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多功能可调角度病床的设计-医疗床护理床【7张CAD图纸和毕业论文】【三维PROE】含仿真动画视频

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多功能可调角度床的设计【7张CAD图纸和毕业论文】【三维PROE】.rar
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A0-装配图.dwg
A1-床头.dwg
A2-抬背丝杠.dwg
A2-抬背支杆.dwg
A2-腿部支杆.dwg
A2-臀部支杆.dwg
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多功能 可调 角度 设计 cad 图纸 以及 毕业论文 三维 proe
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摘  要

随着社会经济的迅速发展,人民生活水平不断提高,人民对生活质量的要求越来越高,其中对于床的舒适度和多功用要求也越来越高。

多功能可调角度床是一种针对普通人群的自动化舒适性生活需要而设计的,能随意调节床的背部和腿部的角度。它既可以通过控制器来实现家庭生活的自动化,又可以使人民的生活更加舒适更加方便,从而提高家居生活的质量。

课题设计一种用于普通家庭使用的多功能床,解决人身体和生理方面的需要(抬背、曲退等)。该设计对多功能床的各项功能进行了方案的选择、原理分析、零件尺寸计算及强度校核,使其能够实现预设功能的正常运动。并采用三维数字化设计软件Pro ENGINEER对其进行建模和装配,最后对其整体方案进行运动仿真。


关键词:多功能床 原理分析 零件尺寸计算 强度校核 Pro ENGINEER运动仿真


Abstract

With the rapid development of social economy, people living standard rises ceaselessly, people on the quality of life of the increasingly high demand, the bed comfort and function requirements are also getting higher and higher.

The multi-function adjustable angle bed is a need for automation comfortable life of the general population and design, is able to adjust the angle of the back and legs of the bed. It can be achieved through the controller automation of family life can make people's lives more comfortable and more convenient, thereby improving the quality of home life.

The task to design a multi-functional bed for ordinary house use, to solve the human body and physiological needs (lift back, bend knees and etc). The design on the various functions of the multi-functional bed with a choice of programs, principles of analysis, spare parts size calculation and strength check , and enable it to achieve the normal movement of the default function. And using of digital three-dimensional design software Pro ENGINEER for modeling and its assembly ,finally the overall program for motion simulation.


Key words: the multi-functional bed   principles of analysis spare parts size calculation   strength check   motion simulation by Pro ENGINEER 



目  录

摘  要 I

Abstract II

前  言 1

第1章 绪论 3

1.1 课题的目的和意义 3

1.2 国内外研究状况及发展趋势 3

1.2.1 多功能床的分类 4

1.2.2 多功能床结构的发展 6

1.3 本文的主要研究内容 7

1.4 本章小结 8

第2章 多功能床结构的整体方案 9

2.1 多功能床的工作要求 9

2.1.1 多功能床的工作环境 9

2.1.2 多功能床的位姿和控制要求 9

2.2 多功能床总体方案构思 9

2.2.1 构思的提出 9

2.2.2 相关要求与标准 10

2.2.3 多功能床的组成 11

2.3 本章小结 12

第3章 多功能床的方案选择和比较 13

3.1 多功能床方案一 13

3.1.1 床板结构示意图 13

3.1.2 坐起及曲腿方案 14

3.2 多功能床方案二 15

3.2.1 床板结构示意图 15

3.2.2坐起及曲腿的方案 16

3.3 方案的对比和选择 17

3.4 本章小结 18

第4章 多功能床机构设计 19

4.1 基本参数的设计 19

4.2 抬背机构 19

4.2.1 抬背机构的结构和工作原理 19

4.2.2 抬背机构的设计(图解法) 20

4.2.3 抬背机构电动机的选择 22

4.3 曲腿机构 23

4.3.1 曲腿机构的结构和工作原理 23

4.3.2 曲腿机构的设计(图解法) 25

4.3.3 曲腿机构电动机的选择 28

4.4 本章小结 29

第5章 零件的设计和校核 30

5.1 丝杠的设计与校核 30

5.1.1 抬背丝杠尺寸的设计 30

5.1.2 抬背丝杠的强度校核 30

5.1.3 曲腿丝杠的尺寸设计 31

5.2 插杆轴的设计和校核 32

5.3 抬背机构中的零件的设计和校核 33

5.4 曲腿机构中零件设计与校核 35

5.5 本章小结 37

第6章 多功能床的Pro ENGINEER建模与仿真 38

6.1 Pro/ENGINEER建模 38

6.2 Pro/ENGINEER仿真 42

6.3 本章小结 43

第7章 设计总结 44

7.1 方案的评价与成本的估算 44

7.2 多功能床的主要优点 44

7.3 设计中存在的问题和改进建议 45

致谢 46

参考文献 47

附录: 48

外文资料与中文翻译 48



前  言

随着社会经济的迅速发展,人民生活水平不断提高,人民对生活质量的要求也越来越高,其中对于床的舒适度和多功用要求也越来越高。所以对于多功能床的研究设计越来越多得到人们的关注和支持。

多功能床的使用现阶段多用于医疗护理方面,并且在医疗护理方面有了一定的发展。多功能护理床一般根据其完成动作的多少和完成的效果可分为以下几类:功能基本型护理床、功能普通型护理床和功能高级型护理床。多功能护理床在国内的设计研究尚处于初级阶段,产品的功能、结构、造型有待进一步的完善。国外护理床的研究以德国、日本为代表,各种护理功能正在逐步完善,成熟。但因其价格昂贵(一般售价在20 万人民币以上),很难为一般的消费者所接受。

然而专门针对于普通家庭用户设计使用的多功能床并不是很多,本文所设计的多功能床则是面对普通家庭,普通人群,所以在设计时应该注重多功能床的实用性,舒适性,方便性和可靠性,同时应该注意控制成本。本文所设计的多功能床通过简单的连杆机构来完成对人体的坐起,曲腿等动作。它既可以通过控制装置来实现家庭生活的自动化,又可以使人民的生活更加舒适更加方便,从而提高了家居生活的质量。

本课题所设计的是一种适用于普通家庭使用的多功能可调角度床,用于解决人身体和生理方面的需要(抬背、曲退等)。该设计对多功能床的各项功能进行了方案的选择、原理分析、零件尺寸计算及强度校核,使其能够实现预设功能的正常运动。并使用三维数字化设计软件Pro ENGINEER对其进行零件的建模和整体装配,并完成对整体多功能床方案进行运动仿真。


