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护理床的设计【
护理床设计【三维
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全自动护理床的设计与制作【三维图】.zip,护理床的设计【,护理床设计【三维
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!【包含文件如下】【机械类设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc【需要咨询购买全套设计请企鹅97666224】.bat1.txtA0-总装配图11.DWGA1-床上框架.DWGA1-床下框架.DWGA2-侧翻（左边）.DWGA3-抬背.DWG中下中板.DWG坐便.DWG床侧板.DWG床头尾.DWG装配装配.STEP设计说明书.docx摘 要医疗设备行业是关系到国民卫生健康的重点行业，随着社会经济和生产力的重要发展，医疗设备方面，发展尤为迅猛，各种先进的检测设备如医用CT机、医用磁共振机等，同时，各种医用辅助设备也相继出现，如帮助瘫痪病人行走的机械腿，进行精密手术的微型机器人等，这些先进的医用设备能够解决一些传统医疗手段无法处理的疾病，极大地减除了病人的痛苦，提升了社会的幸福感。但是，用于病人恢复及休息的护理床发展却较为缓慢，而针对瘫痪病人自主调节的护理床相关研究较少。本文以全自动护理床为研究对象，采用整体框架结构，根据设计要求，分析现有的全自动护理床的发展现状，采用三维设计软件，对全自动护理床的整体方案进行设计，包括各分体床板、整体框架、充气助便器及电动缸，并对其电动缸传动系统进行详细设计，对电动机选型、齿轮减速器定量设计，最后根据床体的实际受力情况，对床体的整体受力进行详细的受力分析及强度校核，为后续全自动护理床研究提供了切实的借鉴意义。关键词：全自动护理床，传动系统，弯曲强度AbstractMedical equipment industry is related to the national health industry, with the development of social economy and productivity, and medical equipment, particularly the rapid development, all kinds of advanced testing equipment such as CT and MRI machine, at the same time, a variety of medical auxiliary equipment have also appeared, such as help paralyzed patient walking leg precise operation, micro robot, these advanced medical equipment can solve some of the traditional medical method can not deal with the disease, greatly less pain, enhance the social sense of happiness. However, the development of nursing beds for patient rehabilitation and rest is relatively slow, while studies on the nursing bed for self adjustment of paralyzed patients are relatively few.The full automatic nursing bed as the research object, the overall frame structure, according to the design requirements, the development status of the existing automatic nursing bed, using