家用電動(dòng)護(hù)理床的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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[3] 范欽珊，殷雅俊 . 材料力學(xué) 華大學(xué)出版社 [4] 濮良貴，紀(jì)名剛 高等教育出版社 第 7版 [5] 李杞儀，趙韓主編 . 機(jī)械原理 . 武漢：武漢理工大學(xué)出版社， [6] 吳宗澤 機(jī)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(shè)計(jì)【 J】．機(jī)械設(shè)計(jì)與研究， 2010，26(1)： 121 [11] 吳劍．機(jī)器人化多功能護(hù)理床的研究與開發(fā)【 D】．華南理工大學(xué)， 2003 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）鑒定意見 學(xué)號： 姓名： 專業(yè)： 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)說明書） 頁 圖 表 張 論文（設(shè)計(jì)）題目： 家用電動(dòng)護(hù)理床 內(nèi)容提要 ： 該護(hù)理床主要用于家庭病人的護(hù)理，具有背板升降、腿板升降以及整床升降功能。 家用電動(dòng)護(hù)理床是遵循人體護(hù)理需求和人體工程學(xué)原理而設(shè)計(jì)，實(shí)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(jìn)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?qū)崿F(xiàn)使用者睡累的情況下坐起，這有利益患者 的康復(fù)，能夠促進(jìn)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(shí)腿感覺到舒服，防止腿一直處于一種狀態(tài)而導(dǎo)致麻木。 該護(hù)理床的設(shè)計(jì)遵循以下幾個(gè)原則： 1、 安全性原則 由于護(hù)理床對老年人和病人的身體進(jìn)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(hù)理床在安全性方面的要求很高。無論是護(hù)理 床的結(jié)構(gòu)還是控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安全性始終是最優(yōu)先考慮的一個(gè)原則。比如，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，不應(yīng)存在任何干涉情況，結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)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(huì)，人們不僅追求商品的高質(zhì)量，高穩(wěn)定性，而且對商品的 人性化、舒適 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 性設(shè)計(jì) 有了更高的要求 ， 因此家用電動(dòng) 護(hù)理床應(yīng)該根據(jù)人體生理學(xué)原理，更多地從人的生理結(jié)構(gòu)、心理情況、行為習(xí)慣等方面加以考慮。比如各部分結(jié)構(gòu)要與人體的尺寸匹配；設(shè)計(jì)中力求加速度最小化等等。 3、功能多樣化原則 在家用電動(dòng) 護(hù)理 床的使用 過程中，不同使用者往往 對護(hù)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(biāo)準(zhǔn)化原則 護(hù)理床機(jī)械零件的設(shè)計(jì)與選擇、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、零部件之間的相對位置關(guān)系和尺寸匹配，都有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。參照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，不僅能在最大程度上滿足使用要求，而且有利于增強(qiáng)互換性，降低 成 本。 5、輕量化原則 由于家用電動(dòng)護(hù)理床是在家里使用，搬移的概率非常大，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到床重量，方便搬移，在保證護(hù)理床使用安全的同時(shí)要從輕設(shè)計(jì)，這樣可以節(jié)省材料。尤其是在資源短缺的今天，這點(diǎn)尤為重要，而且還以降低成本。 指導(dǎo)教師評語 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 指導(dǎo)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(huì)意見 答辯委員會(huì)主任： 年 月 日 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評閱表 學(xué)號 姓名 專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題目： 家用電動(dòng)護(hù)理床 評價(jià)項(xiàng)目 評 價(jià) 內(nèi) 容 選題 現(xiàn)學(xué)科、專業(yè)特點(diǎn)和教學(xué)計(jì)劃的基本要求，達(dá)到綜合訓(xùn)練的目的； 量適當(dāng)； 研、社會(huì)等實(shí)際相結(jié)合。 