多功能護理病床設(shè)計-中國計量學(xué)院機械設(shè)計制造及自動化畢業(yè)論文

1、<p><b>　　中國計量學(xué)院</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p><b>　　多功能護理病床設(shè)計</b></p><p>　　The design of multifunction care hospital beds</p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p><b>　　學(xué)號 </b></p><p>　　學(xué)生專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　班 級 09機械4班 </p><p>　　二級學(xué)院 機電工程學(xué)院 指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　中國計量

3、學(xué)院</b></p><p><b>　　2013年6月</b></p><p><b>　　鄭 重 聲 明</b></p><p>　　本人呈交的畢業(yè)設(shè)計論文，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究工作所取得的成果，所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本學(xué)位論文的研究成果不包含他人享有著

4、作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究工作做出貢獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標明。本學(xué)位論文的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。</p><p>　　學(xué)生簽名： 日期： </p><p>　　分類號： TH12 密 級： 公開 </p><p>　　UDC：

5、 621 學(xué)校代碼： 10356 </p><p><b>　　中國計量學(xué)院</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p><b>　　多功能護理病床設(shè)計</b></p><p>　　Design o

6、f Multifunction Care Hospital Beds</p><p>　　作 者 張紅舉 學(xué) 號 0900101230 </p><p>　　申請學(xué)位 工學(xué)學(xué)士 指導(dǎo)教師 檀中強 </p><p>　　學(xué)科專業(yè) 機械 培養(yǎng)單位 中國

7、計量學(xué)院 </p><p>　　答辯委員會主席 王曉林 評 閱 人 趙明巖 </p><p>　　2013 年 06月</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　短暫的四年大學(xué)學(xué)習(xí)生活即將面臨結(jié)束，這個夏天也迎來了我們開花結(jié)果的季節(jié)，畢業(yè)來臨之際，在各位分院老師

8、及同學(xué)的幫助下，我順利完成了本次的學(xué)位論文。在此，我想表達我對母校、導(dǎo)師以及所有幫助過我的人的感激與感謝之情。</p><p>　　本次的學(xué)位論文從選題開始至多次整改完善直到最后順利完成，從始至終都離不開我的導(dǎo)師檀中強老師對我的耐心指導(dǎo)和幫助。在早起設(shè)計期間，他都會定期對設(shè)計情況進行檢查，并對設(shè)計過程中遇到的疑難問題進行詳細的解答，還提出了許多可行性建議和指導(dǎo)性意見。在設(shè)計過程中，深深感受到了檀老師在機械設(shè)計方面

9、的豐富經(jīng)驗、對待科學(xué)研究的嚴謹態(tài)度以及孜孜不倦的教學(xué)精神，我為大學(xué)能結(jié)識這樣的良師益友而深感慶幸。在此，我向檀老師表示我最衷心的感謝和崇高的敬意。</p><p>　　同時也感謝各任課老師在這四年來對我的細心指導(dǎo)和耐心教育，感謝學(xué)校及分院給我們提供了學(xué)習(xí)、設(shè)計的專業(yè)場地，還要感謝分院領(lǐng)導(dǎo)在大學(xué)期間對我的關(guān)心和教導(dǎo)，他們?yōu)槲彝瓿纱舜蔚漠厴I(yè)設(shè)計提供了非常大的幫助。</p><p>　　在這里我

10、還要感謝我們09機械2班的全體同學(xué)們，在畢業(yè)設(shè)計期間，大家在生活上互幫互助，在學(xué)習(xí)上互相鼓勵，一起解決遇到的疑難問題，使我們共同進步，同學(xué)之間的情誼將是我大學(xué)中永遠不可磨滅的美好回憶。</p><p>　　最后，我要感謝我的父母，謝謝他們這么多年給我的細致體貼的關(guān)心、無微不至的照顧，完成此次畢業(yè)設(shè)計順利畢業(yè)是我大學(xué)期間對他們最好的回報。</p><p><b>　　多功能護理病床

11、設(shè)計</b></p><p>　　摘要：“多功能護理病床”是集支身機構(gòu)、翻身機構(gòu)、曲腿及輔助翻身機構(gòu)為一體的機電一體化作品。整機分為電動控制和手動控制兩個部分，支身機構(gòu)和曲腿機構(gòu)運用電機控制，操作簡單，可以輕松實現(xiàn)病人飲食、娛樂及康復(fù)治療所需的各種體位。翻身機構(gòu)進行手動控制，提高了翻身時安全性能。當整機工作時，可以為臥床病人提供全面的護理和輔助康復(fù)治療，減小病人家屬及醫(yī)護人員的護理困難。</p&

12、gt;<p>　　支身機構(gòu)通過絲桿和連桿組合實現(xiàn)其功能，可以實現(xiàn)病人各種角度的坐臥姿勢。翻身機構(gòu)通過絲桿和軌道滾輪組合實現(xiàn)其功能，實現(xiàn)曲腿的同時，還可以對病人進行輔助康復(fù)治療。絲桿傳動穩(wěn)定可以減輕對病人的意外傷害，整體機構(gòu)簡單，造價低廉，可以減輕病患家屬的經(jīng)濟負擔(dān)。</p><p>　　病床整體采用創(chuàng)新型A字型機架支撐，可以輔助病人家屬活醫(yī)護人員對病人進行翻身護理，結(jié)構(gòu)簡單有效。</p>

