多功能護(hù)理床的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

畢業(yè)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)論文報(bào)告(論文)題目：多功能護(hù)理床的設(shè)計(jì)作者所在系部：機(jī)電工程學(xué)院作者所在專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)論文第1章緒論1.1多功能護(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(zhǎng)，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(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲發(fā)達(dá)國(guó)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(wèn)題。如果完全依靠家庭人工的照料，于西方國(guó)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(guó)60歲及其以上老年人口已達(dá)1.32億。占全國(guó)總?cè)丝诘?0%，并以年均3.32%的速度持續(xù)增長(zhǎng)，其中“空巢家庭”占所有老齡家庭總數(shù)的25.8%，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(wèn)題是人口的老齡化的國(guó)家所面臨的共同的問(wèn)題。為此，國(guó)家的大力加強(qiáng)了對(duì)護(hù)理床機(jī)器人的研發(fā)扶持力度。為偏癱病人或者長(zhǎng)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(jiǎn)易的護(hù)理床，后來(lái)的加護(hù)欄，餐桌，再后來(lái)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(jiǎn)單，功能強(qiáng)大的護(hù)理產(chǎn)品越來(lái)越受最棒。護(hù)理床在國(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)和研究尚處于初級(jí)階段，產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型有待進(jìn)一步的完善，國(guó)外護(hù)理床的研究以德國(guó)。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20萬(wàn)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：手動(dòng)護(hù)理床和電動(dòng)護(hù)理床；護(hù)理床的類型二：)功能基礎(chǔ)型、功能普通型、功能高級(jí)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(jiǎn)單，易于制造。2、價(jià)格便宜。存在的問(wèn)題：1、功能比較簡(jiǎn)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(jiǎn)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(wèn)題：1、市場(chǎng)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).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。功能高級(jí)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(wú)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)志容易識(shí)別。存在的問(wèn)題：1、市場(chǎng)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(duì)患者康復(fù)功能的考慮較少。從近年來(lái)的發(fā)展來(lái)看，國(guó)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。1.2多功能護(hù)理床的發(fā)展前景我國(guó)是世界上的人口大國(guó)，同時(shí)又是一個(gè)人口老齡化的大國(guó)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，從2000年到2007年，我國(guó)60歲以上的老年人口由1.26億增長(zhǎng)到1.53億人，占總?cè)丝诘谋壤龔?0.2%提高到11.6%，占全球老年人口的21.4%，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(zhǎng)率高達(dá)3.2%，約為總?cè)丝谠鲩L(zhǎng)速度的5倍。預(yù)計(jì)2020年老年人口將達(dá)到2.4億人，占總?cè)丝诘?7.17%；到2050年，老年人口總量將超過(guò)4億，老齡化水平推進(jìn)到30%以上。我國(guó)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(jiǎn)易的記理床,后來(lái)加上護(hù)欄,餐桌;再后來(lái)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(jiǎn)單,功能強(qiáng)大的護(hù)理產(chǎn)品越來(lái)越受到追捧。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(guó)內(nèi)的設(shè)計(jì)和研究尚處于初級(jí)階段，產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型有待進(jìn)一步的完善，國(guó)外護(hù)理床的研究以德國(guó)和日本較為突出。目前市面上常見(jiàn)的電動(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(wú)噪音。5、文字，標(biāo)志容易識(shí)別。但也存在如下問(wèn)題：1、市場(chǎng)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)。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(duì)患者康復(fù)功能的考慮較少。