能力 合歸納資料的能力； 究方法和手段的運(yùn)用能力； 論文 （設(shè)計(jì)）質(zhì)量 述是較充分，結(jié)構(gòu)較嚴(yán)謹(jǐn)合理，設(shè)計(jì)、計(jì)算、分析處理比較科學(xué)；技術(shù)用語比較準(zhǔn)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(diǎn)提煉，綜合概括能力較好； 創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價(jià) 評閱人： 年 月 日 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 目 錄 摘要 ...................................................................................................................... 1 第一章 緒論 ...................................................................................................... 3 用電動(dòng)護(hù)理床的研究背景 ........................................................................................ 3 用電動(dòng)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(dòng)護(hù)理床結(jié)構(gòu)的整體方案 ...................................................... 6 計(jì)原則 ........................................................................................................................ 6 能要求及設(shè)計(jì)指標(biāo) .................................................................................................... 7 用電動(dòng)護(hù)理床總體方案設(shè)計(jì) .................................................................................... 9 理床各功能模塊構(gòu)型設(shè)計(jì) ...................................................................................... 11 章小結(jié) ...................................................................................................................... 15 第三章 家用電動(dòng)護(hù)理床的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)機(jī)及相關(guān)計(jì)算 ................................ 15 本參數(shù)的設(shè)定 .......................................................................................................... 15 動(dòng)機(jī)的選擇 .............................................................................................................. 15 件的設(shè)計(jì)與校核 ...................................................................................................... 20 章小結(jié) ...................................................................................................................... 26 第四章 三個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析及三維模型圖 .............................................. 27 結(jié)論 .................................................................................................................... 30 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................ 31 致謝 .................................................................................................................... 32 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 1 1 家用電動(dòng)護(hù)理床設(shè)計(jì) 摘要 在人口老齡化快速增長的今天，對護(hù)理行業(yè)有了越來越嚴(yán)格的要求，不僅要求護(hù)理床的質(zhì)量可靠，還要求具有多功能化。家用電動(dòng)護(hù)理床就是一款為此 需求而設(shè)計(jì)的醫(yī)療器械。 這款護(hù)理床是針對不能生活自理及行動(dòng)不便的的人來設(shè)計(jì)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(hù)理過程中的諸多不便，并解決了我國護(hù)理行業(yè)的困難，促進(jìn)了護(hù)理醫(yī)療器械的發(fā)展。 本文首先基于人 體 工程學(xué)，進(jìn)行了護(hù)理床總體方案的設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)研結(jié)果，制定了護(hù)理床的設(shè)計(jì)原則，功能要求及設(shè)計(jì)指標(biāo)；完 成了護(hù)理床本體的總體方案設(shè)計(jì)。 