13、<p>　　多功能護理病床相對其他普通病床進行了整體的優(yōu)化設(shè)計，可伸縮輸液架、可拆卸護欄以及排便系統(tǒng)等都為護理人員提供了方便。讓病人得到更人性化的照顧，減少護理期間對病人造成的二次傷害，提高病人康復(fù)的效果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：多功能護理病床；支身機構(gòu)；曲腿機構(gòu)；翻身機構(gòu)；A字形機架</p><p>　　Design of Multifunction Care Hos

14、pital Beds</p><p>　　Abstract:"Multi-functional care beds is the support body institutions, stood up  institutions, bent knees and auxiliary stand up institutions as one of the mechanical and elect

15、rical integration works. The machine is divided into electric and manual control of two parts, the branch body institutions and curved legs institutions of the use of motor control, simple operation, you can easily achie

16、ve the various positions of the patient dining, entertainment and rehabilitation required. Stand up ins</p><p>　　The support itself agencies screw and rod combination, you can achieve the sitting position of

17、 the patients with a variety of angles. the emancipated institutions screw and rail wheel assembly, curved legs at the same time, patients could be assisted rehabilitation. The screw drive stability can reduce accidental

18、 injury to the patient, and the organization as a whole is simple, low cost, can reduce the economic burden on patients' families.</p><p>　　The beds in the overall use of the the innovative A font rack s

19、upport, can help the patient's family live medical staff turn over care of the patient, the structure is simple and effective</p><p>　　Multifunction care beds compared to other ordinary beds overall opti

20、mization design, scalable infusion stand, removable guardrail and defecation are nurses convenience. Allow patients to be more humane care, to reduce the secondary damage caused by the care the patient during and improve

21、 the effectiveness of rehabilitation for patients.</p><p>　　Key words: Multifunction care beds；Support body institutions；Curved legs institutions；Stand up institutions；A-shaped bracke</p><p><

22、;b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要：I</b></p><p><b>　　1.前言1</b></p><p>　　1.1國內(nèi)發(fā)展狀況1</p><p>　　1.2多功能護理病床設(shè)計思路3</p><p>　　1.3 多功能護

23、理病床設(shè)計準則4</p><p>　　1.3.1設(shè)計基本要求4</p><p>　　1.3.2整機性能要求4</p><p>　　1.4 多功能護理病床設(shè)計意義4</p><p>　　2. 機械機構(gòu)及工作原理設(shè)計5</p><p>　　2.1機械結(jié)構(gòu)及工作原理設(shè)計5</p><p>

24、　　2.1.1多功能護理病床機械結(jié)構(gòu)空間布置設(shè)計6</p><p>　　2.1.2多功能護理病床支身裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理6</p><p>　　2.1.3多功能護理病床翻身裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理8</p><p>　　2.1.4多功能護理病床曲腿裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理10</p><p>　　2.1.5 病床的附件優(yōu)化設(shè)計12<

25、;/p><p>　　3.控制電機的選擇和設(shè)計原理13</p><p>　　3.1 支身裝置控制時序13</p><p>　　3.2曲腿裝置控制時序13</p><p>　　4. 機械設(shè)計計算14</p><p>　　4.1機械傳動設(shè)計計算14</p><p>　　4.1.1 直齒輪設(shè)計及計

26、算14</p><p>　　4.1.2 絲桿設(shè)計校核計算16</p><p>　　4.1.3絲桿耐磨性驗算與使用壽命的計算18</p><p>　　4.1.4 軸承使用壽命的計算19</p><p>　　4.2 作用桿的應(yīng)力分析19</p><p>　　5. 多功能護理病床的系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)與展望21</

27、p><p>　　5.1 整機創(chuàng)新性分析21</p><p>　　5.2 整機采用機構(gòu)和傳動對比分析21</p><p>　　5.3多功能護理病床發(fā)展前景22</p><p>　　5.4多功能護理病床設(shè)計中問題分析與總結(jié)22</p><p><b>　　5.5展望23</b></p>

28、;<p>　　6．作品三維模型圖24</p><p><b>　　主要參考文獻25</b></p><p>　　學(xué)位論文數(shù)據(jù)集26</p><p><b>　　1.前言</b></p><p>　　據(jù)報道中國已于1999年10月提前進入人口老齡化國家的行列，中國不僅是世界上老齡化

29、人口絕對數(shù)最多的國家，而且也是世界上老齡化速度最快的國家之一。人口老齡化的趨勢使老人有更多患慢性病的機會，根據(jù)統(tǒng)計資料約79．1％的老人至少有一種或一種以上的慢性病，而慢性病的患者有較高的殘疾機會、較差的功能狀態(tài)和較高的死亡率．因而將出現(xiàn)一個健康狀態(tài)最弱的群體。最近調(diào)查的一些現(xiàn)象也印證了這個結(jié)論，高齡老年人自2003年第6期我照料能力減弱，對家庭、社區(qū)、政府依賴程度加大。據(jù)調(diào)查，在80歲以上男性老人中，能自我照料的只占35．7％。而且目

