【《多能护理床的机械结构设计》13000字（论文）】

多能护理床的机械结构设计摘要人口老龄化发展速度的不断变快,看护医疗服务行业受到了严肃的市场挑战,老年疾病患者看护服务的临床护理型专科病床的市场需求正不断扩大增加。针对这一特殊现象,本文详细化地介绍了中老年人及行动不便的外科病人多功能康复护理在临床的基本功能结构和护理功能工作原理。该院的病床护理能够有效帮助每位病人轻松实现身体翻身、坐起、屈膝,解决了病床护理带给病人的很多不便。进行了基层护理室及床结构总体方案的编制设计,根据国家相关设计标准及现场调研研究结果,制定了基层护理室及床的总体设计基本原则,功能设计要求及总体设计质量指标;先后完成了基层护理室及床结构本体的设计总体方案编制设计。然后,采用自上而下的分析方法设计完成了我院护理科临床整体结构详细化的设计并最后给出了一个全套的结构设计图。主要产品包括全身总体支撑框架、抬腿支撑部件、抬背支撑部件、翻身支撑部件、升降支撑部件等多个功能模块。关键词：医疗设备，护理床，机构设计目录TOC\o"1-3"\h\u目录 III1绪论 11.1研究背景 12护理床结构的整体方案 52.1设计原则 52.2功能要求及设计指标 52.2.1功能要求 52.2.2设计指标 52.3护理床本体总体方案 82.3.1总体布局 82.3.2床面设计 82.4护理床各功能模块构型设计 102.4.1抬背构型设计 102.4.2翻身机构构型设计 122.4.3抬背、腿机构的设计 132.4.4升降机构的设计 15。 153机构设计 163.1基本参数的设定 163.2电动机的选择 163.2.1坐起电动机 163.2.2曲腿电动机的选择 173.3液压缸的选择 183.3.1液压缸的设计 183.3.2拟定液压系统图 193.3.3液压元件的选择 203.4零件设计 203.4.1纵轴的设计与校核 203.4.2横轴的设计与校核 213.4.3螺杆的设计与校核 233.4.4坐起机构中零件的设计与校核 253.4.5曲腿机构中零件设计与校核 264三维仿真设计 274.1设计仿真应用软件概况 274.2三维仿真视图 27结论 291绪论1.1研究背景机械设计是一门通过设计新产品或改进旧产品来满足人类需求的技术，它涵盖了技术和工程的各个领域。它主要研究产品的尺寸、形状和详细结构的基本概念。它还必须审查产品生产、销售和使用中的个人问题。设计人员或机械设计工程师的工作就是进行各种机械设计工作。机器设计是一项极具创造性的工作。工程师不仅要在工作中体现出创造性，而且还要对机械制图、运动学、工程材料、材料力学和机械制造技术等方面十分熟悉，具备一定量的知识储备。从正面阐述，生产出能满足人类需要的产品是机械设计的主要设计目标。给人类带来好处的不是发明、发现和技术知识本身，但是当它们被应用到产品上并且产生效益时，就对人类的生活带来了便利。因此，在设计具体的产品时，首先一定要确定的是人们是否真的需要这种产品。同时要把机械设计工作视为机械工作人员在利用创新思维在进行产品设计，制定产品制造技术的一个好机会。在工作过程中，尽力贯彻工程基础知识比死板的记忆一些简单的数据和公式更重要。一个好的设计中不仅仅取决于服务数据和公式，更需要一些实际需求。从另一方面想，要仔细认真准确地进行设计制造过程中的一切操作。例如，万一将小数点位置放错，会导致整个设计出现重大错误。一个好的设计人员就应该敢于提出新的设计思想，拥有创新性思维，并且需要承担一定的风险，但是当新的方法不适用与当前情况时，就需要采用原来的方法进行改动。因此，设计人员必须要有耐心，有一定的心理素质，不能气馁，因为花时间和努力不一定能保证带来成功。一个全新的产品设计，要求对旧的相关产品进行创新，去除糟粕。所以对许多保守的人，做机械设计这件事当然不是一件容易的事，并不是想做就可以随随便便成功的。一个机械设计人员应该认识到现有产品的优缺点，在这个过程中应该认真选择设计原则、工艺制造方法，统一新思路进行设计制造。