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第1章 绪论

1.1 课题的目的和意义

多功能床是针对普通家庭成员满足其对生活质量和舒适度需要而设计的,能通过控制电机的运转来随意调节床的背部和腿部的角度。即使是生活不能自理的人,护理人员也可以通过床边的控制器进行操作,减少照顾病、残患者的劳动强度。课题根据实际情况和现有的研究要求,设计一种用于普通家庭使用的多功能床,解决人民的身体和生理方面的需要(抬背、曲腿等),也提高了人民的生活质量。针对市场需求开发一种结构简单、工作可靠、使用方便的多功能床并进行动态仿真,对于产品的产业化具有重要的意义。


1.2 国内外研究状况及发展趋势

随着社会经济的迅速发展,人民生活水平不断提高,人民对生活质量的要求也越来越高,其中对于床的舒适度和多功用要求也越来越高。所以对于多功能床的研究设计越来越多得到人们的关注和支持。

多功能床的使用现阶段多用于医疗护理方面,并且在医疗护理方面有了一定的发展。随着社会经济的迅速发展,人民生活水平不断提高,人口寿命不断延长,思想的进步,城市人口正逐步进入老龄化,人口老龄化已成为世界范围内的社会问题。据统计,欧洲发达国家和日本的老年人独居率已高达40%,如此之高的比例迫使社会采取措施解决老年人的护理服务问题。如果完全依靠家庭人工照料,与西方国家子女与老年人分居、家庭规模小型化的观念有抵触之处。我国60 岁及其以上老年人口已达1.32 亿, 占全国总人口的10%, 并以年均3.32%的速度持续增长。其中“空巢家庭”占所有老龄家庭总数的25.8%,在一些大城市中该比例更大,解决因身体虚弱卧床不起或因疾患导致生活不能自理的老年人的家庭照料与看护问题是人口老龄化国家所面临的共同问题。为此, 国家也大力加强了对护理机器人的研发扶持力度。为偏瘫病人或长期使用病床的病人提供一个集护理和排泄等各功能于一体的多功能护理床。现在家庭需求护理床的潜力日益增加,以前是简易的护理床,后来加上护栏,餐桌;再后来加上大便孔,轮子;现在产生了很多集多功能为一体的多功能,电动护理床,极大的提高了患者的康复护理水平,也为护理人员提供了极大的方便,所以操作简单,功能强大的护理产品越来越受到追捧。

1.2.1 多功能床的分类

多功能床床在国内的设计研究尚处于初级阶段,产品的功能、结构、造型有待进一步的完善。国外护理床的研究以德国、日本为代表,各种护理功能正在逐步完善,成熟。但因其价格昂贵(一般售价在20 万人民币以上),很难为一般的消费者所接受。护理床的基本分类情况如下:


图1-1 护理床分类状况

表1-1护理床分类概括

名称 优点 存在问题

功能基础型护理床 1、结构、生产工艺简单,易于制造。2、价格便宜。 1、功能比较简单,不能实现使用者的护理要求。2、手动为主,操作繁琐。3、造型传统,舒适性差。4、应用范围窄。

功能普通型护理床 1、一般为电动,用户可简单操作控制。2、能完成基本的护理功能。3、增添了辅助功能接口。4、整体造型,色彩改进,具有一定的亲和性。 1、市场售价偏高。2、功能启动柔性差,衔接不连贯。3、功能一体化造成功能浪费。4、生产技术含量低,容易被仿制。5、文字,图像识别功能差

功能高级型护理床 1、护理功能完善。2、功能调整定位准确,连贯性好,基本无噪音。3、结构设计合理,安全。4、造型新颖,有较强的亲和力。5、文字,标志容易识别。 1、市场售价昂贵。造成功能浪费严重,造成额外的经济成本。2、整体可拆性差,运输、组装繁琐。3、对患者康复功能的考虑较少。

从近年来的发展来看,国内的发展迅速,各种结构、功能等等各异的护理床层出不穷。发展方向主要向机器人模块化的自动控制方向发展。

1.2.2 多功能床结构的发展

结构功能单一的护理床已经逐渐隐退。如今护理床床体本身的构件要实现多种功能, 包括平躺、仰起、曲腿、左侧翻、右侧翻、、洁便门开关装置及冲洗马桶和冲洗身体的装置,另外还有烘干和抽风的设备。各个部分可以独立的运行来完成相应的动作,同时将单个功能组合起实现复杂的功能。譬如病人躺在床上排泄问题的解决,改变靠背板的仰角或者左右的侧翻以取得舒适的姿态,护理人员对洁便池的清洗等。


