多功能病床的設(shè)計(jì)

1、附件7武漢交通職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）（范文）課題名稱 多功能病床的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 張三 學(xué)號(hào) 05xx 系 部 機(jī)電工程系 專業(yè)年級(jí) 05數(shù)控一班 指導(dǎo)教師 童 星 年 月多功能病床的設(shè)計(jì)目 錄摘要 3關(guān)鍵詞 3Abstrac 3Key words 3第1章 緒論41.1 設(shè)計(jì)的目的和意義41.2 設(shè)計(jì)的目標(biāo)和任務(wù) 4第2章 方案的比較和選擇 52.1 方案一 52.1.1 床板結(jié)構(gòu)示意圖 52.1.2坐起及曲膝的方案 52.1.3左右翻身的方案 62.1.4床上排便的方案 72.1.5吃飯裝置的方案 72.2 方案二 82.2.1 床板結(jié)構(gòu)示意圖 82.2.2坐起及曲膝的方案 92.2.3

2、左右翻身的方案發(fā) 102.2.4床上排便的方案 102.2.5吃飯裝置的方案 11 2.3 方案的對(duì)比和選擇 11第3章 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 113.1基本參數(shù)的設(shè)計(jì) 113.2電動(dòng)機(jī)的選擇123.3坐起及曲膝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)153.4翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)153.5排便活門機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)153.6餐桌機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)16第4章 零件設(shè)計(jì) 174.1縱軸的設(shè)計(jì)與校核174.2橫軸一、橫軸二的設(shè)計(jì)與校核174.3螺桿的設(shè)計(jì)與校核184.4翻身機(jī)構(gòu)中零件的設(shè)計(jì)與校核204.5坐起機(jī)構(gòu)中零件的設(shè)計(jì)與校核214.6曲腿機(jī)構(gòu)中零件設(shè)計(jì)與校核 21第5章 設(shè)計(jì)總結(jié) 22 5.1方案的評(píng)價(jià)與成本估算 22 5.2與相近產(chǎn)品的比較及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

3、22 5.3應(yīng)用前景 23 5.4存在的問題和改進(jìn)建議 23參考文獻(xiàn) 23多功能病床的設(shè)計(jì)摘 要 隨著人口老齡化速度的加快，護(hù)理業(yè)服務(wù)受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，醫(yī)療和社會(huì)保險(xiǎn)系統(tǒng)面臨前所未有的壓力。為老年患者服務(wù)的護(hù)理型病床的需求正不斷增加。本文詳細(xì)論述了針對(duì)缺乏自理能力的老年人及行動(dòng)不便的病人設(shè)計(jì)的多功能護(hù)理床的基本結(jié)構(gòu)和功能原理。該病床能夠幫助病人實(shí)現(xiàn)翻身、坐起、屈膝、排便及吃飯，解決了護(hù)理病人過程中的諸多不便，進(jìn)而增強(qiáng)了我國(guó)護(hù)理業(yè)服務(wù)，有力地促進(jìn)了我國(guó)的醫(yī)療保健事業(yè)的發(fā)展。 該設(shè)計(jì)對(duì)病床的各項(xiàng)功能進(jìn)行了方案選擇、原理分析、零件尺寸計(jì)算及強(qiáng)度較核，基本上實(shí)現(xiàn)了各個(gè)裝置的正常運(yùn)行。關(guān)鍵詞醫(yī)療設(shè)備；護(hù)

4、理床；醫(yī)院病床；設(shè)計(jì)The design of Multi-functional hospital bedAbstract With the speed of population ageing，care services industry has been in the face of challenges. Medical and social insurance system is facing unprecedented pressure. Care-beds which serve the old patients are in increasing demand。 The basi

5、c structure and functional principles of multifunctional care-beds which are designed for those old patients who lack of governance of themselves and those patients who lack of the ability to control their mobility are elaborated in the essay. Much inconvenience in the course of nursing patient can

6、be resolved by the care-beds which can help patients turn over themselves ,sit up ,bend knees and also spot. This in turn augments nursing service in our country and effectively promotes the development of the cause of our health care . The design has finished the options of programme, analysis of t