three-dimensional design software, design the overall scheme of full automatic nursing bed, including the body, the whole bed frame, inflatable aid closet and electric cylinder. And the detailed design of the electric cylinder drive system, gear reducer of motor gear selection, quantitative design, finally according to the actual bed body force, the whole of the bed body by the detailed stress analysis and strength check, for the subsequent automatic nursing bed research provides a practical reference significance.Keywords: Fully automatic nursing bed, transmission system, bending strength目录摘 要IAbstractII第一章 绪论- 1 -1.1 课题目的和意义- 1 -1.2 医疗设备发展现状- 2 -1.3 国内外研究状况- 3 -1.4文章研究的内容及结构- 5 -第二章 机械传动实验台机械设计- 6 -2.1 SolidWorks三维软件简介- 6 -2.3 整体系统结构设计- 6 -2.4 床头升起功能- 8 -2.5 床尾下降功能- 8 -2.6 床板侧翻功能- 9 -2.7 充气助便器功能- 10 -第三章 电动缸结构设计- 12 -2.1 电动机选择- 12 -2.2齿轮传动结构- 13 -2.2.1 齿轮减速箱简介- 13 -2.2.2齿轮减速器选型及设计- 14 -第四章 护理床床体强度校核- 18 -结论- 22 -摘 要医疗设备行业是关系到国民卫生健康的重点行业，随着社会经济和生产力的重要发展，医疗设备方面，发展尤为迅猛，各种先进的检测设备如医用CT机、医用磁共振机等，同时，各种医用辅助设备也相继出现，如帮助瘫痪病人行走的机械腿，进行精密手术的微型机器人等，这些先进的医用设备能够解决一些传统医疗手段无法处理的疾病，极大地减除了病人的痛苦，提升了社会的幸福感。但是，用于病人恢复及休息的护理床发展却较为缓慢，而针对瘫痪病人自主调节的护理床相关研究较少。本文以全自动护理床为研究对象，采用整体框架结构，根据设计要求，分析现有的全自动护理床的发展现状，采用三维设计软件，对全自动护理床的整体方案进行设计，包括各分体床板、整体框架、充气助便器及电动缸，并对其电动缸传动系统进行详细设计，对电动机选型、齿轮减速器定量设计，最后根据床体的实际受力情况，对床体的整体受力进行详细的受力分析及强度校核，为后续全自动护理床研究提供了切实的借鉴意义。关键词：全自动护理床，传动系统，弯曲强度AbstractMedical equipment industry is related to the national health industry, with the development of social economy and productivity, and medical equipment, particularly the rapid development, all kinds of advanced testing equipment such as CT and MRI machine, at the same time, a variety of medical auxiliary equipment have also appeared, such as help paralyzed patient walking leg precise operation, micro robot, these advanced medical equipment can