救护担架车的设计【医用救护担架车】【说明书+SOLIDWORKS+仿真】
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救护担架车的设计 摘要：现有的救护担架车有一些优点，也有一些缺点，而这些缺点有时是致命的，结构复杂，外观笨重，基本没有减震性能，不适合在在大型灾难现场和大型事故现场使用，非常容易对病人和伤员造成二次伤害。为了提高救护担架车的稳定性、抗震性和舒适度，我对担架车进行了全方位的重新设计，设计的担架车结构简单，操作简便，减小了震动带来的冲击力，使病人免受颠簸之苦。空间占用小，方便携带，人员占用小，一个人就可以完成操作。 关键词：救护担架车；连杆机构；悬架系统Ambulance stretcher car design Abstract: Existing ambulance stretcher has some advantages. There are some shortcomings, and these shortcomings are sometimes fatal, complex, bulky appearance, basically no damping properties, not suitable for use in large-scale and large-scale disaster scene of the accident scene, is very easy to sick and wounded cause secondary damage. To enhance the stability, vibration resistance and comfort ambulance stretcher, the stretcher I conducted a comprehensive re-design, simple design stretcher structure, easy operation, reducing the vibration force of the impact, so that the patient suffer from bumps. Small footprint, easy to carry, takes up a small staff, one person can complete the operation. Keywords: Emergency stretcher；Linkage mechanism；Suspension目 录摘要IAbstractII目录III1 绪论11.1 救护担架车产生的背景11.2 救护担架车的意义12 现有担架车的分析32.1 现有担架车的折叠机构32.2 现有担架车的折叠过程42.3 目前担架车的优缺点52.4设计的目标53 新型救护担架车的工作原理73.1 新型救护担架车的结构组成73.2 新型救护担架车的基本参数83.3 新型救护担架车结构计算113.3.1 自重计算113.3.2 弯矩剪应力计算114 减震系统设计134.1 悬架的功能和组成134.2 悬架的设计方案与弹性特性144.2.1 悬架的弹性特性144.2.2弹簧的选择155 设计总结16参考文献17致谢18IVI1 绪论1.1 救护担架车产生的背景 救护担架车是日常生活中常见的一种用于救护病人或伤员的器械，具有使用简便，实用性强的特点。随着科学技术的发展，救护担架车也在不断进步，在国外的一些科技发展领先的国家，救护担架车已经发展的相当成熟，主要表现在两个方面，一是二次伤害小，病人和伤员躺在担架车上会非常安全；二是担架车初步实现了智能化，数字化，加入了一些高科技元素，大大加强了救护担架车的功能性，在运送病人的同时，医护人员就可以利用担架车上的一些设备对病人进行简单的救治。但是，在一些科技水平落后的国家和地区，担架救护车还只是简单的纯机械设备，还有很大的改进空间。 目前，我国的担架车和国外发达国家相比，同样存在很多不足，在日常的使用中，不仅给医生带来了一些不方便，而且偶尔也会对病人造成二次伤害。