自助型多功能病床的设计

I 摘 要 自助型 多功能 病 床是一种针对危重病人和瘫痪病人的特殊需要而设计的 ， 能随意调节床的背部和脚部的角度。即使不能自理者，护理人员也可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。 本文详细论述了针对缺乏自理能力的老年人及行动不便的病人设计 的多功能护理床的基本结构和功能原理。该病床能够帮助病人实现坐起、 屈膝、 翻身、 排便及 吃饭 ，解决了护理病人过程中的诸多不便，进而增强了我国护理业服务，有力地促进了我国的医疗保健事业的发展。 该设计对病床的各项功能进行了结构设计 、原理分析、零件尺寸计算及强度较核，基本上 实现了各个装置的正常运行。 关键词 ： 多功能 病床；设计 ；校核 he of he of is of is to of if we of be to of of of of of to in in of be by in in of of of of of of as a of to in I 目 次 摘要 . . 1 绪 论 . 1 计的目的和意义 . 1 内外研究状况及发展趋势 . 1 计的目标和任务 . 2 2 各功能的设计方案 . 4 设计流程 . 4 床板结构示意图 . 4 坐起的设计方案 . 5 屈膝的设计方案 . 5 左右翻身的设计方案 . 6 床上排便的设计方案 . 7 吃饭装置的设计方案 . 7 3 控制系统原理的设计方案 . 9 控制端设计 . 9 控制过程设计 . 9 电动机的正反转控制电路 . 9 4 机构设计 . 11 基本参数的设计 . 11 各机构 的设计 . 11 起 机构的设计（图解法） . 11 膝机构的设计（图解法） . 12 右翻身 机构的设计（图解法） . 13 便活门机构的设计 . 13 桌机构的设计 . 14 多功能病床三维 图 . 15 5 零件设计 . 16 电动机的选择 . 16 屈膝电动机 . 16 右翻身电动机 . 17 便活门电动机 . 18 坐起 液压缸 的设计与校核 . 18 屈膝 机构中零件 轴 的设计与校核 . 20 翻身机构中零件 轴 的设计与校核 . 21 螺杆的设计与校核 . 22 6 设计总结 . 25 方案的评价 . 25 与相近产品的比较及主要创新点 . 25 应用前景 . 25 致谢 . 26 参考文献 . 27 附录 1 . 28 附录 2 . 29 附录 3 . 30 附录 4 . 31 附录 5 . 31 附录 6 . 32 附录 7 . 32 1 1 绪 论 计的目的和意义 自助型 多功能医用 病 床是针对生活不能自理的病人、危重病人和 特殊需要 的 病 人而设计的，能随意调节床的背部和脚部的角度。即使不能自理者，护理人员也可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。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。 设计一 种 用于医院重症病人用的多功能床，解决病人身体和生理方面的需要（ 坐起 、翻身 、排便 等），也减轻护理人员的劳动强度。 针对市场需求开发设计一种结构简单、工作可靠、使用方便的多功能 病 床并进行 零件尺寸计算及强度较核 ，对于产品的产业化具有重要的意义。 内外研究状况及发展趋势 中国 于 1999 年 10 月提前进入人口老龄化国家的行列。据报道，中国不仅是世界上老龄化人口绝对数最多的国家，而且也是世界上老龄化速度最快的国家之一。 在2010 年第六次人口普查当中， 60 岁及其以上老年人口已达 ，其中 65 岁以上老年人口为 ，占 )，并以年均 速度持续增长。