履带式折叠担架设计说明书.doc

履带式折叠救援担架 作品名称：履带式折叠救援担架设计者：宋健、梁赞、刘云飞、张丽丽、冯静指导老师：蔡毅、臧继嵩河北省北华航天工业学院履带式折叠救援担架说明书设计者：宋健，梁赞，刘云飞，张丽丽，冯静指导老师：蔡毅，臧继嵩（北华航天工业学院机械工程系，廊坊065000）作品内容简介履带式折叠救援担架采用纯机械结构，如四杆机构，锁死机构等，使其能够实现多种形态的变化，以适应不同场合的需求，平展时可作为普通担架，折叠后又可作为轮椅；担架下部履带可使其在地面上平稳行进，便于推入救护车，增进运输过程中的平稳性。此担架操作简单，符合现代救援任务的要求，结构灵巧独特，能便捷地在轮椅和担架间变动，适应复杂情况的急救护理。联系人：蔡毅，联系电话Email:。1 背景及意义在突发性灾难（如：地震、水灾、火灾等）的紧急救援中，伤员的及时运送和护理是非常重要的，其中担架起着举足轻重的作用。当前，突发性事件较多，救援任务对救援器械功能要求越来越高，在火灾、地震等重大灾难发生后，经常会出现伤亡人数多、救援器械不足的情况，这会因运送伤员不及时而使伤员受到更大伤害。因此对现场伤后运送伤员的担架提出了很高的要求，即要求它操作快速方便，占用的操作人员少，对伤员的二次伤害小，而且价格便宜，便于推广。我们通过查阅资料及到市场上调查后发现，现在国内市场上主要有简易担架、（如铲式担架、折叠担架）、普通担架车、半自动担架车等。简易担架的质量轻、人员操作简单、价格便宜，但在任何情况下至少要占用两名以上的操作人员，且转运的速度受操作人员体力的限制；普通担架在市场上比较普及，但其灵活性较差，功能单一，而且也存在占用操作人员多的缺点；半自动担架车技术已经比较成熟，目前国内外主要有手摇式、脚踏升降式和手闸控制式等三种主要产品，但是这种类型的担架车操作比较复杂，要求操作者必须有一定的操作技能，且质量较大，价格昂贵，在一万至两千元不等，因此此类半自动担架车在国内的普及上有局限性，不适合担任大规模、紧急的现场救灾抢险任务。针对这些情况，尤其是着眼于现实，我组设计的履带式折叠担架，使用纯机械结构，不仅大大节省成本，还增加了其稳定性，节省空间，可以实现不同形态的转换满足不同伤病员的需要；使用履带结构实现了担架平稳行进，有利于伤员的运输。2. 设计方案2.1折叠设计上身板通过1背部滑槽和2背部支撑杆可以和7支撑体成不同角度，可适于不同伤病员卧姿的需要。同时中身板和下身板以及5腿部可以同时在9底座滑槽的作用下自锁，进行形态的变化（担架与轮椅之间的变化），简单易行。2.2履带设计在伤、病员运送过程中，保证病人的平顺性非常重要。为从根本上改善伤病员运送平顺性，研制担架床减振装置就成为改进伤病员运送平顺性的主要途径。目前国内救护车的担架悬置多数是刚性支承，没有减振设施，或者虽然设置了弹性支承，但由于隔振系统的力学参数选择不尽合理，因而担架的乘卧舒适性较差。履带设计可以在很大程度上改善了担架的平稳性，有利于在路况不好或在车载的条件下依然保持平稳，且有较大拓展空间。3. 理论计算3.1 基本尺寸按照中华人民共和国国家标准GB/T539751983，人体基本测量项目达57个，就其类别而言可分为：高度：即在人体的上、下方向测量的高度 ；长度：直线长度指两测点之间的直线距离，曲线长度指沿人体表面过测点的曲线围长；宽度：测量头部、面部和躯干部时，宽度指在左、右方向上对称的两个测点之间的直线距离；测量上肢时，宽度指绕骨侧的两个测量点之间的距离；测量下肢时，宽度指胫骨侧和腓骨侧的两个测量点之间的直线距离；厚度：指人体前、后方向上，两个测量点之间的直线距离；围经：指通过或经过人体某一部位上的测量点围长。目前，国内在人机工程方面所采取的人体尺寸数据均来自“中国成年人人体尺寸”（GB1000088），是由国家技术监督局发行，反映了我国不同地区的人体尺寸差异。由于数据本身没有提供足够的三维信息，这就决定了在某种意义上，我们根据其建立的三维人体模型只能是一种简化的模型。我们引用并参考与我们担架设计密切关系的人体数据。