新设计的产品本身会出现许多不适合实际情况的缺陷和未预料到的问题发生，要想新产品上市有产品优势的话，只能把这些缺陷和问题一一解决。因此，要想设计制造出一个性能优越的产品，能够占领一定的市场，同时也伴随着很高的风险，有很大可能产品不能立足于市场。在设计初期，设计人员应该充分发挥创造性思维，而不是束手束脚。即使有一些不切实际的想法，也只会是在设计初期，就是在规划蓝图前需要加以修正。只有这样，才不会停滞创新的心态，对产品有一些创造性思想。通常，设计方案需要准备好几套，然后进行比较，进行改良方案。在最后指定的方案必须是综合考虑完善的。心理学家经常讨论如何使人们适应他们操作的机器。使机器适应人民是设计人员的基本职责。这项工作并不是一件容易的事情，所以这件产品并不是适用于所有人，设计师的原则只能是使产品适用于大多数人。另一个重要问题是，项目工程师必须能够与其他参与项目合作的人员进行交流和协商。在初始阶段，设计人员必须与管理人员就初步设计的方案进行协商，并获得后续的设计批准。通过口头讨论、示意图和文字材料来对设计方案提出想法。为了对设计方案进行有效切实际的交流，需要解决以下问题：（1）设计这个产品是否真的需要为人民服务？是否有竞争力（2）该产品是否与其他公司现有的同类产品相比较？（3）生产这种产品是否经济？（4）产品服务是否方便？产品是否有销路？是否可以赚钱？只有市场和时间才能对上述问题给出正确答案。但是，在对上述问题进行初步肯定的答案基础上要进行对产品的设计、制造和销售。项目工程师还需要通过详图和装配图，与制造部门对最终设计方案进行决断商议。通常情况下，在制造产品的过程中会出现很多或大或小的问题。可能会要求对某些零部件的尺寸或共性差异作一些改动，使零部件的生产容易发生变化。但是，在工程变更的过程中需要经过设计人员的授权，必须要确保产品的功能质量不会受到损伤。有的时候，在产品装配前或包装后准备运输实验的时候才发现设计中存在着一些不合理的地方。这些设计制造过程恰恰说明了设计是一个灵动且不确定的过程，不到产品投入市场，都有可能会出现无法预判的问题。但是总是有更好的方法来进行设计工作，设计人员应该不断探寻尝试，尽量使产品更人性化。随着国家高速发展，经济的繁荣昌盛，人民生活的水平不断提高，医疗卫生事业处于上升阶段，人口老龄化问题越来越严重，已经是全国性的重大社会性问题了。根据有关数据显示，全球60岁以上的老年人口已达6亿，这一数字在将来的日子里会越来越大。由于实行了计划生育政策，我国的人口老龄化速度快于世界大多数国家，已提前进入老龄化国家行列。根据介绍，中国是世界上老龄化人口最多的国家，同时老龄化的速度也非常快，是老龄化速度最快的国家之一。根据2000年第五次全国人口普查数据，我国60岁以上老年人口已达1.3亿，占全国总人口的10.3%。据测算，到2015年，老年人将会超过2亿，占全国人口的14%。根据预测到2025年的时候，老龄化人口将增加到2.84亿，老龄化人口比重将进一步上升到19.3%。中国80岁以上老年人口已达1100万，年均增长率达到了5.4%。老年人患慢性病的风险也由于人口老龄化的现象而越来越高。据资料显示，约79.1%的老年人至少患有一种慢性病，这些人往往身体状态不好，有可能行动不便，致残风险高，死亡率高，由于以上的原因，这些老年人将成为健康状况最差的群体。他们大多自理能力差甚至不能完全自理，需要长期的护理服务，依赖家庭、社区和政府。而且根据调查显示，80岁以上的男性老人中，仅有35.7%的人能自我护理的。然而，显然我国当前的经济社会发展形势与人口老龄化的程度不相匹配。世界上人口老龄化程度较高的国家大多数都是发达国家，社会保障制度比较完善，医疗水平又高，老龄化问题所造成的影响不是特别明显；然而我国正处于社会主义发展的初级阶段，经济发展水平和社会进步程度相对落后的局面迎来了老龄化社会，这种现象给医疗组织和社会保障体系带来了前所未有的压力，很多社会问题突出。