输液泵的设计【电控制】计算书【全套CAD图纸+Word说明书】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 宁学院 毕业设计 (论文 ) 输液泵的设计【电控制】 所在学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 要 输液泵用于医疗，注塑行业，由注射器、控制系统和管道输送装置，根据生产任务，根据实际情况的变化和生产环境和调整，适用于医疗服务高端精密塑料件的生产。但在实际生产中是一个很好的解决无流量脉动，刚性和泵设计适应现代生产的要求。输液泵按结构。 输液泵的特点是稳定的流量、压力脉动小、自吸能力，噪音低，效率高，运行可靠，使用寿命长等优点；其显著的是传输介质，无涡流粘度不 平均敏感，可用于输送高粘度介质。 本设计是根据设计参数对输液泵的设计，结构设计，主要包括齿轮箱和参数的确定，并检查投影图，利用泵的结构设计，绘制装配图和零件图，控制轴的强度 。 关键词： 输液泵 ， 结构设计 ，齿轮 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘要 . . I 第 1 章 绪论 . 1 液泵概念 . 1 液泵特点 . 2 题的研究意义 . 2 能型医用输液设备的系统结构 . 3 液泵的工作原理 . 3 有输液泵的比较分析 . 4 第 2 章 输液泵装置的设计方 案 . 7 计方案 . 7 案的具体设计思路过程 . 8 第 3 章 输液泵的结构设计 . 10 机的选型 . 10 体设计思路 . 10 轮设计 . 13 盖设计 . 17 动齿轮设计 . 17 体的设计 . 21 章小结 . 22 第 4 章 输液泵电控设计 . 24 体方案论证 . 24 案比较 . 24 第 5 章 硬件系统设计 . 28 体硬件设计 . 28 片机管脚特性及相应参数 . 28 感器控制检测 . 31 进电机控制电路 . 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 数换算方法 . 33 盘和显示部分 . 34 上位机的通信 . 36 始化模块 . 38 进电机控制 . 39 总 结 . 46 参考文献 . 47 致 谢 . 48 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪论 液泵概念 输液泵通常是机械或电子的控制装置，它通过作用于输液导管达到控制输液速度的目的。常用于需要严格控制输液量和药量的情况，如在应用升压药物， 抗心律失常药 药物，婴幼儿 静脉输液 或 静脉麻醉 时。以下结合临床实际应用来谈谈输液泵的日常操作、维护及保存应该注意的问题。 静脉输液是临床治疗中常用的一种给药方式。根据药物性质、患者体质的不同，静脉输液速度也不同。输液过快、过慢均难以达到预期的治疗效果，甚至影响护理安全。目前，临床上广泛应用的普通输液器主要依靠液位差压力向受体输入液体，依靠护理人员肉眼观察、手调轮夹控制输液速度。普通输液器缺少阻塞报警、气泡报警、液体输毕 报警等功能，增加了临床护理负担；而且 液瓶易导入外界空气污染液体。输液泵输液泵是一种能够准确控制输液滴数或输液流速，保证药物能够速度均匀，药量准确并且安全地进入病人体内发挥作用的一种仪器，同时是一种智能化的输液装置，输液速度不受人体背压和操作者影响，输注准确可靠，有助于降低临床护理工作强度，提高输注的准确性、安全性以及护理质量。 输液泵的产品型号多样，性能各异。按其工作特点可分为蠕动控制式输液泵，定容控制式输液泵及针筒微量注射式输液泵三类。 输液泵系统主要由微机系统、泵装置、监测装置、报警装置和输入及显示装置组成。 输液泵系统 微机系统是整个系统的 “ 大脑 ”, 对整个系统进行智能控制和管理 ,并对检测信号进行处理 ,一般采用单片机系统。如输液泵采用的是高度集成的 32位 实施全面控制 ,且采用双 确保了系统的安全。 泵装置是整个系统的 “ 心脏 ”, 是输送液体的动力源医用输液泵一般采用的是指状蠕动泵作为动力源。