30、前“空巢家庭”也已成為社會發(fā)展趨勢，家庭式護理對老年人的關(guān)照也日趨減弱，客觀上增加了老年人、殘疾人護理的困難。</p><p>　　據(jù)日本2000年lO月進行的(日本)全國醫(yī)療設(shè)施狀況報道，面向老年患者，以需要看護為對象的護理型病床正在逐步增加。而我國作為老齡化人口絕對數(shù)最多的國家，更應(yīng)該增強老年護理業(yè)服務(wù)．提高護理醫(yī)療設(shè)施。為了更好的滿足社會的需求，服務(wù)老齡化群體，我們設(shè)計了這一款集支身功能、翻身功能、曲腿以及

31、輔助翻身功能為一體的多功能適用性護理病床。</p><p><b>　　1.1國內(nèi)發(fā)展狀況</b></p><p>　　目前國內(nèi)醫(yī)療護理床主要有三大類。第一類為半臥起坐立床(支背曲腿型), 主要目的是實現(xiàn)病人上半身的直立坐起, 同時曲腿, 達到身體舒適位置，以方便進食服藥。這種護理床還算普遍, 但是此類病床一般有搖桿手動控制，操作不便，也不能對病人做輔助康復(fù)治療，基本

32、上沒有減輕醫(yī)護人員的護理負擔(dān)。也未能解決褥瘡這一醫(yī)護難題。第二類為單純的側(cè)翻翻身床, 主要目的是解決褥瘡問題。但是翻身是一個比較細致的動作，單純的非智能電機控制翻身容易對病人造成擠傷、摔傷等二次傷害，而且缺乏支身和曲腿這兩個重要功能，幾乎沒有任何實用價值。第三類為多功能護理翻身床, 能夠?qū)崿F(xiàn)多種變形, 完成支背、曲腿、側(cè)翻等動作要求。這類翻身床多為國外進口, 價格昂貴, 而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 機構(gòu)運動空間受到限制, 大部分產(chǎn)品側(cè)翻角度最多只能

33、達到左右40度, 翻身效果不是非常理想，沒有多大的市場。綜上所述，集支身功能、曲腿功能、翻身功能為一體的多功能護理病床還有極大的設(shè)計空間。</p><p>　　圖1.1 先進的護理病床（結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價昂貴）</p><p>　　圖1.2 簡單的手搖式病床（功能少、不實用）</p><p>　　針對當前多功能護理病床的各種缺陷，結(jié)合國內(nèi)醫(yī)療機械的發(fā)展現(xiàn)狀，我設(shè)計開發(fā)了

34、這款多功能護理病床。產(chǎn)品可以將支身功能、曲腿功能、翻身及輔助康復(fù)功能結(jié)為一體。并且結(jié)構(gòu)簡單可靠，造價低廉，有很大的市場應(yīng)用前景。</p><p>　　1.2多功能護理病床設(shè)計思路</p><p>　　多功能護理病床在市場上種類繁多，但是在醫(yī)院及家庭里卻沒有得到普及推廣。所以設(shè)計一款適應(yīng)性多功能護理病床要從病人需求出發(fā)。一是功能方面，通過對病患及專業(yè)護理醫(yī)生的走訪調(diào)查， 主要有以下幾個功能比

35、較必需，支身功能、曲腿功能、翻身功能以及排泄等。二是價格方面，為了減輕病患經(jīng)濟負擔(dān)，使病床有較好的應(yīng)用前景，一定要提高性價比。所以要在實現(xiàn)上述諸多功能的同時，要盡可能的減少電機及復(fù)雜機構(gòu)的使用。所以本病床采用常見的絲桿傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)等常用的簡單機構(gòu)。并且所有功能的實現(xiàn)只依托兩個較簡單的電機，不需要復(fù)雜的電路與昂貴的芯片。</p><p>　　圖1.3 醫(yī)護人員對病人進行常規(guī)護理</p>

36、;<p>　　多功能護理病床可在簡單的電路控制下實現(xiàn)支撐身體，曲腿及輔助康復(fù)等動作，在一些機械機構(gòu)的組合下，還可以輔助醫(yī)護人員對病人進行翻身，作品分為機械裝置、簡單的功能電路裝置兩個部分。</p><p>　　1.3 多功能護理病床設(shè)計準則</p><p>　　1.3.1設(shè)計基本要求</p><p>　　多功能護理病床及其所有零部件應(yīng)設(shè)計正確、結(jié)構(gòu)合

37、理、遵守機械方面的通用技術(shù)要求；</p><p>　　制造多功能護理病床和零部件應(yīng)具有足夠的強度和合適的性能；</p><p>　　多功能護理病床和零部件應(yīng)具有良好的維修和保養(yǎng)，處于正常的工作狀態(tài)；</p><p>　　需要潤滑的零部件應(yīng)裝有符合要求的潤滑裝置；</p><p>　　輸入電源為家用220v交流電源；</p>&l