在当前国情下，我国的老年人主要由家庭自行照顾，照顾强度高、费用高。据统计，我国有3-4亿户家庭，其中约有10%的家庭有需要照顾的人，有很多行动不便或者卧床不起的病人和老人，这一现象使得对这些病人或老人的照顾成为一大社会问题。随着老龄化社会的到来，“空巢家庭”随之出现，这逐渐成为一种普遍的社会现象。所谓“空巢家庭”，是指一些纯老年家庭，这些家庭中没有子女或有子女但不在身边。它的出现是因为人们的社会价值观、就业方式、城市化等诸多现代因素综合作用。根据数据显示，我国“空巢家庭”的比率已高达26.4%，相比1987年的数据提高了10个百分点，这一数据甚至还在逐年上升。在可预见的未来十年内，“空巢家庭”这一形式将成为许多家庭的主要形式，这一比例可能会高达90%，甚至还有可能更高。就目前情况看，我国的社会保障体系并不是十分完善，还有很长的路要走，普通家庭老年人从正规机构例如社区中获得的照顾还不够，按理说子女应该是老年人以及病人日常的主要照顾者，但目前的“空巢”现象的出现，造成了越来越多的老年人受不到应有的照顾，然而在农村同类家庭中这种现象更为明显。老龄化程度越来越严重和空巢家庭比例的日益增加，我国的医疗水平相对落后和社会保障体系不太完善，使这两者的矛盾越来越突出。因此，对这些长期卧床的老年人或者是行动不便的病人的照顾尤为重要，提高他们的生活质量十分重要，解决这一社会问题是我国当前国情下的难题。由于上述问题，近年来普通病床已无法满足患者和医院的需求。你有没有想过，当家里有老人或不能自理的人时，你会担心他们的饮食、排便，以及长期不能活动的后遗症。多功能护理床的出现，很多的照顾问题就解决了。儿女可以安心工作，没有后顾之忧，老人也不用担心给儿女造成负担。因此，我国加大了对医疗护理设备研发的支持力度。为了方便卧床的老年人和行动不便的病人使用，包含护理、饮食等功能的多功能护理床由此诞生，这为那些老年人和病人提供了极大的便利。目前，普通家庭对平价护理床位的需求日益增加；后来增加了排便孔和滑轮；现为多功能电动翻转护理床。在发达国家，医疗水平越来越高，高科技的医疗护理设备越来越多，对医疗器具所应用的新技术要求越来越高，要求的材料也越来越好。可以从材料和产品形态两个方面来分析医疗器械的发展趋势。就目前情况来看，手术器械的材料相对比较丰富。其中包含钼不锈钢、铜、铝、特殊金属以及塑料；就产品形态上来看，手术器具在采用现代新技术后，发展迅速，不再受传统结构束缚，效率越来越高，实现的功能也越来越多。不过国外类似这种复杂的、结合新科技的多功能护理器械相比传统设备价格比较昂贵，功能操作方法也相对传统设备比较复杂，在我国目前的经济水平下很难在全国范围内推广；在我国目前的情况下，相关医疗护理设备的发展和医疗水平还不成熟，尤其是需要护理的人数量太多，护理床位的实际数量远远不能满足实际需要。现有的一些多功能护理床功能单一、自动化程度低，这是这些结构简单的护理床无法推广的原因之一。护理床的发展方向可以同时从动态形态和功能两个方面分析（见表1.1和图1.1）。图1.1多功能护理床的功能分类图1.2多功能护理床可帮助病人实现的形态图1.3手动多功能护理床外观图1.4电动多功能护理床的外观随着护理行业的发展和人民群众的需求，也将带动多功能护理床的全面发展，人工护理将被自动化护理所取代。目前市场上多功能护理床的生产厂家主要有北京嘉康时代医疗设备有限公司、江苏永新医疗设备有限公司、江苏鑫盛医疗设备有限公司等，不同公司开发的不同类型的护理床价格也不尽相同。手动的价格在1000元左右，相对电动的比较便宜，电动的护理床就贵多了，在2000-3000元左右。1.2本文的研究意义由于病人数量巨大，对医疗设备以及的医疗服务的需要也越来越多，由于这些原因，促使多功能护理床的向着多功能以及智能方向发展，手动的护理床必将向着自动化发展。有关数据显示，我国60岁以上的老年人人口数量已达1.53亿，老龄化率为11.6%，根据有关数据预测，在2026年的时候，老龄化人口将超过3亿，我国是老龄人口数量最多的国家，同时也是老龄化速度最快的国家之一。