担架车这种很常见的器械，为什么国内没有跟上国外的脚步呢？这个问题困扰了我很久，所以我决定设计一种简单的担架车。在我国现在使用的担架车中，大部分的是四轮的，当然也有一些三轮的，在我的走访调查中发现，这些担架车用了很多年，但是问题还是很多，有一些缺点很严重，比如轮子的材料不好，很容易摩擦损坏，又比如说担架车的减震效果不好，遇到户外一些不平的路面，颠簸的很厉害，非常容易发生意外，对病人或伤员造成二次伤害。 随着社会的进步，人们的生活水平在不断提高，但是随之而来的一些安全隐患也在威胁着人们，各种安全事故层出不穷。近几年，中东地区的局势也极其动荡，战争纷起，恐怖分子横行，再加上一些自然灾害，这些威胁每时每刻都关系到了我们的生命安全，而且往往一次事故一次战争会造成大量的伤员，医护人员本就人数缺乏，如果再没有一个好的担架车，那真是雪上加霜。因此，急需一种简便又功能强大的担架车，所以，我设计了一种专门用于救灾现场和大型事故现场的紧急救护用担架车。1.2 救护担架车的意义 最近几年，全世界的各种灾难事故一直在发生，这些问题已经严重影响到了全人类的安全，各国人民也非常重视。我们中国每年也会因为这些安全问题损失惨重，比如08年的汶川地震，前几年的沉船事故等等，这些重大安全事件不仅夺去了很多人的生命，同时也造成了很大的经济损失，我国每年因为这些事故损失的GDP达到了6%。在这些安全事件发生的现场，路面往往都受到了很严重的损害，救护车一般很难到达第一线，这就需要救护人员用担架车到现场把伤员运送到救护车的位置，这段路程对担架车有很高的要求，非常容易发生意外，对病人或伤员造成二次伤害。 所以，各种救援现场对担架车有着很高的要求，首先担架车不能太过笨重，必须具有重量轻、可折叠、方便使用的特点，而且使用担架车的医护人员尽可能的少，这样才能做到人员最大使用率，在很短的时间运送伤员；其次还必须有良好的减震系统，保证伤员和病人在凹凸不平的路面不会受到二次伤害。32 现有担架车的分析2.1 现有担架车的折叠机构图2-1 机构运动简图 现在常用的担架车的机构运动简图如上图。台板是病人躺下的地方，台板上通过多个转动副连接了几个支杆，支杆之间又有连杆。这种担架车一共有两组轮，张开状态用一组，折叠以后还有一组，一组4个轮子，一共八个，都是万向轮，可以任意旋转。这种担架车有两种工作状态：展开状态和折叠状态。展开状态是在急救时推病人前进时所用，而折叠状态是用来上车和抬病人时用的。 展开工作状态：当医护人员将伤员救出事故现场时，打开旁边的挂钩，然后扣动触板连杆，此时，内部的支杆展开，然后再次转动挂钩，将其插入销中锁死，担架车此时展开，可以向前推行。医护人员人员可以非常方便的救助病人。 折叠工作状态：此时两套支杆都并拢在一起，担架车处于折叠，折叠时，担架车上有4个车轮工作，和展开时不是同一组。这时再旋转挂钩进行锁死操作，在收到外力的作用下不会自动展开。因为担架车通常使用的地方是在地面凹凸不平的地面上，所以减震很差。表2-1 两种工作状态2.2 现有担架车的折叠过程 折叠担架车步骤： 1) 旋转挂钩7。 2) 向前推担架车，这时，支杆3碰到车边，扣向里面，E点此时会向右上方移动，连杆6被带动，同时带动3，杆3受力后会向内扣。 3) 然后b点到达左上方，支杆6被拉动，同时，又给支杆3受力，向内移动。这时就完成了担架车的折叠。 4) 担架车折叠完成后，旋转挂钩，插到柱销上，实现锁死。 （其示意图如图2-2所示。） 1台板；2万向轮；3支杆；4触板连杆AB；5短连杆BC；6长连杆BH；6长连杆DE；5短连杆EF；4触板连杆GE；7锁死挂钩；3支杆。图2-2 担架车折叠情况示意图 担架车展开步骤： 1) 旋转L点处挂钩，向靠外的方向扣动下方的触板连杆。 2) 如果扣动连杆4，短连杆5和4这时会到达同一直线上。支杆3受力后会展开，h点向靠下的方向移动，同时联动4和5组成的一条直线，3展开。3) 这时担架车处于展开状态，将挂勾插入柱销中，完成锁死。 （其示意图如图2-3所示。） 图2-3 担架车折叠2.3 目前担架车的优缺点 优点： 1) 该担架车能实现折叠功能，而且结构简单，操作简便，空间占用也很小， 携带方便。