（1） 人体主要尺寸人体主要尺寸包括：身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长共六项。表1.1列出了我国成年人的人体主要尺寸。表1.1百分比数年龄分组测量项目男（1860）女（1855）5 50 90 955 50 90 951.1身高/mm1583 1678 1754 17751484 1570 1640 16591.2体重/kg48 59 70 7542 52 63 711.3上臂长/mm289 313 333 338262 284 303 3021.4前臂长/mm216 237 253 258193 213 229 2341.5大腿长/mm428 465 496 505402 438 467 4761.6小腿长/mm338 369 396 403313 344 370 375 （2） 人体水平尺寸人体水平尺寸包括：胸厚、肩宽、最大肩宽、臀宽和坐姿臀宽。我国成年人的人体水平尺寸如表1.2，表1.2年龄分组百分位数测量项目男（1860）女（1855）5 50 90 955 50 90 952.1胸厚/mm186 212 237 245 170 199 230 2392.2肩宽/mm344 375 397 403320 351 371 3772.3最大肩宽/mm398 431 460 469363 397 428 4382.4臀宽/mm282 306 327 334290 317 340 3462.5坐姿臀宽/mm285 321 347 355310 344 374 382这是以某种人体尺寸极限作为设计参数的设计原则：设计的最大尺寸参考选择人体尺寸的低百分位，设计的最小尺寸参考选择人体尺寸的高百分位；受人体伸及度限制的尺寸应该根据低百分位确定，受人体屈曲限制的尺寸应该根据高百分位确定。设计中优先采用可调式结构。可调的尺寸范围应根据第5百分位和第95百分位去确定。由以上参考资料确定其床的总长尺寸：1.为了适用于大多数人群，我们选用1800mm长度，且考虑到脚部分还要起到抬起作用，所以留出一定的长度，选用1850mm2.腿部长度选用650mm，这样可以把把手的余量也留出来，满足了使用功能。3.2担架具体结构担架由1背部滑槽、2背部支撑杆、3支撑块、4下支撑杆、5腿部、6履带、7支撑体、8把手、9底座滑槽、10履带轮、（大、小，装于支撑体中不可见）及上身板、中身板、下身板、轮子组成组成，零件对应如图3.1。背部滑槽把手把手背部支撑杆履带支撑块支撑体腿部下支撑杆底座滑槽图3.1 担架结构示意图（1）上身板抬起（曲柄导轨机构）固定于上身板上的1背部滑槽与固定于7支撑体上的2背部支撑杆组成曲柄导轨机构，当上身板抬起时，在1背部滑槽中的2背部支撑杆随之而动，上身板转动到所需位置时轻放，2落于1中相应滑槽里，通过滑槽的齿形面内凹槽顶住2，从而达到锁死的目的，如图3.2。 横杆主轴图3.2 上身板抬起 图3.3 腿部旋转（2）腿部旋转，担架与轮椅状态转换（四杆机构）5腿部与7支撑体间有主轴连接牢固，9底座滑槽固定于中身板上。当旋转腿部时，腿部上端横杆在9底座滑槽中相应移动，带动9绕主轴旋转从而使中身板抬起，使担架轮椅间形态转换，中身板转动到所需位置时，使5的上横杆落于9中相应滑槽里，通过滑槽的齿形面内凹槽顶住横杆，从而达到锁死的目的。当腿部收起时，会收入7内侧，而腿部由7上横梁限位而不会过转，如图3.3。（3）下身板支撑（四杆机构） 图3.4 下支撑杆左极限位置（担架状态） 图3.5 下支撑杆右极限位置（轮椅状态）当在担架状态下时，下身板平放于3支撑块上，此时4下支撑杆处于7支撑体上滑槽的最右端，利用右端极限位置使下身板保持水平，如图3.4当在轮椅状态时，4处于7的滑槽上最左端，利用极限位置，使病人腿放在下身板上时，下身板位置锁紧，如图3.5。（4）履带系统（带传动）履带系统是由6履带和10履带轮组成，其中10包含四个支撑轮，四个张紧轮。当担架水平拖动时，履带可辅助担架前进，加快运输速度和节省救援人员体力。