38、t;p>　　1.3.2整機性能要求</p><p>　　當電源為額定頻率和額定電壓、整機正常工作時，無工作噪音。</p><p>　　當整機在進行輔助護理時，要保持平穩(wěn)性、安全性。</p><p>　　當輔助翻身時，結(jié)構(gòu)要穩(wěn)定可靠，翻轉(zhuǎn)角度要有較好的可調(diào)行。</p><p>　　多功能護理病床為常用工作機械，工作壽命不的少于5年。<

39、;/p><p>　　1.4 多功能護理病床設(shè)計意義</p><p>　　此次設(shè)計的多功能護理病床集支身機構(gòu)、曲腿機構(gòu)、翻身機構(gòu)為一體的機電一體化作品，在無醫(yī)護人員的幫助時，支身機構(gòu)可以簡單有效的支撐起病人的臀部以上的身體，支身機構(gòu)利用絲桿傳動，可以在任意角度停留，形成最舒服的或坐或臥的姿勢，滿足病人學(xué)習(xí)、娛樂、就餐等功能。曲腿機構(gòu)可以實現(xiàn)病人自動曲腿，曲腿機構(gòu)也利用絲桿進行傳動，傳動比一定，當

40、設(shè)置一定的速度進行運動，還可以對病人進行簡單的康復(fù)治療，提高了對病人的護理質(zhì)量。在醫(yī)護人員為病人護理時，翻身機構(gòu)可以輔助醫(yī)護人員對病人進行翻身，大大減輕醫(yī)護人員或者家屬的護理負擔(dān)，輕松給病人翻身擦洗，防止褥瘡等疾病的產(chǎn)生。多功能護理病床相對其他普通病床進行了整體的優(yōu)化設(shè)計，可伸縮輸液架、可拆卸護欄以及排便系統(tǒng)等都為護理人員提供了方便。讓病人得到更人性化的照顧，減少護理期間對病人造成的二次傷害，提高病人康復(fù)的效果。</p>

41、<p>　　2. 機械機構(gòu)及工作原理設(shè)計</p><p>　　2.1機械結(jié)構(gòu)及工作原理設(shè)計</p><p>　　多功能護理病床可以在電機的控制下驅(qū)使機械裝置實現(xiàn)支身、曲腿功能，特殊機構(gòu)組合的幫助下實現(xiàn)輔助翻身功能。所以作品有機械和電控兩部分組成，機械部分包括絲桿傳動機構(gòu)、連桿機構(gòu)、軌道軸輪結(jié)構(gòu)、齒輪傳動機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)，A字形支架機構(gòu)等。電控部分主要有電機和簡單的開關(guān)及調(diào)速功能

42、電路組成。其總體機構(gòu)及功能如下圖所示。</p><p>　　圖2.1 總體機構(gòu)及功能框圖</p><p>　　根據(jù)一般醫(yī)護人員對病人的護理流程設(shè)計多功能病床完成工作的流程：</p><p>　　啟動曲腿功能，設(shè)置電機恒定速度，完成一定時間段的康復(fù)動作。</p><p>　　關(guān)閉電機，使床板復(fù)位，達到平躺狀態(tài)。</p><p

43、>　　拔掉固定銷，轉(zhuǎn)動手把達到適合的角度，固定床身。</p><p>　　醫(yī)護人員對病人輕松翻身，給病人進行擦洗。然后復(fù)位。</p><p>　　啟動支身功能，使前床板撐起達到舒適的坐姿狀態(tài)，完成常規(guī)就餐和娛樂。</p><p><b>　　護理完畢，復(fù)位。 </b></p><p>　　2.1.1多功能護理病床機

44、械結(jié)構(gòu)空間布置設(shè)計</p><p>　　整體布局情況：1.曲腿裝置 2.翻身裝置 3.支身裝置 4.床體支撐裝置 5.驅(qū)動機構(gòu)支撐裝置 6.床體</p><p>　　圖2.2 病床結(jié)構(gòu)空間布局圖</p><p>　　如上圖所示，整個床體包括支身裝置、曲腿裝置、翻身裝置以及護欄等結(jié)構(gòu)。床身整體有A字性支撐架支撐，支身裝置和曲腿裝置分置兩側(cè)，位于床身中間的固定床板以及下

45、面的延伸體用來固定電機以及承載機構(gòu)。保證了整個床身的平衡和穩(wěn)定性能。前后左右的護欄都具有可拆卸、可伸縮性能，方便醫(yī)護人員對病人進行洗發(fā)、擦身等常規(guī)護理。支身裝置的床板通過鉸接與中間的固定板連接在一起，曲腿裝置的床板有兩塊鉸接板組成，一端與中間固定板鉸接，在電機和傳動件的驅(qū)動下實現(xiàn)支身、曲腿功能。兩端的A字形支架對床板進行支撐，其中床頭一端的A字形支架通過齒輪與床身連接，當靜止時，有固定銷將床身固定在水平位置，翻身時，解除固定銷的約束，轉(zhuǎn)