老龄化问题已上升为关系到国家计划生育的重大问题。随着科学技术的进步，以及人民生活水平的提高，经济水平的发展，老年人和残疾人的医疗护理问题也越来越受到社会的关注。多功能护理床是为了行动不便的病人以及老年人而设计的。它采用独特的双层折叠表面结构。床面是一种特殊的缓冲结构，使设置的床面可随意调节成平、平的空间状态，并具有上升、下降等功能的护理床（可清洗、封闭，减少室内异味）。护理床上层设计为理疗磁垫，这一设计可以促进血液循环，更加高效的护理，由此提高病人或老年人的生活质量，使生活更加便利，使护理问题更加简单。不仅在医院里有多功能护理床，在普通家庭中也可以配备，以便使老年人或病人的护理更加便利。很多家庭中配备了这种多功能护理床，使得家庭护理便利很多，对提高老年人的生活质量起到了重要作用。本护理床是从人性化的角度出发，以人因工程学的概念为基础，借助SW三维实体建模与分析软件进行设计的。为长期卧床病人和老年人提供一种多功能保健床。经过市场的调查统计，对市场上的相似产品进行了比较，制定出了护理床的总体设计方案。设计的多功能护理床是分块式的，不同的分块可相互合作实现多种折叠组合；通过电动推杆的配合，可实现床板的折叠和翻转动作，使结构更简单，控制更方便；同时，此款多功能护理床所需要配置的空间小，配备万向轮，活动灵活，移动方便；采用梯形螺杆和杠杆串联机构实现活动板的抬起和放下以及板块的升降动作，结构紧凑。同时对多功能护理床运动过程中的各部分的力学进行了分析。今后，有必要对系统的结构优化和可靠性进行进一步的研究。随着人口老龄现象的恶化，老龄人口数量的增加，医疗护理行业的压力越来越大，护理床不仅被要求质量可靠，而且要求实现多功能，满足各个需求。电动多功能护理床就是为此而设计的一种医疗护理器具。这张护理床是为那些不能照顾自己，不能轻易移动的人设计的。它可以帮助病人坐起来，弯曲膝盖，提高整个床的高度。它解决了护理过程中的许多问题，使病人的生活方便很多，很大程度上解决了我国护理行业的窘境，同时这个护理床促进了护理医疗行业的发展，也是护理器械的一个代表。针对老龄化问题，本文设计了一种新型的护理床，它是由电机驱动的多功能护理床。可实现背举、翻身、弯腿等功能，智能化，人性化。2护理床结构的整体方案2.1设计原则多功能护理床的设计应遵以下原则：1、安全性原则生病的和年纪大的与护理床接触，而且身体更憔悴，要求在安全性方面很高。2、人性化、舒适性原则可用性护理设计的特点延伸性它是一种人性化、舒适性强的设计,护理和临床设计要仔细考虑病人生理组织结构、心理健康情况、行为习惯等。3、标准化原则护理用的床具及机械零件的结构设计与材料选择、控制传动系统的结构设计、零部件之间的运动相对性和位置间的关系和零件尺寸间的匹配,都必须有一套相关的国际行业标准。参照词设计,可以充分满足使用者需求、增强互换性、降低陈本。4、轻量化原则保证一定功能和安全的使用条件下的该护理床必须遵循轻型和量化设计原则。在节约材料、降低了成本。2.2功能要求及设计指标2.2.1功能要求满足日常病床看护工作中的多种必要的体位位姿,这是对护理员病床的要求，让病床体位自动调整,可提高病床使用者的自理能力,降低因长期卧床产生并发症的风险,改善心理状况,有着积极的应用意义,且可以降低工作人员工作强度，提升工作效率。2.2.2设计指标参考《医用电气设备第一部分:安全通用要求》、《医用电气设备第二部分:医用电动床安全专用要求》、《中华人民共和国行业标准—病床》、《中华人民共和国国家标准—中国成年人人体尺寸》等产品相关质量标准,同时通过类比国内外相关文献资料中的产品相关质量参数,作为产品设计质量指标。1、外形尺寸多功能被动位置护理床的相关治疗床主要用途是广泛应用于一些医疗护理病房或住院护理人员家庭中,因此在各个不同房间变换姿态时,其应用所需空间应用相占的被动位置空间设计尺寸使用范围必须与所应用于医护病房和医疗护理人员家庭各个不同房间的被动位置相关的护理床使用尺寸范围向量相同和适应,同时如果能够采取适当的被动空间使用尺寸,可以有效地促使被动的医疗护理人员更加容易感到舒适。