然后，采用自上而下的方法完成了護(hù)理床結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計(jì)并給出了全套的設(shè)計(jì)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(guān)鍵詞 ： 醫(yī)療器械，家用電動(dòng)護(hù)理床，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)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(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 3 3 第一章 緒論 用電動(dòng)護(hù)理床的研究背景 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(jìn)步，城市人口正逐步進(jìn)入老齡體，人口老齡化已成為世界范圍內(nèi)的社會(huì)問題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲發(fā)達(dá)國家和日本的老年人獨(dú)居人數(shù)已經(jīng)高達(dá) 40%，如此之高的比列迫使社會(huì)采取措施解決老年人的護(hù)理服務(wù)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(dá) 全國總?cè)丝诘?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?qū)е律畈荒茏岳淼睦夏耆说募彝フ樟嫌诳醋o(hù)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(qiáng)了對護(hù)理床機(jī)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(gè)集護(hù)理和排泄的等各種功能于一體的多功能護(hù)理床，現(xiàn)在家庭需求 護(hù)理床的潛力日益增加，以前是簡易的護(hù)理床，后來的加護(hù)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(hù)理床的一體多功能，電動(dòng)護(hù)理床，極大的提高了患者的康復(fù)護(hù)理水平，也為了護(hù)理人員提供了極大的方便，所以操作簡單，功能強(qiáng)大的護(hù)理產(chǎn)品越來越受最棒。 護(hù)理床在國內(nèi)的設(shè)計(jì)和研究尚處于初級階段，產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型有待進(jìn)一步的完善，國外護(hù)理床的研究以德國。日本為代表。各種護(hù)理床的功能正在逐步完善，成熟，但因其價(jià)格昂貴 (一般售價(jià)在 20w 人民幣以上 )，很難為一般的消費(fèi)者能接受這很貴的護(hù)理床。護(hù)理床的基本分類情況 給大家介紹一下。 護(hù)理床類型一 (按動(dòng)了分 )手動(dòng)護(hù)理床和電動(dòng)護(hù)理床 ;護(hù)理床的類型二 (按功能分 )功能基礎(chǔ)型、功能普通型、功能高級型。 護(hù)理床的分類概括 功能基礎(chǔ)行護(hù)理床的優(yōu)點(diǎn)： 1、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝簡單，易于制造。 2、價(jià)格便宜。存在的問題：功能比較簡單，不能實(shí)現(xiàn)使用者的護(hù)理要求。 2、手動(dòng)為主，操作繁瑣。 3、造型傳統(tǒng)，舒適性差。 4、應(yīng)用范圍窄。 能普通型護(hù)理床的優(yōu)點(diǎn)： 1、一般為電動(dòng)，用戶可簡單操作控制。 2、能完成基本的護(hù)理功能。 3、增添了鋪助功能接口。 4、整體造型，色彩改進(jìn)，具有一定的親和性。存在的問題： 1、 市場售價(jià)偏高。 2、功能啟動(dòng)柔性差，銜接不連貫。 3、功能一體化造成功能浪費(fèi) 產(chǎn)技術(shù)含量低，容易被仿制。 5、文字，圖像識(shí)別功能差。 功能高級型護(hù)理床的優(yōu)點(diǎn) :1、 護(hù)理功能完善。 2、 功能調(diào)整定位準(zhǔn)確，連慣性好，基本無噪音。 3、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，安全。 4、造型新穎，有較強(qiáng)的親和力。 5、文字，標(biāo) 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 4 4 志容易識(shí)別。存在的問題： 1、市場的售價(jià)昂貴。造成功能浪費(fèi)嚴(yán)重，造成額外的經(jīng)濟(jì)成本。 2、 調(diào)整可拆性差，運(yùn)輸、組裝繁瑣。 3、對患者康復(fù)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(jié)果。功能等等各異的護(hù)理床稱層出不 窮。發(fā)展方向主要向機(jī)器人模的自動(dòng)控制的方向發(fā)展。 用電動(dòng)床的發(fā)展前景 我國是世界上的人口大國，同時(shí)又是一個(gè)人口老齡化的大國，據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(dāng)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(dá) 約為總?cè)丝谠鲩L速度的 5 倍。預(yù)計(jì) 2020 年老年人口將達(dá)到 人，占總?cè)丝诘?到 2050 年，老年人口總量將超過 4 億，老齡化水平推進(jìn)到 30%以上。我國大多數(shù)家庭逐漸形成寶塔式結(jié)構(gòu)。（四個(gè)老年人，兩個(gè)青年人，一個(gè)孩子）隨著社會(huì)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(dāng)老人生活不能自理時(shí)就十分需要一種家用電動(dòng)護(hù)理床協(xié)助自己日常生活的必須?