solve some of the traditional medical method can not deal with the disease, greatly less pain, enhance the social sense of happiness. However, the development of nursing beds for patient rehabilitation and rest is relatively slow, while studies on the nursing bed for self adjustment of paralyzed patients are relatively few.The full automatic nursing bed as the research object, the overall frame structure, according to the design requirements, the development status of the existing automatic nursing bed, using three-dimensional design software, design the overall scheme of full automatic nursing bed, including the body, the whole bed frame, inflatable aid closet and electric cylinder. And the detailed design of the electric cylinder drive system, gear reducer of motor gear selection, quantitative design, finally according to the actual bed body force, the whole of the bed body by the detailed stress analysis and strength check, for the subsequent automatic nursing bed research provides a practical reference significance.Keywords: Fully automatic nursing bed, transmission system, bending strength目录摘 要IAbstractII第一章 绪论- 1 -1.1 课题目的和意义- 1 -1.2 医疗设备发展现状- 2 -1.3 国内外研究状况- 3 -1.4文章研究的内容及结构- 5 -第二章 机械传动实验台机械设计- 6 -2.1 SolidWorks三维软件简介- 6 -2.3 整体系统结构设计- 6 -2.4 床头升起功能- 8 -2.5 床尾下降功能- 8 -2.6 床板侧翻功能- 9 -2.7 充气助便器功能- 10 -第三章 电动缸结构设计- 12 -2.1 电动机选择- 12 -2.2齿轮传动结构- 13 -2.2.1 齿轮减速箱简介- 13 -2.2.2齿轮减速器选型及设计- 14 -第四章 护理床床体强度校核- 18 -结论- 22 -III第一章 绪论1.1 课题目的和意义医疗行业是一个于国家民生息息相关，随着社会经济和生产力的重要发展，世界医疗行业也发生了重大转变，最开始的医生还智能依靠简单的听诊器对病人的病情进行分析，更多的是依靠医生的经验，和医生的主观能力具有很大的关系，医疗各种辅助设备如用于瘫痪病人的护理床、做各种复杂手术的相关设备也都比较落后，随着现代科学的逐步发展，并凭借先进的制造业为依托，医疗行业也产生了重大发展，尤其是在医疗设备方面，发展尤为迅猛，各种先进的检测设备如医用CT机、医用磁共振机等，这些先进的医用观测设备能够帮助医生进行前期的判断，使得看病的这个过程更为科学化及合理化，同时，各种医用辅助设备也相继出现，如帮助瘫痪病人行走的机械腿，进行精密手术的微型机器人等，这些先进的医用设备能够解决一些传统医疗手段无法处理的疾病，极大地减除了病人的痛苦，提升了社会的幸福感1。