更为突出的是，我国 80 岁以上老年人口已达 1900 万，并以年均 速度惊人递增。人口老龄化的趋势使老人有更多患慢性病的机会，老人至少有一种或一种以上的慢性病，而慢性病的患者有较高的残疾机会、较差的功能状态和较高的死亡率，因而将出现一个健康最弱的群体。其中突出的现象就是高龄老年人自我照料能力减弱，对家庭、社区、政府依赖程度加大。据调查，在80 岁以上男性老人中，能自我照料的只占 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照也日趋减弱，客观上增加了老年人、残疾人护理的困难。 由此可见 ， 我国增强老年护理业服务、提高护理医疗设施的重要性和迫切性。在国外，医疗护理器械高新技术含量越来越多，对新工艺、新材料的要求越来越高。医疗器械的发展趋势可从材料和产品形式两个方面来分析。从材料方面看， 目前手术器械产品材质丰富，除广泛采用含钼不 锈钢外，还采用铜、铝、特殊合 金和塑料等材料；从产品形式来看，手术 器械采用了现代新技术后正突破传统结构，向高效能、设备性发展，但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 2 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。 为了增强我国护理业服务，解决护理病人过程中的诸多不便，我们设计制造了这款新型的 自助型 多功能病床，该病床共可以实现帮助病人坐起、屈膝、 翻身、 排便及吃饭五大功能，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。同时螺旋连杆机构以简单易于加工的特点决定了其低成本性，适合大批生产和大众化的推广，对增强我国护理业服务，有力地促进了我国的医疗保健事业的发展有着重要的现实意义。 计的目标和任务 卧床的病人，如果身体各个部位不经常活动，不仅会造成肌肉僵硬，关节功能萎缩，并且严重的还会影响局部血液流通，引发褥疮等疾病。因此，该护理床在设计时，首先在机械机构上将人体分为四个模块：上身，臀部，大腿和小腿，保证身体这四个部位都能单独活动，具体人体设计尺寸，参考了我国成年人人体主要尺寸标准 1，又从人体工程学的角度 对活动空间范围进行适当的修正。 )(_ v X 其中： 当求 1 50 百分位之间的百分位数时，式中取 “ ” 号；当求 50 99 百分位之间的百分位数时，式中取 “+” 号。 式中： ni 均值 ； 2112_ )(11 ni 标准差 ； K 百分比变换系数 （ 设计该护理床适合 90%的人群使用，故以第 5百分位为下限和第 95百分位为上线， 取变换系数 K=1。） 四块躺板不仅满足病人活动不同部位的需要，以满足人体日 常生活和功能康复以及舒适度的要求。由于人体各部位的尺寸因人而异，而且人体的活动姿势随着具体情况的不同而不断变化，因而利用人体结构和尺度关系，采用标准的人体外形模板，便可以直观的求出人体相对位置的设计参数。本护理床在躺板活动的角度设计上就借鉴了人体外形模板，以实现各部位活动角度和坐姿功能的实现。 14779准规定了三种身高等级的成年人坐姿模板的功能设计基本条 件、功能尺寸，是对人机系统进行考察研究、分析评价、试验设计不可缺少的重要辅助手段。目前，人体坐姿模板 3 在轿车驾驶室的设计上应用比较成熟，该护 理床通过对人体模板要求进行简化如图1示，选择设计需要的尺寸角度进而指导设计。 图 1姿实现角度 4 2 各功能的设计方案 计流程 开 始 设计机构简图 初定关键零件尺寸 强度校核 推算定位尺寸 由定位尺寸 校验设计尺寸 计算 关键 零件尺寸 束 板结构示意图 图 2床板结构示意图 5 如图 2示， 床板分为 8 块，相互间用合叶铰接 ，左右翻时 1、 3、 5、 7 或 2、4、 6、 8 一起绕 X 轴翻转；坐起时 1、 2 一起绕1 膝时 5、 6 一起绕2转的同时 7、 8 板同时被拖起， 7、 8 板一起绕3、 6 板 向下 转动，从而达到了屈 膝的目的。