理床的研究背景 ........................................................................................ 3 用電動床的發(fā)展前景 ................................................................................................ 4 擇課題的目的及其意義 ............................................................................................ 5 第二章 家用電動護理床結構的整體方案 ...................................................... 6 計原則 ........................................................................................................................ 6 能要求及設計指標 .................................................................................................... 7 用電動護理床總體方案設計 .................................................................................... 9 理床各功能模塊構型設計 ...................................................................................... 11 章小結 ...................................................................................................................... 15 第三章 家用電動護理床的運動機構設機及相關計算 ................................ 15 本參數(shù)的設定 .......................................................................................................... 15 動機的選擇 .............................................................................................................. 15 件的設計與校核 ...................................................................................................... 20 章小結 ...................................................................................................................... 26 第四章 三個機構的運動分析及三維模型圖 .............................................. 27 結論 .................................................................................................................... 30 參考文獻 ............................................................................................................ 31 致謝 .................................................................................................................... 32 購買設計文檔后加 費領取圖紙 1 1 家用電動護理床設計 摘要 在人口老齡化快速增長的今天，對護理行業(yè)有了越來越嚴格的要求，不僅要求護理床的質量可靠，還要求具有多功能化。家用電動護理床就是一款為此 需求而設計的醫(yī)療器械。 這款護理床是針對不能生活自理及行動不便的的人來設計的，該病床能夠幫助病人坐起、屈膝、調(diào)高整床的高度。解決了在護理過程中的諸多不便，并解決了我國護理行業(yè)的困難，促進了護理醫(yī)療器械的發(fā)展。 本文首先基于人 體 工程學，進行了護理床總體方案的設計，根據(jù)相關標準及調(diào)研結果，制定了護理床的設計原則，功能要求及設計指標；完 成了護理床本體的總體方案設計。 然后，采用自上而下的方法完成了護理床結構詳細設計并給出了全套的設計圖。主要包括總體框架、抬腿部件、抬背部件、 整床升降 等功能模塊。 關鍵詞 ： 醫(yī)療器械，家用電動護理床，機構設計 購買設計文檔后加 費領取圖紙 2 2 n a is a of of to in a of of of on a to a to of a of 購買設計文檔后加 費領取圖紙 3 3 第一章 緒論 用電動護理床的研究背景 隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人口壽命不斷延長，思想的進步，城市人口正逐步進入老齡體，人口老齡化已成為世界范圍內(nèi)的社會問題。據(jù)統(tǒng)計，歐洲發(fā)達國家和日本的老年人獨居人數(shù)已經(jīng)高達 40%，如此之高的比列迫使社會采取措施解決老年人的護理服務問題。如果完 全依靠家庭人工的照料，于西方國家子女與老年人分居，家庭規(guī)模小型化的觀念有抵觸之處。我國 60歲及其以上老年人口已達 全國總人口的 10%，并以年均 速度持續(xù)增長，其中 “空巢家庭 ”占所有老齡家庭總數(shù)的 在一些大城市中該比列更大，解決因身體虛弱臥床不起或因導致生活不能自理的老年人的家庭照料于看護問題是人口的老齡化的國家所面臨的共同的問題。為此，國家的大力加強了對護理床機器人的研發(fā)扶持力度。為偏癱病人或者長期使用病床的人提供一個集護理和排泄的等各種功能于一體的多功能護理床，現(xiàn)在家庭需求 護理床的潛力日益增加，以前是簡易的護理床，后來的加護欄，餐桌，再后來加上大便孔，輪子，現(xiàn)在產(chǎn)生了很多集多功能護理床的一體多功能，電動護理床，極大的提高了患者的康復護理水平，也為了護理人員提供了極大的方便，所以操作簡單，功能強大的護理產(chǎn)品越來越受最棒。 護理床在國內(nèi)的設計和研究尚處于初級階段，產(chǎn)品的功能、結構、造型有待進一步的完善，國外護理床的研究以德國。日本為代表。各種護理床的功能正在逐步完善，成熟，但因其價格昂貴 (一般售價在 20w 人民幣以上 )，很難為一般的消費者能接受這很貴的護理床。護理床的基本分類情況 給大家介紹一下。 護理床類型一 (按動了分 )手動護理床和電動護理床 ;護理床的類型二 (按功能分 )功能基礎型、功能普通型、功能高級型。 護理床的分類概括 功能基礎行護理床的優(yōu)點： 1、結構、生產(chǎn)工藝簡單，易于制造。 2、價格便宜。存在的問題：功能比較簡單，不能實現(xiàn)使用者的護理要求。 2、手動為主，操作繁瑣。 3、造型傳統(tǒng)，舒適性差。 4、應用范圍窄。 能普通型護理床的優(yōu)點： 1、一般為電動，用戶可簡單操作控制。 2、能完成基本的護理功能。 3、增添了鋪助功能接口。 4、整體造型，色彩改進，具有一定的親和性。存在的問題： 1、 市場售價偏高。 2、功能啟動柔性差，銜接不連貫。 3、功能一體化造成功能浪費 產(chǎn)技術含量低，容易被仿制。 5、文字，圖像識別功能差。 功能高級型護理床的優(yōu)點 :1、 護理功能完善。 2、 功能調(diào)整定位準確，連慣性好，基本無噪音。 3、結構設計合理，安全。 4、造型新穎，有較強的親和力。 