但是，用于病人恢复及休息的护理床发展却较为缓慢。护理床最开开始被用于病人的休息是在19世纪初期，德国医院首先引入了可以帮助病人排便、移动的护理床，在之后的100多年间，虽然护理床的结构发生了一定的变换2，但总体并没有发生太大的改变，还是保留着可以调节床头倾斜度、床尾倾斜度及排便等几个功能，而且还多为需要其他人帮助调节，而针对瘫痪病人自主调节的护理床相关研究较少。因此，本项目针对全自动护理床的结构进行研究设计，全自动护理床的客户群体主要是针对瘫痪失去行动能力的病人及老人，采用全部电机驱动的自动控制方式，能够完成多个动作，保证瘫痪病人的生活需要。本项目对医院中的瘫痪病人的病床使用情况进行了调研，对其基本需要的动作进行统计和归纳，包括床头板上升，床尾板下降、左右床板倾覆、充气排便器等动作，并结合单片机自动控制远离，研发设计了全自动护理床，能够解决瘫痪病人无法行动的生理需要，为后续医用床的研发和设计提供了借鉴作用3。1.2 医疗设备发展现状医疗设备行业直接关系到国民的健康程度，是一个国家的重点研发项目，经过近100多年的发展，医疗设备行业得到了长足的发展，我国在上个世纪末端开始，全民经济活力随着改革开放被释放出来，中国人民依靠其勤劳和智慧，中国经济经过黄金发展的10年，已经成为国际的大工厂，其工业化总量居在世界前列，但依然摆脱不了大而不强的帽子，尤其是在医疗设备行业更为明显，各种低端的医疗设备过度竞争，各家国内企业甚至采用灰色手段、回扣等方式取得国内医院的订单，而各家企业不能对这些设备的心梗加以改善，这大部分国内自主生成的医疗设备还处于技术含量较低的阶段，依然存在粗制仿造、总量不重质、价格低廉，技术附加量低等问题4。纵观世界上的医疗设备制造业强国，美国、德国、日本及其他欧洲国家，都掌握着最为先进的技术，其生产的产品占用国内资源少，全能够卖出高价，具有很高的技术含量及市场竞争力，这和这些欧美国家的制造业发展时间较广也有关系，欧美国家从第一次工业革命开始，就重视到了医疗设备的重要性，以国家为主导力量，成立多个科研小组，将当前社会上急需的技术进行立项攻关，实现了整体社会的技术创新和革命。现在，整体世界上的医疗设备发展越来越趋于全球性和集成性，各个国际著名跨国企业为了能够打入本地市场及摊薄其高昂的研发费用，其纷纷采用各个其他国家大肆收购、独资建厂及合资建厂等多种方式，在自己行业中的龙头企业如西门子、东芝、通用等，纷纷采用这种方式打入到其他国家的市场，并凭借其雄厚的产品研发能力，过硬的产品质量，而迅速占据了其行业的高端市场，并形成了极强的壁垒性，其他企业很难突破5。目前，医疗设备发展的趋势正向现代化、集成化、信息化及智能化多方面发展。首先，医疗设备增加自动化的功能能够解决对医生及操作人员要求过高的问题，到了2000年之后，随着人民生活水平的提高，人们对医疗健康的重视程度也达到了前所未有的高度，各大医院都出现人满为患，好的医生资源更是一号难求，这就需要不断提高医疗设备的自动化和智能化，将已经被现代医学已经认可的理论融入到相应的医疗设备中，解决医生资源紧张的难题，但不可否认的一点，中国的高端医疗设备还是被国外的企业所垄断，国外生产的高档磁共振设备、自动化的手术辅助设备在国内还不能实现替代，这不仅仅是设计水平的不足，其更多是表现为全民工业实力的落后，包括了材料冶金水平、热处理水平、制造加工水平及装配水平等多方面的，中国医疗设备行业要想在全民经济低谷中突围，必须紧握市场命脉，提高自己的核心竞争力。第三、服务全民化，现在的医疗设备企业不仅仅是设备的提供方，还会提供相应的设备培训，及一套完善的病情诊断及沟通，和使用院方及时沟通，为其提供了更为人性化的服务；四、设备的技术含量高，现在的医疗设备产品无论从外观上还是从性能上来说，和10年前的都有着极大的改善，随着制造业的技术快速发展，医疗设备业在近些年的技术含量上也有了显著的提高，其采用智能化，设计的巧妙化的设备也越来越多了，各家企业在依托先进的技术，向高端化、精细化、智能化等多方面发展7。1.3 国内外研究状况社会生产力逐渐发展，人们的物质生活得到了很大的富足，人类的寿命也得了不同程度的延长，据世界卫生组织调查，1900年的世界人类平均年龄为50岁，2000年世界人类的平均年龄为60岁，预计到2020年，人类平均年龄能够达到70岁。