46、動手柄即可對床身進行翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)翻身功能。整體空間布局形式簡潔、安全可靠，能夠出色的完成預(yù)定功能。</p><p>　　2.1.2多功能護理病床支身裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工作原理</p><p>　　如下圖所示為支身裝置的機構(gòu)簡化圖，全局采用曲柄滑塊的工作原理，電機帶動絲桿控制水平移動，與絲桿連接的桿件相當于曲柄進行擺動，從而推動床板的抬起和落下。</p><p>　　圖2

47、.3 支背機構(gòu)簡化圖—靜止</p><p>　　圖2.4 支背機構(gòu)簡化圖—運動</p><p>　　機構(gòu)特點分析：曲柄滑塊機構(gòu)的運動機構(gòu)多為低副，運動副為面接觸，可以承受較大的載荷，運動副元素幾何形狀簡單，便于加工。絲桿傳動具有行程范圍大和反行自鎖的特點，所以利用絲桿傳動可以使床板在任意角度停留，使病人達到最舒適的角度，運動簡單，傳動穩(wěn)定。</p><p>　　圖2

48、.5 支身裝置的三維模型圖</p><p>　　如上圖所示為多功能病床支身裝置的三維結(jié)構(gòu)模型圖。下端為驅(qū)動電機，通過聯(lián)軸器與絲桿相連提供動力。作用桿中端固定在與床身連接的光軸上，約束左右移動，作用桿下端通過鉸接連接在絲桿上，作用桿上端配合在支身床板的導(dǎo)軌里。前床板和中間的固定床板以鉸接的形式進行連接。</p><p>　　啟動電機，電機帶動絲桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生對作用桿水平方向上的推拉應(yīng)力，作用桿繞

49、光軸旋轉(zhuǎn)，趨勢上端面在支身床板導(dǎo)軌里滑動，驅(qū)使床板抬起落下。</p><p>　　2.1.3多功能護理病床翻身裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　如下圖所示，翻身裝置主要通過A字形支撐架與床身的組合機構(gòu)實現(xiàn)，床體有A字形框架進行支撐，床板中心被約束在A字形框架的頂端可以進行左右旋轉(zhuǎn)，在靜止時，有安全銷將床身固定在水平位置。當進行翻身時，伸長護欄，去除安全銷約束，轉(zhuǎn)動控制把手即可使病人

50、達到適合的翻身角度，輔助醫(yī)護人員對其翻身，完成常規(guī)的護理。翻轉(zhuǎn)角度可以達到60度，效果非常理想。</p><p>　　一般翻身病床最大的障礙就是容易產(chǎn)生擠傷、壓傷甚至摔下床的問題，但是此次設(shè)計的產(chǎn)品不會產(chǎn)生此類問題。</p><p>　　控制把手利用齒輪進行傳動，傳動穩(wěn)定，能夠安全的使病人漸漸翻轉(zhuǎn)。</p><p>　　底端設(shè)有安全支撐桿，一方面約束病床適合的翻轉(zhuǎn)角

51、度范圍，一方面當病床翻轉(zhuǎn)到最大角度時，可以起到對床身的安全支撐。</p><p>　　床身兩端有可伸縮護欄保護，不會因為病人的不正?；瑒佣は麓病?lt;/p><p>　　此次設(shè)計的翻身裝置非電機控制，不會由于電機的非智能對病人產(chǎn)生不必要的二次傷害，安全系數(shù)高。</p><p>　　支身裝置結(jié)構(gòu)圖：1.護欄 2.安全桿 3.A字形支撐 4.床身 5.控制系統(tǒng) 6.安全銷

52、</p><p>　　圖2.6 翻身裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計圖</p><p><b>　　機構(gòu)特點分析：</b></p><p>　　翻身是較為復(fù)雜的動作，利用智能的機械手等操作可以實現(xiàn)預(yù)定功能，但是成本很高?，F(xiàn)在市面上的的多功能病床多為電機簡單控制，但是由于不智能，常常將病人夾傷、擠傷等造成不必要的二次傷害。所以本產(chǎn)品采用純機械方式，手動操作。依靠床板

53、和支撐桿件巧妙結(jié)合對床板進行適度翻轉(zhuǎn)，操作簡單，使用安全可靠。</p><p>　　圖2.7翻身裝置控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　翻身裝置控制系統(tǒng)利用齒輪傳動進行控制。小齒輪軸兩端分別配合在床架和A字形支架頂端的孔里。輪軸的一端設(shè)有把手，用于調(diào)節(jié)。大齒輪利用螺栓連接在床架上與小齒輪嚙合。當靜止時，大齒輪嚙合在小齒輪的正下方，保證了床身的穩(wěn)定性，并用安全銷固定。當轉(zhuǎn)動時，去除安全銷，轉(zhuǎn)

54、動搖把，小齒輪驅(qū)動大齒輪繞小齒輪軸旋轉(zhuǎn)帶動床身旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　2.1.4多功能護理病床曲腿裝置的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　如下圖所示，后端為電機驅(qū)動，中間為絲桿傳動，后邊為帶輪的主軸。后床板由兩塊鉸接的板連接在一起，一端通過鉸接的方式連接到中間的固定床板上，另一端連接軸輪裝置。曲腿裝置主要通過電機進行驅(qū)動，帶動絲桿轉(zhuǎn)動對軸產(chǎn)生推拉應(yīng)力，從而帶動滾輪在床身的軌道上前進和

