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便携式动物手术床的设计李燕，孟炜摘 要：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）。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。关键词：便携式，手术床，推拉式机构，折叠式机构0 引言手术床作为手术的基本设备，在手术中承担着非常重要的角色，是高质量、高水平手术不可缺少的重要设备，这种说法不仅适用于人类，对于动物也同样适用。便携式动物手术床是现代养殖业发展的必然产物。便携式动物手术床的设计意义主要有：（1）这是一种人性化的集中体现，使得动物在承受病痛折磨的同时也会同样体会到来自人类的关爱；（2）这是现代养殖业追求高回报的必经途径。在养殖业中有效地降低动物死亡率，尤其是高投资成本动物的死亡率，一直是养殖户所重视的问题。手术途径是养殖户在动物经受重大疾病时的重点选择途径之一，所以便携式的动物手术床将会成为实现此途径的关键设备。1 设计方案1.1手术床尺寸参数的确定图1-1 手术床的三维外形图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（上）所示。手术床折叠后的尺寸控制在长l=750mm；宽b=450mm；高h=400mm。手术床折叠放置时的外形如图1-1（下）所示。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：1.3手术台承载能力及整体重量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。用solid works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。2 关键部件设计2.1推拉式结构的设计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2-1所示。图2-1 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。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2-2（左）所示。折叠零件1与键的配合采用紧配合。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2-2（右）所示。折叠零件2与键的配合采用松配合。 图2-2 折叠零件的三维外形图3 危险零件的有限元分析3.1大直径手扶管件在solid works中演示出大直径手扶管件的变形如图3-1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1.3-1.7之间。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solid works中演示出小直径手扶管件的变形如图3-2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1.3-1.7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solid works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1.3-1.7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4 结论经有限元分析，危险零件都处于安全系数范围之内。整体分析，此便携式动物手术床可以实现动物手术的基本功能。在其斜面倾斜时也比较容易控制。整体稳定性方面也是比较稳定的。参考文献1 吴宗泽,罗盛国.机械设计课程设计手册.3版.北京:高等教育出版社. 2006.5.2 濮良贵,纪名刚.机械设计.8版.北京:高等教育出版社. 2006.5.3 毛谦德,李振清.袖珍机械设计手册.2版.北京:机械工业出版社 2002.4 杨克,赵小东.工程材料及机械制造基础().北京:高等教育出版社. 2005.5 韩进宏.互换性与技术测量.北京:机械工业出版社. 2004.7.6 胡名玺,高万玉,张彦军,杜振杰. 轻便型野战手术床结构设计研究. 机械设计与制造. 2009.09.7 杜振杰,胡名玺,孙秋明.便携式手术床床体轻量化设计与试验研究.机械设计.2007.24(8).8 刘永翔.产品设计中形态创造途径与方法.工程图学学报.2004.3.9 孙晓军,王太勇.便携式手术台关键技术研究.天津大学机械工程学院.2008.Portable animal operation bed designLi Yan, Meng WeiAbstract: Now for portable operation bed applications mainly confined to the human operation and domestic pet small animal operation, and no large scale used in domestic economic animal in the operation ( such as pigs, sheep, cattle). Now abroad for portable operation bed research mainly is muti function change, its weight is in 100kg above, and is not very convenient for carrying. This portable animal operation bed mainly from the