内容简介:
河南理工大学万方科技学院本科毕业设计(论文)中期检查表指导教师吕鲲职称教授所在院(系)机械与动力工程学院教研室(研究室)题目多功能可调角度床的设计学生姓名马帅专业班级机械设计10升2学号0816101036一、选题质量(主要从以下四个方面填写1、选题是否符合专业培养目标,能否体现综合训练要求;2、题目难易程度;3、题目工作量;4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度)该毕业设计题目是多功能可调角度床的设计,课题设计的是一种普通家庭用的自动调节床的不同位置角度的变化,用于实现人不同体位的需要,如抬背、曲腿等。内容涉及到多功能床的机构设计和总体布置,还有一些机械零件和机械结构的设计计算与校核,与专业课程紧密联系,符合专业培养目标。在设计工作中,需要对所学的知识综合的加以运用,使之能够熟练应用有关参考资料、计算公式、手册;熟练有关的国家标准,以及相关的机械软件,如AUTOCAD、PRO/E,该设计体现了综合训练的能力。该设计需要通过对相关的参考资料进行整理归纳,查阅大量相关文献,同时要结合实际情况考虑问题,工作量比较大,题目难度中等。课题与机械专业紧密相关,与实际生产生活结合紧密。选题贴近生活,贴近实际。二、开题报告完成情况从适合实际工作要求出发,确定了明确的课程设计方向;并对多功能可调角度床在设计和使用中常出现的问题有一定的研究,且应用在设计计算中;已经开始对课题进行设计计算,并有了突破性的进展,设计过程已经快速的展开,确定了工作的内容和方法;同时,已经完成了对相关资料的查阅,对课题有了总体的分析。开题报告顺利完成。2三、阶段性成果总体布置方案和主要结构参数已经确定,并完成一些标准件的选型和多数零部件的设计和计算工作。结构设计和校核工作正在进行中,部分零件图的绘制已经基本完成,已开始制作设计说明书的工作。四、存在主要问题1、由于多功能可调角度床的功能要求和床体本身的空间限制,使得执行机构和动力元件空间位置安排受限。2、由于床体本身空间结构较小,只要在能够实现床的多个角度变化的功能要求范围内,使多功能床的整体质量和成本大大减少,应该从机构的类型、样式,传动方式和力学角度去改进。3、局部结构设计思路不清晰;设计内容不够连贯,系统性不强;在局部结构及零件结构上存在一定的问题;在选用零件和确定结构工艺参数时缺乏经验。4、获得的资料不够充分,资料陈旧。3五、指导教师对学生在毕业实习中,劳动、学习纪律及毕业设计(论文)进展等方面的评语指导教师(签名)年月日河南理工大学万方科技学院本科毕业论文I摘要随着社会经济的迅速发展,人民生活水平不断提高,人民对生活质量的要求越来越高,其中对于床的舒适度和多功用要求也越来越高。多功能可调角度床是一种针对普通人群的自动化舒适性生活需要而设计的,能随意调节床的背部和腿部的角度。它既可以通过控制器来实现家庭生活的自动化,又可以使人民的生活更加舒适更加方便,从而提高家居生活的质量。课题设计一种用于普通家庭使用的多功能床,解决人身体和生理方面的需要(抬背、曲退等)。该设计对多功能床的各项功能进行了方案的选择、原理分析、零件尺寸计算及强度校核,使其能够实现预设功能的正常运动。并采用三维数字化设计软件PROENGINEER对其进行建模和装配,最后对其整体方案进行运动仿真。关键词多功能床原理分析零件尺寸计算强度校核PROENGINEER运动仿真河南理工大学万方科技学院本科毕业论文IIABSTRACTWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFSOCIALECONOMY,PEOPLELIVINGSTANDARDRISESCEASELESSLY,PEOPLEONTHEQUALITYOFLIFEOFTHEINCREASINGLYHIGHDEMAND,THEBEDCOMFORTANDFUNCTIONREQUIREMENTSAREALSOGETTINGHIGHERANDHIGHERTHEMULTIFUNCTIONADJUSTABLEANGLEBEDISANEEDFORAUTOMATIONCOMFORTABLELIFEOFTHEGENERALPOPULATIONANDDESIGN,ISABLETOADJUSTTHEANGLEOFTHEBACKANDLEGSOFTHEBEDITCANBEACHIEVEDTHROUGHTHECONTROLLERAUTOMATIONOFFAMILYLIFECANMAKEPEOPLESLIVESMORECOMFORTABLEANDMORECONVENIENT,THEREBYIMPROVINGTHEQUALITYOFHOMELIFETHETASKTODESIGNAMULTIFUNCTIONALBEDFORORDINARYHOUSEUSE,TOSOLVETHEHUMANBODYANDPHYSIOLOGICALNEEDSLIFTBACK,BENDKNEESANDETCTHEDESIGNONTHEVARIOUSFUNCTIONSOFTHEMULTIFUNCTIONALBEDWITHACHOICEOFPROGRAMS,PRINCIPLESOFANALYSIS,SPAREPARTSSIZECALCULATIONANDSTRENGTHCHECK,ANDENABLEITTOACHIEVETHENORMALMOVEMENTOFTHEDEFAULTFUNCTIONANDUSINGOFDIGITALTHREEDIMENSIONALDESIGNSOFTWAREPROENGINEERFORMODELINGANDITSASSEMBLY,FINALLYTHEOVERALLPROGRAMFORMOTIONSIMULATIONKEYWORDSTHEMULTIFUNCTIONALBEDPRINCIPLESOFANALYSISSPAREPARTSSIZECALCULATIONSTRENGTHCHECKMOTIONSIMULATIONBYPROENGINEER河南理工大学万方科技学院本科毕业论文III河南理工大学万方科技学院本科毕业论文I目录摘要IABSTRACTII前言1第1章绪论311课题的目的和意义312国内外研究状况及发展趋势3121多功能床的分类4122多功能床结构的发展613本文的主要研究内容714本章小结8第2章多功能床结构的整体方案921多功能床的工作要求9211多功能床的工作环境9212多功能床的位姿和控制要求922多功能床总体方案构思9221构思的提出9222相关要求与标准10223多功能床的组成1123本章小结12第3章多功能床的方案选择和比较1331多功能床方案一13311床板结构示意图13312坐起及曲腿方案1432多功能床方案二15321床板结构示意图15322坐起及曲腿的方案1633方案的对比和选择1734本章小结18第4章多功能床机构设计1941基本参数的设计1942抬背机构19河南理工大学万方科技学院本科毕业论文II421抬背机构的结构和工作原理19422