按照《中华人民共和国行业—标准病床》设计标准,多功能个人护理工具床的整体外形尺寸最终被选取为:长×宽×高=2000mm×1000mm×500mm2、承载指标标准中分别明确提供了人体护理师和人体在各个室和室及床的各个主要功能护理板块上的各个人体生理重量均值设计均衡分布(均值如图中如图及下图2.1所示),护理师在室和床的各个主要功能模块的人体重量均值设计均衡也一般可以此模块重量的均值设计分布情况为准。图中,1.代表大腿板和背板2.代表大腿板和臀部板3.代表大腿板4.代表小腿臀部板和小腿板。图2.1床面各板块人体重量分布3、体位调整类指标图2.2床面各板的推荐调节范围根据上述统计数据,参照相关调研结果所得出的结果,同时综合考虑相关文献中用于同类课题研究的其他相关数据参数,确定了有关体位结构调整的各类具体研究指标(请参见数据表2.1)。表2.1体位调整类指标指标项具体数值左翻身角度0～45o右翻身角度0～45o抬背角度0～80o大腿板翻转角度0～50o2.3护理床本体总体方案2.3.1总体布局从便携式床翻身整体内部系统结构上可以看来讲,多功能翻身抬腿整体翻身抬背整体支撑护理智能座便系统床内部总体结构可以再一次细分而成为功能翻身抬腿总体护理支撑部件框架、抬腿整体支撑框架部件、抬背整体支撑框架部件、翻身整体支撑框架部件和翻身整体护理智能座便系统五大部分组成功能模块。在正确规划城市总体布局时,有以下几个个重要方面可以提出具体要求:1、两种状态下的尺寸、稳定性和强度要求;2、使各个工作模块的传动机构整体运动简约,解决好干涉性问题;3、分配各部件的尺寸,最大限度利用床下的空间;4、尽力把动力传动的零部件完全隐藏,减少产生心理恐慌的可能性。2.3.2床面设计多功能个人护理运动床钢板床面结构设计的主要优点和设计特色由于要求所实现的床板运动功能较多,而且每块双层床板都必须同时能够沿相互连接垂直的两个方向进行转动,这样子对每块床板之间的相互连接的技术要求很高,结合需要实现的功能,本文主要提出一种采用新型分体式双层钢板床面设计结构(如本框图2.3所示)。图2.3床面结构示意图其中,床板1~8为下层板,11~14为上层层床板:1、2、11为腿部背板,3、4、12为大腿臀部板,5、6、13为腿部大腿板,7、8、14为腿部小腿板。各层的床板相互连接,整体式的床面则可以通过臀部下层整体板材的固定连接到一个支撑床的框架之上。护理传动床所有必需的各个机械动作都必须能够通过用于传动器零部件的轴带动或与相应的护理床板连接组件或联动器来实现(详细参见本图表2.2)。表2.2各床板X向尺寸2.4护理床各功能模块构型设计2.4.1抬背构型设计抬背机构运动的实现较为简单，有以下几种构型可供选择。（如图2.4所示）图2.4抬背机构的3种备选构型构型特点a:该组合抬背传动机构为双向螺旋一连杆式的组合抬背机构,运动自由度是一,有一个原动件,确定做反向运动,主要驱动动力部件采用电动机的推杆系统,制造容易,构型简单,初始工作状态的反向传动轴转角不能大于40。力的有效综合利用复杂程度很高,如果没有其他限制力的条件,这就是首选该力的构型。但在护理研磨床的整体结构中,背板框架支撑的z向翻转尺寸较小,而支撑背板无需经常翻转80。,这也就直接引起一个矛盾:既要求电动汽车推杆的工作强度大,又要求其初始工作状态下的尺寸小,显然是无法达到该要求的,因此决定放弃该构型。构型b:该滚轮传动系统机构也可以是三轴和双螺旋一连杆小型滚轮传动组合成的传动系统机构,有1个小型滚轮原动件,具有准确的在确定滚轮运动速度方向后的轨迹,简单,抬背板的旋转运动角度大,滚轮与低副主机背板之间为高和低副背板进行联接。该机的传动系统构型为三轴传动螺旋桨式齿轮传动,特色之一的就是该机整体传动结构简单,加工容易,成本低廉,传动精确。