，F(xiàn)在家庭需求護(hù)理床的潛力日益增加 ,以前是簡易的記理床 ,后來加上護(hù)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(dòng)護(hù)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(fù)護(hù)理水平 ,也為護(hù)理人員提供了極大的方便 ,所以操作簡單 ,功能強(qiáng)大的護(hù)理產(chǎn)品越來 越受到追捧。 家用 電動(dòng)護(hù)理床根據(jù)采用進(jìn)口電機(jī)的數(shù)量一般可分五功能電動(dòng)護(hù)理床、四功能電動(dòng)護(hù)理床、三功能電動(dòng)護(hù)理床、二功能電動(dòng)護(hù)理床。護(hù)理床在國內(nèi)的設(shè)計(jì)和研究尚處于初級階段，產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型有待進(jìn)一步的完善，國外護(hù)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(dòng) 護(hù)理床 有如下 優(yōu)點(diǎn)： 1、電動(dòng)， 方便用戶 操作 和 控制。 2、能完成基本的護(hù)理功能。 3、整體造型，色彩改進(jìn)，具有一定的親和性。 4、 功能調(diào)整定位準(zhǔn)確，連慣性好，基本無噪音。 5、文字，標(biāo)志容易識(shí)別。 但也 存在 如下 問題： 1、市場售價(jià)偏 高。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 5 5 2、功能啟動(dòng)柔性差，銜接不連貫。 3、功能一體化造成功能浪費(fèi) 。 4、生產(chǎn)技術(shù)含量低，容易被仿制。 5、文字，圖像識(shí)別功能差。 6、對患者康復(fù)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(shí)能夠自理。 改革開放的發(fā)展使中國的經(jīng)濟(jì)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(jì)劃生育的實(shí)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(shí)間照顧老人，家用電動(dòng)護(hù)理床的設(shè)計(jì)，可以在很大程度上減輕年輕人的負(fù)擔(dān)，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(dòng)、看書、寫字、娛樂等日?；顒?dòng)。 綜合現(xiàn)在的市場需求，家用電動(dòng)護(hù)理床是遵循人體護(hù)理需求和人體工程學(xué)原理而設(shè)計(jì)，實(shí)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(jìn)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?qū)崿F(xiàn)使用者睡累的情況下坐起，這有利益患者的康復(fù)，能夠促進(jìn)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(shí)腿感覺到舒服，防止腿一直處于一種狀態(tài)而導(dǎo)致麻木。 為實(shí)現(xiàn)上述功能，設(shè)計(jì)護(hù)理床的主要任務(wù)： 1、 家用電動(dòng) 護(hù)理床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2、 家用電動(dòng) 護(hù)理床的機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3、 家用電動(dòng) 護(hù)理床的零件的設(shè)計(jì) 4、 家用電動(dòng) 護(hù)理床的 運(yùn)動(dòng)分析及其 三維建模 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 6 6 第二章 家用電動(dòng)護(hù)理床結(jié)構(gòu)的整體方案 計(jì)原則 家用 電動(dòng) 護(hù)理床的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循 以 下幾個(gè)原則： 1、安全性原則 由于護(hù)理床對老年人和病人的身體進(jìn)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(hù)理床在安全性方面的要求很高。無論是護(hù)理床的結(jié)構(gòu)還是控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，安全性始終是最優(yōu)先考慮的一個(gè)原則。比如，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，不應(yīng)存在任何干涉情況，結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)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(huì)，人們不僅追求商品的高質(zhì)量，高穩(wěn)定性，而且對商品的 人性化、舒適性設(shè)計(jì) 有了更高的要求 ， 因此家用電動(dòng) 護(hù)理床應(yīng)該根據(jù)人體生理學(xué)原理，更多地從人的生理結(jié)構(gòu)、心理情況、行為習(xí)慣等方面加以考慮。比如各部分結(jié)構(gòu)要與人體的尺寸匹配；設(shè)計(jì)中力求加速度最小化等等。 3、功能多樣化原則 在家用電動(dòng) 護(hù)理 床的使用 過程中，不同使用者往往對護(hù)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(biāo)準(zhǔn)化原則 護(hù)理床機(jī)械零件的設(shè)計(jì)與選擇、控制系統(tǒng) 的設(shè)計(jì)、零部件之間的相對位置關(guān)系和尺寸匹配，都有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。