人类的寿命延长同时也伴随着老龄化社会现状加剧，我们身边的老年人日益增多，同时，一些老年人的身体并不好，甚至到了无法走路的程度，而儿女们的工作和生活又过于忙碌，有时候瘫痪老人身边并没有人进行照顾，这给老人及家庭的生活带来了很大的困扰，这时，智能化的护理设备就成了新的一个研究方向。国家也成立了相关部门及相关资金资助项目对这些医用智能化的护理项目进行资助，致力于解决瘫痪病人的护理难题。护理床是一个医用智能化护理项目的一个小的分支学科，发展初期，护理床的功能只是解决病人的休息，发展到现在，护理床已经能够满足病人的适当运动及排便的多种功能，对无人照顾的瘫痪病人是一个福音，这类全自动护理床也在市场上得到了很好的市场效果，从使用经济性方面考虑，以为瘫痪病人的全天陪护人员的价格大约在200300之间，而一套国内产的自动化化程度较高的护理床的价格大约在5万左右，仅是陪护工人7-9个月的工资，能够极大地降低了瘫痪病人家庭的使用负担8。目前，全自动护理床在我国的研发还未取得较大的进展，各家企业还是在传统的病床上增加一些简易的功能，离完全的自动化的距离还较大，瘫痪病人也并不能依靠这种护理床取得完全的自主运动。而一些欧美国家的研究进展较为迅速9，由于其高昂的人工成本，同时，其特有的社会文化对瘫痪病人的全自动护理床的需求极为迫切，一些医疗设备前沿企业已经对自动护理床取得了一定的研发成果，并在市场上取得了不错的评价，但是其护理床的价格约为15万元，以国内中产阶级的消费水平相比，很显然不能被大部分家庭所接受，这些家庭已经为了治疗瘫痪病人花费了全家的积蓄，昂贵的护理设备显然又给贫穷的家庭更大的压力。按照护理床的结构和性能，能够将其分为以下几类：按照动力类型进行划分，可以将护理床分为手动护理床和电动护理床两大类，这两类护理床最大的不同是在于驱动形式的不同，手动形式的护理床是依靠其他人员或者患者自身触碰推拉床身上的一些机构，实现床体的角度变换等操作，这种病床结构还是比较落后的，大部分医院的病房里基本都为这种病床，这种病床适用于不完全瘫痪的患者或者是有家人看护的瘫痪患者。另一种病床为电动护理床，采用电能为动力源，在瘫痪病人的手旁有操作按钮，病人只需按下某几个按钮，通过控制单片机集成的控制单元向驱动电机发出信号，进而完成了整个系统的运转，新一代具有技术含量的护理床都是采用电动的形式10。护理床按照功能可以分为基本样式护理床、中等样式护理床及顶配样式护理床。基本样式护理床是采用基本结构制造的护理床，整体设计较为简单，并不具备胎位复杂的功能，其驱动力也多为人力，这种基本样式的护理床在现在还是占据主导地位，其采购价格便宜，但对于一些特殊人群并不适用。中等样式的护理床的驱动力一般电力，其配备了一定的自动化系统，能够执行一些患者的简单操作，但功能较为简单，并不能完全满足瘫痪病人的需要，只是在普通病床上增加了1到2个的油缸，可以自行病床更换角度的要求，而且价格比基本样式护理床贵了很多，性价比较低，所以在市场上并没有推广。顶配样式护理床具有一定的智能属性，其具备了语音识别功能，可以满足瘫痪病人的基本使用要求，如床头板抬起、床尾板抬起、床身倾覆、智能坐便及床体行走等功能，使得护理床变为一个可以移动的护理平台，极大地解决了病人的看护难题，但是，其最大的问题就是市场终端的价格太贵，而且不能满足每个患者的使用要求，大部分功能都是出于闲置状态，造成了成本的浪费。1.4文章研究的内容及结构随着社会经济和生产力的重要发展，世界医疗行业也发生了重大转变，医疗各种辅助设备如做各种复杂手术的相关设备也都比较落后，随着现代科学的逐步发展，并凭借先进的制造业为依托，医疗行业也产生了重大发展，尤其是在医疗设备方面，发展尤为迅猛，各种先进的检测设备如医用CT机、医用磁共振机等，这些先进的医用观测设备能够帮助医生进行前期的判断，使得看病的这个过程更为科学化及合理化，同时，各种医用辅助设备也相继出现，如帮助瘫痪病人行走的机械腿，进行精密手术的微型机器人等，这些先进的医用设备能够解决一些传统医疗手段无法处理的疾病，极大地减除了病人的痛苦，提升了社会的幸福感。但是，用于病人恢复及休息的护理床发展却较为缓慢，护理床起源于德国，在之后的100多年间，虽然护理床的结构发生了一定的变换，但总体并没有发生太大的改变，还是保留着可以调节床头倾斜度、床尾倾斜度及排便等几个功能，而且还多为需要其他人帮助调节，而针对瘫痪病人自主调节的护理床相关研究较少，因此，本文对全自动护理床的结构原理及整体架构进行深入的研究，具有很强的现实意义。