指状蠕动泵是利用滚轮转动 ,使输液泵管路一定部位受到挤压 ,产生蠕动 ,从而推动液体向前流动。指状蠕动泵具有体积小 ,重量轻 ,定量准确及买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 输液管装卸方便等特点 ,使用最为广泛。这种泵有一根凸轮轴 ,凸轮轴上有多个凸轮 ,这些凸轮的运动规律相差一定的角度 ,每个凸轮与一个指状滑块相连。 工作时 ,由步进电机带动凸轮轴转动 ,使滑块按照一定顺序和运动规律上下往复运动 ,像波一样依次挤压静脉输 液管 ,使输液管中的液体以一定的速度定向流动。指状蠕动泵比较精确 ,可大范围控制输液总量和输液速度 ;当 “ 手指 ” 的数目超过 8个时 (一般为 12个 ),泵的线性度良好 ,输液时不易产生脉动 ,使输液泵具有安全性和稳定性监测装置主要有多种传感器组成 ,输液泵配有红外滴数传感器、压力式传感器和超声波气泡传感器等 ,它们分别用于液体流速和流量、堵塞压力及漏液和气泡的检测。 报警系统是传感器感应到的信号经微机处理后 ,得出报警控制信号 ,再由报警装置响应 ,引起人们的注意 ,同时进行正确的处理。具有光电报警和声音报警功能 ,对输液过程中出现断电 、泵门未关、低温、输液完成、电池欠压、管路阻塞和管路中出现气泡等异常情况进行报警。输入及显示装置的输入部分负责设定输液的各个参数 ,如输液量和输液速度等。显示部分负责显示各参数和当前的工作状态等。 液泵特点 输液泵能实现以下功能特点： (l)可精确测量和控制输液速度； (2)可精确测定和控制输液量； (3)能对气泡、空液、漏液和输液管阻塞等异常情况进行报替，并自动切断输液通路； (4)彩色 (5)实现智能控制输液。产品功能涵盖了市场上流行的很多产品的基本功能，具有一定的潜在市场价值。技术应用范围： 纵观现在的人缺乏运动抵抗力差容易生病，医院里 .(查看更多 )经常可以看到人山人海的打点滴，现在也有好多病人因为特殊的病症需要慢慢的按一定的时速打点滴，如果光靠护士盯着，这样的话，护士的工作量很大，容易产生人为地误差，所以需要一种通电就可以按照护士的意愿运行和控制打点滴时速和时间的医疗仪器。生物制药研制方面和化工方面，比如有些液体药物原料要按严格的比例来配置，现在最常见的是试管滴管配置的，这种通过人眼来配置的方式弊端很多，误差很大，对药物的成份比例都很难把握，所以需要一种可以精确测量输出液体的仪器 . 题的研究意义 在输液过程中，需要一种不利用药液位差原理进行输液的便于 随身携带的设备，其输液量和输液速度都可以精确控制，而且能够对输液过程的安全性进行自动监测并报警，以减轻护理工作的强度，更好的达到治疗效果。设买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 计一种便于随身携带，在家庭、野外、战争及紧急救护等条件下输液时能够方便使用，可以精确控制输液量和输液速度，并能够进行气泡检测，输液完成检测，保证输液过程的安全性和可靠性。 能型医用输液设备的系统结构 智能型用输液设备主要由以下几个部分组 成， 如图 1 图 1系统结构 1）控制系统是整个设备的“大脑”，对整个设备进行智能控制和管理，并对检测信号进行处理，一般采用单片机系统； （ 2）泵装置是整个系统的“心脏”，是输送液体的动力源，目前有很多种泵装置，后文将对其原理和应用详细说明； （ 3）检测装置主要是各种传感器，如红外滴数传感器 (负责对液体流速和流量的检测 )、压力传感器 (负责堵塞及漏液的检测 )和超声波传感器 (负责对气泡的检测 )等，它们可产生相关的检测信号 ，这些信号经过放大处理后，送入控制系统进行信号处理，并得出控制指令，然后进行相应的控制操作； （ 4）报警装置检测装置产生的信号经控制系统处理后，得出报警控制信号，再由报警装置响应，引起人们的注意，同时进行正确的操作。