參照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，不僅能在最大程度上滿足使用要求，而且有利于增強(qiáng)互換性，降低 成 本。 5、輕量化原則 由于家用電動(dòng)護(hù)理床是在家里使用，搬移的概率非常大，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮到床重量，方便搬移，在保證護(hù)理床使用安全的同時(shí)要從輕設(shè)計(jì)，這樣可以節(jié)省材料。尤其是在資源短缺的今天，這點(diǎn)尤為重要，而且還以降低成本。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 7 7 能要求及設(shè)計(jì)指標(biāo) 能要求 依我一段時(shí)間的觀察和了解并翻閱一些相關(guān)資料，綜合各家醫(yī)療器材公司生產(chǎn)的護(hù)理床功能，根據(jù)人的生活習(xí)慣和對老 人，病人對 護(hù)理床 使用便捷，人的一些 必要的體位位姿， 要能夠 實(shí)現(xiàn)各體位的自動(dòng)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(shí)可以大大減輕護(hù)理 家庭 人員的勞動(dòng)強(qiáng)度 。因此我對家用電動(dòng)護(hù)理床設(shè)計(jì)了以下幾種功能： 3 抬背 ;4 曲 /伸腿 .。 計(jì)指標(biāo) 參考《醫(yī)用電氣設(shè)備 第一部分：安全通用要求》 、《醫(yī)用電氣設(shè)備 第二部分：醫(yī)用電動(dòng)床安全專用要求》 、《中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) —病床》 、《中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) —中國成年人人體尺寸》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)類比國內(nèi)外文獻(xiàn)中的 相關(guān)參數(shù)，作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。 1、外形尺寸 家用電動(dòng) 護(hù)理床主要用于家庭中，因此在 使用 各個(gè)姿態(tài)時(shí)，其所占的空間范圍必須與家庭房間的相關(guān)尺寸 相 適應(yīng)， 選取適當(dāng)?shù)某叽缒軌蜃?被護(hù)理人員感到 舒服 。 按照《中華人民共和國行業(yè) —標(biāo)準(zhǔn)病床》標(biāo)準(zhǔn)， 家用電動(dòng) 護(hù)理床的外形尺寸最終取為： 長 ×寬 =2000000高 =300~520、承載指標(biāo) 按照《醫(yī)用電氣設(shè)備 第二部分：醫(yī)用電動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)中 提供了人體在床的各個(gè)板塊上的重量分布（如圖 示），護(hù)理床的各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)均可以此值為準(zhǔn)。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(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)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(biāo) 體位調(diào)整類指標(biāo)包括背 升 角度、大腿 床板抬升 角度、小腿 床 板 抬升 角度。《醫(yī)用電氣設(shè)備 第二部分：醫(yī)用電動(dòng)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(yīng)能從 0～ 85o（或更大）可調(diào)。 2) 大腿板與水平面間夾角（圖 B）應(yīng)能從 0～ 50o（或更大）可調(diào)。 3) 小腿板與水平面間夾角（圖 C）應(yīng)能從 0～ 50o（或更大）可調(diào)。 4) 大腿板與小腿板間夾角（圖 D）應(yīng)能調(diào)至 180o（平面）。 圖 面各板的推薦調(diào)節(jié)范圍 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)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(guān) 結(jié)果， 并且 考慮文獻(xiàn)中同類研究的相關(guān)參數(shù)，確定了體位調(diào)整類具體指標(biāo)（見表 表 位調(diào)整類指標(biāo) 運(yùn)動(dòng)指標(biāo) 具體數(shù)值 背 升 角度 0～ 70o 大腿 床 板翻轉(zhuǎn)角度 0～ 35o 整床升降高度范圍 300~520：以上各項(xiàng)動(dòng)作均可以在設(shè)定范圍內(nèi)的任意角度隨時(shí)停止。 用電動(dòng)護(hù)理床總體方案設(shè)計(jì) 體布局 按照床的整體分布 ， 家用電動(dòng) 護(hù)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(shí)，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(qiáng)度要求； 2、布局要使各個(gè)模塊的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相對簡單，并解決好干涉問題； 3、分配好每個(gè)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(dòng)部件隱藏給人以安全感，避免心理恐慌。 