7、he principle, calculation of parts size and check of the strength security, as a result achieves the realization of normal operation to each device in the care-beds.Key wordsMedical equipment；Nurse bed；Hospital beds；design； 緒 論1.1設(shè)計(jì)的目的和意義在今日的醫(yī)院面臨護(hù)理水平和技術(shù)迅速提高的總要求下，配置符合世界性護(hù)理系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的病床是每個(gè)醫(yī)療單位都關(guān)心的問題。不僅如此， 隨

8、著經(jīng)濟(jì)水平的提高，在很多發(fā)達(dá)國(guó)家，病床的使用甚至超出醫(yī)療單位(福利院、康復(fù)中心)，延續(xù)到患者(老年病、慢性病)的家庭。中國(guó)己于1999年10月提前進(jìn)入人口老齡化國(guó)家的行列。據(jù)報(bào)道，中國(guó)不僅是世界上老齡化人口絕對(duì)數(shù)最多的國(guó)家，而且也是世界上老齡化速度最快的國(guó)家之一。60歲及其以上老年人口已達(dá)132億，占全國(guó)總?cè)丝诘?096(65歲以上老年人口為8687萬，占7)，并以年均332的速度持續(xù)增長(zhǎng)。更為突出的是，我國(guó)80歲_以上老年人口已達(dá)1100萬，并以年均54的速度驚人遞增。人口老齡化的趨勢(shì)使老人有更多患慢性病的機(jī)會(huì)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料約791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

9、疾機(jī)會(huì)、較差的功能狀態(tài)和較高的死亡率，因而將出現(xiàn)一個(gè)健康最弱的群體。其中突出的現(xiàn)象就是高齡老年人自我照料能力減弱，對(duì)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357。目前“空巢家庭”也已成為社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，家庭式護(hù)理對(duì)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(hù)理的困難。由此可見我國(guó)增強(qiáng)老年護(hù)理業(yè)服務(wù)、提高護(hù)理醫(yī)療設(shè)施的重要性和迫切性。在國(guó)外，醫(yī)療護(hù)理器械高新技術(shù)含量越來越多，對(duì)新工藝、新材料的要求越來越高。醫(yī)療器械的發(fā)展趨勢(shì)可從材料和產(chǎn)品形式兩個(gè)方面來分析。從材料方面看目前手術(shù)器械產(chǎn)品材質(zhì)豐富，除廣泛采用含鉬不銹鋼外，還采用銅、鋁、特殊臺(tái)金和塑料等材

10、料；從產(chǎn)品形式來看，手木器械采用了現(xiàn)代新技術(shù)后正突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，向高效能、設(shè)備性發(fā)展，但國(guó)外這種復(fù)雜的多功能的護(hù)理器械造價(jià)高昂，功能操作相對(duì)復(fù)雜，在我國(guó)現(xiàn)在的經(jīng)濟(jì)水平下很難得到大眾化的推廣應(yīng)用；在國(guó)內(nèi)，相關(guān)的醫(yī)療護(hù)理器械發(fā)展不太成熟，特別是護(hù)理病床的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際的需要，功能比較單一、自動(dòng)化程度不高等原因是現(xiàn)有一些多功能護(hù)理病床得不到大眾化推廣的原因之一。為了增強(qiáng)我國(guó)護(hù)理業(yè)服務(wù)，解決護(hù)理病人過程中的諸多不便，我們?cè)O(shè)計(jì)制造了這款新型的多功能病床，該病床共可以實(shí)現(xiàn)幫助病人翻身、坐起、屈膝、排便及吃飯五大功能，能夠很好地解決病人護(hù)理過程中的大部分問題，并且病床由病人自己點(diǎn)動(dòng)控制，按自己的感覺和意