本文主要内容和结构如下：第一章：论文选题意义、全自动护理床分类和特点以及国内外发展与研究现状；第二章：分析现有全自动护理床的分类，采用三维软件SolidWorks，对全自动护理床的机械结构进行三维造型； 第三章：对全自动护理床的液压油缸进行设计；第四章：利用材料力学所学知识，对床体结构进行强度校核；第五章：结论与展望。第二章 机械传动实验台机械设计2.1 SolidWorks三维软件简介Solidworks软件是目前最为流行的机械工程师建立模型的三维软件，其以后自身强大的功能及人性化的设计，已经成为帮助机械工程师进行设计的最佳工具。SolidWorks公司成立于90年代初期，发起人是两个机械工程师，他们建立公司的初衷是研发一款建立实体模型的单位软件，帮助机械工程师解决复杂结构的设计难题，原始没有三维软件的时候，机械工程师进行复杂结构的设计，都是依靠自身的设计经验和强大的空间三维想象能力，工作效率低、易出现错误、入职门槛过高。当这个软件研发出来后，解决了机械工程师的难题，正因为如此，SolidWorks软件自创办以来，得到了迅速发展，目前已经在全球成立了累计达到300余家的经销网点，并多次获得最受机械工程师最受欢迎软件称号11。SolidWorks软件带来了一个创新的时代，其采用创新性的三维模型技术，是世界上第一款在Windows系统上实现三维建模的软件，其软件功能十分强大，同时，其采用的窗口型操作方式，和windows操作极为相似，并通过人性化的帮助向导功能，提升了新人的熟悉度，SolidWorks软件特点是功能丰富、极易入手和技术创新，其具体表现为以下几点：首先，随着软件的更新，内部逐渐兼容了有限元分析功能、标准件导入功能、二维图制作功能、演示动画制作、管路及电缆制作等多项功能，基本是涵盖了机械工程师在日常工作中所需的所有功能，方便使用者通过这一个软件完成整个设计的完整的过程，极大地简化了平时工作的繁琐性，提升了工作效率；软件极易上手，SolidWorks内部包含了多种语言的演示实例和帮助文件，并且其采用和windows相似的窗口操作系统，使初学者只要熟悉了Windows系统之后，就能极易入手12。2.3 整体系统结构设计本方案用三维软件对整体结构进行三维造型，首先在零件操作中，根据各零件的实体尺寸建立零件，螺栓、螺钉、螺母等标准件不需要建立三维模型，三维软件能够直接查找到这些标准件的模型，节约了设计者的建模时间。各零件模型建立成功后，在软件中建立装配体，根据各零件自身的装配关系，现将零件装配到子装配体中，包括各分体床板、各支撑油缸、充气助便器及气泵等等几部分。对其外表改变其颜色，完成整体结构的建模13。本方案设计的全自动护理床采用框架结构设计，整体外形类似于病房中常见的病床，在头上方、脚下方及两个侧面分别有保护板，防止病人由于侧翻等意外情况跌出病床。病床分为12个床板，在上、中、下及脚部各分部3个床板，总共共有12个床板，在相邻床板之间采用铰接方式，这就促使了几个床板可以成为一个整体 ，同时，其也可以相互转变角度。床板的转换角度是通过电动缸进行驱动，共有4个电动缸完成相应的动作，它们的作用分别是1个电动缸控制3块床头板的抬起和落下，1个电动缸控制床尾板的抬起和落下，2个侧翻电动缸分别控制两侧2个床板的侧翻，进而完成整体系统动作的转换。图2.1 全自动护理床整体结构本套全自动护理床床板能够根据瘫痪病人的需求，完成以下功能：1.床头板抬起；2.床尾板下降；3.侧板倾覆；4.充气助便器进行充气；5.床脚处采用滑轮形式，病床可以改换成轮椅形式，方便瘫痪病人在别人协助之下，进行移动。整体设备都采用电控方式，在患者手旁的侧面板上安装有操作按钮，瘫痪患者能够很方便地对全自动病床的动作进行控制，同时，针对病情较为严重的病人，还可以配备语音控制功能，病人无需进行按钮操作，只需语音说出相应的指令，在床头旁有信号收集器，对患者的语音进行分析处理，进而控制全自动护理床进行相应的动作，解决了患者无法控制病床的难题。