抬背机构的设计(图解法)20423抬背机构电动机的选择2243曲腿机构23431曲腿机构的结构和工作原理23432曲腿机构的设计(图解法)25433曲腿机构电动机的选择2844本章小结29第5章零件的设计和校核3051丝杠的设计与校核30511抬背丝杠尺寸的设计30512抬背丝杠的强度校核30513曲腿丝杠的尺寸设计3152插杆轴的设计和校核3253抬背机构中的零件的设计和校核3354曲腿机构中零件设计与校核3555本章小结37第6章多功能床的PROENGINEER建模与仿真3861PRO/ENGINEER建模3862PRO/ENGINEER仿真4263本章小结43第7章设计总结4471方案的评价与成本的估算4472多功能床的主要优点4473设计中存在的问题和改进建议45致谢46参考文献47附录48外文资料与中文翻译48河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1前言随着社会经济的迅速发展,人民生活水平不断提高,人民对生活质量的要求也越来越高,其中对于床的舒适度和多功用要求也越来越高。所以对于多功能床的研究设计越来越多得到人们的关注和支持。多功能床的使用现阶段多用于医疗护理方面,并且在医疗护理方面有了一定的发展。多功能护理床一般根据其完成动作的多少和完成的效果可分为以下几类功能基本型护理床、功能普通型护理床和功能高级型护理床。多功能护理床在国内的设计研究尚处于初级阶段,产品的功能、结构、造型有待进一步的完善。国外护理床的研究以德国、日本为代表,各种护理功能正在逐步完善,成熟。但因其价格昂贵(一般售价在20万人民币以上),很难为一般的消费者所接受。然而专门针对于普通家庭用户设计使用的多功能床并不是很多,本文所设计的多功能床则是面对普通家庭,普通人群,所以在设计时应该注重多功能床的实用性,舒适性,方便性和可靠性,同时应该注意控制成本。本文所设计的多功能床通过简单的连杆机构来完成对人体的坐起,曲腿等动作。它既可以通过控制装置来实现家庭生活的自动化,又可以使人民的生活更加舒适更加方便,从而提高了家居生活的质量。本课题所设计的是一种适用于普通家庭使用的多功能可调角度床,用于解决人身体和生理方面的需要(抬背、曲退等)。该设计对多功能床的各项功能进行了方案的选择、原理分析、零件尺寸计算及强度校核,河南理工大学万方科技学院本科毕业论文2使其能够实现预设功能的正常运动。并使用三维数字化设计软件PROENGINEER对其进行零件的建模和整体装配,并完成对整体多功能床方案进行运动仿真。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3第1章绪论11课题的目的和意义多功能床是针对普通家庭成员满足其对生活质量和舒适度需要而设计的,能通过控制电机的运转来随意调节床的背部和腿部的角度。即使是生活不能自理的人,护理人员也可以通过床边的控制器进行操作,减少照顾病、残患者的劳动强度。课题根据实际情况和现有的研究要求,设计一种用于普通家庭使用的多功能床,解决人民的身体和生理方面的需要(抬背、曲腿等),也提高了人民的生活质量。针对市场需求开发一种结构简单、工作可靠、使用方便的多功能床并进行动态仿真,对于产品的产业化具有重要的意义。12国内外研究状况及发展趋势随着社会经济的迅速发展,人民生活水平不断提高,人民对生活质量的要求也越来越高,其中对于床的舒适度和多功用要求也越来越高。所以对于多功能床的研究设计越来越多得到人们的关注和支持。多功能床的使用现阶段多用于医疗护理方面,并且在医疗护理方面有了一定的发展。随着社会经济的迅速发展,人民生活水平不断提高,人口寿命不断延长,思想的进步,城市人口正逐步进入老龄化,人口老龄化已成为世界范围内的社会问题。据统计,欧洲发达国家和日本的老年河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4人独居率已高达40,如此之高的比例迫使社会采取措施解决老年人的护理服务问题。如果完全依靠家庭人工照料,与西方国家子女与老年人分居、家庭规模小型化的观念有抵触之处。我国60岁及其以上老年人口已达132亿,占全国总人口的10,并以年均332的速度持续增长。其中“空巢家庭”占所有老龄家庭总数的258,在一些大城市中该比例更大,解决因身体虚弱卧床不起或因疾患导致生活不能自理的老年人的家庭照料与看护问题是人口老龄化国家所面临的共同问题。为此,国家也大力加强了对护理机器人的研发扶持力度。为偏瘫病人或长期使用病床的病人提供一个集护理和排泄等各功能于一体的多功能护理床。现在家庭需求护理床的潜力日益增加,以前是简易的护理床,后来加上护栏,餐桌再后来加上大便孔,轮子现在产生了很多集多功能为一体的多功能,电动护理床,极大的提高了患者的康复护理水平,也为护理人员提供了极大的方便,所以操作简单,功能强大的护理产品越来越受到追捧。121多功能床的分类多功能床床在国内的设计研究尚处于初级阶段,产品的功能、结构、造型有待进一步的完善。国外护理床的研究以德国、日本为代表,各种护理功能正在逐步完善,成熟。但因其价格昂贵(一般售价在20万人民币以上),很难为一般的消费者所接受。护理床的基本分类情况如下河南理工大学万方科技学院本科毕业论文5图11护理床分类状况表11护理床分类概括名称优点存在问题功能基础型护理床1、结构、生产工艺简单,易于制造。2、价格便宜。1、功能比较简单,不能实现使用者的护理要求。2、手动为主,操作繁琐。3、造型传统,舒适性差。4、应用范围窄。功能普通型护理床1、一般为电动,用户可简单操作控制。2、能完成基本的护理功能。3、增添了辅助功能接口。4、整体造型,色彩改进,具有一定的亲和性。1、市场售价偏高。2、功能启动柔性差,衔接不连贯。3、功能一体化造成功能浪费。4、生产技术含量低,容易被仿制。5、文字,图像识别功能差功能高级型护理床1、护理功能完善。2、功能调整定位准确,连贯性好,基本无噪音。3、结构设计合理,安全。4、造型新颖,有较强的亲和力。5、文字,标志容易识别。1、市场售价昂贵。造成功能浪费严重,造成额外的经济成本。2、整体可拆性差,运输、组装繁琐。3、对患者康复功能的考虑较少。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文6从近年来的发展来看,国内的发展迅速,各种结构、功能等等各异的护理床层出不穷。发展方向主要向机器人模块化的自动控制方向发展。122多功能床结构的发展结构功能单一的护理床已经逐渐隐退。如今护理床床体本身的构件要实现多种功能,包括平躺、仰起、曲腿、左侧翻、右侧翻、洁便门开关装置及冲洗马桶和冲洗身体的装置,另外还有烘干和抽风的设备。各个部分可以独立的运行来完成相应的动作,同时将单个功能组合起实现复杂的功能。譬如病人躺在床上排泄问题的解决,改变靠背板的仰角或者左右的侧翻以取得舒适的姿态,护理人员对洁便池的清洗等。