便携式动物手术床的设计-小型动物操作手术台【含11张CAD图纸+PDF图】
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便携式动物手术床的设计便携式动物手术床的设计设计说明书设计说明书学生姓名 学 号 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 指导教师 日 期 2012.05 xx 大学教务处制目目 录录前前 言言.11 1 便携式动物手术台方案设计便携式动物手术台方案设计.11.1 手术床尺寸参数的确定.11.2 手术台调节范围.11.3 手术台承载能力.11.4 手术台整体重量.12 2 便携式动物手术台的结构设计便携式动物手术台的结构设计.22.1 推拉式结构的设计.22.1.1 大直径手扶管件的设计.22.1.2 小直径手扶管件的设计.22.1.3 定位球体的设计.22.1.4 锁紧螺帽的设计.22.1.5 推拉式结构的连接.32.2 折叠机构的设计.32.2.1 折叠零件 1 的设计.32.2.2 折叠零件 2 的设计.32.2.3 床腿升降零件的设计.32.2.4 床腿零件间的连接.42.3 中间横管的支撑设计.42.4 绷带在手扶管件上的锁紧零件设计.42.5 羊蹄的捆绑机构.43.3.便携式动物手术台零件的力学分析便携式动物手术台零件的力学分析.43.1 大直径手扶管件.43.2 小直径手扶管件.53.3 床腿方管.53.4 键连接的设计.54.4.各零件材料的选用各零件材料的选用.6结结 论论.7致致 谢谢.8参考文献参考文献前前 言言现在对于便携式手术床的应用主要局限于人体手术中以及家养宠物的小型动物手术中，并没有大规模应用于家养经济型动物的手术中（如猪、羊、牛等） 。便携式动物手术床的设计研究主要为家养经济型动物的手术提供方便，为动物养殖户提供更为便利的救治服务。与传统动物手术床相比，研究设计便携式动物手术床的目的主要是（1）便于手术人员进行家养动物的治疗手术；（2）提高家养经济型动物的手术成功率。有些家养经济型动物在进行手术时，只是在地上进行，并没有舒适、无菌、专业的手术床，造成动物手术后容易感染，或在动物手术时受到动物的抵抗造成手术事故，使手术成功率降低。 （3）方便快捷的在不同场地进行手术。即，便携式手术床可以使手术人员在野外进行手术，方便快捷的手术床更便捷于生病动物的搬运。 （4）降低手术成本，缩短手术准备时间。减少其他病菌的交叉感染。现在国外对于便携式手术床的研究主要是多功能化，其重量都在 100kg 以上，对于搬运携带并不是很方便。此便携式动物手术床主要从可折叠的角度进行较轻化的设计，从而更便捷于搬运携带工作。塔里木大学毕业设计11 便携式动物手术台方案设计便携式动物手术台方案设计1.1 手术床尺寸参数的确定根据羊体尺寸及人机工程学确定羊体手术床的基本尺寸为床长 L=1300mm 左右；床宽 B=650mm左右；床高 H=850mm 左右。此折叠式动物手术床的具体尺寸为床长 L=1260mm；床宽 B=635mm；床高 H=887mm。展开放置时的三维外形如图 1-1 所示。图 1-1 手术床展开放置时的三维外形图手术床折叠后的尺寸控制在长 l=750mm；宽 b=450mm；高 h=400mm。手术床展开折叠放置时的外形如图 1-2 所示。图 1-2 手术床折叠后的三维外形图1.2 手术台调节范围手术床可倾斜，其倾斜角度由一只可升高的和一只可降低的床腿调节。可升高的床腿与手扶管件采用紧配合，随管转动，与地面的接触采用线接触的方式，在床面倾斜时，线接触是随腿转动的；可降低的床腿与手扶管件的配合采用松的间隙配合，使床面绕腿转动，此可降低的床腿始终是与地面垂直的。