2.4 床头升起功能床头升起功能是针对瘫痪病人需要吃饭、喝水及看书等一系列生活必须的动作，也是现在自动化程度较高的护理床都具备的一项功能，本方案采用一个电动缸带动连杆机构进而控制3个床头板升起，同时，床头板和中床板采用铰接方式，床头板能够沿着铰接轴产生转动，进而可以实现床头板的抬起动作。图2.2 床头抬升结构护理床床头提升机构采用杠杆机构，电动缸抬起2根厚度为5mm抬起支臂，抬起支臂能够托起床头板，由于杠杆结构是中间为支点，电动缸控制杠杆结构的短臂，这可以使得电动油缸使用较小的力就可以托起床头板，可以使得选择更小型号的电动缸，节约了设计成本。2.5 床尾下降功能床尾下降功能能够解决瘫痪病人落下腿、活动脚关节及护理床变换成轮椅的难题，床尾下降的驱动结构也是采用驱动电缸形式，通过驱动电缸控制连杆机构，连杆机构和床尾板相连。驱动电机和连接杆采用铰接形式，通过电动缸伸缩，能够带动连接杆改变位置，同时，连接杆和带动床尾移动的两个连杆采用焊接形式，连接杆形状为U形，连接杆的一端和床尾相连，另一端和床身板相连，连接杆的中心和连接板焊接，完成电动缸动力的传递。床尾下降的极限位置时下降50度，能够满足一般患者的使用要求，同时两个床尾板还可以通过人工调整角度，在这里未使用自动调整角度是考虑到两个床尾板之间的角度变换动作并不常用，可以有效降低设备的开发成本。 图2.3 床尾降低结构2.6 床板侧翻功能侧翻功能是解决瘫痪病人翻身等难题的有效手段，目前的自动护理床，增加侧翻功能的护理床还较少，侧翻功能的执行形式和床尾下降功能的执行机构类似，都是采用电动缸驱动，进而带动连杆机构推动单侧的床头板和床身板产生倾覆功能，使得瘫痪病人能够完成翻身。图2.4 侧翻结构2.7 充气助便器功能瘫痪病人在床上离不开排便，传统的护理床在床板地下有一个简陋的塑料马桶，极其不美观，同时，也造成了病人的排便舒适性较差，影响瘫痪病人的幸福感，本项目针对瘫痪病人的排便难题，采用全自动充气式助便器，在床头处布置了小型充气泵，当患者按下按钮时，充气泵自动向充气马桶内部充气，完成充气马桶的充气，充气助便器极大便于患者进行排便，同时平时不用的时候，排便器自动放气，提高了美观性。图2.5 充气助便器充气助便器和充气泵直接连接，并通过换向电磁阀控制助便器的充气和放气，当瘫痪病人有排便需求时，只需按下按钮，充气助便器能够在半分钟之内迅速充气。第三章 电动缸结构设计本项目大部分设备采用电动缸进行驱动，是由于电动缸具有动作准确、无需特定的动力驱动元件等优点，被广泛使用于各机械设备中。由于本项目设计的全自动护理床需要结构简单、设备稳定可靠，而且对油缸的行程准确度要求较高，同时，也不可能使用液压油缸之类对环境有污染的驱动元件，所以，本方案采用电动缸驱动形式。电动缸的结构一般分为驱动电机、减速机构、轴承、丝杆及滚珠丝杆组件等几部分，如下图所示，下文根据床头电动缸的使用工况，对其电动机及减速机构进行选型及设计，其他电动缸的受力情况类似，由于篇幅有限，在这里就不进行赘述了。2.1 电动机选择电动机是是电动缸的工作母机，其提供能量驱动各个实验设备的运转和运行，本方案的设计经过多级减速设备的输出端的功率最大为0.5kw，因此，对本方案的电机进行选型设计。(1)电动机类型： 计算电动机工作所需功率：输出所需功率：;电机驱动功率：;电动缸主要是功耗损失主要是在传动系统、滚珠丝杆等方面，因此，进行电动机所需功率设计。其中，为轴承工作效率，0.8 为传动系统效率，0.97 为滚珠丝杆效率，0.8所以（2）电机型号确定根据电机选型手册，对电机功率留有一定安全系数，对电机型号查表得出，驱动电机为：Y90L-6，电机功率：1.1Kw，转速：910。大部分电动缸的传动系统采用齿轮传动形式，本方案设计的齿轮传动的减速比为2.3，对齿轮传动机构进行设计计算。2.2齿轮传动结构2.2.1 齿轮减速箱简介齿轮减速箱是最古老的一种，其采用两种齿形相同，齿数不同的圆锥齿轮对其实现传递扭矩的运动，齿轮减速器目前依然是使用种类最多的减速器，按照其结构又可以分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器。这两种减速器的最大区别在于两个轴是否在一个平面上，但一般轴线并不相同，根据客户的定制要求，也可以做成同轴线的圆柱齿轮减速器，圆锥齿轮减速器采用两个圆锥齿轮相互啮合，其输入轴和输出轴并不在一个截面上，两个轴相互垂直，所以主要用于需要改变两个轴方向的场合。