构型c:该类的组合运动机构本身为一个旋转螺旋一连杆式的移动组合人体运动控制机构,实际上组合机构本身可以等效为一五杆式的组合运动机构,等效后的五杆组合运动机构通常需要具有4个方向旋转式的活动方向螺旋旋转构件,3个螺旋转动副,2个旋转螺旋方向移动旋转构件副,因此组合运动时的自由度约设定为4×f=4×3.5×2=2,该类的组合运动机构通常至少需要2个旋转螺旋式的原动件互相组合使用才能成功完成其具有较高确定性的组合运动。采用电动推杆翻转机的推杆传动机构可以作为翻转传动连杆和翻转轴的主要动力源之一,可以直接使其和轴获得很大的翻转角度用来翻转整个传动连杆角度,但是该类型传动推杆机构整体制造过程成本相对较高。故抬被机构最终采用B构型。2.4.2翻身机构构型设计多功能翻身床板整体护理柜在整体床板中应用要求理想多功能真正实现单人需要左右动力联动同轴翻身,各自都应该需要一套单人动力同轴传动式的床板护理机构,考虑到二者需要翻身具体运动相同,所以完全采用同一种构型是行不通的,翻身的各具体动作中单人需左右联动床板护理柜和床板机是很频繁的,因此其构型上的优化设计也不简单。图2.5中详细列出几种与其基本原理、基本功能上不相符合的构型,下文将对各种的构型、功能特点进行详细分析。图2.5翻身机构的3种备选构型构型说明a:这篇文献主要提出了一种采用变形式机架的四杆传动机构。所谓自动变频电机架,就是在机车d1和电机d2处分别向上安置一定的电磁线与铁,通过控制电磁线与铁的交替作和吸合作用来自动实现各变机架间的转换。该传动机构构型新奇,用同一套传动机构实现了左右腿和翻身两个相似方向运动,但是这套机构的主要功能适用于没有横向3折弯的床面。另外,采用一种电磁式铸铁自动吸合器的方式可用来将其固定放在床面的任何一端,其可靠性和程度仍然还需要特别仔细考虑。鉴于以上原因,该机构构型不是最佳解决方案。构型b:构型b电机是一种由"正切机构"和"双滑块机构"齿轮串联而来组成的单轴高自由度六杆传动机构。在初始运动状态时，该传动机构的反向传动轴偏角为90。,力的有效综合利用程度非常高,结构紧凑，此时受力机构承受的力最大。机构等级可以被拆分分别为由外部构件4、5组成的机组、构件2、3构成的机组、原动件1和内部机架构件o,因此一个称为ii的三级杆组机构。部件详细介绍设计时,可将内部构件1、2绕轴在机架0旋转90。布置,使整个整体机构设计成为一个活动空间大的机构,这样就不仅可以有效满足一个整体机构布局设计要求,同时,为有效防止人体翻身等等机构与人体抬背、抬腿等等机构之间运动产生干涉,具体机构设计时候还需将滚轮构件4演化而成为滚轮,通过高副副的接触力来带动高于构件5的滚轮运动(此时人体的重力直接主要作用于构件5,所以,虽然在滚轮运动副接触时做了一些改变,但是滚轮运动时的效果不变)。主动件1的组合驱动机构可以直接采用一个螺旋式的传动机构方式,此时该传动机构又可以演化而成为一个螺旋一连杆式的组合传动机构。构型设计说明附件c:1在相关技术文献最早已经提出了一种双向传动螺旋一连杆式的三轴组合动力传动器械机构。该种双连杆机构实际上也就是一种对称平板滑台支架结构,单边对称滑板平台机构可等效为滑台经过不断发展演化的一种四边形或双连杆滑台机构,其中单边滑台c、d点与单边四个滑台之间的点可同时进行横向分离,因此单边滑台可以分别起作用来同时实现单边滑台左右的旋转和滑台翻身两个主要动作。有人认为该车的传动控制机构是一种创新的不锈钢构型,结构十分简单,制造方便，装配也简单,但是因为车体只能直接平行方式布置,占据的空间比较大,有时会和人体产生干涉，由于以上原因,这种构型也不是最优构型。2.4.3抬背、腿机构的设计抬腿和抬背支撑器械机构的构型相对于其总体结构和其他类型抬背抬腿支撑器械机构主体构型关系是相同的,抬背抬腿支撑器械机构和其他类型抬腿抬背支撑器械机构主体及其部件总体的构型关系简图及其结构如图所表示其中图2.6,图2.7所示。