主要有光电报警 (发光二极管 )和声音报警 (扬声器和蜂鸣器 )等； （ 5）输入及显示装置输入部分负责设定输液设备的运行参数，如输液量 和输液速度等；显示部分负责显示各参数和当前的工作状态等，多采用 液泵的工作原理 以蠕动泵为例，介绍输 液 泵的工作原理，如图 1液管被挤压在 一系买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 列均匀间隔的挤压轮和压板之间，对压板施加一定的压力，保证输液管完全被挤压住，这样在两个相邻挤压轮的挤压点之间就形成了一个密封的空间，输液泵运行时，中心轮带动挤压轮转动，由于挤压轮的作用，这一密封空间的空气被推动到输液管的出口，这样就在输液管的入口处形成一部分真空区，因此药液在大气压力的作用下进入到输液管内，直至充满整个输液管，并以一定的速度流动。在输液管内径一定的情况下，液体流动速度主要与中心轮的转动速度有关。 图 1有输液泵的比较分析 通过第一章的简单介绍，我们知道常见的能够精确控制输液量和输液速度的医用输液泵主要有：指状蠕动泵和盘状蠕动泵，这两种输液泵都有各自的应用范围和特点，如表 1 表 1比之后可以看到，在静脉输液应用中，指状蠕动泵在精度等方面都优于 盘状蠕动泵，但是它仍然存在以下一些缺点： （ 1）凸轮轴的设计和加工均比较困难； （ 2）结构仍然比较复杂，为了减少脉动而增多滑块将使泵的体积变大； （ 3）指状蠕动泵是通过滑块运动径向垂直挤压输液管来进行液的，实验表明，径向垂直挤压输液管的输液效果不如轴向滚动挤压的效果好； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 （ 4）稳定性较差，由于凸轮轴在运行时会发生弯曲变形，使滑块不能完全压紧输液管，导致药液自由流动，不能精确控制输液量和输液速度； （ 5）由于指状蠕动泵的滑块是径向垂直挤压输液管，当滑块抬起时，输液管恢复变形后会形成瞬时真空，导致药液回流，影响控制精度。 而目前在医用输液泵中实际应用最多 的盘状蠕动泵虽然是通过挤压轮轴向滚动挤压输液管，其挤压效果较为理想，但是线性度较低，脉动较大，对人体会产生不良影响。 另外，目前应用上面两种输液泵生产的智能输液系统，体积都比较大，质量也较重（ 3不便于随身携带，需平台放置，而且价格昂贵，不适合普遍推广使用。 综上所述，需要研制出一种新型的输液泵装置，适用于普遍使用的一次性输液管，能有效地提高液流线性度，减小脉动，而且体积小，重量轻，结构简单，操作容易，安装输液管也很容易。 输液泵装置的种类很多，类型也多种多样，由于医用输液泵需要精确控制液体的输 液量和输液速度，有些类型的泵很难做到这一点，而且考虑到输液管要安装方便，药液不能污染等因素，因此用得最多的主要有以下两种： （ 1）指状蠕动泵又称线性蠕动泵，这种输液泵有一根由多个凸轮组成的凸轮轴，这些凸轮间隔一定的距离，轴线上相差一定的角度，每个凸轮与一个“手指”（即滑块）相连。工作时，凸轮轴转动，带动滑块按照一定顺序和运动规律上下往复运动，像波浪一样依次挤压输液管，使输液管中的液体以一定 的速度定向流动，如图 1 图 1状蠕动泵 （ 2）盘状蠕动泵这种输液泵具有圆弧形内周面的泵壳和一个中心轮 ，中心轮的边缘对称分布安装着一定数量的可转动的挤压轮，输液管被压在挤压轮和泵壳的圆买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 弧形内周面之间。工作时，中心轮转动，带动其周围的挤压轮转动，挤压轮连续挤压输液管，使液体以一定的方向流动，如图 1 图 1状蠕动泵 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第 2 章 输液泵装置 的设计方案 计方案 要适用普遍使用的一次性输液管及软袋包装容器，而且应保证输液时液流线性度好，脉动小，其结构有利于保证输液量和输液速度的精度，泵装置体积小、重量轻、结构简单，操作容易，安装输液管方便。因此，根据上述要求，新型输液泵仍采用 蠕动泵的工作原理，利用挤压输液管的方法进行输液。由于轴向滚动挤压输液管方式的输液效果好，新型输液泵将选用盘状蠕动泵的结构形式，但这种结构脉动较大，线性度较差。若要减小脉动，应减小挤 压轮的尺寸或增加挤压轮的数量。