多功能医疗床护理床、新型多功能医疗床改进设计【含CAD图纸、PROE三维、说明书】

毕业设计（论文）任务书姓名指导教师职称 讲师毕业设计（论文）题目 新型多功能病床改进设计理工类 工程设计 科学实验 软件开发 理论研究 综合题目类型 经管文 理论性研究 应用性研究 应用软件设计 调查报告选题学生 院系 机械工程学 院 学号 专 业 班 级一、题目简介（含来源、目的、意义）随着我国人口老龄化速度的加快。根据统计资料可知，约 79.1的老人至少有一种或一种以上的慢性病，而慢性病的老年人患者会有较高的残疾隐患、较差的体能状态和较高的死亡率。目前“空巢家庭”也已成为社会发展趋势，家庭式护理对老年人的关爱以及照看也日趋减弱，客观上增加了老年人患者护理的困难。由此可见我国增强老年护理业服务行业、提高护理医疗设施的重要性和迫切性。本题要求学生设计一种新型多功能病床设计，解决护理病人过程中的诸多不便，其机构可以使用连杆机构、螺旋机构或者是曲柄滑块机构。点动控制采用单片机实现，信号检测使用各种传感器实现。二、主要任务设计一款新型的多功能病床，该病床共可以实现帮助病人起身、屈膝、吃饭三大功能，能够很好地解决病人护理过程中的大部分问题，并且病床由病人自己点动控制，按自己的感觉和意愿调整卧姿，舒适自知。同时连杆机构以简单易于加工的特点决定了低成本，以及使用方便好操作等特点适合大批生产和大众化的推广。对增强我国护理行业服务以及医疗保健事业的发展有着重要的意义。以上功能，前两项是由电动机控制来实现的，并且可以根据病人的需要进行点动控制，使其感觉舒适。而最后一项功能采用手动操作，可以说这新型病床自动化程度较高以及很人性化。三、主要内容与基本要求（有实验环节的要提出主要技术指标要求）搜集有关新型多功能病床的资料，总结出各类病床的优点和缺点，介绍病床应用现状及其发展趋势；设计几种病床的改进方案，对比分析并确定出最优的改进方案；根据给定的病床的性能参数设计所需的机构的参数，然后进行电机选择；绘制零件图和装配图，如果时间允许需要利用三维软件进行建模并仿真。最后，对新型多功能病床的进一步研究方向进行展望。四、计划进度（包括时间划分和各阶段主要工作内容，按周次填写）第 1 周-第 2 周：查阅新型多功能病床的相关资料准备开题。进行可行性分析并归纳研究现状，最后根据任务书撰写开题报告。第 3 周-第 4 周：查阅并筛选出与毕业设计内容相关性较好的外文资料两篇，并对其进行研究分析，以便在后面的毕业论文中对其进行引用。第 5 周-第 9 周：通过搜集和分析有关新型多功能病床的技术资料，总结出各类型病床的优点和缺点以及发展趋势。在筛选相关资料的基础上，初步确定设计方案，设计几种出新型多功能病床的改进方案，对比分析并确定出最优的改进方案。第 10 周-第 12 周：查阅文献、社会考察、实验实习、完成开题报告初稿撰。配合老师进行毕业设计（论文）中期检查。根据给定的病床的性能参数设计所需的机构的参数，然后进行电机选择。完成毕业论文的撰写工作和附件的整理并完成装配图和零件图的绘制。向导师提交毕业设计（论文）初稿。第 13 周：完成毕业论文的修改工作，正式提交毕业设计（论文）终稿。第 14 周-第 15 周：根据教务科要求整理毕业设计相关资料并装订成册，进一步熟悉毕业设计内容，准备毕业答辩。五、主要参考文献(要写清参考文献名称、作者、出版社、出版时间)1王蕊, 刘艳. 医院新型多功能床头卡的设计及使用J. 按摩与康复医学, 2011, 第 11 期:220-220.2张少茹, 陈万强, 张毅,等. 多功能医用病床的研究J. 中国康复, 2010, 05 期:392-393. 我国康复辅具发展概况J. 中国医疗设备, 2009, 第 12 期(12):1-4.3陈桂涛. 医院用新型多功能病床: , CN201631533 UP. 2010. 4 Corbin S M, Moster J A, Wilson R W, et al. Integrated siderail and accessory rail for a bed: US, US5802636P. 1998.5訾鹏. 美国 FDA 发布减少患者陷夹的医院病床设计指南J. 中华医学信息导报, 2006, 07 期:3-3. 6龚云. 医用多功能病床: CN, CN203183210 UP. 2013.7殷静静, 马伟. 多功能医疗病床: CN, CN202113254 UP. 2012.8 Hakamiun R, Uzzle T, Butler M, et al. Siderail for a hospital bed: US, US 7805782 B2P. 2010.9王蕊, 刘艳. 医院新型多功能床头卡的设计及使用J. 按摩与康复医学, 2011, 第 11 期:220-220.10单保恩. 多功能扩展陪护床: CN, CN203138914 UP. 2013.11胡建国, 雷会强. 一种多功能护理床: CN, CN202173537 UP. 2012.12涂明义, 丁宇慧, 李朝武,等. 多功能护理床的研制J. 医疗卫生装备, 2002, 第 6 期:62-62.六、工作量要求（1）查阅文献资料不少于 12 篇，其中外文资料不少于 2 篇；（2）按毕业设计（论文）撰写规范及有关要求，完成毕业设计不少于 8000 字;（3）完成新型多功能病床改进设计的主要零部件图共 2 张 A3 图纸。指导教师（签名）：年 月 日学 生（签名）：年 月 日学术团队意见： 学术团队负责人：年 月 日 毕业设计（论文）任务书姓名指导教师职称 讲师毕业设计（论文）题目 新型多功能病床改进设计理工类 工程设计 科学实验 软件开发 理论研究 综合题目类型 经管文 理论性研究 应用性研究 应用软件设计 调查报告选题学生 院系 机械工程学 院 学号 专 业 班 级一、题目简介（含来源、目的、意义）随着我国人口老龄化速度的加快。