床板上被医生平置时,人们平躺在该医生病床上和其他普通外科医生病床一样,当一位病人没有需要自然站立坐起时由一个位于如下图中左边的一个新型电动机旋转齿轮的轴驱动一个新的螺杆9转动,使得一个新的螺套7向右向左旋转进行运动,再由一个新的连杆6带动一个新的转臂5旋转,最后由齿轮带动一个转臂6的电机驱动齿轮使得一个床板1绕位于图中一个j点向右向左旋转,从而我们可以直接使得一位病人自然站立坐起。需要注意使起床人向上曲膝时,同样右边的床床电动机在左边工作,通过一个小型螺旋桨的动力传动就完全可以的使得起床人的两个转臂12旋转,将整个人从人的床板3顶部向上抬起,达到曲膝的床床使用保护目的。坐起和站立曲膝时的身体动作规律如下图见下图"坐起状态"。图2.6抬背机构简图图2.7抬腿机构简图2.4.4升降机构的设计第1种构想图1-6联动的平面四杆机构该齿轮传动动力机构为四杆齿轮驱动动力机构,有3个高速旋转活动件,四个高速的旋转动副,自由度计算出为f-f-f=3×3-2×4=1,一个原动件驱动可直接用来传动做稳定的高速旋转运动,其结构简单但是紧凑,运动平稳而且速度精准且容易控制,价格也相对比较实惠。图1-7电动推杆机构第二种解决方案该传动机构虽然结构简单,但是其不稳定,采用的主要是电动动力推杆系统作为主要动力源,故其操作成本高。综上所述，选择第一方案比较适合。3机构设计3.1基本参数的设定为多功能护理床进行基本参数设定床的基本尺寸为长×宽×高=2000mm×1000mm×600mm左右翻身角度为0～50o抬背角度为0～80o大腿翻转角度为0～50o3.2电动机的选择3.2.1坐起电动机1）功率取t=40s，极限角度，转臂角速度：转臂速度：负载，则转臂传递的功率：（忽略转臂自重）电动机的许用功率：[P许2]=电动机实际功率：[P许2]×1.2=78W根据以上计算结果，决定选用一台新型单相直流电容式涡轮减速柴油电动机，额定功率为90w。2）转速由于上面的图3.1可知该带水平坐标的起立式滑动螺杆连接管的约束导程1最短且其约束极限值为300m。那么由上身站起直到身体坐起的最低工作连续时间平行长度约为t=40s,螺杆和铆钉在这个螺纹上的平行间距工作长度约为d=5mm,可以直接计算得出一台风力电动机的最低连续工作时间转速:n=300÷5÷40×60=90r/min3.2.2曲腿电动机的选择1）功率：，极限角度，转臂角速度：转臂速度：负载功率t3=1000n,则是旋转臂所需要传递的负载功率:[P许3]=(忽略轴的转动惯量及连杆质量）电动机实际功率：P3=[P许3]×1.2=42由以上试验结果可得知,选定一台额定功率为60w的单向增压电容式涡轮减速柴油电动机。1）转速：由于上图3.2可知该双屈膝导向螺杆管的导程1最短约束值为213mm。那么由屈膝的最低抬腿工作时间,螺杆轴的导程和轴间距,可以直接得出这台电动机的最低工作转速约:图3.1左右翻身机构简图3.3液压缸的选择3.3.1液压缸的设计在驱动整床连杆向上升降的连续运动控制过程中,采取每个驱动液压缸为原动件,以每个驱动液压缸的一个力动量来驱动转换电机驱动连杆,从而形成可以通过带动2个动力电机互相联动的四杆箱式升降器使机构可以继续进行向上向下升降运动。初选液压缸的工作压力根据此时的护理对机床的压力负载,取一个液压缸使其工作时的压力为4mpa。计算液压缸的结构参数选用单一输出杆件与活塞连接实现这种差动进给连接的工作方式即可实现差动进给。设一个液压缸的有效流动面积系数为,则a1和就是a2,且其中a1=2a1,即a1d=0.707d。。由工进工况下液压缸的力平衡方程p1A1=p2A2+F,(4-4)式中p1——进油压力；P2——回油压力。所以：A1=F/(p1-0.5p2)=35512/(4106-0.5×0.6×106)m2=5024×10-6m2=96cm2液压缸的内径D为对取整，取D=40mm。由d=0.707D液压缸有效工作面积由此可得选择YZB356-93的S1型液压缸。