第2章多功能護(hù)理床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原則電動(dòng)護(hù)理床的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下幾個(gè)原則：2.1.1安全性原則由于護(hù)理床對(duì)老年人和病人的身體進(jìn)行直接的接觸與操作，而且相對(duì)于健康人來(lái)說(shuō)，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(wú)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。2.1.2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(duì)商品的人性化、舒適性設(shè)計(jì)有了更高的要求，因此電動(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。2.1.3功能多樣化原則在電動(dòng)護(hù)理床的使用過(guò)程中，不同使用者往往對(duì)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。2.1.4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(duì)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。2.1.5輕量化原則由于電動(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。2.2功能要求及設(shè)計(jì)指標(biāo)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(duì)老人，病人對(duì)護(hù)理床使用便捷，人的一些必要的體位位姿，要能夠?qū)崿F(xiàn)各體位的自動(dòng)變換，減少使用者因長(zhǎng)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(duì)多功能護(hù)理床設(shè)計(jì)了以下幾種功能：1.平躺；2.整床升降；3抬背；4屈膝。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(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)—病床》、《中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)—中國(guó)成年人人體尺寸》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)類比國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中的相關(guān)參數(shù)，作為設(shè)計(jì)指標(biāo)。2.2.1外形尺寸電動(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)某叽缒軌蜃尡蛔o(hù)理人員感到舒服。按照《中華人民共和國(guó)行業(yè)—標(biāo)準(zhǔn)病床》標(biāo)準(zhǔn)，電動(dòng)護(hù)理床的外形尺寸最終取為：長(zhǎng)×寬=2000mm×1000mm高=300-520mm2.2.2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，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。圖1-1床板重量分布2.2.3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?！夺t(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：背板與水平面間夾角（圖1-2中A）應(yīng)能從0～85。（或更大）可調(diào)。大腿板與水平面間夾角（圖1-2中B）應(yīng)能從0～50。（或更大）可調(diào)。小腿板與水平面間夾角（圖1-2中C）應(yīng)能從0～50。（或更大）可調(diào)。大腿板與小腿板間夾角（圖1-2中D）應(yīng)能調(diào)至180。（平面）。圖1-2床面各板調(diào)節(jié)范圍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(jiàn)表1-1）。表1-1體位調(diào)節(jié)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300-520mm2.3整體布局及床面設(shè)計(jì)按照床的整體分布，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(duì)簡(jiǎn)單，并解決好干涉問(wèn)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(wàn)向輪，從而使得轉(zhuǎn)彎半徑較?。桓鱾€(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(duì)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。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)。圖1-3床面結(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(guò)鉸鏈相互連接，整體床面則通過(guò)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(guò)傳動(dòng)部件帶動(dòng)相應(yīng)的床板組聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。表1-2各床板的X向尺寸尺寸項(xiàng)具體數(shù)值背板760mm臀部板230mm大腿板400mm小腿板610mm各床板的尺寸基于GB10000-88常用人體測(cè)量數(shù)據(jù)確定。參考市場(chǎng)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(jiàn)表1-3。表1-3護(hù)理床需要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作功能項(xiàng)相關(guān)參數(shù)備注平躺平躺各床板均水平抬背抬背背板與水平面夾角為0～70o5、6床板組合聯(lián)動(dòng)，繞Y1軸翻轉(zhuǎn)曲/伸腿曲/伸腿大腿板與水平面夾角0～35o小腿板與水平面夾角為-20o～07、6、床板組合聯(lián)動(dòng)，繞Y2軸翻轉(zhuǎn)；8、7床板組合聯(lián)動(dòng)，繞Y3軸翻轉(zhuǎn)2.4抬背方案的設(shè)計(jì)分析第1種構(gòu)想圖1-1坐起及屈膝原理（變形前）圖1-2坐起及屈膝原理（變形后）這部分的設(shè)計(jì)，采取坐起和曲膝的功能分別驅(qū)動(dòng)的思路。如圖分別是床板平置和坐起及曲膝動(dòng)作完成之后的狀態(tài)。