5、文字，標 購買設計文檔后加 費領取圖紙 4 4 志容易識別。存在的問題： 1、市場的售價昂貴。造成功能浪費嚴重，造成額外的經(jīng)濟成本。 2、 調(diào)整可拆性差，運輸、組裝繁瑣。 3、對患者康復功能的考慮較少。 從近年來的發(fā)展來看，國內(nèi)的發(fā)展迅速，各種結果。功能等等各異的護理床稱層出不 窮。發(fā)展方向主要向機器人模的自動控制的方向發(fā)展。 用電動床的發(fā)展前景 我國是世界上的人口大國，同時又是一個人口老齡化的大國，據(jù)統(tǒng)計，從 2000 年到 2007年，我國 60 歲以上的老年人口由 增長到 高到 占全球老年人口的 相當于歐洲 60歲以上老年人口的總和。人口老齡化年均增長率高達 約為總人口增長速度的 5 倍。預計 2020 年老年人口將達到 人，占總人口的 到 2050 年，老年人口總量將超過 4 億，老齡化水平推進到 30%以上。我國大多數(shù)家庭逐漸形成寶塔式結構。（四個老年人，兩個青年人，一個孩子）隨著社會生活的加快年輕人既要忙于事業(yè)又要照顧家庭，老人和孩子，顯然力不從心，當老人生活不能自理時就十分需要一種家用電動護理床協(xié)助自己日常生活的必須?，F(xiàn)在家庭需求護理床的潛力日益增加 ,以前是簡易的記理床 ,后來加上護欄 ,餐桌 ;再后來加上大便孔 ,輪子 ;現(xiàn)在產(chǎn)生了很多集多功能為一體的多功能電動護理床 ,比如能夠升降，能夠坐起，能夠曲腿等功能。極大的提高了患者的康復護理水平 ,也為護理人員提供了極大的方便 ,所以操作簡單 ,功能強大的護理產(chǎn)品越來 越受到追捧。 家用 電動護理床根據(jù)采用進口電機的數(shù)量一般可分五功能電動護理床、四功能電動護理床、三功能電動護理床、二功能電動護理床。護理床在國內(nèi)的設計和研究尚處于初級階段，產(chǎn)品的功能、結構、造型有待進一步的完善，國外護理床的研究以德國 和 日本較為突出 。 目前市面上常見的家用電動 護理床 有如下 優(yōu)點： 1、電動， 方便用戶 操作 和 控制。 2、能完成基本的護理功能。 3、整體造型，色彩改進，具有一定的親和性。 4、 功能調(diào)整定位準確，連慣性好，基本無噪音。 5、文字，標志容易識別。 但也 存在 如下 問題： 1、市場售價偏 高。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 5 5 2、功能啟動柔性差，銜接不連貫。 3、功能一體化造成功能浪費 。 4、生產(chǎn)技術含量低，容易被仿制。 5、文字，圖像識別功能差。 6、對患者康復功能的考慮較少。 擇課題的目的及其意義 本文主要研究目的是為了解決老年人，不能自理的病人、殘疾人、癱瘓病人、產(chǎn)婦等這一類人的痛苦。讓他（她）在沒有他人一直照顧時能夠自理。 改革開放的發(fā)展使中國的經(jīng)濟穩(wěn)步增長，人們的生活水平日益提高，城市人的生活節(jié)奏也越來越快，但是中國的老齡化卻在一步步加劇，再加上計劃生育的實施，越來越多的家庭變成“ 4+2+1”的模式，年輕 人要生活，要工作，根本沒有足夠的時間照顧老人，家用電動護理床的設計，可以在很大程度上減輕年輕人的負擔，方便老人的飲食起居，讓老人在床上可以自由的 翻身、坐起、屈膝、排便、洗漱，通過調(diào)整合適的坐姿或臥姿，順利地完成吃飯、移動、看書、寫字、娛樂等日?；顒印? 綜合現(xiàn)在的市場需求，家用電動護理床是遵循人體護理需求和人體工程學原理而設計，實現(xiàn)了生活不能自理的患者所需要的幾大功能。 據(jù)使用者的需要能夠把整床的高度進行調(diào)整，讓使用者感到舒服。 據(jù)使用者的需要可以把背部的床板調(diào)整到 ??? 700 之間的任意位置。能夠實現(xiàn)使用者睡累的情況下坐起，這有利益患者的康復，能夠促進患者血液循環(huán)，對患者的身體健康有著良好的影響。 夠讓使用者在坐起時腿感覺到舒服，防止腿一直處于一種狀態(tài)而導致麻木。 