從以上設(shè)計(jì)角度 出發(fā) ，根據(jù)前文確定的設(shè)計(jì)原則，確定護(hù)理床采用床面大尺寸，支撐框架略小的結(jié) 構(gòu)，有利于空間的節(jié)約；移動(dòng)方式為前面布置兩個(gè)萬向輪，從而使得轉(zhuǎn)彎半徑較小；各個(gè)功能模塊機(jī)構(gòu)初步選用連桿結(jié)構(gòu)，以方便實(shí)現(xiàn)各床面板的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其驅(qū)動(dòng)元件均布置于支撐框架下層，以保證機(jī)構(gòu)傳動(dòng)角和框架強(qiáng)度要求；各零部件近似對稱布置于床面之下，使機(jī)器 和 人 的 重心始終處于機(jī)構(gòu)中間位置，以增強(qiáng)整體穩(wěn)定性和使用者的心理安全感。 面設(shè)計(jì) 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 10 10 家用電動(dòng) 護(hù)理床床面設(shè)計(jì)的特點(diǎn)在于要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)較多，而且每塊床板都必須能夠沿相互垂直的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這就給床板之間的連接提出了很高的要求，結(jié)合所需實(shí)現(xiàn)的功能，本文提出采用分體式雙層床面結(jié) 構(gòu)（如圖 示 )。 圖 面結(jié)構(gòu)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(hù)理床所需的各個(gè)動(dòng)作都能夠通過傳動(dòng)部件帶動(dòng)相應(yīng)的床板組聯(lián)動(dòng)實(shí)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(hù)理床尺寸，根據(jù)專家給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇后，最終尺寸見表 尺寸項(xiàng) 具體數(shù)值 背板 760部板 230腿板 400腿板 610 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 11 11 表 用電動(dòng) 護(hù)理床實(shí)現(xiàn)功能所需的床板聯(lián)動(dòng) 功能項(xiàng) 相關(guān)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(dòng)，繞 翻轉(zhuǎn) 大腿板與水平面夾角 0～ 3520o～ 0 7、 6、床板組合聯(lián)動(dòng)，繞 翻轉(zhuǎn)； 8、 7 床板組合聯(lián)動(dòng)，繞 翻轉(zhuǎn) 注 :上述表述中 “水 平 "以護(hù)理床處于水平地面上為參考狀態(tài)。 理床各功能模塊構(gòu)型設(shè)計(jì) 背構(gòu)型設(shè)計(jì) 抬背機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)較為簡單，有以下幾種構(gòu)型可供選擇。（ 如 圖 示 ） 平躺 抬背 曲 /伸腿 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 12 12 圖 背機(jī)構(gòu)的 3 種備選構(gòu)型 構(gòu)型 a：該機(jī)構(gòu)是螺旋連桿組合機(jī)構(gòu)， 其有四個(gè)活動(dòng)件，五個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，一個(gè)高副，故其 自由度為 F=4*3， 該機(jī)構(gòu) 有 1 個(gè)原動(dòng)件，具有確定運(yùn)動(dòng)， 該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)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(gòu)型為螺旋傳動(dòng)， 缺點(diǎn) 是結(jié)構(gòu)較為 復(fù)雜 ， 不易裝配 而且 承受的軸向推力大，效率低，摩擦嚴(yán)重。 構(gòu)型 b：該抬背機(jī)構(gòu)為螺旋一連桿組合機(jī)構(gòu)，其 有三個(gè)活動(dòng)件，四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，故其自由度為 F=3*3=1， 具 有 1 個(gè)原動(dòng)件， 有 確定的運(yùn)動(dòng)， 該機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式 可采用電動(dòng)推桿作為驅(qū)動(dòng)部件， 該機(jī)構(gòu) 構(gòu)型簡單，制造容易，而且初始狀態(tài)的傳動(dòng)角遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(yīng)該首選該構(gòu)型。但是在護(hù)理床的結(jié)構(gòu)中，支撐框架的 Z 向尺寸較小，而背板又要翻轉(zhuǎn) 70 度 。，這也就引起一個(gè)矛盾：既要求電動(dòng)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(dá)不到的，因而放棄該構(gòu)型。 構(gòu)型 c：該機(jī)構(gòu)為螺 旋一連桿組合機(jī)構(gòu)，實(shí)際上可以等效為一 四 桿機(jī)構(gòu)，等效后的機(jī)構(gòu)具有 3 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件， 3 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副， 1 個(gè)移動(dòng)副，因此自由度 F=3*3=1，該機(jī)構(gòu)需要1 個(gè)原動(dòng)件 來 確定運(yùn)動(dòng)。采用電動(dòng) 機(jī)作為動(dòng)力源 ，可以獲得很大的翻轉(zhuǎn)角度 ,但是該機(jī)構(gòu)成本較高。 