担架车的折叠和展开都非常迅速，能够快速使用，实用性强，又能推又能抬，在救灾中能够非常迅速的将病人抬出，大大的节约了救援时间，为病人创造了良好的生存机会。 2) 能够锁死，而且很简单，只需要把挂钩旋转，然后扣动触板连杆，锁死之后稳定性好，在剧烈的运动中也能保持稳定性，不会自己打开。 3) 价格低廉，性价比高。 缺点： 1) 没有减震设计，如果遇到路况差的时候，很有可能会对病人造成二次伤害，加重病情。 2) 功能少，结构简单带来的是功能单一，没有输液杆和轮子自锁功能，担架车在坡上容易溜坡，安全性很不合理。2.4设计的目标 如何采取更简单的机械结构实现救护担架车的全部功能，减轻车体重量。采取什么样的避震设计才能使担架车在凹凸不平的路面上减少颠簸，避免二次伤害，这是目前面临的一个难题。担架车是用来运送病人和伤员的，平稳是最重要的一点，要求使用简单功能强大的同时，更应该保证病人和伤员的舒适度，不论是地面推行时还是随车行驶时。 根据我的走访调查和图书馆查阅资料，结合医护人员的使用习惯和实际使用过程中病人和伤员遇到的问题，我设计了一种新的救护担架车。该担架车能够实现折叠，自动收腿，自锁等非常实用的功能，而且很关键的是我设计了非常强大的减震系统，让病人和伤员舒适了很多，减少了发生二次伤害的可能。我设计的担架车的结构也很简单，操作简便，一般只需要1-2人即可完成操作，大大减少了需要的人数。3 新型救护担架车的工作原理3.1 新型救护担架车的结构组成 图3-1和图3-2为新型救护担架车的机构运动简图。其中A为救护担架车担架部分；b为定位块定位部分；c为锁死机构定位。BE为前车腿；AF为后车腿；CD为前后连杆；DG为限定为杆（其中G点装有滑块）可在b上水平滑动；HJ、HK分别为卧、立限定为卡；HI为手柄；GL位复位弹簧12。图3-1 新型救护担架车的立式机构运动简图图3-2 新型救护担架车的卧式机构运动简图 工作原理： 1) 立式卧式（患者上担架） 操作者控制手柄HI向右推动手柄并稍用力下压担架车，后腿AF通过连杆CD带动前腿BE向后方收回，当滑块G移动到限位J处时被限制，达到卧式状态。 2) 立式卧式（担架上车） 当担架车前腿BE接触到救护车尾时，操作者控制手柄HI向右推动并向前推动担架车，前腿BE收回，通过连杆CD带动后腿AF同时收回，当滑块G移动到限位J处时被限制，达到卧式状态。 3) 卧式立式（患者上担架之后、患者下车过程） 操作者控制手柄HI向右推动并向左或左上方拉动担架车，车子在复位弹簧GL的作用下自动抬起，当担架车达到K点时被限定位，担架车达到立式状态。3.2 新型救护担架车的基本参数产品最大载重自重立式尺寸卧式尺寸主材料新型救护担架车100kg15kg1950*600*（600-900）1950*600*（280-380）铝合金表3-1 担架车基本参数 图3-2 新型救护担架车装配图 担架车最大载重为100KG，自重15KG。担架车基本参数如表3-1所示。车架主要材料采用结构稳定且自重较轻的铝合金结构，床面及护栏采用具有柔性的人体工程学塑料。 担架车结构如图3-2所示。1为输液杆，2为减震簧，3为护栏，4为低位保护轮，5为前车腿，6为前轮，7为连杆，8为后轮，9为制动踏板，10为后腿，11为缓冲杆，12为滑块滑槽，13为高低位调节手柄，14为扶手，15护栏锁，16为滑块限制装置13。 其中输液杆可以起落，在不使用时可以放倒在车旁，不影响车辆正常使用。护栏也可起落，伤员上车时可以降下，上车后升起防止伤员滚下。其左后腿、左后轮和刹车结构如图3-3所示，图中1为后腿主腿，2为副腿。主腿和副腿为套管形式。在主腿上有间隔相等的销眼，方便后腿的长短调节，进而调节车体高度。3是制动踏板转动轴，4是后轮轴，5是后轮，6是后轮架，7是制动片。左后轮采用万向结构，方便担架车转向。当后面的医护人员遇到紧急情况需要制动时只需用脚踩动制动踏板即可制动车辆。右后轮采取凹槽结构，当踩下右后轮后踏板时可锁死右后轮，从而使车轮不会转动，当需要车辆移动时可踩下右后轮前踏板，松开锁死结构14。右后轮结构如图3-4所示。 