根据统计资料可知，约 79.1的老人至少有一种或一种以上的慢性病，而慢性病的老年人患者会有较高的残疾隐患、较差的体能状态和较高的死亡率。目前“空巢家庭”也已成为社会发展趋势，家庭式护理对老年人的关爱以及照看也日趋减弱，客观上增加了老年人患者护理的困难。由此可见我国增强老年护理业服务行业、提高护理医疗设施的重要性和迫切性。本题要求学生设计一种新型多功能病床设计，解决护理病人过程中的诸多不便，其机构可以使用连杆机构、螺旋机构或者是曲柄滑块机构。点动控制采用单片机实现，信号检测使用各种传感器实现。二、主要任务设计一款新型的多功能病床，该病床共可以实现帮助病人起身、屈膝、吃饭三大功能，能够很好地解决病人护理过程中的大部分问题，并且病床由病人自己点动控制，按自己的感觉和意愿调整卧姿，舒适自知。同时连杆机构以简单易于加工的特点决定了低成本，以及使用方便好操作等特点适合大批生产和大众化的推广。对增强我国护理行业服务以及医疗保健事业的发展有着重要的意义。以上功能，前两项是由电动机控制来实现的，并且可以根据病人的需要进行点动控制，使其感觉舒适。而最后一项功能采用手动操作，可以说这新型病床自动化程度较高以及很人性化。三、主要内容与基本要求（有实验环节的要提出主要技术指标要求）搜集有关新型多功能病床的资料，总结出各类病床的优点和缺点，介绍病床应用现状及其发展趋势；设计几种病床的改进方案，对比分析并确定出最优的改进方案；根据给定的病床的性能参数设计所需的机构的参数，然后进行电机选择；绘制零件图和装配图，如果时间允许需要利用三维软件进行建模并仿真。最后，对新型多功能病床的进一步研究方向进行展望。四、计划进度（包括时间划分和各阶段主要工作内容，按周次填写）第 1 周-第 2 周：查阅新型多功能病床的相关资料准备开题。进行可行性分析并归纳研究现状，最后根据任务书撰写开题报告。第 3 周-第 4 周：查阅并筛选出与毕业设计内容相关性较好的外文资料两篇，并对其进行研究分析，以便在后面的毕业论文中对其进行引用。第 5 周-第 9 周：通过搜集和分析有关新型多功能病床的技术资料，总结出各类型病床的优点和缺点以及发展趋势。在筛选相关资料的基础上，初步确定设计方案，设计几种出新型多功能病床的改进方案，对比分析并确定出最优的改进方案。第 10 周-第 12 周：查阅文献、社会考察、实验实习、完成开题报告初稿撰。配合老师进行毕业设计（论文）中期检查。根据给定的病床的性能参数设计所需的机构的参数，然后进行电机选择。完成毕业论文的撰写工作和附件的整理并完成装配图和零件图的绘制。向导师提交毕业设计（论文）初稿。第 13 周：完成毕业论文的修改工作，正式提交毕业设计（论文）终稿。第 14 周-第 15 周：根据教务科要求整理毕业设计相关资料并装订成册，进一步熟悉毕业设计内容，准备毕业答辩。五、主要参考文献(要写清参考文献名称、作者、出版社、出版时间)1王蕊, 刘艳. 医院新型多功能床头卡的设计及使用J. 按摩与康复医学, 2011, 第 11 期:220-220.2张少茹, 陈万强, 张毅,等. 多功能医用病床的研究J. 中国康复, 2010, 05 期:392-393. 我国康复辅具发展概况J. 中国医疗设备, 2009, 第 12 期(12):1-4.3陈桂涛. 医院用新型多功能病床: , CN201631533 UP. 2010. 4 Corbin S M, Moster J A, Wilson R W, et al. Integrated siderail and accessory rail for a bed: US, US5802636P. 1998.5訾鹏. 美国 FDA 发布减少患者陷夹的医院病床设计指南J. 中华医学信息导报, 2006, 07 期:3-3. 6龚云. 医用多功能病床: CN, CN203183210 UP. 2013.7殷静静, 马伟. 多功能医疗病床: CN, CN202113254 UP. 2012.8 Hakamiun R, Uzzle T, Butler M, et al. Siderail for a hospital bed: US, US 7805782 B2P. 2010.9王蕊, 刘艳. 医院新型多功能床头卡的设计及使用J. 按摩与康复医学, 2011, 第 11 期:220-220.10单保恩. 多功能扩展陪护床: CN, CN203138914 UP. 2013.11胡建国, 雷会强. 一种多功能护理床: CN, CN202173537 UP. 2012.12涂明义, 丁宇慧, 李朝武,等. 多功能护理床的研制J. 医疗卫生装备, 2002, 第 6 期:62-62.六、工作量要求（1）查阅文献资料不少于 12 篇，其中外文资料不少于 2 篇；（2）按毕业设计（论文）撰写规范及有关要求，完成毕业设计不少于 8000 字;（3）完成新型多功能病床改进设计的主要零部件图共 2 张 A3 图纸。指导教师（签名）：年 月 日学 生（签名）：年 月 日学术团队意见： 学术团队负责人：年 月 日本科毕业设计 (论文)开题报告题目： 新型多功能病床改进设计 院 系：专 业：学 号：姓 名：指导教师：年 11 月开题报告填写要求1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业学术团队审查后生效。2.开题报告内容必须按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）填写并打印（禁止打印在其它纸上后剪贴） ，完成后应及时交给指导教师签署意见。3.开题报告字数应在 1500 字以上，参考文献应不少于 12 篇（不包括辞典、手册，其中外文文献至少 2 篇，汉语国际教育专业不做硬性要求） ，文中引用参考文献处应标出文献序号， “参考文献”应按照国标 GB 771487文后参考文献著录规则的要求书写。4.指导教师意见和所在教学单位意见用黑墨水笔书写，并亲笔签名。5.