綜上 所述 ，構(gòu)型 C 為三種之中的最優(yōu)構(gòu)型，故抬被機(jī)構(gòu)最終采用該構(gòu)型。 腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 曲腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與抬背機(jī)構(gòu)的相同。 床升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 13 13 整床機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)有以下兩種方案選擇 第一種方案是采用聯(lián)動(dòng)的兩個(gè)平面四桿機(jī)構(gòu)，簡圖如下： 第二種方案 采用四個(gè)相同的電動(dòng)推桿分別支撐床的四邊，簡圖如下： 第一種方案 該機(jī)構(gòu)為四桿機(jī)構(gòu)，有 3個(gè)活動(dòng)件，四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副，自由度為F=3*3=1，有一個(gè)原動(dòng)件即可做穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)，并且穩(wěn)定，價(jià)格低廉。 第二種方案 該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，但是其不穩(wěn)定，采用的是電動(dòng)推桿作為動(dòng)力源，故其成本高。 綜上所述，選擇第一方案比較適合。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 14 14 背、 腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 抬腿機(jī)構(gòu)的構(gòu)型相對來講和抬背機(jī)構(gòu)是相同的，抬背機(jī)構(gòu)和抬腿機(jī)構(gòu)總體的簡圖 如圖 示 。 床板平置時(shí)，人躺 在床上和普通病床一樣，當(dāng)需要坐起時(shí)由圖中左邊的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿 7 轉(zhuǎn)動(dòng)，使得螺 帽 6 向右運(yùn)動(dòng)，再由連桿 5 驅(qū)動(dòng)床板 1 旋轉(zhuǎn)，從而使人坐起。需要曲膝時(shí)，同樣右邊的電動(dòng) 機(jī) 工作，通過螺 桿 10 轉(zhuǎn)動(dòng) ， 使螺帽 9 向左運(yùn)動(dòng) ， 再由連桿 8驅(qū)動(dòng)床板 3 旋轉(zhuǎn) 。坐起和曲膝動(dòng)作如圖 “坐起狀態(tài) ”。 圖 動(dòng)之前 機(jī)構(gòu)簡圖 圖 動(dòng)之后 機(jī)構(gòu)簡圖 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 15 15 章小結(jié) 本章完成了多功能護(hù)理床總體方案的設(shè)計(jì)。 1、 制定了該護(hù)理床設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循個(gè)幾個(gè)原則，提出了所要達(dá)到的各項(xiàng)功能，明確了應(yīng)該達(dá)到的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。 2、 對護(hù)理床的總體方案進(jìn)行了設(shè) 計(jì)。首先提出了護(hù)理床的總體布局，然后確定了床面結(jié)構(gòu)形式、具體尺寸，最后在分析比較基礎(chǔ)上，確定了各功能模塊的機(jī)構(gòu)構(gòu)型。 第三章 家用電動(dòng)護(hù)理床的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)機(jī)及相關(guān)計(jì)算 本參數(shù)的設(shè)定 在第二章的設(shè)計(jì)指標(biāo)中已經(jīng)給出了基本參數(shù)，由于本章著眼于計(jì)算，方便我們可以直觀地獲得數(shù)據(jù)，我們再一次給出護(hù)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(zhuǎn)角度為 0～ 35o 動(dòng)機(jī)的選擇 床升降電動(dòng)機(jī)的選擇 1） 功率： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 16 16 時(shí)間 t=35s ， 上升高度 h=220極限夾角 ??90? ，轉(zhuǎn)臂角速度為 sr a 44 1 ?? ??轉(zhuǎn)臂速度： ???? ??負(fù)載 0001 ? ,轉(zhuǎn)臂所傳 遞的功率為 00 0 9 0 0111 ????? ? （忽略轉(zhuǎn)臂自重） 電 動(dòng) 機(jī) 的 許 用 功 率： [P 許1] ???? 軸承聯(lián)軸器螺桿 ???忽略軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及連桿自重） 電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率 ： ??實(shí)由以上結(jié)果知，選定額定功率為 100W 的單向電容式減速電動(dòng)機(jī) 。其相關(guān)參數(shù)如下 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 17 17 2)電機(jī)轉(zhuǎn)速 由圖 知 螺桿導(dǎo)程 1 最短約為 220么由屈膝的抬腿時(shí)間 5? ，螺桿導(dǎo)程間距 ? ，可以得出電動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速約： m 9603522 2 0 ???? 起電動(dòng)機(jī) 1）功率 取 t=30s，極限角度 θ=70o，轉(zhuǎn)臂角速度： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 18 18 sr a 4 0 8 0702 ?? ?? ?? 