55、后退，實現(xiàn)床板的曲折往復(fù)動作，完成曲腿及輔助康復(fù)功能。</p><p>　　圖2.7 曲腿機構(gòu)簡化圖</p><p><b>　　機構(gòu)特點分析：</b></p><p>　　首次設(shè)計曲腿動作為絲桿和四連桿的配合，機構(gòu)相對復(fù)雜，而且四連桿具有急性回轉(zhuǎn)特性，穩(wěn)定性不高，不能對病人起到輔助康復(fù)的作用，而且可能會對病人造成二次傷害。所以棄之不用。本次設(shè)

56、計的機構(gòu)為絲桿和滾動輪的組合，機構(gòu)簡單可靠，絲桿傳動傳動比一定，而滾輪機構(gòu)傳遞準確，傳遞效率較高，在恒定的電動機驅(qū)動下可以對病人進行輔助康復(fù)治療。</p><p>　　圖2.8曲腿裝置三維圖</p><p>　　如上圖所示，為曲腿床板裝置的三維圖。床板1和床板2通過鉸接連接在一起，床板1的另一端與中間固定的床板鉸接在一起，床板2的另一端有突出的機架，上面配合有軸、軸承以及滾輪。軸與絲桿連接

57、，傳遞推拉應(yīng)力，實現(xiàn)曲腿動作。</p><p>　　2.1.5 病床的附件優(yōu)化設(shè)計</p><p>　　輸液架設(shè)計：不同的病人血管對輸液瓶離手的距離要求不同，常規(guī)的輸液架一般只設(shè)置了一個高度的懸掛，不能滿足醫(yī)患的需求。比較好的有一根上面從上到下多個掛鉤，雖然解決了問題，但是不夠安全，也不方便。所以本次設(shè)計的輸液架將優(yōu)化為可伸縮，可拆卸形式。這樣可以方便調(diào)節(jié)高度，滿足不同人的需求。當不需要時

58、，拆卸掉也不占用空間。</p><p>　　圖2.9 輸液架的三維圖</p><p>　　柵欄設(shè)計：為了使病床翻身有更大的角度范圍，柵欄做成可抽插式，需要時進行伸長，當擦洗等不方便的時候可以進行縮短或者拆卸。</p><p>　　排便孔設(shè)計：中床板設(shè)置一排便孔，平時有擋板從下塞起，保證床板的平整性，當使用時，打開擋板塞，下置便盂即可輕松排便，減少病人的挪動，從而減小

59、對病人二次傷害。</p><p>　　3.控制電機的選擇和設(shè)計原理</p><p>　　整體設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，根據(jù)病床的工作條件選擇使用電機為籠型三相異步電動機。</p><p>　　表3.1 電機的參數(shù)</p><p>　　3.1 支身裝置控制時序</p><p>　　圖3.1 支身裝置控制時序圖</p>

60、<p>　　啟動電機后，電機帶動絲桿旋轉(zhuǎn)，通過相連接的連桿作用支起床板。當需要放下床板時，撥動開關(guān)，使電機的輸入電源正負極互換，使電機反轉(zhuǎn)帶動絲桿，使床板反向轉(zhuǎn)動。</p><p>　　3.2曲腿裝置控制時序</p><p>　　圖3.2 曲腿裝置控制時序圖</p><p>　　啟動電機后，電動機帶動絲桿轉(zhuǎn)動，從而帶動滾輪在槽內(nèi)滾動，完成床板的曲腿動作。但

61、需要復(fù)位時，撥動開關(guān)，使電機的輸入電源正負極互換，使電動機反轉(zhuǎn)帶動絲桿，使床板復(fù)位。當需要做輔助康復(fù)時，可以使電動機保持恒定的速度，完成曲腿的往復(fù)動作，對病人進行康復(fù)治療。</p><p><b>　　4. 機械設(shè)計計算</b></p><p>　　4.1 機械傳動設(shè)計計算</p><p>　　根據(jù)機構(gòu)的設(shè)計和承載的載荷主要對一下幾個方面進

62、行計算校核。</p><p>　　在翻身裝置中，需要對齒輪進行設(shè)計計算。</p><p>　　在曲腿裝置中，由于需要做康復(fù)動作，運動周期較長，所以對絲桿進行校核，對軸承和絲桿進行使用壽命計算。</p><p>　　在支身裝置中，作用桿容易變形折斷，所以需要對其進行應(yīng)力模擬分析，其次連接電機的絲桿傳動件所承受的力在不斷的變化，需要對其校核和壽命計算。</p>

63、;<p>　　4.1.1 直齒輪設(shè)計及計算</p><p>　　表4.1控制把手齒輪的設(shè)計計算</p><p>　　4.1.2 絲桿設(shè)計校核計算</p><p>　　病床中曲腿裝置主要利用絲桿進行傳動。而且此絲桿屬于拉壓桿件，因其受力特點是沿桿件的軸線作用的，且作用線與軸線重合受力如下圖所示</p><p>　　圖4.1 絲桿受