当床面倾斜到规定位置时，用锁紧螺栓锁紧为中间管件起支撑作用的可相对滑动的两管的相对位置，从而锁紧床面与床腿的相对位置。床腿的升降调节采用螺纹调节。床腿的可调节高度为 360mm。则床面的倾斜角度为。06 .161260360arcsin1.3 手术台承载能力根据成年羊平均体重，给手术床设定的承载能力为 1200N。平均到四根杆上，每根杆的承载能力为 300N。1.4 手术台整体重量用 solidworks 软件测得大直径手扶管件的质量为 1285.9g；小直径手扶管件的质量为581.23g；调节床腿零件的质量为 254.91g,床体整体质量为 9385.87g。塔里木大学毕业设计22 便携式动物手术台的结构设计便携式动物手术台的结构设计手术床水平方向横向和纵向的折叠主要采用推拉式结构，竖直方向采用可折叠的床腿进行折叠。床面采用柔性无弹性的绷带。2.1 推拉式结构的设计采用不同直径的管件进行推拉。将绷带固定于不同直径的管件上。2.1.1 大直径手扶管件的设计选用外径为 46mm，厚度为 6mm，长度为 1000mm 的空心圆管，用折弯机折成圆角半径为100mm，长度分别为 650mm 和 350mm 的垂直管件；在车床上车出缠绕绷带的深度为 4mm 的槽；在铣床上铣出小直径手扶管件上绷带滑动的宽度为 6mm 的槽及床面床腿连接件绕管转动的宽度为 4mm的 1/4 槽；在钻床上钻出绷带的定位孔及定位球体的定位孔。在最后装配时采用自动焊接设备焊接为小直径手扶管件定位的短管，其尺寸外径为 46mm，内径为 26mm，长度为 20mm。在焊接时保证两短管与大直径手扶管的同轴度为 0.2mm。三维外形如图 2-1 所示。图 2-1 大直径手扶管件的三维外形图2.1.2 小直径手扶管件的设计选用外径为 26mm，厚度为 5mm，长度为 975mm 的空心圆管，用折弯机折成圆角半径为100mm，长度分别为 650mm 和 325mm 的垂直管件；在车床上车出缠绕绷带的深度为 3mm 的槽；在铣床上铣出定位球体滑动的宽度为 6mm 槽；在钻床上钻出绷带的定位孔、定位球体的定位孔及定位球体进入小直径管内的孔；用自动焊接设备在长度为 325mm 的一端焊接轴径为 34mm 同轴心的实心短圆柱，其长度为 20mm， ；在长度为 650mm 的一端焊接偏心距为 2mm，与小直径手扶管外侧相切的实心短圆柱,其轴径为 30mm，长度为 20mm，以便于大直径手扶管对其支撑。此焊接发生在与大直径手扶管件装配时。焊接偏心短圆柱其主要用意是小直径手扶管及其绷带与卡体在大直径手扶管内的的径向上两边都有 4mm 的空隙，一是为大直径绷带卡体内的短圆柱留余量，便于小直径管在大直径管内移动；二是为小直径管添加支撑，使小直径管在大直径管内有一个短圆柱支撑和一个线支撑。其三维外形如图 2-2 所示。图 2-2 小直径手扶管件的三维外形图2.1.3 定位球体的设计定位球体的作用主要是定位大直径手扶管件与小直径手扶管件的相对位置。球体装入小直径手扶管件内，细长螺杆通过 6mm 的槽露于外面，定位球体可在大小手扶管件 6mm 槽内移动。确定位置后，球体卡在小直径手扶管件的内壁。其细小圆柱卡在小直径手扶管件 8mm 的孔内。其三维外形如图 1-5 所示。图 2-3 定位球体的三维外形图2.1.4 锁紧螺帽的设计锁紧螺帽的作用主要是使定位球体上的过渡短圆柱卡在小直径手扶管的定位孔内，球与小直塔里木大学毕业设计3径手扶管的内壁相切，从而对小直径手扶管件进行定位；轴径为 8mm 的一端拧入大直径手扶管的定位孔内，对大直径手扶管件进行定位。从而固定大小直径手扶管件的相对位置。其三维外形如图 2-4 所示。