年、月、日的日期一律用阿拉伯数字书写，例：“2010 年 11 月 26 日”或“2010.11.26”。1.毕业设计（论文）题目背景、研究意义及国内外相关研究情况。随着我国人口老龄化速度的加快。根据统计资料可知，约 79.1的老人至少有一种或一种以上的慢性病，而慢性病的老年人患者会有较高的残疾隐患、较差的体能状态和较高的死亡率。目前“空巢家庭”也已成为社会发展趋势，家庭式护理对老年人的关爱以及照看也日趋减弱，客观上增加了老年人患者护理的困难。由此可见我国增强老年护理业服务行业、提高护理医疗设施的重要性和迫切性。国外这种复杂的多功能的护理器械造价高昂，功能操作相对复杂，在我国现在的经济水平下很难得到大众化的推广应用；在国内，相关的医疗护理器械发展不太成熟，特别是护理病床的发展远远不能满足实际的需要，功能比较单一、自动化程度不高等原因是现有一些多功能护理病床得不到大众化推广的原因之一。设计一种新型多功能病床，解决护理病人过程中的诸多不便，其机构可以使用连杆机构、螺旋机构或者是曲柄滑块机构。点动控制采用单片机实现，信号检测使用各种传感器实现。常见的一些新型护理病床有手动可升降病床、遥控气动可升降病床、电动遥控病床等。本设计结合护理业的实际情况和病人的实际需要，病床头部基本实现 080的调节，足部 060的调节，床各部分长度根据人体平均高度设计，舒适方便。我们这款多功能病床主要可以实现以下三大功能：(1)帮助病人起身功能：使病人坐卧姿势下感觉舒适。 (2)帮助病人屈膝功能：使病人腿部置于舒适的位置。 (3)帮助病人吃饭功能：使病人在床上能很方便的吃饭。这款新型的多功能病床，可以实现帮助病人起身、屈膝、吃饭三大功能。能够很好地解决病人护理过程中的大部分问题，并且病床由病人自己点动控制，按自己的感觉和意愿调整卧姿，舒适自知。同时连杆机构以简单易于加工的特点决定了低成本，以及使用方便好操作等特点适合大批生产和大众化的推广。对增强我国护理行业服务以及医疗保健事业的发展有着重要的意义。以上功能，前两项是由电动机控制来实现的，并且可以根据病人的需要进行点动控制，使其感觉舒适。而最后一项功能采用手动操作，可以说这新型病床自动化程度较高以及很人性化。2.本课题的主要内容和拟采用的研究方法或措施。常见的一些新型护理病床有手动可升降病床、遥控气动可升降病床、电动遥控病床等。该病床采用电动机控制来实现的，并且可以根据病人的需要进行点动控制，使其感觉舒适。而吃饭功能采用手动操作，可以说这新型病床自动化程度较高以及很人性化。根据国家标准病床尺寸确定床的基本尺寸：长 2000mm，宽 1000mm，高 500mm。坐起时床板的运动范围为 080，抬腿时床板的运动范围 060。方案一： （1）将床板分割成 3 块，用铰链联接，结构简单，搁置在床架上，病人平躺时安全可靠，起身、曲膝等运动灵活。 （2）床板和传动装置的转臂之间没有联接，可接触可分离。（3）吃饭功能采用连杆机构，另外结合死点原理设计，结构简单，稳定可靠。 （4）转臂轴由螺旋连杆组合机构驱动，电动机带动螺旋连杆组合机构。 （5）加工简单、力量大、磨损小。方案二：电机放在水平的床架上，通过蜗轮蜗杆传动，同时带动丝杠传动系统是病床相应部分转动，实现病人起身和屈腿等功能。吃饭功能采用连杆机构，另外结合死点原理设计。综上述两种方案，考虑到病床的加工以及工作效率。选取方案一。因为方案一结构简单，稳定可靠，效率高。3.预期成果形式。1.毕业设计说明书一份。2.完成改进后的新型病床 A2 装配图以及 A3 零件图。4.本课题的重点及难点，前期已开展工作。本课题重点通过载荷计算确定电机的型号；本课题难点是螺旋连杆传动的设计及装配方案的确定。前期在指导老师的指导下已展开了相关资料的收集，以及关于螺旋连杆传动方面的方案策划和数据搜集，以及电动机的参数选择。5.指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 。指导教师： 年 月 日6.学术团队审查意见：学术团队负责人： 年 月 日毕业设计（论文）工作中期检查表院系 专业班级姓名 学号 指导教师 指导教师职称毕业设计（论文）题目1.选题是否有变化 有否 2.设计任务书 有 否 3.开题报告 有 否资料情况 4. 其 他工作进度（学生对分配工作完成的进度情况）提前完成 按计划完成 拖后完成 没有完成工作态度（学生对毕业设计（论文）的认真程度、纪律及出勤情况）：认真 较认真 一般 不认真质量评价（学生前期已完成的工作的质量情况）优 良 中 差存在的问题与建议：指导教师：年 月 日毕业设计（论文）工作领导小组意见： 负责人：年 月 日 本科毕业设计(论文)题目： 新型多功能医疗床改进设计 院 系：专 业：学 号：姓 名：指导教师：年 3 月I摘 要随着科学技术的发展，多功能结构的应用也显得越来越频繁，先进技术的发展总是不断地从新科技的成果中获得新的起点。目前，多功能结构在电子科技、计算机技术及机器人的制造中都起着重要的作用。无论在什么情况下，多功能医疗床结构要适应的变化才能提高水平和质量。我们只有将技术有效的结合才能更好的推动新科技的发展，因此多功能医疗床结构的设计对于解决这一难题至关重要。