如今多功能床的各种类型河南理工大学万方科技学院本科毕业论文7图12多功能医用护理床的各种类型多功能护理床实现的各种动作图13侧背图14抬背和曲腿河南理工大学万方科技学院本科毕业论文813本文的主要研究内容鉴于普通人群对生活质量的要求、本身的生理条件以及国内外市场的需求的不断扩大,本文提出一种适用于普通家庭且身体状况正常人群的多功能可调角度床,提出几种多功能床的抬背机构以及曲腿机构,通过控制多台直流电动机驱动整台多功能床工作。实现床面的多种姿势的切换,达到满足各种功能要求的床。主要研究内容如下1设计各种多功能床的运动机构,并用图解法的方法得到初始设计尺寸。2利用三维设计软件PROENGINEER,根据初始设计数据对其建模,进行结构设计,并对其进行装配设计。3利用PROENGINEER对整体机构进行运动仿真,用于检查模型中是否存在干涉,机构是否能够完成预先设定的运动。4对多功能床的主要零件进行受力校核,检验整台多功能床使用的安全性及稳定性。5绘制整台多功能床的装配图,主要的零件图和机构的运动简图。14本章小结本章主要介绍了课题的目的和意义,目多功能床在国内外的发展趋势和各类多功能床的比较,在多个方面表明了当今多功能床各个模块的发展情况,最后根据研究分析确定了自己所需完成的设计内容。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文9第2章多功能床结构的整体方案21多功能床的工作要求211多功能床的工作环境多功能可调角度床的设计应用于家庭居室,室内温度变化不大无需特别考虑,但是需要考虑到环境对噪声的限制,故设计时电机类型及型号的选取应满足工作噪音低于20分贝,床体材料也需要得到考虑,并且在床体上附加一些必要的减震降音材料,如橡胶垫片、弹簧垫圈等。212多功能床的位姿和控制要求多功能床应该满足人们所需的各种必要的体位位姿,这些体位位姿包括抬背、屈腿。为了方便人们看书、学习和工作等的要求,在设计时考虑能使人在床上可以实现坐姿。同时多功能床还应该实现人的抬腿坐姿体位,以减轻人由于盘腿坐起时的不舒适感。对多功能床的控制方式,可以采用键盘按钮操纵,方便自己或他人对其进行控制。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1022多功能床总体方案构思多功能床的总体构思包括机械结构设计、电机驱动以及总体位姿协调等问题。221构思的提出通过分析现有的多功能床设计,我们很容易发现,为了实现床面某一个特定的体位姿态,传统的设计方法就会设计一套特定的机构与之对应。当位姿数目越来越多时,所需机构数目也随之增加,同时空间体积也随之膨胀。而床体的总体积是有一定限制的,即床体的长、宽、高尺寸必须按照有关多功能床标准规定限制在某一个空间范围之内,才能够既满足人民的舒适感的要求又满足空间限制要求。多机构协调的技术是源于模仿人体的运动,人体的运动具有极大的柔性。受此启发将多功能床的床面进一步加以细分,成为彼此之间相互独立的4个面板。如图21所示。图21中,床板1对应于人体的背部,床板2对应于人体的臀部,床板3人体的腿部,床板4对应人体的脚部。通过各个床面板之间的协调运动,采用单动或联动方式来实现多功能床所需的各种体位位姿。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文11图21多功能床床板图222相关要求与标准为了满足人们在使用多功能床时的舒适程度以及有效提高床的自动化。多功能床结构在设计时应满足以下几个方面的要求1能够实现多功能床所需的各种体位位姿要求。2各个活动床面板的摆动角度范围应参照有关要求以及人体的舒适感,各床面板摆动角度及标准如下背部床板摆动角度070臀部床板摆动角度08腿部床板相对水平面摆动角度0603多功能床床体的可靠性、稳定性和安全性要符合相关要求。4床体的结构尺寸有一定的空间范围限制。223多功能床的组成多功能床从结构和功能上分为床框架、平面连杆机构、床板、控制系统组成。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文12图22多功能床系统框图床框架除了固定的机械机构以外,还包括各个电机安装模块。平面连杆机构包括抬背机构、抬臀机构、曲腿机构。床板由床板框架和床板面板组成,整台多功能床中共有两台直流电机,分别完成头部升降、腿部屈伸动作。本课题工作重点在平面连杆机构部分,包括机构结构的设计,运动方案的设计,整个多功能床三维模型建立,整床的装配及运动仿真。23本章小结本章围绕多功能床的总体构思而展开,通过论述多功能床所处的工作环境及位姿要求,指出了多功能床设计时所需的各项要求,以这些要求为契机,提出了多功能床的总体方案的构思,包括整体设计的构思思路,多功能床结构形式的初步探讨,多功能床的各个组成部分。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文13河南理工大学万方科技学院本科毕业论文14第3章多功能床的方案选择和比较31多功能床方案一311床板结构示意图图31方案一床板结构示意图床板分为4块,相互间用合叶铰接,如图31所示。工作时,坐起时1板绕Y1轴向上翻转;抬臀时2板绕Y2轴向上翻转,同时带动3板Y3翻转;曲腿时3板绕Y3向下翻转,同时带动4板绕Y3翻转;垫脚板4通过各机构的联动配合作用使其放平用于垫脚。未工作时床板水平置于床架上,和普通床一样。采用这种结构的床板,制造简易,且很轻松的克服了各功能件的相互干扰,满足了各个功能协调动作的要求。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文15312坐起及曲腿方案图32方案一坐起及曲腿原理图(平躺状态)图33方案一坐起及曲腿原理图(坐起及曲腿状态)这部分的设计,采取坐起和曲腿的功能分别驱动的思想。如图分别是床板平置和坐起及曲腿动作完成之后的状态。床板平置是,人躺在床上和普通床一样。当需要坐起时,由图中左边的电动机驱动丝杠转动,河南理工大学万方科技学院本科毕业论文16使得螺母副7向右运动,使得连杆6带动转臂5旋转,最后转臂驱动床板1绕G点旋转,从而使人坐起;当需要曲腿时。同样左边的电动机驱动丝杠转动,使得螺母副8向左运动,使得连杆9带动转臂10转动,转臂驱动床板2绕G点向上转动,同时转臂10通过连杆11带动转臂12旋转,转臂驱动床板3绕H点向下旋转;床板3的带动床板4向下运动,当运动到脚步支撑时开始绕I点旋转,最后使得床板4处于水平状态。其中电动机有两台,床的前后各一台,分别用于驱动坐起和曲腿两个运动此方案主要为丝杠螺母副机构和简单的连杆机构,优点是结构简单,加工容易,成本低廉,传动精确;缺点是承受的轴向推力大,效率低,摩擦严重。32多功能床方案二321床板结构示意图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文17图34方案二床板结构示意图床板分为3块,相互间用合叶铰接如图,坐起时床板1绕Y1轴向上翻转;同时床板3绕Y2轴向下翻转,达到曲腿的目的。