图中 A、 B 为排便的滑板，排便时 A、 B 分别沿 Y 轴正 、 负方向往外滑动， 打开一活门，从而满足排便需要。未工作时床板平置于床架上，和普通的病床一样。采用此种结构的床板，制造简易，且很轻松的克服了各功能间的相互干扰，满足了各个功能协调动作的要求。 起的设计方案 坐起机构是多功能病床上的一个关键机构，其主要的功能是实现患者在护理床上的抬背及端坐功能。多功能病床的抬背机构由液压推杆 1、抬背连杆 2、抬背滚子 3、背板及部分床架组成。设计液压推杆 1 一端铰接于床架 A 处 ，另一端铰接于抬背构件B 处，抬背构件 2 一端铰接于床架 B 处 ，另一端通过滚子 3 与背板连接，中部床板焊接固定于床架 C 处 ，使 之充当机架作用，液压推杆的推动使得抬背构件绕着床架发生转动，通过滚子的作用，使得背板绕着它与中部床板的铰接点 B 为转轴发生转动，简图如图 2示。 图 2起 机构简 图 （平躺状态） 膝的设计方案 屈膝机构也 是多功能病床上的一个关键机构，其主要的功能是实现患者在护理床上 弯曲脚的 功能。屈膝机构是一个丝杆和四杆机构的组合 ,由电动机 1、联轴器 2、螺杆 3、 螺套 3 、 轴承 4、连杆 5 和 7、摇杆 6 和 8、滚子 9 和 10 组成 。屈膝时 由 前端电机 1 驱动 带动 丝杠 3 进行传动， 丝 杆 3 带动螺套 3 向右运动， 电机轴和丝杠间用联 6 轴器 2 和含有推向力 轴承 4 连接件相连，后端通过连杆 5 作用支起大腿翻板 摇杆 6，通过中间连杆 7 带动小腿翻板 摇杆 8， 从而达到屈膝的目的，简图如 图 2示 。 图 2膝机构简 图（平躺状态） 右翻身的设计方案 左右翻身机构也是多功能病床上的一个关键机构，其主要的功能是实现患者在护理床上 翻转 的功能。左右翻身 由电动机 1、联轴器 2、 螺杆 3、 螺套 4、连杆 5、摇杆6 及滚轮组成 。翻身时 由另外一台电动机驱动，电动机工作带动螺杆 3 转动，螺杆 3带动螺套 4 向右 （向左） 运动，由连杆 5 带动 摇杆 6（ 6 ） 旋转，使得床板 8（ 7） 绕E 点旋转， 从而达到左右翻转的目的，简图如图 2示。 图 2右翻身 机构简图 7 便的设计方案 排便机构是多功能病床上的一个辅助 机构 ， 其主要功能是实现 行 动不方便的病人解决生理需求。如图 2示， 7、 8 为用滑道连接在床板上的滑板，可在床板上滑动； 6 为一根弹簧，两端固定在 7、 8 两板上，并保持一定的张力，将板拉紧。 2、 3为两个定滑轮，分别固定在床板的两端； 4、 5 为两根钢丝绳，一端固定在滑板的一边，另一端固定在有凹槽的轮子 1 上； 1 为由电动机驱动的轮子；排便时，电动机工作，带动轮子 1 转动，钢丝绳被拉紧绕在轮子上，并将 7、 8 板往外拉开；排便完后，电动机反转，带动轮 1 反转，钢丝绳慢慢松开， 7、 8 板在弹簧的拉力下合拢。 图 2排便 机构简图 饭装置的设计方案 吃饭装置也是多功能病床上的一个辅助 机构 ，其主要功能是 帮助行 动不方便的病人解决 就餐的 机构装置 。 如图 2示， 1 为一个滚子，固定在床的两边的槽子里，带有刹车装置； 2 为一根杆，分为两段； 3 为一个定位销； 4 为一块长方形木板，用合页板铰接； 5 为一块小三角形，与木板 4 用合页铰接在一起。不用时，把整个装置拨到床的边缘放置；用时只要通过床边的槽推动滚子 1，滑到合适的位置，然后拔出杆2 用定位销 3 固定，再把板块 4 般出，用三角板 5 来固定。 