图3-3担架车左后轮 图3-4右后轮及锁死结构 图3-5为前腿及前轮，车轮均采取尼龙轮，轻便且稳定。主前腿上有销子孔，方便调整车辆高度。前轮方向向前固定，转向轮为后轮。其中前后轮均采取100mm直径车轮，轮宽50mm。图3-6为担架车悬架上的滑槽、滑块和弹簧。通过回位拉簧及滑块上方的滑块限制结构，使担架车可停留在高位与低位。此外，回位拉簧还可在车辆从低位到高位 的运动时，起到助理作用，不会使救护人员过于用力。滑块被牢牢限制在滑槽 图3-5 前腿及前轮中，起到了稳定车身的作用15。滑块于下方的缓冲杆相连。缓冲杆连接后腿并通过前后连杆连接前腿，使车辆整体不论高位低位前后轮均处于同一平面上。图3-6 滑槽、滑块及回位拉簧 如图3-7所示为左后方视图，图中1为滑块限制装置，2为滑槽，3为滑块限制装置固定轴，4为减震簧，5为护栏限制装置，6为车架，7为护栏，8为扶手。其中滑块限制装置与后方的手柄相连，通过手柄控制装置上下移动起到限制滑块移动作用。护栏限制装置可沿轴旋转，通过旋转到上下位置锁死护栏，防止护栏翻下16。 图3-7 新型救护担架车左后视图3.3 新型救护担架车结构计算3.3.1 自重计算 经查数据有25*25*2.5mm铝合金方管质量为0.675kg/m；20*20*1.2mm铝合金方管质量为0.271kg/m。经分析担架车共使用25*25*2.5mm铝合金方管约13m；使用20*20*1.2mm铝合金方管约2m。则质量： 加上人体工程学塑料床板和尼龙轮、螺栓、销钉等，质量可保证在15kg以下，符合要求。3.3.2 弯矩剪应力计算 在此担架系统中，车腿采用25*25*2.5mm的铝合金方管套20*20*1.2mm的铝合金方管的套管结构，以实现高度调节。连接腿与主架结构的轴是最容易出问题的，前后腿上的四个轴承承受了所有的压力。轴的直径，根据老师给出任务书的要求，担架车的最大载重为100kg，自重为15kg，每条腿受力相同。设为承重是主轴壁对轴的作用力，为腿对轴的支撑力，则： 轴面积： 所以轴的最大剪应力为： 所以轴的选择符合要求。 后腿上部采用25*25*2.5mm的方管，当后腿为最大伸长距离且车辆最大载重时则： ； ； 有后腿上部弯矩： 则： 有： 符合标准。 后腿下半部分采用20*20*1.2mm的方管，当后腿为最大伸长距离且车辆最大载重时则：； 有后腿下部弯矩： 则： 有： 符合标准17。4 减震系统设计4.1 悬架的功能和组成 悬架是担架车台板和车轮之间连接的弹性装置，我设计的担架车也有悬架，它的主要功能有： 1) 力和力矩以及反力和反力矩的传递。 2) 缓冲作用，在凹凸不平的路面减小了冲击力，降低了发生二次伤害的可能性，保证了担架车平稳前进。 3) 车身在发生震动后，震动会快速减弱。 悬架结构的功能很强大，也很实用，这几个功能互相都有联系，由于需要担架车能够减少震动和冲击，降低二次伤害的可能性，所以必须需要降低悬架的刚度。但刚度下降后，担架车又会出现新的问题，比如稳定性降低，容易出现磨损等问题，所以只能找一个平衡点，既能保证担架车原有的性能不变，又能有效的减少震动和冲击。 担架车前进的稳定性，舒适度和操作感受主要取决于悬架的选择，悬架的结构和性能非常重要。悬架装置的类型有很多，经过多年的发展，产生了很多新型的悬架装置，但是不论怎么进步，从它的结构来说，都是由三部分组成，一是弹性元件，二是减震装置，三是导向机构。弹性元件的作用主要是起到一个缓冲效果；减震装置的作用是减震，使病人免受颠簸之苦；导向机构的作用是限位。在这三个部件中，弹性元件是最重要的部件，因为悬架设计的主要目的就是为了减小冲击，也就是将较大的冲击力降低为较小的冲击力，使病人在担架车上不会发生过大的颠簸。弹簧本身具有减震作用，但是除了弹簧外，悬架上的弹性元件还需要配备减震元件，减震元件的作用是使担架车在发生震动后迅速静止。 我选用的是螺旋弹簧，它的主要特点是：结构简单，价格低廉，应用广泛，而且实用性强。螺旋弹簧还可以加装减震器等装置，使得它的结构更加完善，减震效果更好。