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9轉(zhuǎn)動(dòng)，使得螺套7向右運(yùn)動(dòng)，再由連桿6帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂5旋轉(zhuǎn)，最后由轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)床板1繞J點(diǎn)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(guò)螺旋傳動(dòng)使得轉(zhuǎn)臂12旋轉(zhuǎn)，將床板3頂起，達(dá)到曲膝的目的。坐起和曲膝動(dòng)作如圖“坐起狀態(tài)”。第2種構(gòu)想圖1-3坐起及曲膝原理（變形前）圖1-4坐起及曲膝原理（變形后）這部分的設(shè)計(jì)，采取坐起和曲膝的功能同時(shí)驅(qū)動(dòng)的思路。如圖分別是床板平置和坐起及曲膝動(dòng)作完成之后的狀態(tài)。床板平置時(shí)，人躺在床上和普通病床一樣，桿4ˊ、5、6組成的連桿機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)狀態(tài)，達(dá)到足夠的剛度和穩(wěn)定性。當(dāng)需要坐起時(shí)由圖中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿1再驅(qū)動(dòng)蝸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂運(yùn)動(dòng)，將床板9繞C點(diǎn)頂起，與此同時(shí)和蝸輪同步的帶輪2′帶動(dòng)小帶輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，4帶輪的旋轉(zhuǎn)使得曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄4′轉(zhuǎn)動(dòng)，擺脫死點(diǎn)狀態(tài)，搖桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，使得床板7在重力的作用下繞D點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，最后同時(shí)滿足坐起和曲膝的功能。坐起和曲膝動(dòng)作如圖“坐起狀態(tài)”。該方案采用蝸輪蝸桿—帶輪組合傳動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊載荷小傳動(dòng)比大；缺點(diǎn)是效率低磨損較嚴(yán)重，且蝸輪蝸桿加工難度大，制作成本高。帶輪負(fù)載大時(shí)可能造成皮帶打滑，并且其曲腿功能和坐起只能同時(shí)滿足，無(wú)法獨(dú)立動(dòng)作。第3類構(gòu)想圖1-5三種抬背機(jī)構(gòu)原理構(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=4×3-2×5-1=1，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=3×3-2×4=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(jiǎn)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(méi)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=3×3-2×4=1，該機(jī)構(gòu)需要1個(gè)原動(dòng)件來(lái)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。2.5屈膝方案的設(shè)計(jì)分析曲腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與抬背機(jī)構(gòu)的相同。2.6整床升降的設(shè)計(jì)分析第1種構(gòu)想圖1-6聯(lián)動(dòng)的平面四桿機(jī)構(gòu)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=3×3-2×4=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。圖1-7電動(dòng)推桿機(jī)構(gòu)第二種方案該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。第3章機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1液壓缸的設(shè)計(jì)在整床升降的過(guò)程中，采取液壓缸為原動(dòng)件，以液壓缸來(lái)驅(qū)動(dòng)連桿，從而帶動(dòng)2個(gè)聯(lián)動(dòng)的四桿機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)。初選液壓缸的工作壓力根據(jù)此護(hù)理床的負(fù)載，取液壓缸工作壓力為4MPa。計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)參數(shù)選用單出桿活塞實(shí)現(xiàn)差動(dòng)連接的方式實(shí)現(xiàn)進(jìn)給。設(shè)液壓缸的有效面積為A1和A2，且A1=2A1，即d=0.707D。由工進(jìn)工況下液壓缸的力平衡方程p1A1=p2A2+F,(4-4)式中p1——進(jìn)油壓力；P2——回油壓力。所以：A1=F/(p1-0.5p2)=35512/(4106-0.5×0.6×106)m2=5024×10-6m2=96cm2液壓缸的內(nèi)徑D為對(duì)取整，取D=40mm。由d=0.707D液壓缸有效工作面積由此可得選擇YZB356-93的S1型液壓缸。3.2擬定液壓系統(tǒng)圖我設(shè)計(jì)的是一個(gè)簡(jiǎn)單的電磁換向回路，在整床的升降過(guò)程中需要實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、迅速、準(zhǔn)確地變換運(yùn)動(dòng)方向，采用簡(jiǎn)單的電磁換向回路即可實(shí)現(xiàn)這一功能，當(dāng)電磁閥未通電時(shí)，活塞向右運(yùn)動(dòng)，也就是整床的起升；但電磁閥通電時(shí)，活塞向左運(yùn)動(dòng)，就是整床的下降。利用簡(jiǎn)單的液壓回路系統(tǒng)，以液壓缸為原動(dòng)件，以連桿帶動(dòng)2個(gè)聯(lián)動(dòng)的平行四桿機(jī)構(gòu)做升降運(yùn)動(dòng)。