8 图 2饭装置 机构简图 9 3 控制系统原理的设计方案 制端设计 本设计采用无线方式的控制端编程：主要采用红外二极管和红外二极管接收器组成的无线控制端模型（如图 3示） , 采用六 个红外二极管及其接收器 , 其中三 个红外 二极管（设定为 于控制主电路的开通和关断（即电机的启动和关断） , 其余四 个（设定为 分别用于控制三 个电机的正反转（假定高电平为正转 , 低电平为反转）。 制过程设计 上时 , 相应的红外二极管发光 , 使红外二极管接收器接收到相应的信号后 , 使单片机 (80列控制病床相应的回路导通 , 电机开启。然后单片机监测 应的红外二极管接收器接收到的信号 , 如果是高电平时 , 则控制电机正转 , 如果是低电平则控制电机反转。 图 3线 控制端 模型 动机的正反转控制电路 如图 3示，该电路中， 复合按钮，正转起动按钮 常开触头用来使正转接触器 线圈瞬时通电，其常闭触头串联在反转接触器 圈的电路中，用来使 放。反转起动按钮 样。正转时，按下 先是其常闭触头断开，切断 圈电源，然后才使其常开触头闭合， 圈得电，电动机正转。反转时，直接按下 常闭触头切断 圈电源，其常开触头接通圈，电动机反转，停车时，只需要按下停止按钮 样就实现了 电动机正 10 反转控制。 图 3反转控制电路图 11 4 机构设计 本参数的设计 根据一般常识确定床的基本尺寸为：长 左右翻身时床板运动范围为 0 80 、坐起时床板的运动范围为 0 85、屈 膝 时床板的运动范围为 0 35、方便门两边各打开 机构的设计 起机构的设计（图解法） 多功能病床的坐起 机构采用了 液压缸 单个线性推杆推动 机构 。查阅 产品设计人机工程学 手册 【 1】 得人体的坐高大约为 800右，所以本机构中床 板的长度为880子的直径为 30利用 解法设计，取背 板的 中心 长度为 730 图 4起机构初始设计尺寸图 12 查标准液压缸参数手册，选择液压缸的行程为 120 230由 液压缸线性推杆的行程范围得出竖直距离为 404平距离为 556此得出线性推杆的初始 安装位置 ，这样得到了初始状态下的坐起 机构的尺寸， 但由于机构需要满足运动要求，根据设计要求，将背板向上翻转 85 度之后，利用偏移命令，找到转动摆杆的所在位置，得出得出线性推杆的终点安装位置， 这样就可以得到线性推杆的行程，其行程为 190行程正好满足了线性推杆的选用范围，可以直接采用厂家提供的液压缸线性推杆。初步设计完成之后的尺寸如图 4示。 膝机构的设计 （图解法） 多功能病床的屈膝机构采用了一个 螺杆和四 杆机构，用 电动机的转动带动螺 杆的传动使得带动 连 杆推动。 查阅 产品设计人机工程学 手册 【 1】 得人体的臂部 大约为300右，小腿大约为 320右， 初步设计屈膝 大腿 床板的尺寸为 325 屈膝小腿床板 340用 解法设计，这样得到了初始状态下的 屈 膝 机构的尺寸，但由于机构需要满足运动要求，根据设计要求，将屈膝大腿的床板 向上翻转 35度之后，利用偏移命令，找到转动摆杆的所在位置，得出得出 电动机及丝杆的 终点安装位置，这样就可以得到 丝杆 的行程，其行程为 102步设计完成之后的尺寸如图 4示。 图 4膝 机构初始设计尺寸图 13 右 翻身机构的设计 （图解法） 多功能病床的翻身机构采用了一个 螺杆 、连杆 和 摇杆组成 ，用电动机的转动带动丝杆的传动使得带动推杆推动。初步设计一边翻身床板的尺寸为 460初步确定转臂构件的尺寸的长为 420利 用 解法设计，这样得到了初始状态下的翻身机构的尺寸，但由于机构需要满足运动要求，根据设计要求，将背板向上翻转 80度之后，利用偏移命令，找到转动摆杆的所在位置，得出得出电动机及丝杆的终点安装位置，这样就可以得到丝杆的行程，其行程为 300步设计完成之后的尺寸如图 4示。 