轉(zhuǎn)臂 速 度： 1 1 4 0 ??? ?? 負(fù)載 0002 ? ，則轉(zhuǎn)臂傳遞的功率： ? ? （忽略轉(zhuǎn)臂自重） 電 動(dòng) 機(jī) 的 許 用 功 率： [P 許 2 ] = ????軸承聯(lián)軸器螺桿 ???（忽略軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及連桿自重） 電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率： ?2P [P 許 2 ] ×6W 由以上結(jié)果知，選用額定功率為 40W 的單相電容式減速電動(dòng)機(jī)。 相關(guān)參數(shù)如下2）轉(zhuǎn)速 由圖 知坐起螺桿 行程 最短約為 365m。那么由上身坐起的時(shí)間 t=30s，螺桿螺紋間距 d=2以得出電動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速： n=365÷2÷30×60r/65r/ 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 19 19 圖 起螺桿的導(dǎo)程示意圖 腿電動(dòng)機(jī)的選擇 1） 功率： 5? ，極限角度 ，轉(zhuǎn)臂角速度： sr a 1 7 8 0353 ?? ?? ?? 轉(zhuǎn)臂速度： 0 3 7 ??? ??負(fù)載 000N，則轉(zhuǎn)臂所傳遞的功率： ? ?（忽略轉(zhuǎn)臂自重） [P 許 3]= ????軸承聯(lián)軸器螺桿 ???(忽略軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及連桿量） 電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率： P 許 3]×以上結(jié)果知，選定額定功率為 25W 的單 相 電容式減速電動(dòng)機(jī)。 相關(guān)參數(shù)如下 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 20 20 2）轉(zhuǎn)速： 由圖 知屈膝螺桿 行程 最短約為 121么由屈膝的抬腿時(shí)間 5? ，螺桿導(dǎo)程間距 ? ，可以得出電動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速約： m 4603521 2 1 ???? 圖 膝時(shí)螺桿的行程示意圖 件的設(shè)計(jì)與校核 軸的設(shè)計(jì) 與校核 1、求軸上的功率 速 轉(zhuǎn)矩 機(jī) ?螺桿 ??軸承 ?? 0 2 ???（忽略連桿重量） 機(jī) ?螺桿 ??軸承 ?? ??? 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)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(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸向和 周 向定位 要求將軸與轉(zhuǎn)臂套筒用螺栓固定，同時(shí)考慮到傳動(dòng)角的范圍將連桿在軸上的固定孔偏離轉(zhuǎn)臂套筒固定孔 40o。 2、 初步選定滾動(dòng)軸承 因軸承所受軸向力可忽略，認(rèn)為只受徑向力，選用 深溝 球軸承即可。 3、 軸的強(qiáng)度校核 因這軸所受彎矩很小，可忽略，認(rèn)為只受扭轉(zhuǎn)作用，故只考慮扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核。 軸的計(jì)算應(yīng)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(jì)算確定軸的材料為 40調(diào)質(zhì)處理。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 22 22 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊 得 ? ? ?? 。因此 ? ?132 ??? ? ?? ，軸安全 桿的設(shè)計(jì) 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(gè)角度停止，故對其自鎖性能有很高的要求，于是選用小導(dǎo)程角的單頭螺紋，螺紋形式為梯形螺紋，在本機(jī)構(gòu)中對自鎖性有很大要求，故對其進(jìn)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(guān)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(jī)構(gòu)中螺桿受力最大，故先設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)中的螺桿。負(fù)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(shí)即可將 1000N 負(fù)載支起。而電動(dòng)機(jī)提供給螺桿的轉(zhuǎn)矩為 ????? 故符合要求。 2、 螺紋長度的確定 由前面電動(dòng)機(jī)選擇過程中求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)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(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)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(qiáng)度校核： 在升降過程中，螺桿受軸向壓力 F 和轉(zhuǎn)矩 T 的作用，應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論對其強(qiáng)度進(jìn)行校核，強(qiáng)度校核公式參閱教材： 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 23 23 ? ????? ???????