未工作时,床板置于床架上,和普通床一样。322坐起及曲腿的方案图35方案二坐起及曲腿(平躺状态)河南理工大学万方科技学院本科毕业论文18图36方案二坐起及曲腿(坐起状态)这部分的设计,采用坐起和曲腿的功能同时驱动的思路。如图分别是床板平置和坐起及曲腿动作完成后的状态。床板平置时,人平躺在床上和普通床一样,杆4、杆5和杆6组成的连杆机构处于死点状态,达到足够的刚度和稳定性。当需要坐起时由图中电动机驱动蜗杆1转动,蜗杆1再驱动蜗轮2转动,从而带动转臂运动,将床板9绕C点顶起,与此同时和蜗轮同步的带轮2带动小带轮4转动,4带轮的旋转使得曲柄连杆机构中曲柄4转动。摆脱死点状态,摇杆6旋动,使得床板7在重力的作用下绕D点旋转,最后同时满足坐起和曲腿的功能。坐起和曲腿动作如图36所示。该方案采用蜗轮蜗杆带轮传动,其优点是传动平稳,冲击载荷小,传动比大;缺点是效率低,磨损较为严重,且蜗轮蜗杆加工难度大,制作成本高。带轮负载大时可以造成皮带打滑,并且其曲腿和坐起只能同时满足,无法独立动作。33方案的对比和选择表31多功能床方案的对比实现的功能采用的机构实际情况加工工艺及成本方案一坐起丝杠螺母和连杆机构结构简单,传动平稳,效率低加工容易,成本低河南理工大学万方科技学院本科毕业论文19曲腿丝杠螺母和连杆机构结构简单,传动平稳,效率低加工容易,成本低坐起蜗轮蜗杆带轮组合传动传动平稳,传动比大,效率低加工困难,成本高方案二曲腿蜗轮蜗杆带轮组合传动传动平稳,传动比大,效率低加工困难,成本高综合考虑各个功能的实现情况,制造的工艺以及加工成本,最终确定采用方案一。34本章小结本章制定了多功能床的不同方案,用于实现多功能床的不同功能,并对实现各个功能的不同结构和状态进行分析和研究,对各个方案的优缺点进行比较,最终确定最优方案。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文20第4章多功能床机构设计41基本参数的设计根据实际情况确定多功能床的基本参数床的长度2090MM(背部床板860MM,臀部床板400MM,腿床板445MM,脚部床板295MM及床板间间距30MM);床的宽度860MM;床的高度650MM;背部床板摆动角度070;臀部床板摆动角度08;腿板摆动角度060。42抬背机构抬背机构是多功能床的一个关键机构,其主要的功能是实现人体的抬背及坐起功能。421抬背机构的结构和工作原理多功能床的抬背机构由丝杠螺母机构、抬背连杆、抬背支杆、抬背滚子、背板以及部分床架组成。丝杠螺母机构位于床架底部,螺母滑块机构可以在丝杠上左右运动,与其铰接的是抬背连杆的一端,另一端铰接于抬背支杆上,抬背支杆的一端铰接于床架上,另一端通过滚子与背板连接,背部床板一端固定于床架上,使之充当机架作用。电动机的转动通过联轴器带动丝杠旋转,从而使位于丝杠上的螺母滑块机构左右运河南理工大学万方科技学院本科毕业论文21动,螺母滑块机构通过抬背连杆使得抬背支杆绕着与床架铰接点发生转动,通过滚子的作用,使得背板绕着它与床架的铰接点为转轴发生转动。简图如图41所示。图41抬背机构422抬背机构的设计(图解法)多功能床的抬背机构采用的是曲柄滑块机构的变形机构,丝杠螺母机构为原动件对整体机构进行驱动。其中,背部床板的长度为860MM,翻转角度为70。图解法设计抬背机构,滚子的直径设定为50MM,丝杠螺母的位置位于床板下400MM处,背部支杆与床架的交接点在床板下200MM,并且距离背部床板右侧为200MM处。根据设计要求背板翻转角度为70,在AUTOCAD中用旋转命令确定床板运动后的位置,通过各杆件间的运动关系和位置关系确定螺母滑块机构的运动行程为28182MM。初步设计完成后的尺寸及各安装点位置图如图42所示。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文22(1)抬背机构的自由度计算FPNFH231式中N5,P16,PH1,F1(F为自由度,N为构件数,P1为低副数,PH为高副数,F为虚约束数)。16253231NH该机构的原动件数为1(螺母滑块在丝杆上的的滑动),与自由度数相同,所以该机构可以满足确定的运动。图42抬背机构设计尺寸及安装点位置图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文23(2)抬背过程中各机构的运行数据通过AUTOCAD软件的旋转功能确定背部床板翻转过程中的每个位置、各构件的转动角度以及螺母的行程。表41抬背时各构件的运行数据背部连杆旋转角度背部床板翻转角度螺母运动行程53141MM1031601MM1531768MM2041903MM2542004MM3042068MM3542096MM4042091MM4542054MM5041989MM5551900MM6051789MM6551661MM7061517MM423抬背机构电动机的选择(1)电动机的功率计算取抬背所用总时间T140S,背部床板的极限旋转角度70,抬背支杆的旋转角度为80,所以抬背支杆的角速度SRADT/034991抬背支杆的速度SMRV/161取负载T1000N,则背部支杆传递的功率(忽略背部支杆的自重)WTVP16011河南理工大学万方科技学院本科毕业论文24电动机的需用功率(忽略轴的转动惯量及抬背支杆的自重)211滚子轴承联轴器丝杠许PP查表得,丝杠的传动效率,凸缘联轴器的传动效率40丝杠,深沟球轴承的传动效率,滚子的传动效率980联轴器9轴承,代入得滚子W76420804162211滚子轴承联轴器丝杠许PP电动机的实际功率315761许查表,选用额定功率为60W的单相电容式减速电动机。(2)电动机的转速计算由图42所示,坐起时螺母滑块的行程距离为L128182MM。设定丝杠的螺纹间距P6MM,由此可以得到电动机的最低转速为MIN/46706408211RPTLN所以,电动机的转速选用75R/MIN。43曲腿机构曲腿机构是多功能床的一个关键机构,其主要的功能是实现臀部床板的向上翻转以及腿部床板的向下弯曲。在向下弯曲的时候,脚部床板跟随腿部床板向下运动,当脚部床板与脚部支撑板相接触时,脚部床板绕图31所示Y3轴向上翻转,最后停止时处于水平位置。431曲腿机构的结构和工作原理多功能床的曲腿机构由2、3丝杠螺母机构、4曲腿连杆、5臀部支河南理工大学万方科技学院本科毕业论文25杆、6连杆、7腿部支杆、8滚子、9臀部床板、10腿部床板、11脚部床板、12脚部支撑板以及部分床架组成。丝杠螺母机构位于床架底部,螺母滑块机构可以在丝杠上左右运动,与其铰接的是曲腿连杆的一端,另一端铰接于臀部支杆上,臀部支杆的一端铰接于床架上,另一端通过滚子与背板连接,背部床板一端固定于床架上,使之充当机架作用,连杆的两端分别于臀部支杆和腿部支杆相铰接,从而使得臀部支杆的摆动通过连杆带动腿部支杆的摆动,腿部支杆一端铰接与床架上,另一端通过滚子于腿部床板相接处。