减小挤压轮尺寸虽然能减小脉动，但挤压轮本身是一个元件，其尺寸不能过小，否则不易安装在中心轮上，由于受到挤压轮尺寸的限制，脉动的改善效果仍不明显；而增加挤压轮的数量无疑会增加输液泵的尺寸，不能满足输液泵体积小的设计要求。 为了达到减小脉动的目的，可以考虑去掉挤压轮，将中心轮直接设计成带有压头的转轮形状 ，如图 2于压头的尺寸 样可以明显地改善液流的线性度，有效的减小脉动，另外中心轮的尺寸也可以相应减小，从而使输液泵的体积减小，满足设计需要。 为了精确控制输液量和输液速度，需要将压头完全挤压住 输液管，使药液不能自由流动，这样才能保证输液量和输液速度只与转轮的转角和转速有关。 因此，为了在任何时刻都有压头能够完全挤压住输液管，输液泵设计采用由多买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 个转轮组成的转轮组结构。 案的具体设计思路过程 本方案依据蠕动泵的工作原理，利用带有压头的转轮挤压输液管进行输液，取代了传统的位差方式输液方法，输液设备便于携带；采用轴向滚动挤压方式挤压输液管，输液效果理想；输液过程无需与药液接触，适用于普遍使用的一次性输液管。 用压头代替挤压轮，将中心轮设计成尺寸较小的转轮，可以有效地减小脉动，改善液流的线性度， 减小输液泵体积。例如某盘状蠕动泵的中心轮直径为 2D，挤压轮数量为 6个，如图 2在改为带有压头的转轮结构，假设转轮的直径减小一倍，为 D，如果压头的尺寸 虽然转轮直径减半，但转轮的压头数量仍为 6个，但实际上压头的尺寸 寸 此压头的数量将多于 6个，这样，既减小了压头的尺寸，又增加了压头的数量，而且转轮的尺寸也大大减小，从而有效地减小了脉动，提高了液流的线性度，输液泵体积也减小许多。 图 2图 了使输液泵结构能保证精确控制输液量和输液速度，需采取用多个转轮组成转轮组的方法，这是因为虽然理论上使用一个转轮就能够有效地减小脉动，而且体积小，但实际上一旦压板的内表面与转轮定位不准，产生偏心的话，就使得输液管不能被完全压紧，药液就能自由流动，或者输液管只在某一位置被一两个压头完全压紧，则单位时间内发生脉动的次数就会减少，脉动频率减小，液流线性度降低。因此应增加转轮的数量确保在任何时刻输液管都能被完全挤压住，从而能够精确 控制输液量和输液速度，但转轮数量增加会导致输液泵体积增大，因此三个转轮组成转轮组比较合适。 从体积来看，由于转轮直径是中心轮直径的一半，需四个转轮所占空间才与原买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 来中心轮所占空间相等，因此三个转轮并排放置所占的空间略小于原来的中心轮所占空间。如果保持原来的中心轮尺寸为 2D 不变，直接将它设计成带有压头的大转轮，尺寸 时该转轮的压头数量为 16个，能同时挤压输液管的压头数量为 8上例的小转轮组相比虽然能更好的改善脉动现象，但是由于接触点较多，摩擦力也相对增大，设每个压头受到的摩擦力为 F，则 大转轮所受的最大摩擦力为 9F，小转轮组的为 7F，而转动半径也为 2倍关系，所以大转轮所受的转矩要大于小转轮组的转矩和，约为 于提供动力的步进电机来说，加在其上的有效负载转矩也要增大，从而在选择步进电机时，需要选择性能参数更高的产品，则步进电机的体积、重量和价格都会增加，这就会增加整套系统的体积和重量和价格，不符合便携式设计要求。综上所述，用转轮组取代中心轮的设计方案，从减小脉动的效果和整个泵装置体积来看，都可以满足设计要求。该方案可行。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 第 3 章 输液泵的结构设计 机的选型 假设主轴从 00 1 则： 01 1 1 1 . 2 23 0 . 2 5 1 1 5 . 61 w J N 若考虑各部分重心轴的转动惯量及摩擦力矩，则旋转 开始时的启动转矩可假定为 120 电动机的功率可按下式估算 M)（ 3 式中： 电动机功率 W ； 负载力矩 ； 负载转速 ； 传动装置的效率，初步估算取 系数 2 0 3 . 8 21 . 5 0 . 