在1990年以后，以SEW为代表的一批国际巨头齿轮企业进军到中国市场，我国上千家齿轮减速箱生产企业，但我国的齿轮减速箱企业还处于低端，一部分企业在按照国家标准，剩下的企业则在模仿国外的顶尖企业在生产相同规格的减速箱，并没有自己的核心技术。齿轮传动的优缺点都比较明显，分别为以下几类：1效率高：齿轮传动是采用与其他传动系统不相同，齿轮传动由于其传动的特性，传动效率较高。普通的齿轮传动，传动效率能够做到99%，就是因为齿轮传动效率的高效性，齿轮传动被广发使用；2)结构紧凑：传统的齿轮箱的结构采用平行轴，在两个轴之间可以采用多级齿轮传动，能够极大地节约空间；3)工作可靠、寿命长：齿轮结构是采用多个轮齿交替啮合完成动力传递的情况，在载荷设计合理的前提下，整体工作较为平稳，使用寿命可靠，一般使用寿命能够达到20年左右，稳定的可靠性能够保证系统性能，在维护性不好的场所，这点事很关键的，因此齿轮传动机构在煤矿、航空领域被广泛应用；4)传动比稳定：齿轮采用啮合原理，传动比能够保证在一个较为稳定的范围内，适合用于对传动比要求较高的场合。齿轮传动按照结构的组成可以分为开式、半开式及闭式。开式齿轮传动是指在一些与齿轮结构要求不强的场所，在齿轮结构外面并没有专用的防护罩或者机壳，并且开式齿轮结构并没有相应的齿轮油，齿轮工况较为恶劣，属于干摩擦情况，这种多用于拖拉机、生产设备等。半开式齿轮传动是指并没有完全封闭性的机壳，只有部分机壳对齿轮进行防护，部分齿轮浸泡在润滑油总，这种工况相比较开式齿轮结构，齿轮工作的工况有些改善，但是还是不能解决齿轮之间的进杂质等问题，适合用于对工况要求不苛刻的机械设备中。闭式齿轮传动是指齿轮在一个封闭的箱体内，齿轮在充分润滑的过程中完成运转，大部分机械设备都采用这种齿轮传动结构，其具有工作条件优良、齿轮工作寿命长等优点。齿轮减速箱的优点是结构简单，易于拆卸，使用寿命长，本方案设计的为圆锥齿轮减速器，和以上几种减速器相比，整体结构较为简单，包括上壳体、下壳体、输入轴、输出轴、挡圈及轴承等几部分，输入轴和输出轴整体结构和下壳体装配完成后，安装好上壳体完成装配，上壳体安装有注油孔，用于向壳体内部注入润滑油脂，完成整体润滑和冷却。输入轴和高速端是采用平键连接，输出轴和低速端采用花键连接，整体结构性能可靠，完成整体系统的扭矩传递。2.2.2齿轮减速器选型及设计本文针对齿轮减速机进行选型和设计，减速比为2.3。1、齿轮设计计算根据齿形国家标准GB12369-90，齿形角（1）确定齿轮材质根据强度设计要求，齿轮材料均选取45号钢。小齿轮齿面硬度为250HBS，大齿轮齿面硬度为220HBS。精度等级取8级。试选小齿轮齿数取调整后（2）按齿面接触疲劳强度设计根据传统接触强度计算公式，计算齿轮齿面为试选载荷系数：。计算小齿轮传递的扭矩：取齿宽系数：查表得出弹性影响系数：查表得出区域因子：查表计算应力循环次数：查表得接触疲劳寿命系数：，查表得疲劳极限应力：，计算接触疲劳许用应力，安全系数，计算出小齿轮直径：，则齿轮的圆周速度计算载荷系数：a：查表得齿轮使用系数 b：查表得动载系数c：查表得齿间分配系数d：查表得齿向载荷分布系数 查表得，所以e：接触强度载荷系数按载荷系数校正分度圆直径取标准值，模数圆整为计算齿轮的相关参数，确定齿宽：圆整取(3)校核齿根弯曲疲劳强度载荷系数当量齿数，查表得，取安全系数查表得弯曲疲劳寿命系数，查表得弯曲疲劳极限为：，许用应力校核强度计算得出，因此得出齿轮能够满足使用要求。第四章 护理床床体强度校核根据设计要求，护理床床体载重量为0.5t，由于车架载重量较大，需对车架采用框架结构焊接，其焊接方式是在10mm厚的钢板下面焊接加强筋，其加强筋是采用厚度为8mm的钢板焊接制成，根据0.5t的载荷要求，对其梁上载荷进行研究。每个梁单位长度上的载荷分布：1600图4.1 梁载荷分布图进而，根据受力情况，对梁进行受力分析，如下图所示。图4.2 梁载荷分析图根据力学受力平衡计算得出：=0且Fa+FB=Q/2解得Fa=3750N Fb=1250N按照理论力学所学理论可知，材料的危险截面处应力最大，因而对截面I、II、III进行力学分析，如下图所示。图4.3 各截面位置划分
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