电动机的转动通过联轴器带动丝杠旋转,从而使位于丝杠上的螺母滑块机构左右运动,螺母滑块机构通过曲腿连杆使得背部支杆绕着床架上的交接点发生转动,通过滚子的作用,使得臀部床板绕着它与床架的铰接点为旋转轴向上翻转;臀部支杆通过连杆带动脚部支杆绕着床架的铰接点发生转动,通过滚子的作用,使腿部床板绕着它与臀部床板的铰接点的旋转轴向下翻转。简图如图43所示。图43曲腿机构1电动机;2丝杠;3螺母滑块;4曲腿连杆;5臀部支杆;6连杆;7腿部支杆;8滚子;9臀部床板;10腿部床板;11脚部床板;12脚部支撑板河南理工大学万方科技学院本科毕业论文26432曲腿机构的设计(图解法)多功能床的曲腿机构采用的是曲柄滑块和四连杆的组合机构,丝杠螺母机构作为原动件对整个机构进行驱动。其中,臀部床板的长度为400MM,向上翻转角度为8,腿部床板的长度为445MM,向下翻转的角度为60,脚部床板的长度为295MM。图解法设计曲腿机构滚子的直径设定为50MM;丝杠螺母的位置位于床板下400MM处臀部支杆与床架的交接点在床板下200MM,并且距离臀部床板左侧为200MM处;腿部支杆与床架的铰接点在床板下200MM,并且距离腿部床板左侧为2129MM处。根据设计要求,为了提高人体曲腿时的舒适度,臀部床板向上翻转角度为8,腿部床板相对水平位置向下翻转60,而脚部床板通过脚部支撑板的作用需向上翻转120,最后处于水平位置。在AUTOCAD中用旋转命令确定各个床板运动后的位置,通过各杆件间的运动关系和位置关系确定螺母滑块机构的运动行程为14108MM。初步设计完成后的尺寸及各安装点位置图如图44所示。图44抬背机构设计尺寸及安装点位置图(1)曲腿机构的自由度计算河南理工大学万方科技学院本科毕业论文27FPNFH231式中N9,P111,PH2,F2(F为自由度,N为构件数,P1为低副数,PH为高副数,F为虚约束数)。2193231NH该机构的原动件数为1(螺母滑块在丝杆上的的滑动),与自由度数相同,所以该机构可以满足确定的运动。(2)曲腿机构的拆分如将机构的机架及与机架相连的原动件从机构中拆分出来,则由其余构件构成的构件组必然是一个自由度为零的构件组。把最后不能再拆分的最简单的自由度为零的构件组称为基本杆组或阿苏尔杆组,简称杆组。根据上面的分析可知,任何机构都可以看作是由若干基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。对曲腿机构简图(如图45所示)进行基本杆组的拆分。图45曲腿机构简图对该机构进行高副低代,并进行基本杆组的拆分。由图46曲腿机构高副低代简图和图47机构分拆图所示,最简单的基本杆组是由2个构件和3个低副构成的,所以该机构称为级杆组。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文28图46曲腿机构高副低代简图图47机构分拆图(3)曲腿机构运行过程中各构件的数据通过AUTOCAD软件的旋转功能确定各个床板翻转过程中的每个位置、各构件的转动角度以及螺母的行程。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文29表42曲腿过程中各构件的运行数据臀部支杆旋转角度臀部床板翻转角度腿部支杆旋转角度腿部床板翻转角度脚部床板翻转角度螺母运动行程52520141MM101530161MM1515501768MM2015701903MM2515902004MM301511112068MM3507514422096MM380339671257MM433曲腿机构电动机的选择(1)电动机的功率计算取曲腿所用总时间T215S,臀部床板的极限旋转角度8,臀部支杆的旋转角度为38,所以曲腿支杆的角速度SRADT/0421592曲腿支杆的速度SMRV/9802取负载T1000N,则曲腿支杆传递的功率(忽略背部支杆的自重)WTVP9012电动机的需用功率(忽略轴的转动惯量及抬背支杆的自重)211滚子轴承联轴器丝杠许P查表得,丝杠的传动效率,凸缘联轴器的传动效率40丝杠,深沟球轴承的传动效率,滚子的传动效率980联轴器9轴承,代入得滚子W29608042222滚子轴承联轴器丝杠许PP河南理工大学万方科技学院本科毕业论文30电动机的实际功率WP53129612许查表,选用额定功率为40W的单相电容式减速电动机。(2)电动机的转速计算由图44所示,曲腿时螺母滑块的行程距离为L214108MM。设定丝杠的螺纹间距P6MM,由此可以得到电动机的最低转速为MIN/059461584602RPTLN所以,电动机的转速选用100R/MIN。44本章小结本章对抬背机构和曲腿机构进行了基本尺寸的设计,并对其进行了自由度计算,确认所设计的机构满足自由度的要求。在设计过程中,对机构运行中的每个位置进行了计算,确定各个机构在运行中的运行状态和运行位置。最后选出与本机构相适应的电动机。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文31第5章零件的设计和校核51丝杠的设计与校核因为在使人体坐起的支背丝杠与使人体曲腿的曲腿丝杠二者中,支背丝杠受力最大,故只需对该丝杠进行校核即可。511抬背丝杠尺寸的设计为了保证丝杠具有足够的强度用于完成机构的运动,查表13梯形螺纹基本尺寸得,确定丝杠直径选定为D38MM,螺距P6MM的梯形螺纹;由于丝杠承受较大的轴向载荷,故选用角接触球轴承,查表155角接触轴承确定轴承的型号的7005C;联轴器选用凸缘联轴器,查表1443凸缘联轴器确定其型号为YLD4。为使人体完成整个抬背动作,螺母滑块机构在丝杠上的行程为28182MM。由以上零件的基本尺寸,初步确定丝杠的长度L1526MM,螺纹长度选370MM,材料选用45钢。512抬背丝杠的强度校核(1)丝杠的传动校核假设多功能床的负载为T1000N,丝杠的轴向最大为1000N,根据丝杠螺母副的传动设计计算公式(李国军,王成金多功能病床)2/32TANMVQFDT式中,Q轴向载荷1000N;螺纹伸角,当量摩擦角;55VD2螺纹中径,查表得D233MM;DM支撑面平均直径,DMD233MM;F摩擦系数,取F01河南理工大学万方科技学院本科毕业论文32MNQFDTMV6420312035TAN102由此得出螺纹最小扭曲为46NM时即可将1000N负载支起。电动机提供给丝杠的转矩为MNNPT647560951故符合要求。(2)丝杠强度校核机械设计549223TCAWAF式中,F轴向压力;NDV08152TNA为螺纹段的危险截面,(D1为螺纹小径);4AWT为丝杠螺纹抗扭截面系数,;316WTT为丝杠所受扭矩,T46NM。经计算得,前面已选定45钢,经查表等,MPACA4MPA51因此,故安全。1CA513曲腿丝杠的尺寸设计为了保证丝杠具有足够的强度用于完成机构的运动,查表13梯形螺纹基本尺寸得,确定丝杠直径选定为D26MM,螺距P6MM的梯形螺纹;由于丝杠承受较大的轴向载荷,故选用轴承时,应选择可以承受轴向力的角接触球轴承,查表155角接触轴承确定轴承的型号的7005C;联轴河南理工大学万方科技学院本科毕业论文33器选用凸缘联轴器,查表1443凸缘联轴器确定其型号为YLD4。