為實現(xiàn)上述功能，設計護理床的主要任務： 1、 家用電動 護理床運動結構的設計 2、 家用電動 護理床的機構的設計 3、 家用電動 護理床的零件的設計 4、 家用電動 護理床的 運動分析及其 三維建模 購買設計文檔后加 費領取圖紙 6 6 第二章 家用電動護理床結構的整體方案 計原則 家用 電動 護理床的設計應該遵循 以 下幾個原則： 1、安全性原則 由于護理床對老年人和病人的身體進行直接的接觸與操作，而且相對于健康人來說，這類人群的身體更容易收到損傷，所以護理床在安全性方面的要求很高。無論是護理床的結構還是控制系統(tǒng)的設計，安全性始終是最優(yōu)先考慮的一個原則。比如，在結構設計方面，不應存在任何干涉情況，結構的剛度和強度方面都要留有充足 的余量，要考慮到各種極限情況。 2、人性化、舒適性原則 現(xiàn)今社會，人們不僅追求商品的高質量，高穩(wěn)定性，而且對商品的 人性化、舒適性設計 有了更高的要求 ， 因此家用電動 護理床應該根據(jù)人體生理學原理，更多地從人的生理結構、心理情況、行為習慣等方面加以考慮。比如各部分結構要與人體的尺寸匹配；設計中力求加速度最小化等等。 3、功能多樣化原則 在家用電動 護理 床的使用 過程中，不同使用者往往對護理床有著各種各樣不同功能的要求， 比如能夠坐起，整床能夠升降，能夠曲腿等功能要求 。 4、標準化原則 護理床機械零件的設計與選擇、控制系統(tǒng) 的設計、零部件之間的相對位置關系和尺寸匹配，都有相關的行業(yè)標準。參照標準設計，不僅能在最大程度上滿足使用要求，而且有利于增強互換性，降低 成 本。 5、輕量化原則 由于家用電動護理床是在家里使用，搬移的概率非常大，在設計時一定要考慮到床重量，方便搬移，在保證護理床使用安全的同時要從輕設計，這樣可以節(jié)省材料。尤其是在資源短缺的今天，這點尤為重要，而且還以降低成本。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 7 7 能要求及設計指標 能要求 依我一段時間的觀察和了解并翻閱一些相關資料，綜合各家醫(yī)療器材公司生產(chǎn)的護理床功能，根據(jù)人的生活習慣和對老 人，病人對 護理床 使用便捷，人的一些 必要的體位位姿， 要能夠 實現(xiàn)各體位的自動變換，減少 使用者 因長期臥床引發(fā)的并發(fā)癥，改善其健康狀態(tài)，有著積極的意義，同時可以大大減輕護理 家庭 人員的勞動強度 。因此我對家用電動護理床設計了以下幾種功能： 3 抬背 ;4 曲 /伸腿 .。 計指標 參考《醫(yī)用電氣設備 第一部分：安全通用要求》 、《醫(yī)用電氣設備 第二部分：醫(yī)用電動床安全專用要求》 、《中華人民共和國行業(yè)標準 —病床》 、《中華人民共和國國家標準 —中國成年人人體尺寸》等相關標準，同時類比國內(nèi)外文獻中的 相關參數(shù)，作為設計指標。 1、外形尺寸 家用電動 護理床主要用于家庭中，因此在 使用 各個姿態(tài)時，其所占的空間范圍必須與家庭房間的相關尺寸 相 適應， 選取適當?shù)某叽缒軌蜃?被護理人員感到 舒服 。 按照《中華人民共和國行業(yè) —標準病床》標準， 家用電動 護理床的外形尺寸最終取為： 長 ×寬 =2000000高 =300~520、承載指標 按照《醫(yī)用電氣設備 第二部分：醫(yī)用電動床安全專用要求》規(guī)定，床的安全工作載荷必須至少承受 2000N 的載荷，這 2000 包括 1500N 患者重量、 200N 床墊和 300N 附件。 標準中 提供了人體在床的各個板塊上的重量分布（如圖 示），護理床的各個模塊的設計均可以此值為準。圖中， 1 代表背板， 2 代表臀部板， 3 代表大腿板， 4 代表小腿板。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 8 8 圖 面各板塊人體重量分布 3、體位調(diào)整類指標 體位調(diào)整類指標包括背 升 角度、大腿 床板抬升 角度、小腿 床 板 抬升 角度?！夺t(yī)用電氣設備 第二部分：醫(yī)用電動床安全專用要求》給出了背板、大腿板、小腿板的調(diào)節(jié)范圍建議值： 1) 背板與水平面間夾角（圖 A）應能從 0～ 85o（或更大）可調(diào)。 2) 大腿板與水平面間夾角（圖 B）應能從 0～ 50o（或更大）可調(diào)。 