图 2-4 锁紧螺帽的三维外形图2.1.5 推拉式结构的连接采用小直径手扶管件与大直径手扶管件交替的方式进行装配，其之间用定位球体固定。这样即便于折叠也利于力的合理分配。其三维外形图如图 2-5 所示。图 2-5 推拉式结构的三维设计图2.2 折叠机构的设计折叠机构的主要设想是一个零件可绕另一个零件转动 90，此折叠机构零件 2 可绕零件 1 转动 180。用 M10 螺栓进行连接，B 型平键进行定位。2.2.1 折叠零件 1 的设计折叠零件 1 采用铸造方式，然后在铣床上用盘铣刀铣出键槽，三维外形如图 2-6 所示。折叠零件 1 与键的配合采用紧配合。图 2-6 折叠零件 1 的三维外形图2.2.2 折叠零件 2 的设计折叠零件 2 采用铸造方式，然后在铣床上用盘铣刀铣出键槽，三维外形如图 2-7 所示。折叠零件 2 与键的配合采用松配合。图 2-7 折叠零件 2 的三维外形图2.2.3 床腿升降零件的设计对床腿升降零件的要求是在旋转的过程中，床面与床腿接触的地方和腿脚与地面接触的地方塔里木大学毕业设计4不能旋转。所以采用如图 2-8 所示的升降零件结构。孔内插入手柄。图 2-8 升降零件结构图2.2.4 床腿零件间的连接图 2-9 床腿零件连接图2.3 中间横管的支撑设计中间横管的支撑设计主要是支撑中间横管，进而对手术床的中间两侧添加支撑。中间横管的设计原理与手扶管横向方向的设计原理相同，中间横管对手扶管件的支撑采用一端固定，一端移动，这样更便于折叠。所以对于中间横管的支撑也是采用一端固定，一端可伸缩。其固定端与活动端支撑的三维外形图如图 2-10 所示。活动端与中间横管配合的部分切除长 70mm 的 1/2 圆柱，使在旋转的过程中不与固定端相干涉。图 2-10 中间横管的支撑2.4 绷带在手扶管件上的锁紧零件设计绷带在手扶管件上的锁紧选用绷带卡体，三维外形如图 2-11 所示。这是一种有弹性易变性的塑料，在安装时，先将绷带缠在手扶管件上，只缠绕 3/4 圈，然后拉大绷带卡体上的槽，将卡体卡在已经缠绕绷带的手扶管上，小圆柱卡在绷带和手扶管的孔内，用紧定螺钉进行锁紧。图 2-11 绷带卡体零件三维外形图2.5 羊蹄的捆绑机构由于是对动物进行手术，所以对于动物蹄子的捆绑必不可少，羊蹄的捆绑机构主要固定在手扶管上，主要由两个零件组成，两零件间用螺栓连接，用螺母锁紧。捆绑机构可随动物蹄子的 大小不同，可任意调节。其装配如图 2-12 所示。图 2-12 羊蹄捆绑机构三维外形图3.便携式动物手术台零件的力学分析便携式动物手术台零件的力学分析3.1 大直径手扶管件在 solidworks 中演示出大直径手扶管件的变形如图 1-2 所示。支撑在两端较小的面上，由于一端扑捉不到外支撑面，故用里侧内一小支撑面代替，受力方向与水平面夹角为 45，受力为300N，测得最低安全系数为 1.5346。考虑到是在变应力下，以疲劳极限作为极限应力，受力部分存在焊接，支撑面比实际支撑面小，故综合分析，1.5346 处于合理安全系数 1.31.7 之间。塔里木大学毕业设计5图 3-1 大直径手扶管件的受力变形图3.2 小直径手扶管件在 solidworks 中演示出小直径手扶管件的变形如图 1-4 所示。支撑在两端较小的面上，受力方向与水平面夹角为 45，受力为 300N，测得最低安全系数为 1.41913。考虑到是在变应力下，以疲劳极限作为极限应力，受力部分存在焊接，支撑面比实际支撑面大，故综合分析，1.41913处于合理安全系数 1.31.7 之间。图 3-2 小直径手扶管件的受力变形图3.3 床腿方管在 solidworks 中演示出床腿方管车槽处的变形如图 3-3 所示。支撑在底面靠近槽孔处，受力方向与水平面夹角为 45，受力为 600N，测得最低安全系数为 2.31712。