图3.6 履带轮系前视图图3.7 履带轮系等侧轴视图（5）把手把手用时可伸出，不用时收回，两端用销钉限位。 图3.8 把手伸出 图3.9 把手缩回3.3担架形态（1）担架形态：此种形态下5腿部收入7支撑体内侧，2背部支撑杆滑至1背部滑槽上端，5的上横杆换至9底座滑槽右端，上、中、下身板通过3支撑块保持水平。图3.10 正面图3.11 底面（2）轮椅形态：此种形态下上身板支起，腿部旋转使中身板抬起，4下支撑杆至7支撑体上滑槽的上极限位。图3.12 轮椅形态（3）仰卧形态：图3.13 仰卧形态3.4 运动学及动力学分析的主要内容3.4.1受力分析(1)上身板抬起角度经模型简化得图如下：1背部滑槽2背部支撑杆图3.14 机构简图 图3.15 实际图片 （2）背部支撑杆长为270mm，根据表1.1、1.2取，则背部滑槽长度为150mm，当时，为担架状态，上身板水平放置；当时，上身板处于仰卧抬起最大状态。（2）整体分析经模型简化得图如下：AB200mm650mm800mm200mm5腿部7支撑体9底座滑槽（中身板） 取加于轮椅上总力为G，设俩腿间距离为A，地面到底座滑槽距离为B，G对整体受力分析F2F1cdF2F1G列力平衡方程： 即 （3-1）解得 （3-2） 对腿部受力分析 即 (3-3)对支撑体受力分析 即 （3-4） （3-5）由（3-3）（3-4）（3-5）解得 （3-6） 设计，分为三个档位， 当，处于左极限位置，此时底座滑槽据水平面抬起角度为20，底座滑槽据地面高度B为700mm，两腿间最大距离A为1100mm；当，底座滑槽据水平面抬起角度为10，底座滑槽据地面高度B为650mm，两腿间最大距离A为1185mm；当，处于轮椅形态右极限位置，此时底座滑槽据水平面抬起角度为0，底座滑槽据地面高度B为600mm，两腿间最大距离A为1260mm。 担架状态时，处于右极限位置，底座滑槽总长度为200mm。3.4.2道路承载分析（履带分析）设伤员体重，救援担架重则 水平放置时，对地面总重力 履带总面积 则履带受力 3.5 实验修正 1、 实际过程中经调试，1背部滑槽和9底座滑槽可节省滑槽位置，调整为34个滑槽位即可满足大多数平时使用要求，且减少加工时间。 2、后轮使用万向轮，增加轮椅状态下灵活性，且对腿部的横杆进行加固，使稳定性增加。3、增加两侧护栏，使伤员不致于因运输而掉下。4主要创新点我们针对担架在各种救灾环境的特殊要求，设计了此款履带式折叠救援担架，使其在一定条件下能实现简易担架、普通担架车和半自动担架车的主要功能，以节省宝贵的救援时间和保证最小限度地占用人员。1 多形态的变化，满足多种情况下的病人急救情况。2 履带可以在地面平稳行进，大大提高了救援过程的稳定性。3 纯机械结构，廉价易推广。4 可以将其折叠存放，减小了占用空间，使用方便、安全可靠、省时省力。5 应用前景分析通过上面的分析及论证可知，本担架克服了前面提到的主流担架车的缺点，集合了多种担架的优点，满足现实的需求。在设计中，从选材到结构设计都经过了多次实验结果证明比较合理。另外，本担架安全稳定、便于推广，达到了设计使用的目的。尤其，当前突发性事件较多，救援任务对救援器械功能要求越来越高，担架作为最广泛的救援工具，需求量与日剧增。履带式折叠救援担架采用纯机械结构，能够实现多种形态的变化，适应不同场合的需求，结构简单，操作便捷，稳定性高，符合应急救援的要求。其灵活性以及多功能性必然为其赢得广泛的推广和应用价值。另外，本设计产品还可附加电机，两侧可附加安装可更换的大型履带，雪橇板，水漂，实现各种地形的救援任务，灵活应用，二次开发和拓展空间较大，可具有针对性的开发特殊类型，有较大的经济前景。6 作品外形照片图6.1 轮椅形态图6.2 担架形态图6.3 仰卧形态参考文献1 喻洪流，张意彬，葛斌 等. 一种新型多功能急救担架车的研制J. 医疗卫生装备， 2006， 27(1): 93- 94.2 康晓东，张雪君。病员转运车的原理与设计J. 医疗卫生装备，1999， 20(3): 18- 19.3 陆涛，吕国平，石延军，薛飞。全机械手动换床担架车的研制，医疗卫生装备，2