3) 小腿板與水平面間夾角（圖 C）應能從 0～ 50o（或更大）可調(diào)。 4) 大腿板與小腿板間夾角（圖 D）應能調(diào)至 180o（平面）。 圖 面各板的推薦調(diào)節(jié)范圍 購買設計文檔后加 費領取圖紙 9 9 綜合考慮上述提供的數(shù)據(jù) ，參照 翻閱的相關 結果， 并且 考慮文獻中同類研究的相關參數(shù)，確定了體位調(diào)整類具體指標（見表 表 位調(diào)整類指標 運動指標 具體數(shù)值 背 升 角度 0～ 70o 大腿 床 板翻轉角度 0～ 35o 整床升降高度范圍 300~520：以上各項動作均可以在設定范圍內(nèi)的任意角度隨時停止。 用電動護理床總體方案設計 體布局 按照床的整體分布 ， 家用電動 護理床可以分為總體框架、抬腿部件、抬背部件、 整床升降，部件 智能座便系統(tǒng)五大功能模塊。在總體布局時，有以下幾方面要求： 1、 綜合考慮兩種狀態(tài)下的尺寸、穩(wěn)定性和強度要求； 2、布局要使各個模塊的機構運動相對簡單，并解決好干涉問題； 3、分配好每個部件的尺寸，最大限度地利用床下有限的空間； 4、要盡可能地把傳動部件隱藏給人以安全感，避免心理恐慌。 從以上設計角度 出發(fā) ，根據(jù)前文確定的設計原則，確定護理床采用床面大尺寸，支撐框架略小的結 構，有利于空間的節(jié)約；移動方式為前面布置兩個萬向輪，從而使得轉彎半徑較?。桓鱾€功能模塊機構初步選用連桿結構，以方便實現(xiàn)各床面板的運動規(guī)律，其驅動元件均布置于支撐框架下層，以保證機構傳動角和框架強度要求；各零部件近似對稱布置于床面之下，使機器 和 人 的 重心始終處于機構中間位置，以增強整體穩(wěn)定性和使用者的心理安全感。 面設計 購買設計文檔后加 費領取圖紙 10 10 家用電動 護理床床面設計的特點在于要實現(xiàn)的運動較多，而且每塊床板都必須能夠沿相互垂直的方向轉動，這就給床板之間的連接提出了很高的要求，結合所需實現(xiàn)的功能，本文提出采用分體式雙層床面結 構（如圖 示 )。 圖 面結構示意圖 其中，床板 1～ 4 為 下 層板， 5~8 為 上 層板： 1、 5 為背板 2、 6 為臀部板， 3、 7 為大腿板， 4、 8 為小腿板。各床板之間通過鉸鏈相互連接，整體床面則通過臀部下層板固定到支撐框架之上。護理床所需的各個動作都能夠通過傳動部件帶動相應的床板組聯(lián)動實現(xiàn)（參見表 表 床板 各床板的尺寸基于 用人體測量數(shù)據(jù)確定 【 9】 。參考市場上的護理床尺寸，根據(jù)專家給出的數(shù)據(jù)進行選擇后，最終尺寸見表 尺寸項 具體數(shù)值 背板 760部板 230腿板 400腿板 610 購買設計文檔后加 費領取圖紙 11 11 表 用電動 護理床實現(xiàn)功能所需的床板聯(lián)動 功能項 相關參數(shù) 備注 各床板均水平 背板與水平面夾角為 0～ 70o 5、 6 床板組合聯(lián)動，繞 翻轉 大腿板與水平面夾角 0～ 3520o～ 0 7、 6、床板組合聯(lián)動，繞 翻轉； 8、 7 床板組合聯(lián)動，繞 翻轉 注 :上述表述中 “水 平 "以護理床處于水平地面上為參考狀態(tài)。 理床各功能模塊構型設計 背構型設計 抬背機構運動的實現(xiàn)較為簡單，有以下幾種構型可供選擇。（ 如 圖 示 ） 平躺 抬背 曲 /伸腿 購買設計文檔后加 費領取圖紙 12 12 圖 背機構的 3 種備選構型 構型 a：該機構是螺旋連桿組合機構， 其有四個活動件，五個轉動副，一個高副，故其 自由度為 F=4*3， 該機構 有 1 個原動件，具有確定運動， 該機構的優(yōu)點是抬背角度大， 而 滾輪與背板之間為高副聯(lián)接 ，所以穩(wěn)定性不高， 該構型為螺旋傳動， 缺點 是結構較為 復雜 ， 不易裝配 而且 承受的軸向推力大，效率低，摩擦嚴重。 構型 b：該抬背機構為螺旋一連桿組合機構，其 有三個活動件，四個轉動副，故其自由度為 F=3*3=1， 具 有 1 個原動件， 有 確定的運動， 該機構的驅動方式 可采用電動推桿作為驅動部件， 該機構 構型簡單，制造容易，而且初始狀態(tài)的傳動角遠遠大于 40度， 力的有效利用程度很高，如果沒有其他限制條件，應該首選該構型。