关键词：多功能医疗床结构，升降机构IIAbstractWith the development of science and technology, the application of multi-purpose structure has become increasingly frequent, the development of advanced technology constantly to obtain new achievements of science and technology in a new starting point. At present, multi-functional structure in the manufacture of electronic technology, computer technology and robots play an important role. No matter under what circumstances, medical bed multi-functional structure to adapt to changes in order to improve the level and quality. We only have an effective combination of technologies to better promote the development of new technology, so the structure is designed multifunctional medical bed crucial to solve this problem.Keywords: multifunctional medical bed structure, elevating mechanismIII目 录摘 要 .IAbstract II目 录 .III第 1 章 绪论.11.1 课题研究的目的 .11.2 我国对多功能医疗床的研究研究概况 .21.3 国外对多功能医疗床的研究研究概况 51.3 本课题的研究内容 6第 2 章 总体设计.72.2 多功能医疗床的设计 72.2.1 多功能医疗床的结构形式 72.2.2 多功能医疗床的设计规范及尺寸确定 .72.2 总体布置原则 .72.3 多功能医疗床开合的两种机构形式 8第 3 章 多功能医疗床主要零部件设计计算.103.1 结构分析 103.1.1 多功能医疗床开合的结构简化 103.1.2 机构受力分析 103.2 剪叉臂长度及安装位置的确定 143.3 强度校核 153.3.1 剪叉臂的强度校核 .153.3.2 底架固定横梁的强度校核 .183.4 轴的强度校核 213.4.1 内剪叉臂固定端销轴的强度校核 .213.4.2 尾部销轴的强度校核 213.4.3 支撑轴的强度校核 22第 4 章 丝杠结构及传动设计.234.1 滚珠丝杆副的选择 .244.1.1 导程确定 244.1.2 确定丝杆的等效转速 244.1.3 估计工作台质量及负重 244.1.4 确定丝杆的等效负载 244.1.5 确定丝杆所受的最大动载荷 254.1.6 精度的选择 264.1.7 选择滚珠丝杆型号 264.2 校核 .274.2.1 临界压缩负荷验证 .274.2.2 临界转速验证 284.2.3 丝杆拉压振动与扭转振动的固有频率 284.3 电机的选择和计算 .294.3.1 确定电机的类型 294.3.2 伺服电机的计算 304.3.3 电机的安装 31总 结.33参考文献.34致谢.351第 1 章 绪论1.1 课题研究的目的随着我国人口老龄化速度的加快。根据统计资料可知，约 79.1的老人至少有一种或一种以上的慢性病，而慢性病的老年人患者会有较高的残疾隐患、较差的体能状态和较高的死亡率。目前“空巢家庭”也已成为社会发展趋势，家庭式护理对老年人的关爱以及照看也日趋减弱，客观上增加了老年人患者护理的困难。由此可见我国增强老年护理业服务行业、提高护理医疗设施的重要性和迫切性。国外这种复杂的多功能的护理器械造价高昂，功能操作相对复杂，在我国现在的经济水平下很难得到大众化的推广应用；在国内，相关的医疗护理器械发展不太成熟，特别是护理医疗床的发展远远不能满足实际的需要，功能比较单一、自动化程度不高等原因是现有一些多功能护理医疗床得不到大众化推广的原因之一。设计一种新型多功能医疗床，解决护理病人过程中的诸多不便，其机构可以使用连杆机构、螺旋机构或者是曲柄滑块机构。点动控制采用单片机实现，信号检测使用各种传感器实现。常见的一些新型护理医疗床有手动可升降医疗床、遥控气动可升降医疗床、电动遥控医疗床等。本设计结合护理业的实际情况和病人的实际需要，医疗床头部基本实现 080的调节，足部 060的调节，床各部分长度根据人体平均高度设计，舒适方便。我们这款多功能医疗床主要可以实现以下三大功能：(1)帮助病人起身功能：使病人坐卧姿势下感觉舒适。 (2)帮助病人屈膝功能：使病人腿部置于舒适的位置。 (3)帮助病人吃饭功能：使病人在床上能很方便的吃饭。这款新型的多功能医疗床，可以实现帮助病人起身、屈膝、吃饭三大功能。能够很好地解决病人护理过程中的大部分问题，并且医疗床由病人自己点动控制，按自己的感觉和意愿调整卧姿，舒适自知。同时连杆机构以简单易于加工的特点决定了低成本，以及使用方便好操作等特点适合大批生产和大众化的推广。对增强我国护理行业服务以及医疗保健事业的发展有着重要的意义。以上功能，前两项是由电动机控制来实现的，并且可以根据病人的需2要进行点动控制，使其感觉舒适。而最后一项功能采用手动操作，可以说这新型医疗床自动化程度较高以及很人性化。多功能医疗床作为医院救护及运送病人过程中主要的搬移设备，首先应具有灵巧轻便且需要护理人员少的特点，这样才能在最短时间内对病人进行转移；其次还应具有较好的动平衡性及减震性等，以减小甚至消除病人在推送途中所受的颠簸及可能发生的二次伤害。多功能医疗床作为病人的主要工具,对其使用历来已久,人们根据各个时期对多功能医疗床提出的使用要求与功能,不断的对其进行改进,使其功能越来越强大、越来越完善。目前,已经开发出一些辅助搬运器械来解决不能独立行走病人搬运的问题，这大大降低了护理人员的工作强度及运送过程中可能对病人造成的二次伤害系数。1.2 我国对多功能医疗床的研究研究概况国内无论是对多功能医疗床的专利申请还是文献都大量增加。1990年张彦恩等人在其专利申请中介绍了一种带斜板式病院转移装置,该装置通过滚轴滑板和斜板的配合使用,在进行有高度差的床面与推车间的病人搬移时,只需将斜板在不同的高度进行固定,而后利用滑板将病人沿斜板进行推运到多功能医疗床上，此种搬运方法可实现病人的快速有效搬运。