图 4身机构 初始设计尺寸图 便活门机构 的 设计 结合实际条件，根据床的整体结构，确定部分零件的尺寸：定滑轮 2、 3 的外径30 1 外径 50丝绳各长 1000 14 图 4便活门 初始设计图 （主视图） 图 4便活门初始设计图 （左视图） 桌机构的设计 如图 4示，根据床体可大致确定餐桌机构的尺寸，总高大约为 600子1 的直径为 302 杆两段高分别为 300 2003 为一个直径为 8 的定位销， 4板尺寸 5001806 为 50100三角板块。 图 4桌方案初始设计图 15 功能病床三维 图 根据上述的设计 ，多功能病床的三维图如图 4示。 图 4功能病床三维图 16 5 零件设 计 动机的选择 膝电动机 1) 选择电动机类型 按已知的工作要求和条件，选用 单相电容式减速电动机。 2) 功率 取 10s，极限角度取 35 ,摇杆 角速度 sr a 0 6 8 0/35111 由第 4 章的图 4得 ， 摇杆的长度 1l 为 210 速度 0 1 工作机所需要的电动机输出功率为 由公式 1000 得 000由电动机至工作机之间的总效率 2242 滚轮轴承联轴器螺套螺杆查附录 4，可得螺杆=轴器=套=承=轮= 取负载 F =2000N，所以 0 0 0 01 0 0 0 11 (忽略了轴的转动惯量及连杆质量 ) 式中 : F 工作机的阻力， N ； V 工作机的线速度， m/s ； w 工作机的效率，一般取 电动机实际功率 d 1 9 21 9 。 所以选用额定功率为 240W 的单相电容式减速电动机。 17 3) 转 速 由 第 4 章的图 4知屈膝 螺杆导程 l 最短约为 102 那么由上身坐起的时间取 10s，螺杆螺纹间距 d=5以得出电动机的最低转速约为 0 21 右翻身电动机 1) 选择电动机类型 按已知的工作要求和条件，选用 单相电容式减速电动机。 2)功率 取翻身时间 2t =10s，极限角度取 80，则转臂角速度 1 5 由 第 4 章图 4得摇杆的长度 2l 为 420速度 工作机所需要的电动机输出功率为 由公式 1000 得 000由电动机至工作机之间的总效率 42 滚轮轴承联轴器螺套螺杆查附录 4，可得螺杆=轴器=套=承=轮= 取负载 F =2000N，所以 0 0 0 01 0 0 0 22 (忽略了轴的转动惯量及连杆质量 ) 式中 : F 工作机的阻力， N ； V 工作机的线速度， m/s ； w 工作机的效率，一般取 18 电动机实际功率 d 。 所以选用额定功率为 1000W 的单相电容式减速电动机。 3)转速 由 第 4 章 图 4知左 （ 右 ） 翻身 螺杆导程 l 最短为 105翻身的时间 d=5此可以得出电动机的最低转速约为 0 52 便活门 电动机 因排便活门采用滚珠滚动装置，磨擦较小且所使用恢复小弹簧的弹径系数较小，因此所需功率也很小，根据实际情况选用功率 120W，转速 n=1r/s 的较小电动机。 起 液压缸 的设计与校核 液压缸是液压传动系统中的执行元件，它是把液压能转换成机械能的能量转换装置。 压力的选择要根据载荷大小和设备类型而定。还要考虑执行原件的装备空间、经济条件及元件供应情况等的限制。在载荷一定的情况下，工作压力低，势必加大执行元件的结果尺寸。对于本装置，从便于装缸以及求设备结果紧凑、实 用等设计角度出发，根据参考文献中并考虑执行元件液压缸的结构尺寸 。 查液压与气压传动表 步选工作压力为 7 （ 1）初步选定工作压力为 7选系统背压为 路损失为 2p =液压缸的压力为 10D=2d。 （ 2） 液压缸 D 和 d 的确定 当压力油进入无杆腔时，活塞上所产生的力为 （如图 5示） ： mm )(4)( 2222122111 (5式 中 ： 液压缸的有效面积、 21 液压缸的机械效率，m 由活塞及活塞杆密封处的摩擦阻力所造成的损 失，在额定压力下 ，通常取 m = D 缸筒内径 ； d 活塞杆内径 。 代入 5据 ，得 19 2(4 221 因 0 103 N 则 D=49 当压力油进入有杆腔时，活塞上所产生的力为 （如图 5示） ： mm )(4)( 2122121121 代入数据 ， 得 2(7)4 221 则 D=60以上计算得： D=60 d=30 5活塞杆液压缸计算简图 （ 3）活塞杆强度及稳定性验算 活塞杆稳定性验算： 22 其中： 活塞杆弯曲失稳临界压缩力， N； K 液压缸安装及导向系数 ； 实际弹性模数 ； I 活塞杆横截面惯性矩， 4m ； a 材料组织缺陷系数，刚才一般取 a 1/12； b 活塞杆截面不均匀系数，一般取 b 1/13； E 材料弹性模数，钢材 E=10 安全系数，通常取 3 6。 20 则 E I )(1( 圆截面： 44 活塞杆的最大伸出量 L=4002L=800 22 452222 5 因为 F=1 410 N F （ 4） 校核 活塞杆在稳定工作情况下 M P 查机械设计手册 表 56】 ，得 80M P an 54180 因p所以合格 膝机构中零件 轴的设计与校核 1、 求轴上的功率 1P ，转速 1n ，和转矩 1T 。 211 轴承螺杆电机 (忽略连杆自重 ) m in/1 5361161 经整体规划将轴设计为空心光轴。 2、 初步确定轴的直径 3)( 3 43 41101 其中从机械设计 【 6】 查表 15 （见附录 5） ，0A=103，取 = 21 选用内径为 27径为 45 45 钢经调质处理。 3、 轴的结构设计 根据轴向和周向定位要求，将轴与转臂套筒用螺栓联在一起，具体位置由床整体结构来确定。 4、 初步选定滚动轴承 因轴承所承受的轴向 力可忽略，认为只受径向力，选用深沟球轴承。 5、 轴的强度校核 只校核轴的危险截面，因该轴所受弯矩可忽略，下面只按扭转强度校核。 其中1查 机械设计 【 6】 表 15 1 0 9 1 d 434311 ）（）（ 轴的计算应力 111 71p a M p 由前面轴的材料为 45 钢，调质处理 ， 查 机械设计 【 6】 表 151 1 5 5 M 。 因此1，故安全。 身 机构中零件 轴 的设计与校核 1、 求轴上的功率 2P ， 转速 2n 及转矩 2T 。 222 轴承螺杆电机 .（忽略连杆重量） m 2 5362262 将轴设计为空心光轴。 2、 初步确定轴的直径 33 42202 ）（）（ 先选用内 径 21外 径 37 45 钢管，待后面校核。 3、 轴的结构设计 根据轴向和周向定位要求将轴与转臂套筒用螺栓固定，同时考虑到传动角的范围将连杆在轴上的固定孔偏离转臂套筒固定孔 夹角 分别 为 40。 22 4、 初步选定滚动轴承 因轴承所受轴向力可忽略，认为只受径向力，选用深沟 球轴承。 5、 轴的强度校核 因这两根轴所受弯矩很小，可忽略，认为只受扭矩作用，故按扭转强度校核。 轴的计算应力 M 0) 由以上计算确定轴的材料为 45 钢，经调质处理。 查 机械设计 6手 册 得1 1 5 5 M 12 故此轴 安全。 杆的设计与校核 1、螺杆的确定 因 两根螺杆中使病人翻身机构中螺杆受力最大，故先设计该机构中的螺杆， 负载T=2000N，螺杆轴向力最大为 2000N。 根据螺旋传动的设计计算公式 2( ) / 2 / 2 t g d Q f d . 式 中 ： Q 轴向载荷 1000N. 螺纹伸角 =5 ，当量摩擦角V=5； 2d 螺纹中径，查找相关资料取2d=20 支撑面平均直径，d=20 f 摩擦系数，取 f = 因此计算得 2760 由此得出螺纹最小扭矩为 2760 时即可将 1000N 负载支起。 