为了使人体完成整个曲腿动作,螺母滑块机构在丝杠上的行程为14108MM。由以上零件的基本尺寸,初步确定丝杠的长度L2336MM,螺纹长度选180MM,材料选用45钢。52插杆轴的设计和校核(1)插杆轴的设计初步确定插杆轴的材料根据床板之间的运动情况和床板之间的空间要求,初步确定插杆轴的长度为890MM。根据实际经验以及查找相关资料确定插杆轴为直径为D110MM的45号钢质材料。插杆轴的强度校核由于多功能床在刚开始运动时受到的力最大,所以在计算时应该选择这一时刻进行插杆轴的强度校核。设床板受到的最大的载荷为1000N,插杆轴的受力分析图如51所示。图51插杆轴的受力分析图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3423TAN2121YXYXFL载荷载荷其中,F载荷1000N,L1875MM,L2630MM。计算得NFFNYXYYX2875069363805222111插杆轴的最大拉应力为(机械设计535)MPAD941MAX查表得,插杆轴的许用应力,因为,所以该250MAX机构安全。53抬背机构中的零件的设计和校核(1)抬背连杆的设计初步确定抬背连杆材料根据传动角度范围及整个机构的空间要求,初步确定抬背连杆的长度为400MM。根据实际经验及查找相关资料确定连杆为宽为30MM厚为20MM的矩形钢材,调制处理。抬背连杆强度校核由于抬背连杆在抬背机构刚开始运动时受力最大,如图52所示,河南理工大学万方科技学院本科毕业论文35所以在计算时应选择这一时刻进行计算。图52抬背连杆受力图抬背连杆的强度计算MPAWZCA63MAX式中,抬背连杆所受弯矩最大为20632BHWZ。材料的需用应力。NTM/719COS50MAXPA75因为,故安全。A2抬背支杆的设计初步确定抬背支杆材料根据抬背支杆支点的位置及床整体结构,确定抬背支杆的尺寸如图53所示。材料的机构为冷弯矩形空心型钢,宽度B30MM,壁厚为5MM。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文36图53抬背支杆抬背支杆强度校核由于抬背支杆在抬背机构刚开始运动时受力最大,如图51所示,所以在计算时应选择这一时刻进行计算。抬背连杆的强度计算MPAWZCA76MAX式中,抬背连杆所受弯矩最大为45062BHWZ。材料的需用应力。NTM/3COSMAXPA75因为,故安全。A54曲腿机构中零件设计与校核(1)曲腿连杆的设计初步确定曲腿连杆的尺寸和材料根据传动角度范围及整个机构的空间要求,初步确定曲腿连杆的长河南理工大学万方科技学院本科毕业论文37度为400MM,连杆的长度为245MM。根据实际经验及查找相关资料确定曲腿连杆与连杆为宽为30MM厚为20MM的矩形钢材,调制处理。曲腿连杆强度校核因本机构中连杆与抬背机构中的连杆相同,但受力较前者小,故无需强度校核。(2)臀部支杆的设计初步确定抬背支杆材料根据臀部支杆支点的位置及床整体结构,确定臀部支杆的尺寸如图53所示。材料的机构为冷弯矩形空心型钢,宽度B30MM,壁厚为5MM。臀部连杆的强度校核因本机构中臀部支杆所受的弯矩较坐起机构中小得多,故也无需强度校核。图54臀部支杆(3)腿部支杆的设计初步确定腿背支杆材料河南理工大学万方科技学院本科毕业论文38根据腿部支杆支点的位置及床整体结构,确定腿部支杆的尺寸如图53所示。材料的机构为冷弯矩形空心型钢,宽度B30MM,壁厚为5MM。腿部支杆强度校核因本机构中臀部支杆所受的弯矩较坐起机构中小得多,故也无需强度校核。图55腿部支杆55本章小结本章主要针对多功能床的抬背机构和曲腿机构的各个零部件进行设计和强度校核,确保机构中的各个零件在完成设定运动的过程中具有足够的强度。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文39第6章多功能床的PROENGINEER建模与仿真PRO/ENGINEER是美国技术参数公司(简称PTC)的产品。PTC公司推出的单一数据库、参数化、基于特征以及全相关的概念改变了机械CAD/CAE/CAM的传统概念,这种全新的概念已经成为了当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的主要标准。PRO/ENGNEER能将设计至生产的全过程集成到一起,使所有的用户能够同时进行同一产品的设计制造工作,即实现并行工程。本设计所使用的是PRO/ENGINEERWILDFIRE40中文版。PRO/ENGINEERWILDFIRE40中文版软件与之前的版本相比,该软件增加了很多的新功能,如草图的绘制、自动倒角、快速装配、快速钣金以及快速CAM等,可以帮助用户更快、更轻松的完成设计工作。通过图解的方法得到多功能床的初始数据,这些都是多功能床进行建模的基础,根据上述初始设计的数据,通过PRO/ENGINEER软件对其进行建模、装配,并对多功能床进行整体机构的运动仿真。61PRO/ENGINEER建模用PRO/ENGINEER对多功能床的各部分零部件进行建模零,主要零部件的建模图如下61所示。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文40A抬背连杆B抬背丝杠河南理工大学万方科技学院本科毕业论文41C抬背支杆D臀部支杆E曲腿支杆河南理工大学万方科技学院本科毕业论文42F床架G多功能床的装配图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文43H多功能床坐起图图61PRO/ENGINEER模型62PRO/ENGINEER仿真在PRO/E40中,可以进行机构的运动仿真设置,并能将其结果输入到PRO/MECHANICA模块中,以便进一步进行力学分析,也可以将机构带入“设计动画”中创造一个动画序列。设计人员可以模拟机构的运动仿真,观察设计是否可行运动仿真是产生制造钎的一种检查过程和方法。为了达到高效和有力的生产,所以运动仿真是设计制造前的重要操作环节。对多功能床进行的运动仿真之前,要对其进行零部件的装配,装配过程中对运动配合部分施加合适的约束,如丝杆与螺母滑块之间使用滑块约束,背部支杆与床架上的铰链使用销钉约束等。约束完成后,进入河南理工大学万方科技学院本科毕业论文44PRO/E的仿真页面,对各个部分的运动约束添加电机,并设置合适的运动速度,接着对该多功能床机械机构分析,设置各个运动机构的先后顺序和运动时间,完成后点击确定,并运行查看多功能床的运动仿真。多功能床的运动仿真见附件。63本章小结本章总结和整理上文多功能床的设计数据,应用三维机械设计软件PRO/ENGINEERWILDFIRE40对多功能床的各个零部件进行建模、装配,并进行多功
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