3.3.2拟定液压系统图我所要进行设计的这个回路也只是一个简单的一条回路电磁快速升降换向轴的运动进行回路,在一个整床的快速向上升降换向运动进行过程中我只根据需要设计能够同时实现平稳、迅速、准确地自动化的变换电磁活塞快速运动轴的旋转方向,采用简单的一个回路电磁快速升降换向进行运动而该回路一经设计后我即可轻松松的实现这一主要工作功能,当放在整个机床上的电磁阀未完全完成通电时,活塞向右或左或下运动,也就是可以认为就是整床的快速下降起升;但是当整床电磁阀没有完全通电时,活塞向左或右或下运动,就是整床的快速上升下降。利用简单的高速传动液压缸的旋转升降回路动力传动系统,以一个高速液压缸为原动件,以一个传动连杆机构直接带动2个动力电机互相联动的各种同轴式或平行四杆机构传动简单机构操作即可实现做高速液压升降机的旋转回路运动。液压系统图如图2-1所示图2-1液压系统图3.3.3液压元件的选择液压泵的工作压力已知一个液压缸最大额定工作最小压力系数为4mpa,取其在油路上工作压力最大损失系数为1mpa,则最小选择流量液压泵的额定工作最大压力为5mpa,则每个选择流量泵的额定工作压力损失应为pn=(5+5×25%)MPa=6.27MPa液压泵流量计算当单如果液压泵应当供给具有多个同时执行工作的液压执行驱动元件时，有qp≥k(∑qi）max（9-5a）式中K——回油泄漏折算系数，K=1.1~1.3;(∑qi）max——同时工作的执行元件流量之和的最大值。取液压系统的最大泄漏量为系统流量k=1.2,则液压泵的最小泄漏流量qp=Kq1max=1.2×0.5×10-3m3/s=36L/min3.4零件设计3.4.1纵轴的设计与校核1、求轴上的功率P1，转速，和转矩T1。P1=P1电机η螺杆η2轴承=60×0.4×0.992=24W(忽略连杆自重）=决定将轴设计为空心光轴。2、初步确定轴的直径选用直径为27mm，外径为45mm的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。轴的计算应力：其中：由前面轴的材料为45钢，调质处理。查得，因此<，故安全。3.4.2横轴的设计与校核1、求轴上的功率P2、P3转速n1、n2及转矩T2、T3。P2P2电机螺杆轴承47WP3P3电机螺杆轴承24W将轴设计为空心光轴。初步确定轴的直径因计算比较保守，先选用外径42mm，内径32mm的45钢管，待后面校核。同以上选择一样。轴的结构设计根据床的活动转臂轴向和床体套筒间的周向机床活动转臂定位器的使用要求,将床的活动转臂轴与床体轴的活动转臂间和床的套筒间通过采用碳钢焊接后的螺栓以导线形式串联在一起,具体位置由研究活动轴与床体的机械整体活动机械性和结构设计人员来对其进行分析确定。初步选定滚动轴承因此该轴承操作所受到的轴向角应力大小可以被忽略,认为只需承受径向角应力,选用角应力接触接近球面的轴承操作即可。轴的强度校核因这轴所受弯矩很小，可忽略，认为只受扭转作用，故只考虑扭转强度校核。轴的计算应力由以上数据计算结果确定了主轴的轴心材料为45钢,经多次调质打磨处理。查得。因此。故，轴安全。横轴横轴图3.2横轴简图3.4.3螺杆的设计与校核1、螺杆的确定螺旋传动的设计计算公式：负载应力t2=1000n,螺杆对于轴向的应力最大为1000n。其中q为当量轴向螺纹载荷1000n。d2为一个螺纹管的中径,查找螺纹相关参数资料可求取d2=20mm。F为摩擦系数，取f=0.1。因此计算得T=28N·m。由此我们可以精确得出每当一个螺纹最小端的负载输出扭矩大小为28nm时时它电机即可将1000n米的螺纹负载完全整合支起。而由于直流电动机的轴能够直接提供转矩给螺杆传动轴而螺杆的转矩传动系数固定为,故不能完全符合要求。螺纹长度的确定由前面两个电动机组在选择转速过程中不断求出的电动机最高转速时间计算出的测量数据:翻身螺纹传动装在螺杆上的螺纹传动导程一般规定为3000mm,螺纹导程长度一般选350mm,据该类型机床的规定翻身