9 764 估算其额定功率 足下式 3 选择 表 3功率（ W） 额定电压 （ V） 额定电流 （ A） 额定转速 （ r/ 滤磁方式 绝缘等级 工作制 （ 800 24 750 串励 B 60 体设计思路 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 由于轴向滚动挤压输液管方式的输液效果好，新型输液泵将选用盘状蠕动泵的结构形式，但这种结构脉动较大，线性度较差。若要减小脉动，应减小挤压轮的尺寸或增加挤压轮的数量。减小挤压轮尺寸虽然能减小脉动，但挤压轮本身是一个元件，其尺寸不能过小，否则不易安装在中心轮上，由于受到挤压轮尺寸的限制，脉动的改善效果仍不明显；而增加挤压轮的数量无疑会增加输液泵 的尺寸，不能满足输液泵体积小的设计要求。 根据上述方案，考虑到泵装置的体积及传动方式，决定用三个转轮并排放置构成转轮组来挤压输液管，使药液流动。转轮组的工作轨迹为两个四分之一圆弧与中间一段直线段，因此输液泵的压盖内侧应符合转轮组的尺寸及相互位置，压盖与壳体的定位应精准，安装和固定也要简单方便，容易操作。 由于齿轮传动的主要优点是传动效率高、结构紧凑及传动比稳定，因此传动方式采用齿轮传动，步进电机通过减速齿轮驱动中间的转轮，中间的转轮又通过传动齿轮带动两边的转轮同时同向同角度转动。泵装置整体体积应尽可能小，便 于携带。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 轮设计 输液管的尺寸是外直径为 4直径为 3输液管完全被压紧之后的形状的宽度为 6度为 1图所 2液管是采用高分子材料制造的，具有韧性好、强度高、挤压后可恢复变形以及可以随意弯曲等特点，根据输液泵的结构，需要将输液管弯曲 90，但如果输液管的弯曲半径过小，会导致其局部变形，影响药液的流动，如图 2 图 2 2部变形 量数据表明，若将输液管弯曲 90，当其弯曲半径大于会发生局部变形，据此可知转轮的直径最小直径应为 2613，不当转轮尺寸的变小，其压头数目也随之减少，这是因为，当转轮的尺寸和压头大小一定时，压头数目越多，相邻两个压头的挤压点之间的空隙就越小， 若这个空隙过小，将导致输液管始终被完全压紧，使输液泵无法正常输液。而且压头数量过少的话，也不能明显的减小脉动。因此，应合理设计转轮的尺寸、压头大小和压头数量， 以保证泵装置符合设计要求。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 对于给定的输液管，由于其外径 作用于该输液管的转轮的相邻两个压头挤压点之间的空间（由 决定）是一定的。当 A 的值应满足 AD ，若 A ;/步进索引数，值为 0 7 ;/步进电机停止标志 ，数值越大速度越慢，最小值为 1，速度最快 (，延时为 秒 ;/步进电机控制 步进函数 ; ; ; ; ; ; ; ; ;/允许 ;/定时器 0 中断允许 ;/开始计数 ; ; 0000); ; 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 42 ; 0000); ; 0000); ; 0000); ; ); /定时器 0中断处理 +; if(; 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 45 if() ; 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 46 总 结 毕业时间一天天临近，也接近了尾声。在我的毕业设计的不断努力下终于完成。在没有做常想这个毕业的毕业设计正是他们多年的经验大概总结了，但真正发现当面临毕 业的他的基本想法是错误的。毕业设计不仅是一个测试知识的前面，但也是一种提高自己的能力。通过本次毕业设计使我明白，我太理论知识，个体对象的脸部感觉很是迷茫。他们必须学会过多会前总觉得什么东西，任何东西应有尽有，有点不切实际的期望。通过本次毕业设计，我才明白，学习是长期积累在今后的工作和生活过程中应不断学习，努力提高自己的知识和综合素质。 总之，