但是在護理床的結構中，支撐框架的 Z 向尺寸較小，而背板又要翻轉 70 度 。，這也就引起一個矛盾：既要求電動推桿的行程要很大，又要求其初始狀態(tài)尺寸較小，顯然這樣的要求是達不到的，因而放棄該構型。 構型 c：該機構為螺 旋一連桿組合機構，實際上可以等效為一 四 桿機構，等效后的機構具有 3 個活動構件， 3 個轉動副， 1 個移動副，因此自由度 F=3*3=1，該機構需要1 個原動件 來 確定運動。采用電動 機作為動力源 ，可以獲得很大的翻轉角度 ,但是該機構成本較高。 綜上 所述 ，構型 C 為三種之中的最優(yōu)構型，故抬被機構最終采用該構型。 腿機構的設計 曲腿機構的設計與抬背機構的相同。 床升降機構的設計 購買設計文檔后加 費領取圖紙 13 13 整床機構的設計有以下兩種方案選擇 第一種方案是采用聯(lián)動的兩個平面四桿機構，簡圖如下： 第二種方案 采用四個相同的電動推桿分別支撐床的四邊，簡圖如下： 第一種方案 該機構為四桿機構，有 3個活動件，四個轉動副，自由度為F=3*3=1，有一個原動件即可做穩(wěn)定的運動，其結構緊湊，運動精準，并且穩(wěn)定，價格低廉。 第二種方案 該機構結構簡單，但是其不穩(wěn)定，采用的是電動推桿作為動力源，故其成本高。 綜上所述，選擇第一方案比較適合。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 14 14 背、 腿機構的設計 抬腿機構的構型相對來講和抬背機構是相同的，抬背機構和抬腿機構總體的簡圖 如圖 示 。 床板平置時，人躺 在床上和普通病床一樣，當需要坐起時由圖中左邊的電動機驅動螺桿 7 轉動，使得螺 帽 6 向右運動，再由連桿 5 驅動床板 1 旋轉，從而使人坐起。需要曲膝時，同樣右邊的電動 機 工作，通過螺 桿 10 轉動 ， 使螺帽 9 向左運動 ， 再由連桿 8驅動床板 3 旋轉 。坐起和曲膝動作如圖 “坐起狀態(tài) ”。 圖 動之前 機構簡圖 圖 動之后 機構簡圖 購買設計文檔后加 費領取圖紙 15 15 章小結 本章完成了多功能護理床總體方案的設計。 1、 制定了該護理床設計應該遵循個幾個原則，提出了所要達到的各項功能，明確了應該達到的各項技術指標。 2、 對護理床的總體方案進行了設 計。首先提出了護理床的總體布局，然后確定了床面結構形式、具體尺寸，最后在分析比較基礎上，確定了各功能模塊的機構構型。 第三章 家用電動護理床的運動機構設機及相關計算 本參數(shù)的設定 在第二章的設計指標中已經(jīng)給出了基本參數(shù)，由于本章著眼于計算，方便我們可以直觀地獲得數(shù)據(jù)，我們再一次給出護理床的基本參數(shù)值。 床的基本尺寸為 長 ×寬 =2000000 =300~520背角度為 0～ 70o 大腿翻轉角度為 0～ 35o 動機的選擇 床升降電動機的選擇 1） 功率： 購買設計文檔后加 費領取圖紙 16 16 時間 t=35s ， 上升高度 h=220極限夾角 ??90? ，轉臂角速度為 sr a 44 1 ?? ??轉臂速度： ???? ??負載 0001 ? ,轉臂所傳 遞的功率為 00 0 9 0 0111 ????? ? （忽略轉臂自重） 電 動 機 的 許 用 功 率： [P 許1] ???? 軸承聯(lián)軸器螺桿 ???忽略軸的轉動慣量及連桿自重） 電動機實際功率 ： ??實由以上結果知，選定額定功率為 100W 的單向電容式減速電動機 。其相關參數(shù)如下 購買設計文檔后加 費領取圖紙 17 17 2)電機轉速 由圖 知 螺桿導程 1 最短約為 220么由屈膝的抬腿時間 5? ，螺桿導程間距 ? ，可以得出電動機的最低轉速約： m 9603522 2 0 ???? 起電動機 1）功率 取 t=30s，極限角度 θ=70o，轉臂角速度： 購買設計文檔后加 費領取圖紙 18 18 sr a 4 0 8 0702 ?? ?? ?? 轉臂 速 度： 1 1 4 0 ??? ?? 負載 0002 ? ，則轉臂傳遞的功率： ? ? （忽略轉臂自重） 電 動 機 的 許 用 功 率： [P 許 2 ] = ????軸承聯(lián)軸器螺桿 ???