考虑到是在变应力下，以疲劳极限作为极限应力，受力部分存在焊接，支撑面比实际支撑面小，故综合分析，2.31712虽不处于合理安全系数 1.31.7 之间，但接近于安全系数的范围之内。图 3-3 床腿方管车槽处的受力变形图3.4 键连接的设计（1）尺寸确定根据床腿折叠机构的键连接方式选用 B 型平头平键；根据床腿床面连接件的截面尺寸、长度以及尺寸系列选用键的尺寸为：bhL=4414;查国标值得键的尺寸为 b=; h=;L=0030. 040075. 04043. 014（2）材料选择塔里木大学毕业设计6根据床面床腿连接件与床腿 1 的连接方式以及转动力矩选用键的材料为 45 钢。（3）键的强度校核计算：键在连接中主要为床面床腿连接件与床腿 1 定位以及为床面床腿连接件随床腿 1 转动起辅助作用。故此平键的主要失效原因为工作面被压溃。因此只需对工作面上的挤压应力进行强度校核计算由羊体体重及手术床面重量知 F 最大不超过 800N;查机械设计 P106 表 6-2 知钢静连接轻微冲击时的许用挤压应力为;MPap120100MPakldTpp63.8165147 . 026580022故，此平键的连接是合理的。4.各零件材料的选用各零件材料的选用大直径手扶管件选用成型加工特性良好，耐腐性高，焊接性好，强度适中，质量较轻的 3003铝合金管。小直径手扶管件选用成型加工特性良好，耐腐性性高，焊接性好，强度比 3003 铝合金好，质量较轻的 3003-H34 棒材铝合金管。绷带卡体均采用 1060 铝合金，调节床腿零件的材料选用 3003-H12 铝合金。考虑到加工性，焊接性以及力的传递，折叠零件 1、折叠零件 2 以及支撑管均选用 3003 铝合金。绷带可选择有柔性且无弹性的帆布。定位球体零件选用尼龙棒材料，定位球体螺帽选用塑料。羊蹄的捆绑零件 1 可选择橡胶材质。对于捆绑零件 2 不能选择比 3003 铝合金强度更强的材料，但强度也不能太弱，故可选择 3003 铝合金。塔里木大学毕业设计7结结 论论通过本次毕业设计，我深深体会到自己在理论知识方面的欠缺，同时也感到自己在知识的运用上也不够灵活，这也说明我在学习知识的过程中存在着一些缺点，总结有以下几点：1.在初定方案过程中，由于自己所见实物过少，使方案进行了多次修改，耽误了大量的时间。尤其在五月中期检查后对方案的更改，时间上显得特别仓促。2.在推拉式机构的设计中，由于尺寸设计的不够合理，从而进行了多次修改，不过经修改后的尺寸理论上可以实现其功能。3.在折叠机构的设计中，基本尺寸也是经过了多次的修改，最后利用三维实体软件进行实体绘制及模拟，由于时间上的紧迫性，其最终结果自己认为并不是很理想。这也是本次设计比较遗憾的地方。总体来说，在这次毕业设计中，收获还是很大的，平时在学习知识的时候，总是认为好多知识用不到，所以就没有更深一步去理解。在此次设计中，我感到自己的知识面很窄，对知识掌握得不够，在设计时，考虑问题太片面，导致方案及零部件进行多次修改。期望能够在以后的学习中，避免类似情况的发生。塔里木大学毕业设计8致致 谢谢对于这次毕业设计的完成，首先感谢母校大学的辛勤培育，感谢学校给我提供了如此难得的学习环境和机会，使我将以前学到的知识又重新回顾了一遍，知道了学习的可贵与获取知识的辛勤。承蒙指导老师的耐心指导，使我顺利地完成了毕业设计。在此，深深地感谢指导老师，给予了我耐心的指导和帮助，体现出了你们对工作高度负责的精神，特别是老师，她利用上班的休息时间为我指导。在整个设计的过程中，她耐心的指导，才使我的设计顺
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