11、愿調(diào)整臥姿，舒適自知。同時(shí)螺旋連桿機(jī)構(gòu)以簡(jiǎn)單易于加工的特點(diǎn)決定了其低成本性，適合大批生產(chǎn)和大眾化的推廣，對(duì)增強(qiáng)我國(guó)護(hù)理業(yè)服務(wù)，有力地促進(jìn)了我國(guó)的醫(yī)療保健事業(yè)的發(fā)展有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2設(shè)計(jì)的目標(biāo)和任務(wù) 常見的一些新型護(hù)理病床有手動(dòng)可升降病床、遙控氣動(dòng)可升降病床、電動(dòng)遙控病床等。本設(shè)計(jì)結(jié)合護(hù)理業(yè)的實(shí)際情況和病人的實(shí)際需要，我們這款多功能病床主要可以實(shí)現(xiàn)以下五大功能： 幫助病人坐起功能，使病人在任何坐臥姿勢(shì)下感覺舒適(自主控制)。 幫助病人屈膝功能，使病人腿部置于所需的舒適的位置(自主控制)。 幫助病人左右翻身功能，實(shí)現(xiàn)病人的左右翻身(自主控制)。 幫助病人排便功能，使病人在床上能很方便的排便

12、(自主控制)。 輔助病人用餐和看書的功能，使病人在床上用餐，看書時(shí)有一個(gè)比較舒適的位置和放置飯菜書本的地方。以上五個(gè)功能中，前四項(xiàng)功能都采用電動(dòng)機(jī)控制實(shí)現(xiàn)，并且可以自主根據(jù)病人的實(shí)際需要點(diǎn)動(dòng)控制，按自己的感覺和意愿調(diào)整臥姿，唯輔助病人用餐和看書的功能采用手動(dòng)操作，可以說自動(dòng)化程度較高，操作也比較人性化。通過以上五項(xiàng)功能可以很好地解決病人護(hù)理和自理過程中的大部分問題。由此，我的服務(wù)對(duì)象比較廣泛：外傷病人、骨科病人、手術(shù)后康復(fù)病人及其它重癥病人、臥床不起行動(dòng)不便的病人或老人等。 方案的比較和選擇2.1方案一2.1.1床板結(jié)構(gòu)示意圖圖2-1 方案一：床板結(jié)構(gòu)示意圖床板分為8塊，相互間用合葉鉸接（如圖

13、），左右翻時(shí)1、3、5、7或2、4、6、8一起繞X軸翻轉(zhuǎn)；坐起時(shí)1、2一起繞軸翻轉(zhuǎn)；曲膝時(shí)5、6一起繞軸向上翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)的同時(shí)7、8板同時(shí)被拖起，7、8板一起繞Y3相對(duì)于5、6板轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到了曲膝的目的。圖中A、B為排便的滑板，排便時(shí)A、B分別沿Y軸正負(fù)方向往外滑動(dòng)，打開一活門，從而滿足排便需要。未工作時(shí)床板平置于床架上，和普通的病床一樣。采用此種結(jié)構(gòu)的床板，制造簡(jiǎn)易，且很輕松的克服了各功能間的相互干擾，滿足了各個(gè)功能協(xié)調(diào)動(dòng)作的要求。2.1.2坐起及曲膝的方案 圖2-2 方案一：坐起及曲膝原理（平躺狀態(tài)） 圖2-3 坐起及曲膝原理（坐起狀態(tài)）這部分的設(shè)計(jì)，采取坐起和曲膝的功能分別驅(qū)動(dòng)的思路。如

14、圖分別是床板平置和坐起及曲膝動(dòng)作完成之后的狀態(tài)。床板平置時(shí)，人躺在床上和普通病床一樣，當(dāng)需要坐起時(shí)由圖中左邊的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺桿9轉(zhuǎn)動(dòng)，使得螺套7向右運(yùn)動(dòng)，再由連桿6帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂5旋轉(zhuǎn)，最后由轉(zhuǎn)臂驅(qū)動(dòng)床板1繞J點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，從而使人坐起。需要曲膝時(shí)，同樣右邊的電動(dòng)機(jī)工作，通過螺旋傳動(dòng)使得轉(zhuǎn)臂12旋轉(zhuǎn)，將床板3頂起，達(dá)到曲膝的目的。坐起和曲膝動(dòng)作如圖“坐起狀態(tài)”。此方案主要為螺旋傳動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉，傳動(dòng)精確；缺點(diǎn)是承受的軸向推力大，效率低，摩擦嚴(yán)重。2.1.3左右翻身的方案圖2-4 左右翻身方案一左右翻身的實(shí)現(xiàn)同上面的原理，由另外一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過螺旋傳動(dòng)完成翻轉(zhuǎn)。如圖，電動(dòng)機(jī)工作，螺