（忽略軸的轉動慣量及連桿自重） 電動機實際功率： ?2P [P 許 2 ] ×6W 由以上結果知，選用額定功率為 40W 的單相電容式減速電動機。 相關參數(shù)如下2）轉速 由圖 知坐起螺桿 行程 最短約為 365m。那么由上身坐起的時間 t=30s，螺桿螺紋間距 d=2以得出電動機的最低轉速： n=365÷2÷30×60r/65r/ 購買設計文檔后加 費領取圖紙 19 19 圖 起螺桿的導程示意圖 腿電動機的選擇 1） 功率： 5? ，極限角度 ，轉臂角速度： sr a 1 7 8 0353 ?? ?? ?? 轉臂速度： 0 3 7 ??? ??負載 000N，則轉臂所傳遞的功率： ? ?（忽略轉臂自重） [P 許 3]= ????軸承聯(lián)軸器螺桿 ???(忽略軸的轉動慣量及連桿量） 電動機實際功率： P 許 3]×以上結果知，選定額定功率為 25W 的單 相 電容式減速電動機。 相關參數(shù)如下 購買設計文檔后加 費領取圖紙 20 20 2）轉速： 由圖 知屈膝螺桿 行程 最短約為 121么由屈膝的抬腿時間 5? ，螺桿導程間距 ? ，可以得出電動機的最低轉速約： m 4603521 2 1 ???? 圖 膝時螺桿的行程示意圖 件的設計與校核 軸的設計 與校核 1、求軸上的功率 速 轉矩 機 ?螺桿 ??軸承 ?? 0 2 ???（忽略連桿重量） 機 ?螺桿 ??軸承 ?? ??? 購買設計文檔后加 費領取圖紙 21 21 m 2 ? ?? m 3 ? ?? ???? 5 6 53 8 ???? 心 光軸 。 初步確定軸的直徑 83 32202 ???因計算比較保守， 先選用直徑為 25 40后面校核。 81 33303 ???同以上選擇一樣。 1、 軸的結構設計 根據(jù)軸向和 周 向定位 要求將軸與轉臂套筒用螺栓固定，同時考慮到傳動角的范圍將連桿在軸上的固定孔偏離轉臂套筒固定孔 40o。 2、 初步選定滾動軸承 因軸承所受軸向力可忽略，認為只受徑向力，選用 深溝 球軸承即可。 3、 軸的強度校核 因這軸所受彎矩很小，可忽略，認為只受扭轉作用，故只考慮扭轉強度校核。 軸的計算應力 M p aM p aM p 8 5 0 0 0 3322 ??????M p aM p aM p 5 0 0 0 3333 ??????其中 抗扭截面系數(shù)， 316 d?π由以上計算確定軸的材料為 40調(diào)質處理。 購買設計文檔后加 費領取圖紙 22 22 查 機械設計手冊 得 ? ? ?? 。因此 ? ?132 ??? ? ?? ，軸安全 桿的設計 與校核 1、 螺桿 的確定 （ 1） 自鎖性；由于在升降過程中要求能在任意一個角度停止，故對其自鎖性能有很高的要求，于是選用小導程角的單頭螺紋，螺紋形式為梯形螺紋，在本機構中對自鎖性有很大要求，故對其進行校核： ??? 92.1)t a n (2c ?? o n ?? ? fa c .0?f ,梯形螺紋?152 ?? ?? ，螺距 p=2螺紋中徑，查找相關資料取 9由于 ???? ，故其自鎖性很好。 （ 2） 螺桿的扭矩 ； 因三根螺桿中使病人坐起的機構中螺桿受力最大，故先設計該機構中的螺桿。負載 000N，螺桿軸向力最大為 1000N。 其中螺桿所受扭矩： ?????? ? 2t 1 0 0 02)t 32 ?????。 由此得出螺紋最小扭矩為 m 時即可將 1000N 負載支起。而電動機提供給螺桿的轉矩為 ????? 故符合要求。 2、 螺紋長度的確定 由前面電動機選擇過程中求電動機轉速時算出的數(shù)據(jù)： 整床升降螺桿行程 為 220螺桿 螺紋 長度 選 250床的整體機構確定螺桿總長度 360梯形螺紋，螺距為 2，公稱直徑為 20材料選用 40。 坐起螺 桿 行程 為 365 桿螺紋長度 選 400床的整體機構確定螺桿總長度 520梯形螺紋，螺距為 2，公稱直徑為 20材料選用 40。 屈膝螺桿 行程 為 121螺桿 螺紋 長度 選 150床的整體機構確定螺桿總長度 270梯形螺紋，螺距為 2，公稱直徑為 20料選用 40。 3、 螺桿強度校核： 在升降過程中，螺桿受軸向壓力 F 和轉矩 T 的作用，應根據(jù)第四強度理論對其強度進行校核，強度校核公式參閱教材： 購買設計文檔后加 費領取圖紙 23 23 ? ????? ???????