除此以外，该装置还具有结构简单,价格低等优点。1992年黄兴运在其专利设计中介绍了一种带有可变换角度靠背及车腿可收放的多功能医疗床。该多功能医疗床的研究主要针对当时我国在急救过程中运送病员时多采用两人抬担架或者固定式多功能医疗床的现状。当多功能医疗床在地上运行时，将锁止器的锁头插入推车上腿一端的空槽中，进行多功能医疗床直立推送，当多功能医疗床上救护车时，拔动锁止器锁杆，将锁止器锁头从上腿的空槽中拔出，即可轻而易举的将多功能医疗床推上救护车。使用该多功能医疗床，可在平地上进行病人的推送又可将车带人一起快速平稳的进入救护车，此设计结构简单，使用方便，同时减小了病人的痛苦。1993年马晔楠研制出的一种可升降且利用传送带进行平移的多功能医疗床及2008年刘晓妹等在专利一种床面可平移多功能医疗床中介绍了利用传送带进行平移多功能医疗床，此两种多功能医疗床都是利用传送带形式进行病人的平移操作。马晔楠所研究的多功能医疗床，其工作过程是这样的：首先通过剪式支撑臂的传3动来完成多功能医疗床的升降动作，以适合医疗床、手术床和检测床之间的高度差；然后借助滚动轴承利用台面沿升降架上导向槽的水平推入与退出来实现病人的床位转换。该多功能医疗床运行平稳，可减轻护理人员体力劳动与病人痛苦。刘晓妹在2008年提出的多功能医疗床方案将台面取消，直接用带有软导轨的、比较厚的环形担架床面来运送病人。当病人躺在环形担架床面上时，利用手柄销转动槽轮转动，槽轮转动时通过软导轨带动环形台面转动，这样就可以带动病人移动，但此装置只能将病人移动到多功能医疗床的边缘地带，但是该多功能医疗床大大的解决了不能很好解决病人从多功能医疗床上顺利转移的问题。由此二例可见，传送带这种搬移病人的形式，能将复杂的工作简易化，系统化。1994年李向前开发了一种可升降分离板式多功能医疗床,利用分离板进行病人在床位间的搬运,避免了直接搬动病人可能带来的各种二次伤害。使用此多功能医疗床时，首先通过升降控制机构将多功能医疗床调节高度与医疗床或者手术床大致等高，然后平移担架板，将病人通过担架板推送至医疗床上或者手术床上时，将担架板分离，即可将病人放置于医疗床或者手术床中间位置；病人从医疗床或者手术床上移至多功能医疗床上的过程与前述过程恰好相反。该车利用分离板的结构形式，结构简单，操作简单，搬运病人快捷方便。同年,田庆彬与顾荣林二人在他们的申请专利中介绍了一种具有可调靠背和斜靠背、输液架两大轮两小轮可升降多功能医疗床，该多功能医疗床功能较以前的多功能医疗床形式功能较多且比较完善。1997年潘秉章等人共同开发了一种床面可平移且具有减震系统的多功能医疗床，减震系统采用人性化设计理念，减少了病人在搬运过程中的颠簸；除此之外，此车还利用了可与多功能医疗床分离且可纵向横向移动的床面，还设计了靠背装置，这极大程度简化了病人床位转换的步骤。2000年陈洪涛在其专利中介绍了一种利用液压驱动升降及横向平移的多功能医疗床，首次将液压传动应用到了多功能医疗床领域。2001年郑中富研制开发了免搬运多功能医疗床，该车升降系统采用液压控制，平移板纵向可分成两部分且前部分能折下折平，后半部分能在多功能医疗床上横向移动。当搬运病人时，利用液压控制系统对车面高度进行调节，当车面与医疗床或者手术床大致等高时，即可通过板的横向移动来进行病人床位转移操作。该车利用液压系统进行控制，当时在国内已达领先水平，且搬运病人容易方便，节省了时4间和人力；该车还配有减震系统，减少了病人的颠簸之苦。2002年周志坤等人在总结了前人的研究成果的基础上，研制了一种运送病人水平多功能医疗床，该多功能医疗床采用新的结构形式，在以前的多功能医疗床的装置上增加了输液架、引流装置、床板减震装置、衣橱等装置，这给医护人员带来很大的便利，使他们在工作过程中能利用多功能医疗床为病员做及时有效的护理工作。2004年杨月诚等人在其专利全自动直推式多功能医疗床中提出了一种利用四杆机构进行控制的可全自动直推式上下救护车的多功能医疗床。多功能医疗床上车时，前撞杆撞到救护车底板时自动收拢，继续推多功能医疗床，后撞杆也与救护车底板相撞，也同样会自_动收起；下车过程与上车过程刚好相反。该多功能医疗床可实现单人直推，不必手动调节上下车装置；操作迅速、质轻平稳、节省救护时的人力和时间等一系列优点。2005年张其江提出在多功能医疗床的驱动方式上利用电驱动式来改变当前多人进行推送的现状，借助电力驱动来节省人力。2005年孙建发明的轨道侧移式病员搬运转运多功能医疗床、2006年华婷研制的换床单架车与2007年徐于保发明的一种方便病人搬运的多功能医疗床,都能实现担架板相对车架的侧向滑移,将病人进行床位转换。孙建研究的多功能医疗床利用手摇装置和齿轮驱动主担架在支撑担架上进行平移，利用液压控制系统进行升降控制；此外，该多功能医疗床还配备了供氧装置、储物柜、可移动储物筐、输液架、弹簧式减震器等辅助装置。该车运转平稳，功能完善，推进方向一人可控，但由于使用了液压控制，相对于纯机械，可能有漏油现象且该车结构较复杂。华婷研制的多功能医疗床利用上下滑块的相对滑动进行担架床面的平移，搬运病人时，先调节升降车高度以适应搬运需求，而后只需将担架面沿水平推出即可实现搬运。该车利用防倾覆护栏减少了搬运过程中倾倒的可能性，该车结构合理，进行病人床位转移时操作简便。徐于保利用传送带的形式进行病人的搬运且床面可与多功能医疗床成一定角度转换，其研制的多功能医疗床可便捷的搬运病人。2006年华晓度提出了一种利用电机驱动多块水平床板移动且电力驱动升降的多功能医疗床，将电力驱动应用到了多功能医疗床研发领域。2008年刘晓妹等利用齿轮传动及螺纹自锁原理研制了一种可升降式多功能医疗床，利用手摇装置对齿轮进行驱动，一对啮合的锥齿轮的被动齿轮的内螺纹与螺杆的外螺纹相咬合，进行升降控制，该结构简单合理，具有一定的理5论意义与实践意义。2003年许志华研制了一种半自动担架救护车，并对该多功能医疗床进行了运动仿真，将多功能医疗床的研制理论化、系统化。