而电动机提供给螺杆的转矩为 8 2 7 690 6 因 2 7 6 08 2 7 6 ，故符合要求。 2、螺纹长度的确定 由前面电动机选择过程中求电动机转速时算出的数据： 屈膝螺杆导程为 102纹选 120床的整体结构确定螺杆总长度 150 翻身螺杆导程为 105纹选 120床的整体结构确定螺杆总长度 150 材料选用 45 钢。 3、螺杆强度校核 23 223 式 中 ： F 螺杆所受的轴向压力 A 螺杆螺纹段的危险截面面积， 214（1 螺杆螺纹抗扭截面系数， 3116= T 螺杆所受扭矩， 8276 。 经计算得 。 前面已选定 45 钢，查 机械设计 【 6】 表 手册 5 。 因 安全。 4、螺杆稳定性校核 因屈膝螺杆柔度 40s 故不必进行稳定性校核，只校核翻身机构中的螺杆。 564/18 式 中 ： 螺杆的长度系数，查 表 5附录 7） ； l 为螺杆的工作长度； i 为螺杆危险截面的惯性半径。 若螺杆危险截面面积 214 ，则 41 6 2 5 0)5 0 245222 式 中 ： E 螺杆材料的拉压弹性模量， E=510 为螺杆危险截面的惯性矩， 441 ,64 。 v 15682/2010/27602/)(/ 2 015681 6 2 5 0 故认为螺杆稳定。 24 6 设计总结 案的评价 这款病床主体传动装置采用了螺旋连杆组合机构，简单实用的传动方式与灵活的连接形式使其轻松的克服了各项功能相互干扰的弊端。从而摈弃了以往设计时为 克服 25 上述弊端而采用床板与传动装置固定连接或采用气囊等复杂的结构，以简单的传动原理实现了各项功能。从经济性和实用性上考虑，螺旋连杆机构以简单易于加工的特点决定了其低成本性，从而为大批生产时的成本压缩奠定了基础。另外，该病床适用于所有因病或其它原因引起的身体不便移动的人（包括瘫痪病人，重症病人等），而不仅仅为家庭老人而设计，因而有巨大的市场需求。 相近产品的比较及主要创新点 与以往的设计相比较，该病床结构简单，制造容易，且实现了所有功能的自动控制，很好的解决了护理工作中的诸多不便，其主要创新点如下： 1) 将病床床板分割成 8 块，用铰链联接，搁置在床架上，病人平躺时安全可靠，坐起、屈膝和翻身时，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，从而克服了坐起、屈膝与翻身的传动干涉。 3) 排便活门的开闭采用了钢丝绳、定滑轮组合机构，传动稳定可靠。 4) 转臂轴由螺旋连杆组合机构驱动，传动角接近 90，传动效率高。 5) 全部采用低副机构，加工简单、力量大，磨损小。 6) 各功能采用独立的电机驱动，在电路设计上根据动作的需要，设置了相应的自锁和互锁，并有行程开关限位，由病人自己点动控制，舒适 自知。 用前景 1) 该病床适用于各种原因引起的卧床不起，身体不能自主移动的病人，且目前市场上还没有如此功能完善且操作简单的产品，因而有巨大的市场需求。 2) 该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，可有效促进血液循环和防止褥疮的发生，且减轻了护理人员的劳动强度。 3) 该病床技术含量较高，成本低，加工简单，工作可靠。 致谢 本论文是在导师刘羽老师的虚心指导下完成的。 感谢刘老师对我的指导，刘 老师的严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样。 刘 老师循循善诱 的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。无论是在 课题的选题还是定稿、研究的方法、 26 技术路线以及本