64、力分析圖</p><p>　　曲腿裝置中的絲桿校核：根據(jù)公式代入數(shù)值FN=1200N和A=3.14*10*10=314mm2得到=3.8=235Mpa.符合標準。</p><p>　　病床中支身裝置中的絲桿受力較為復(fù)雜，首先對支背機構(gòu)進行運動學(xué)分析。</p><p>　　圖4.2 支背機構(gòu)簡畫圖</p><p>　　床板所加作用力為G，方向垂

65、直向下。</p><p>　　則桿件S所受到的作用力為:</p><p>　　絲桿中傳遞的軸向力F為：</p><p><b>　　其中：</b></p><p>　　用MATLAB對上述數(shù)學(xué)模型進行仿真，得到絲桿軸向力隨時間的變化如下圖，</p><p>　　圖4.3 支背絲桿軸向力隨時間的變化

66、</p><p>　　支身裝置中的絲桿校核：根據(jù)公式代入絲桿所受最大的軸向力FN=1300N, A=3.14*10*10=314mm2得到=4.2=235Mpa.符合標準 </p><p>　　4.1.3絲桿耐磨性驗算與使用壽命的計算</p><p><b>　　支身裝置：</b></p><p>

67、　　查閱機械設(shè)計手冊，螺旋傳動中，滑動螺旋傳動計算部分的工作壓強p＝式中 =0.5，p=2.5mm，n=H／P=72，代入上式中得: </p><p>　　P=6.89N／，絲桿往復(fù)移動速度較低，查機械設(shè)計手冊，取 =8N／，即p＜絲桿耐磨性符合要求，選用合理。</p><p><b>　　翻身裝置：</b></p><p>　　查閱機械設(shè)計手

68、冊，螺旋傳動中，滑動螺旋傳動計算部分的工作壓強p＝式中 =0.5，P=2.5mm，n=H／P=72，代入上式中得: </p><p>　　P=6.89N／，絲桿往復(fù)移動速度較低，查機械設(shè)計手冊，取 =8N／，即p＜絲桿耐磨性符合要求，選用合理。</p><p>　　4.1.4 軸承使用壽命的計算</p><p>　　軸承疲勞壽命計算公式如下： </p>

69、<p>　　式中 ——基本額定動負荷。對向心軸承為Cr，推力軸承為Ca，N；</p><p>　　——當量動負荷，Ｎ；</p><p><b>　　——溫度系數(shù)； </b></p><p><b>　　——負荷系數(shù)；</b></p><p><b>　　——壽命指數(shù)， <

70、/b></p><p>　　——軸承的工作轉(zhuǎn)速，r/min。</p><p>　　病床工作溫度<120度，查表得溫度系數(shù)為1.根據(jù)病床工作性質(zhì)，取沖擊載荷系數(shù)為1.根據(jù)手冊所選軸承C=30500N。=16670/20*(1*30500/1200)=21184h</p><p>　　軸承預(yù)期壽命推薦用值為8000h到12000h.所以此軸承合格。</

71、p><p>　　4.2 作用桿的應(yīng)力分析</p><p>　　整個支身裝置中，作用桿受力最大，故對其可靠性進行有限元分析。NSYS軟件上生成模型，并確定各項參數(shù)，確定作用桿所用材料、約束、載荷后，運行軟件，進行應(yīng)力分析，在結(jié)果欄中得到圖示數(shù)據(jù)。顯示應(yīng)力分布圖以及桿件變形情況如下圖所示，結(jié)合圖形，在制造中可對桿件的彎轉(zhuǎn)部分材料進行處理，增加強度。</p><p>　　圖4

72、.4施加約束的圖形</p><p>　　圖4.5 整體變形圖</p><p>　　5. 多功能護理病床的系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)與展望</p><p>　　5.1 整機創(chuàng)新性分析</p><p>　　A字形支架與齒輪傳動機構(gòu)的創(chuàng)新組合，能夠使病人翻身更簡單更有效，不利用電機，節(jié)約成本，而且穩(wěn)定性能安全性能更高，有效減少了對病人造成的二次傷害。<

73、/p><p>　　絲桿和連桿的結(jié)構(gòu)組合能夠輕松實現(xiàn)支身功能，絲桿傳動具有行程范圍大和反行自鎖的特點，所以利用絲桿傳動可以使床板在任意角度停留，使病人達到最舒適的角度，運動簡單，傳動穩(wěn)定。</p><p>　　絲桿和軸輪的組合機構(gòu)能夠輕松的實現(xiàn)曲腿動作，而且傳動較為穩(wěn)定，可以實現(xiàn)輔助康復(fù)的功能。</p><p>　　病床附件都有功能性的創(chuàng)新設(shè)計，各個功能進行了優(yōu)化設(shè)計，增

74、加了性價比和競爭力</p><p>　　5.2 整機采用機構(gòu)和傳動對比分析</p><p>　　為完成設(shè)定的動作，多功能護理病床采用了絲桿螺旋傳動、軌道滾輪傳動齒輪傳動以及連桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、A字形支撐機構(gòu)等，有效地完成了預(yù)期的功能。下表為作品采用的傳動方式及所用機構(gòu)：</p><p>　　表5.1 機械傳動性能分析表</p><p>