2003年倪勇猛提出了多功能医疗床的人性化改进，在多功能医疗床的病人头部位置增加了一组减震装置，减轻了病人， 特别是头部受伤的病人的痛苦。2010年王志学等人利用复杂的连杆机构进行了折叠式多功能医疗床的创新设计并已经取得成功。1.3 国外对多功能医疗床的研究研究概况在国外，人们也已经开发了多种辅助工具用于病人的床位转移，如滑行垫、滑动板和滑动担架等装置，由于使用上述设备时都要使病人倾斜,有些设备使用时不免要对病人进行拉扯，这些操作都容易对病人造成二次伤害，因此这些设备很难得到大力的推广与应用。如果需要对病人进行水平搬移，则只能依靠人力，这对护理人员来说需要很大的体力支出。基于上述问题，国外的研究人员将工作重心转移到了机电一体化产品开发上，因此各种辅助搬移病人的机电设备应运而生。典型设备有由FUJIDA32提出的“Torancemover”。该设备主要是由安装在多功能医疗床上的驱动电机和控制器来驱动安装在上下两金属板上的皮带旋转来搬移病人。TAKAOKA等和KAKUTANI等开发了一种助力搬移设备,这种设备主要是利用控制杆来控制搬移金属板进行病人的搬运。日本DAIHEN公司开发的担架与搬运车分离的搬运设备，该多功能医疗床采用传送带传送形式，利用控制算法驱动电机对传送带进行控制，此搬运装置有两种类型：（1）KASAGAMI等提出的插入板较厚的搬移设备；（2）王洪波、笠上文男提出的插入板较薄的搬移设备。第二种采用能够提高系统稳定性和可靠性的模块化设计和体积小、功能多、高智能的嵌入式控制系统使设备能平稳的插入病人身下对病人实行平移搬运，该设备搬运时分为抬升、移动、放下三部分，通过控制不同驱动电机的运转情况进行皮带的驱动，这样既可以实现三个工作部分的有机结合。通过临床试验，该设备护士的可操作性高，可实现病人不变体位进行床位转移，大大减少护士的体力劳动。就国内的情况可知，国内的多数研究人员_的开发与研究主要还是集中在机械式的多功能医疗床，多功能医疗床的功能逐渐趋于完善，且结构也相对简单；而国外已经进入了机电设备研发阶段。虽然机电设备护士的可操作性高，6但由于目前人们对电的恐惧感，很多病人在通过机电设备的搬移设备时，总不免会紧张，甚至有些患者不适应这些机电设备，且由于机电设备造价昂贵，因此一直未能打开市场；液压设备的漏油现象对医院这种需要严格消毒的场所不免有些局限性，且液压设备也相对较贵，结构复杂，所以要求简单轻便的多功能医疗床目前还很少采用液压式的。虽然多种多样的多功能医疗床已在医院里应用，但都没有很好的解决不变体位的进行病人转移操作。现在辅助搬移病人的机电设备是一个研究热点，很多医疗器械企业及科研工作者都将研究重心放在了机电设备的开发上，但由于目前在这方面的技术还并未成熟，所以目前机电辅助搬移设备还很少，但是随着科学的进步及技术的发展，机电一体化或者机电液（气）一体化,甚至复杂机电系统的辅助搬移设备必将成为主要发展方向。通过本次毕业设计将对多功能医疗床领域有一个全新的认识，传统的急救多功能医疗床的结构比较复杂，外观比较笨重，减震功能小。不宜在灾难急救中携带使用，容易对病人造成二次伤害。为了提高救护车多功能医疗床的舒适性，根据卧位人体振动响应的特点和汽车悬架系统的振动特性，本设计进行全面机构创新改革，应用连杆机构的传动原理，合理设计多功能医疗床的减震装置，并适应担架支架的结构。使其结构简单，使用方便，有效的减小了由车身输入的振动能量，提高了降低舒适限度的耐受时间。具有简便快捷、体型轻巧、结构简单、便于携带、操作，占用救护人员少、抗震度高，对伤员二次伤害小的优点。对于灾难中对生命的及时抢救有着重要作用。1.3 本课题的研究内容本设计主要研究的内容有：多功能医疗床结构的设计计算、多功能医疗床机构的设计计算、传动装置选型，并用总布置草图表达主要底盘部件的改动和重要工作装置的布置；最后通过正确的计算，完成部部件设计选型，达到工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的设计要求，并附之以总装配图，清楚表达设计。78第 2 章 总体设计2.2 多功能医疗床的设计2.2.1 多功能医疗床的结构形式多功能医疗床一般是由前栏板、左右侧栏板，典型的底板横剖面呈矩形的后倾式多功能医疗床结构。为避免装载时物料下落碰坏驾驶室顶孟，通常多功能医疗床前栏板加做向上前方延伸的防护挡板。多功能医疗床底板固定在多功能医疗床底架之上。多功能医疗床的侧栏板、前后栏板外侧面通常布置有加强筋。2.2.2 多功能医疗床的设计规范及尺寸确定将全金属焊接多功能医疗床设计成等刚度体多功能医疗床是自卸汽车设计的重点.但是很难既能保证高强度又能保证轻量化。就整车而言，可以看成由车轮、前轴、后桥壳、悬架、车架、多功能医疗床及其橡胶缓冲块等不同刚度单元组合而成的弹性体，受力时，将按照各自的刚度产生各自的变形，其变形量与刚度成反比，吸收的能量与刚度成正比。多功能医疗床刚度，无论是弯曲刚度还是扭转刚度，都会增加车架的相应刚度，两者的刚度是相辅相成、互相补偿的。当汽车前后左右车轮处于高差较大的路面，车架扭曲较大时，多功能医疗床应该有一定的扭转随动性。如果车相的扭转刚度过大，当车架扭转到一定程度时，多功能医疗床前支承缓冲块相应的一侧压到极限位置，多功能医疗床纵梁的另一侧可能离开缓冲块，多功能医疗床前端的一大部分重量转移到一侧的车架纵梁上，纵梁可能超载损坏。如果多功能医疗床扭转刚度过小，能与车架扭转随动，当车架产生较大扭曲时，多功能医疗床可能因变形过大而早期损坏。全金属焊接等刚度多功能医疗床设计的规范化的定量的设计计算方法并不是很完善，根据一些经验，可以知道一些设汁规范和经验数据：2.2 总体布置原则在进行总体布置时应按照以下原则：尽量避免对多功能医疗床各总成位置的变动因为一些总成部件位置的变动，9不仅会增加成本，而且也可能影响到整车性能。但有时为了满足专用工作装置的性能要求，也需要作一些改动，如截短原多功能医疗床的后悬、燃油箱和备胎架的位置作适当调整等。