加装减震器是为了加强减震效果，因为弹性系统内部本身也有震动，所以减震器主要的目的就是为了减小弹性系统内部的震动，减震器有很多种类型，它的结构非常精密，在一些发达国家，减震器的技术已经相当成熟，具有非常强大的应用功能。在担架车中，为了减轻担架车的震动，使担架车前进更加平稳，病人或伤员收到的伤害减小，减震器通常和弹性元件一起使用，并联安装。4.2 悬架的设计方案与弹性特性 悬架有很多种类，被动悬架和主动悬架是比较常见的两种。被动悬架现在主要在汽车上使用，汽车的减震系统只能被动的根据路面情况来调整车身的姿态，从而起到减震效果。而我设计的悬架，用的的非独立式的悬架，如图所示，一共有六个悬架系统，一边三个。 图4-1 悬架 众所周知，担架车舒适性非常重要，为了提高担架车的舒适性，使病人在担架车上有在舒适的床上一样的感觉，根据人体工程学和悬架系统本身的特点，我设计了非常合理的减震装置，并且结构简单，使用简洁，能够很快上手学会使用。有效的减少了颠簸，大大降低了发生二次伤害的可能性。非独立悬架非常适用于担架车的结构特点，空间占用率小，性能强大。它的优点是： 结构简单，非常易于携带，折叠时空间占用率极小，重量轻，不会影响到折叠。操作简单，减震能力强，在救灾现场和事故现场，能够起到至关重要的作用，人员占用率也很小，1个人就可以使用。4.2.1 悬架的弹性特性 悬架的质量分配系数一般为，所以也能近似地认为，也就是前后腿上面的车身部分的质量的震动是独立的，用、表示各自的自由震动频率，频率越小，那么担架车的平稳性越强。约为11.3Hz（6080次/min），约为1.171.5Hz（7090次/min），非常接近人体步行时的自然频率。取n=1.2Hz。悬架静挠度用表示，则有： 为了使担架车更加的稳定，应该适当降低悬架的刚度，但是降低了悬架的刚度以后，又会使悬架容易发生形变，悬架的总工作行程根据规定必须大于等于16mm。而上面得到，符合要求21。 已知整车装备质量：从上文4.3.1可以得到簧上质量为5kg，簧下质量为10kg。 空载前轴单轮轴荷取60%： 满载前轴单轮轴荷取50%：（满载时车上一名病人，重100kg）。 悬架刚度：4.2.2弹簧的选择 假设选择弹簧钢丝直径d=4mm，弹簧外径D=20mm，弹簧有效工作圈数n=10。因为弹簧的剪切弹性模量。 则有：弹簧刚度，符合要求22。5 设计总结 这次我的毕业设计为救护担架车的设计，我设计的救护担架车相比较现有的担架车来说，具有很多的优点，安全系数很高，病人在车上的舒适度非常好，在救护车上时，病人的舒适程度甚至能和司机一样，这样的担架车我非常满意，相比于传统的担架车，主要优点如下： 1) 我设计的担架车使用了全新的机械结构，材料使用了铝合金材料，质量轻，大概在10kg-15kg，非常方便携带，一个人就能拿好几个。整个担架车按照现在的市场价格，加上制造的成本大概在650元左右，如果联系厂商进行批量生产，哪么价格肯定还会更低。而在我的实地调查下，发现现在医院常用的担架车价格大多在1000元左右，有的甚至更贵。我的担架车，简单的设计，低廉的价格，性价比非常高，一旦进入市场，一定会收到欢迎。对于生产厂商和医院来说都是一件好事。 2) 我设计的担架车，不仅能够折叠，方便携带，而且还能良好的减震，节约了急救的时间，而且对于病人和伤员来说，也给他们带来了很好的舒适度，极大的减少了发生二次伤害的概率。 参 考 文 献1 王庆吾.于集.江蕙等.汶川大地震四川省医疗救治工作纪实J.中国医学志，2008.8(10):797-802. 2 章包开.多功能担架车J.医疗卫生装备，2009(2). 3 温新.一种新型担架车的研制J.中国医学文献，2008.2 0(3):279-280.4 安辰洋.半自动救护担架车的研制与应用J.第四军医大学学报，2006.24(9):863-864. 5 吾学记.担架车的人性化改进J.中国医学杂志，2009.27(6)：462-463. 6 张建刚.王回春.李季兰.张瑶.折叠式担架车的设计J.机械设计，2012.27(8):95-96.7 陈健年.张天民.专用救护
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