75、;　　5.3 多功能護理病床發(fā)展前景</p><p>　　經(jīng)過多次市場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前國內(nèi)醫(yī)療多功能護理病床，成本相對較高，效率比較低，適應(yīng)性較差，較低端的一般為單搖桿、雙搖桿、三搖桿手動控制，沒有從根本上減輕醫(yī)護人員及家屬的護理負擔(dān)。較中端的為簡單的電機控制，機構(gòu)都相對復(fù)雜，而且在實現(xiàn)翻身功能時，容易對病人造成擠傷、壓傷等二次傷害?，F(xiàn)在國外，也有了相對高端的多功能護理病床，但是價格都非常昂貴，不能得到普遍推廣。

76、所以適應(yīng)性的多功能護理病床的需求還非常迫切。而本次的設(shè)計作品綜合了支背、曲腿、翻身三大功能，而且結(jié)構(gòu)相對簡單，整機只利用了兩個小型電機，造價低廉，能夠滿足普通家庭的購買需求，有非常大的市場應(yīng)用前景。</p><p>　　5.4多功能護理病床設(shè)計中問題分析與總結(jié)</p><p>　　病床的整體設(shè)計已經(jīng)全部完成，各裝置都能完成相應(yīng)的預(yù)定功能，而且在校驗中，顯示病床的各個部件都有合適的工作壽命。

77、整個設(shè)計過程進行的相對順利，特別是在指導(dǎo)老師的密切監(jiān)督與熱情關(guān)注下，設(shè)計進度比較合適，整個過程都井然有序。在同學(xué)的幫助下，我攻破了很多學(xué)習(xí)期間沒有涉及到的難關(guān)。當然，在設(shè)計過程中也難免的遇到了一些問題。</p><p>　　多功能護理病床中翻身是個設(shè)計難點，在查閱的資料中，電動、手動的都有很大的局限性，而且容易造成夾傷、擠傷等二次傷害。于是我走訪了許多家醫(yī)院和救助機構(gòu)，積極和他們溝通，從他們的需求出發(fā)，我查閱和設(shè)

78、計了許多中翻身方法，在同學(xué)的參考下，確定出了最合理的一種，順利完成了任務(wù)。</p><p>　　在整個設(shè)計過程中也學(xué)到了許多東西，特別是在解決問題的時候，對課本中學(xué)到的許多知識有了更深入的了解。比如說工程圖繪制的一些硬性標準，工程材料的選擇等等。對機械創(chuàng)新設(shè)計和控制有了初步的認識，對以后走向工作崗位會有很大的意義。</p><p><b>　　5.5展望</b><

79、;/p><p>　　近年來，我國醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施已有了長足的發(fā)展，但縱觀國內(nèi)最近十幾年來在醫(yī)療機械方面的進展，尤其在多功能護理病床方面的發(fā)展相對緩慢。據(jù)2000年lO月進行的全國醫(yī)療設(shè)施狀況報道，面向老年患者，以需要看護為對象的護理型病床正在逐步增加。但是我國對醫(yī)療基礎(chǔ)進行更新配置的比例相對較小，這對提高醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展有較大的制約性，嚴重阻礙了人民生活質(zhì)量的提升。其中有廣泛適應(yīng)性的多功能護理病床的缺乏是其中因素之一。&l

80、t;/p><p>　　現(xiàn)在市場上，多功能護理病床也有產(chǎn)品呈現(xiàn)，但是適應(yīng)性普遍不好，以至于沒有的到普遍的推廣。根據(jù)調(diào)查，大部分醫(yī)院和社區(qū)還單純的使用單搖桿、雙搖桿以及多搖桿類的手動控制病床，這沒有從根本上減輕護理人員的護理負擔(dān)。而個別的使用的簡單的電機控制病床卻多有擠傷壓傷的情況發(fā)生。</p><p>　　針對當前多功能護理病床的各種缺陷，結(jié)合國內(nèi)醫(yī)療機械的發(fā)展現(xiàn)狀，我們設(shè)計開發(fā)了這款多功能護理

81、病床。作品集支身功能、曲腿功能、翻身功能為一體，。相關(guān)的附件都進行了優(yōu)化設(shè)計。結(jié)構(gòu)可靠，操作簡單，使用安全。一個人即可完成對病人的常規(guī)護理，給病人更人性化的護理體驗，減輕醫(yī)護人員的護理負擔(dān)，降低醫(yī)療員工的雇傭量和管理成本。同時該設(shè)備價格低廉，成本較低，一旦投放市場，可以獲得很好的經(jīng)濟效益，緩解病人家屬的經(jīng)濟困難，對我國護理行業(yè)的影響非常重大，大大提高了我國醫(yī)療產(chǎn)業(yè)在國際上的競爭力。</p><p><b&g

82、t;　　6．作品三維模型圖</b></p><p>　　圖6.1 多功能護理病床三維模型圖</p><p><b>　　主要參考文獻</b></p><p>　　[1]李鳳霞.老年護理研究是實現(xiàn)健康老齡化的關(guān)鍵[J].當代醫(yī)學(xué).2009年9月第15卷第25期總第180期.</p><p>　　[2]林毅，傅旻

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