但改变的原则是不影响整车性能。应满足专用工作装置性能的要求，使专用功能得到充分发挥应符合有关法规的要求 例如对整车的长、宽、高、后悬等尺寸在相关法规中部有明确的规定，一定不能超出标准的要求。2.3 多功能医疗床开合的两种机构形式图 2-1 机构一图 2-2 机构二后多功能医疗床开合的两种机构形式如图 2-1 和图 2-2 所示，它们只是两侧相同机构的一侧。由以上两图可看出，机构一（图 2-1）是全部为固定铰支座的两平行杆同步运动的结构，机构二（图 2-2）是两固定铰支座和两个滑动铰支座的剪叉式结构。这两种机构都可以实现上板台面升降的运动，但相比较之下，机构一有三点不足：a) 机构一在升降过程中上板不仅有竖直方向的位移变化，而且还有水平方向的位移变化，而机构二的上板在升降过程中只有竖直方向的位移变化。这样，在总体尺寸一样的情况下，机构二升降时所需的空间较10小。b) 机构一在升降的过程中，所载物体的质心相对机构的支撑中心的变化很大，这样就要求更大的动力，即要求推力更大的。结果会增加安装尺寸和生产成本。c) 机构一的稳定性没有机构二的对角双三角的结构稳定性好。综上所述，机构二较机构一更合理。所以，在结构上选择机构二。1112第 3 章 多功能医疗床主要零部件设计计算3.1 结构分析3.1.1 多功能医疗床开合的结构简化3.1.2 机构受力分析1.以整体作为研究对象，如图 3-2 所示图 3-2 整体受力分析图 将 分解到 a、b 两端，则有2/G(3.1)cosLPFay.(3.2)2by(3.3)cosLGPffFayx(3.4)2faxb(3.5)fFcyx式中： a 点所受水平方向上的力；a 点所受竖直方向上的力；yb 点所受水平方向上的力；xb 点所受竖直方向上的力；yFc 点所受水平方向上的力；xc 点所受竖直方向上的力。y2.分别以 aed 及 ceb 杆为研究对象，如图 3-2 和图 3-3 所示13图 3-2 aed 杆受力分析图 图 3-3 ceb 杆受力分析图 列平衡方程式，有当 d 点力矩平衡，即 时，则0Md(3.6)0cossincos2sin2)i(2)(in11 LFLF LFlTlTayaxey ex当 b 点力矩平衡，即 时，则b(3.7)0cossincs2in2LFLy cxeyex又 aed 及 ceb 杆的水平与竖直方向受力平衡，即有 和 ，0XY当 时，有X14(3.8)0cos2axedx FTF.(3.9)excbx当 时，有0Y(3.10)0cos2ayedy FTF(3.11)byecy整理解得：.(3.12)sin()cosin(21 flGLfT【静态时： 】)i(1lT(3.13)cosin(2fLGPFcy(3.14)cossin(2fLfcyx.(3.15)cosin(cos22fLPGfFex.(3.16)cosin(cos2csinsi2 fLffey15.(3.17)cos2TFexadx(3.18)ineyady式中： 的推力；Td 点所受水平方向上的力；xFd 点所受竖直方向上的力；ye 点所受水平方向上的力；xe 点所受竖直方向上的力。y3.确定 角与 角的函数关系角与 角的几何关系见图 3-1)cos(inta12l即 .(3.19)(irt12l4.受力分析结论（1）各铰点处的受力（包括推力）与载荷 成正比；G（2） 、 、 、 、 、 值随 值的增大而增大，在 值确定时，axFybxcFydxl这些力又与 值成正比;而 、 值随 值的增大而减小，在 值确定时，它Pb们随 值得减小而增大；（3）在计算推力 时，动态值比静态值增大了T )sin()cosin(21 flPf；（4）的推力 与 值成反比；1l（5）力 、 随 值的增大而增大。dxFyT3.2 剪叉臂长度及安装位置的确定1.剪叉臂的长度确定为了使工作台面下降至最低位置时不至于脱离滑道，剪叉臂的长度 应该L比底座的长度 b 小一些，一般可取16.(3.20)bL)9.08(由设计参数可知：， ， 。初选底座长度 ，系数为NG5mb1500.8，则根据式(3.20)可得剪叉臂的长度 。L1202.安装位置的确定由图 3-4 可知 .(3.21)sinh则 maxaxLminisL所以， 567.018sinm即 5.34ax而 0min初选 ， ， , , ，2ml301l5402NG50mP6。1.0f而液压机构的有效垂直升降高度 为h.(3.22)sin(imiaxminax Lh根据 ，上下交接点 g、f 的距离 S（即的瞬时长度）为dgf(3.23)cos(211llS两交接点之间的最大距离和最小距离分别为)(max2121maxllcosinin S设的有效行程为 ，为了使两铰接点之间的距离为最小值时，柱塞不抵到缸底，并考虑结构尺寸 和 （如图 3-6 所示） ，一般应取1K2.(3.24)SS21min同样，为了使两铰接点之间的距离为最大值时，柱塞不会脱离中的导向套，一般应取(3.25)SKS21max式（3.24）和式（3.25）中的 和 根据的具体结构决定。12173.3 强度校核整个机构，受力较大的零部件有内剪叉臂，的支撑横梁，销轴等，所以进行校核时，只需对这些受力较大的零件校核即可。3.3.1 剪叉臂的强度校核由图 3-9 和图 3-10 可知，内剪叉臂 aed 受力要远大大于外剪叉臂 bec，所以这里只校核外臂。外剪叉臂受力如图 3-1 所示。又由图 4-8 可知， 的角度越小，则推力 的值越大。若 取最大值时满足强度要求，则该剪叉臂即满足TT强度要求。当机构在最低位置时， 的值最小，即 值最大。参照图 3-1，剪叉T臂所受的力都与剪叉臂有一定的夹角，为方便受力分析，将所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子：.(7.1)cossin1xcyF.(7.2) i2c.