液壓系統(tǒng)圖如圖2-1所示圖2-1液壓系統(tǒng)圖3.3液壓元件的選擇液壓泵的工作壓力已知液壓缸最大工作壓力為4MPa，取油路上壓力損失為1MPa，則最小流量泵的工作壓力為5MPa，則選擇泵的額定壓力應(yīng)為pn=(5+5×25%)MPa=6.27MPa液壓泵流量計(jì)算當(dāng)單液壓泵供給多個(gè)同時(shí)工作的執(zhí)行元件時(shí)，有qp≥k(∑qi）max（9-5a）式中K——回油泄漏折算系數(shù)，K=1.1~1.3;(∑qi）max——同時(shí)工作的執(zhí)行元件流量之和的最大值。取系統(tǒng)的泄漏系統(tǒng)K=1.2,則泵的最小流量qp為qp=Kq1max=1.2×0.5×10-3m3/s=36L/min確定液壓泵的規(guī)格對(duì)照產(chǎn)品樣本可選用ZY-700手搖式液壓泵，儲(chǔ)油量0.9L,出油量低壓13cc，高壓2.3cc；最大壓力低壓2MPa,高壓70MPa。即使沒(méi)有電力，操作也方便。3.4抬背機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)抬背機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖2-2所示圖2-2抬背機(jī)構(gòu)此裝置以滑塊滑塊上連接的扳手為原動(dòng)件，向左推拉扳手，帶動(dòng)滑塊向左運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿將所連接的床板向上抬起，實(shí)現(xiàn)抬背的功能。連桿的長(zhǎng)度=263mm。材料為40Cr，經(jīng)調(diào)制處理。連桿強(qiáng)度校核因此.故安全。3.5屈膝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)屈膝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖2-3所示圖2-3屈膝機(jī)構(gòu)此裝置以滑塊滑塊上連接的扳手為原動(dòng)件，向右推拉扳手，帶動(dòng)滑塊向右運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿將所連接的床板向上抬起，而與大腿板相連接的小腿板被向上帶起，從而實(shí)現(xiàn)屈膝的功能。連桿的長(zhǎng)度。材料為40Cr，經(jīng)調(diào)制處理。連桿強(qiáng)度校核因本機(jī)構(gòu)中連桿材料與坐起機(jī)構(gòu)中一樣，但長(zhǎng)度和受力卻較前者小，故無(wú)需強(qiáng)度校核。3.6整床升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)整床升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)如圖2-4所示圖2-4整體升降床機(jī)構(gòu)整床升降機(jī)構(gòu)是一個(gè)以液壓缸為原動(dòng)件，從而推動(dòng)連桿向上運(yùn)動(dòng)，連桿帶動(dòng)兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的平行四桿機(jī)構(gòu)向上運(yùn)動(dòng)，液壓缸安裝在床的中心上，使受力平衡。整床的升降高度為115mm，連桿的長(zhǎng)度為320,。連桿之間通過(guò)桿端關(guān)節(jié)軸承鏈接，減少了摩擦力，提高了承載能力。3.7腳輪的選取萬(wàn)向輪的選取如圖2-5所示圖2-5腳輪參數(shù)特點(diǎn)支架：旋轉(zhuǎn)頂板雙鋼球軌道及獨(dú)特的反鋼腕圓弧設(shè)計(jì)、更耐重、旋轉(zhuǎn)靈活，更具有實(shí)用性，支架底架采用國(guó)際4mm的厚鋼板、腿料采用3mm厚鋼板沖壓焊接成型，表面鍍鋅。輪子：材質(zhì)為玻纖加改性尼龍，滑行阻力小，有較強(qiáng)的抗沖擊性能，配有優(yōu)質(zhì)精密雙軸承，耐高溫270度，耐磨、耐撞擊、抗化學(xué)品，酸，水等腐蝕品。產(chǎn)品規(guī)格：萬(wàn)向輪M2-4646-53H輪徑：125mm3.8桿端關(guān)節(jié)軸承的選取桿端關(guān)節(jié)軸承的選取如圖2-6所示圖2-6桿端關(guān)節(jié)軸承我設(shè)計(jì)的升降床裝置，兩連桿間的連接使用桿端關(guān)節(jié)軸承，它是一種球面滑動(dòng)軸承，基本型是由球形滑動(dòng)接觸表面的內(nèi)、外圈組成。關(guān)節(jié)軸承是由一個(gè)有外球面的內(nèi)圈和一個(gè)內(nèi)球面的外圈組成，能承受較大的載荷。采用關(guān)節(jié)軸承能有效的減少連摩擦力，提高承載能力。在液壓缸與連桿之間同樣采用桿端關(guān)節(jié)軸承連接，這樣可以有利的提高機(jī)構(gòu)的承載力，連接方式如圖2-7與圖2-8所示。桿端關(guān)節(jié)軸承的連接如圖2-7所示圖2-7桿端關(guān)節(jié)軸承與液壓缸結(jié)合使用桿端關(guān)節(jié)軸承的連接如圖2-8所示圖2-8桿端關(guān)節(jié)軸承連接兩個(gè)連桿總結(jié)與展望4.1設(shè)計(jì)總結(jié)在設(shè)計(jì)的過(guò)程，就是不斷優(yōu)化的過(guò)程。對(duì)多功能護(hù)理床的設(shè)計(jì)我首先選擇我要使其實(shí)現(xiàn)的功能，然后在選擇合適的方案。首先我選擇了抬背、屈膝、整床升降和吃飯4種功能，然后在網(wǎng)上查看了很多種不同的方案與構(gòu)思，本說(shuō)明書(shū)前面幾章總結(jié)了方案的優(yōu)缺點(diǎn)，分析之后，自己設(shè)計(jì)了一種多功能護(hù)理床，這種護(hù)理床是利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)抬背和屈膝的，我認(rèn)為可行性較高。整體升降床的設(shè)計(jì)我也是利用四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，這必須要考慮到床升降時(shí)的平衡問(wèn)題，不能歪斜。設(shè)計(jì)時(shí)我選用了液壓缸為整床升降的原動(dòng)件，對(duì)比電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，我選擇的液壓泵為手搖式液壓泵，不需要通電就可以使用，而且非常的輕便，病人通過(guò)搖動(dòng)手柄就可以升降床的功能?？紤]到整床升降時(shí)所受負(fù)載較大，所以我將連接連桿用的銷換成了桿端關(guān)節(jié)軸承，減小壓力及摩擦力。4.2展望現(xiàn)在的多功能護(hù)理床已經(jīng)越來(lái)越人性化，我認(rèn)為為了更加人性化，應(yīng)該考慮到人機(jī)一體化，可以設(shè)計(jì)幫助人擦身，吃飯的機(jī)械手來(lái)實(shí)現(xiàn)病人的需要，也可以設(shè)計(jì)制造一種幫助人洗頭的裝置，使病人無(wú)需下地就可以洗頭。致謝大學(xué)生活馬上就要結(jié)束了，大學(xué)四年的生活使我收獲頗豐，在最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)中