(7.3)ssi1exey.(7.4)inco2F(7.5)s(1Tg.(7.6)in2F.(7.7)sico1dydx.(7.8)i2F图 3-1 内剪叉臂 aed 受力图各力分解后的受力图如图 3-2(a)所示，弯矩图见图 3-2(c)18图 3-2 内剪叉臂 aed 的轴向及径向分解受力图剪叉臂的 g 处由于是有一个肋板作用，可看作力 作用在剪叉臂上为均2/T布载荷 。由图 3-2（c）中可知，最大弯矩发生在 k 点处，但需校核 e、k 两点q处的强度，且图中有 ， ， 。又已知剪叉臂的横mlq20l1062gqFl截面宽和高分别为 ， ， ，如图 3-3 所示，图 3-bhmd3（a）是 e 点处的截面图，图 3-3（b）是 k 点处的截面图。19e 点处的抗弯截面系数为 363922332121 107.1060/1/ mbdhbhdIWze k 点处的抗弯截面系数为 363922 102610mbhk 图 3-3 剪叉臂 e、k 两点处的截面图因为当 时，此时 e、 k 两点的弯矩最大，且由式（ 7.8）得 ，6 NFd291，则NFg97.832 mmNlFlMqgqdk 843.06.097.68330.291)/()(22maxLe 7856.045.1/ MPaaWkk .72836maxaxMee 4.10.56axax 选择材料为 ，参照参考文献1， ，所以是安全的。23QPab253.3.2 底架固定横梁的强度校核底架固定横梁（如图 3-4 所示）选择的是 60 号方钢，其受力情况如图 3-5所示；已知 60 号钢的边长为 60mm，推力 作用点到坐标系 O 的距离为T65mm， ， 分别为推力 在 X，Y 轴上的分力，且 ，xTyTcosTx20。sinTy当在最小角度，即工作台在最低位置时，推力最大，虽然此时 最小，即, ，分力 最大，所以由式(3.19) 可得 ，则N3158max6xT85.17。57.04cosa当在最大角度，即工作台在最高位置时，虽然推力最大，此时 最大，即 , ，分力 最大，所以由式(3.19)可得 ，T62.18min .3y 5.39则 。Ny 1590sax图 3-4 与底架连接的横梁图 3-5 与底架连接的横梁截面图把它们平移到 O 点后，有(1) 对于 X 轴方向，其受力如图 3-6 所示21图 3-6 横梁 X 轴方向的受力图因为梁的抗弯截面系数 ，3639310610mhW所以 MPaMx 5103684.9（2）对于 Y 轴方向，固定横梁受力如图 3-7图 3-7 横梁 Y 轴方向的受力图又梁的抗弯截面系数 ，3610mW22则 MPaWMy 24.731036.2（3）当 作用点平移到 O 点时，会产生一个扭矩，该扭矩的大小为xT又 ，其中 ，zsIhF82ma 4941233 06062mbhIz 此时，该扭矩对横梁截面产生的剪切力为Nxs57.3064 MPamNIhzsxy 58.3710368.492622ma 参照参考文献7，又由第四强度理论 )(3)()()(21 22222 zxyxxzzyyxe 带入并化简： MPae 72.9)058.37()90()24.73().95(21 22又选材料为 ，参照参考文献7，QMPas取安全系数为 2，则 ，所以是安全的。es5.1/3.4 轴的强度校核由图分析可知，剪叉臂受力最大的地方为 g 点和 d 点，所以只需校核该两处的销轴即可。3.4.1 内剪叉臂固定端销轴的强度校核因为销轴较短，所以只受切应力。依图 3-2 可知，剪叉臂固定端（即 d 点）销轴所受的力为 。当机构面处于最低位置，即 时，销轴受到的剪力最1dF6大，根据式(7.7) 得 。N4.8又销轴的直径为 ，导油孔直径为 ，则其横截面积为25262622 103.47810)(4)( mdDA 又销轴受力情况见图 3-8，从图中可知销轴受剪力为双剪切，又参照参考文献7， MPaAFd 68.241059.324861max 23销轴的材料为 35 钢，经表面热处理，参照参考文献7，35 钢的许用应力。取安全系数为 2，则有 ，所以MPa10 36.4968.2MPa满足要求。3.4.2 尾部销轴的强度校核尾部销轴的受的力即为的推力 ，如图 3-8 所示，因为销轴较短，所以只T受切应力。又销轴的直径为 ，导油孔的直径为 ，则销轴的横截面积为25426262 103.78104)(4)( mdDA 图 3-8 尾部销轴的受力图参照 3.2.2 节，有MPaAT02.313.478256max 选择销轴材料为 35，又 35 钢的许用应力 ，取安全系数为 2，1则有，所以设计的销轴满足要求。04.62.32max PaM3.4.3 支撑轴的强度校核依图 3-2 可知，头部支撑轴（即 g 点）所受的力为 。当机构面处于最低T位置，即 时，受到的推力最大，即 。又销轴的直径为 ，6NT3158m50导油孔直径为 ，则其抗弯截面系数为m4363933 027.1205mdW又销轴受力情况见图 3-9，参照参考文献7，校核轴的弯曲强度为24图 3-9 头部支承轴的受力图 MPaWlTMAC2067.12430582轴的材料为 钢，经表面热处理，参照参考文献7， 钢的许用应Q235Q力 。所以满足要求。Pa25第 4 章 丝杠结构及传动设计表 4-1 滚珠丝杆副支承支承方式简图 特点一端固定一端自由结构简单，丝杆的压杆的稳定性和临界转速都较低设计时尽量使丝杆受拉伸。这种安装方式的承载能力小，轴向刚度底，仅仅适用于短丝杆。一端固定一端游动需保证螺母与两端支承同轴，故结构较复杂，工艺较困难，丝杆的轴向刚度与两端相同，压杆稳定性和临界转速比同长度的较高，丝杆有膨胀余地，这种安装方式一般用在丝杆较长，转速较高的场合，在受力较大时还得增加角接触球轴承的数量，转速不高时多用更经济的推力球轴承代替角接触球轴承。两端只有轴承无间隙，丝杆的轴向刚度为一端固定的四倍。一般情况