15、桿2轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)螺套1向右運(yùn)動(dòng)，由連桿3帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂4旋轉(zhuǎn)，使得床板5繞G點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，同理使得床板6繞G旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到左右翻的目的。此方案主體也采用了螺旋傳動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，成本低廉，傳動(dòng)精確；缺點(diǎn)是承受的軸向推力大，效率低，摩擦嚴(yán)重。2.1.4床上排便的方案圖2-5 床上排便方案一如圖，7、8為用滑道連接在床板上的滑板，可在床板上滑動(dòng)；6為一根彈簧，兩端固定在7、8兩板上，并保持一定的張力，將板拉緊。2、3為兩個(gè)定滑輪，分別固定在床板的兩端；4、5為兩根鋼絲繩，一端固定在滑板的一邊，另一端固定在有凹槽的輪子1上；1為由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輪子；排便時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作，帶動(dòng)輪子1轉(zhuǎn)動(dòng)，鋼

16、絲繩被拉緊繞在輪子上，并將7、8板往外拉開；排便完后，電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)輪1反轉(zhuǎn)，鋼絲繩慢慢松開，7、8板在彈簧的拉力下合攏。此方案采用了鋼絲繩、定滑輪拖動(dòng)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，卻很好的滿足了排便的要求。2.1.5吃飯裝置的方案 圖2-6 吃飯裝置方案一如圖，1為一根彎折成90度的桿，A端處可繞4轉(zhuǎn)動(dòng)，4為床架；2也為一根彎折成90度的桿，2桿的一端可繞1桿的B處轉(zhuǎn)動(dòng)，2桿的另一端用合葉D、E鉸接一塊板3，吃飯時(shí)將3板翻轉(zhuǎn)過去，由焊接在另一邊的板F支撐。圖中C處為一銷子，在床板上開一個(gè)凹槽，當(dāng)2轉(zhuǎn)動(dòng)到吃飯的位置時(shí)，銷子剛好卡在凹槽里，將板固定好。不用時(shí)可將板折疊置于床下。此裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，作

17、為病床上的餐桌很實(shí)用。2.2方案二:2.2.1床板結(jié)構(gòu)示意圖圖2-7 床板結(jié)構(gòu)方案二床板分為6塊，相互間用合葉鉸接（如圖），左右翻時(shí)1、3、5、或2、4、6、一起繞X軸翻轉(zhuǎn)；坐起時(shí)1、2一起繞軸向上翻轉(zhuǎn)，同時(shí)5、6一起繞軸向下翻轉(zhuǎn)，達(dá)到曲膝的目的。圖中A、B為排便的滑板，排便時(shí)A、B分別沿Y軸方向往外拖動(dòng)，從而滿足排便需要。未工作時(shí)床板平置于床架上，和普通的病床一樣。 2.2.2坐起及曲膝的方案圖2-8 坐起及曲膝方案二（平躺狀態(tài)）圖2-9 坐起及曲膝方案二（坐起狀態(tài)）這部分的設(shè)計(jì)，采取坐起和曲膝的功能同時(shí)驅(qū)動(dòng)的思路。如圖分別是床板平置和坐起及曲膝動(dòng)作完成之后的狀態(tài)。床板平置時(shí)，人躺在床上和普

18、通病床一樣，桿4、5、6組成的連桿機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)狀態(tài)，達(dá)到足夠的剛度和穩(wěn)定性。當(dāng)需要坐起時(shí)由圖中的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)蝸桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸桿1再驅(qū)動(dòng)蝸輪2轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)臂運(yùn)動(dòng)，將床板9繞C點(diǎn)頂起，與此同時(shí)和蝸輪同步的帶輪2帶動(dòng)小帶輪4轉(zhuǎn)動(dòng)，4帶輪的旋轉(zhuǎn)使得曲柄連桿機(jī)構(gòu)中的曲柄4轉(zhuǎn)動(dòng)，擺脫死點(diǎn)狀態(tài)，搖桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，使得床板7在重力的作用下繞D點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，最后同時(shí)滿足坐起和曲膝的功能。坐起和曲膝動(dòng)作如圖“坐起狀態(tài)”。該方案采用蝸輪蝸桿帶輪組合傳動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊載荷小傳動(dòng)比大；缺點(diǎn)是效率低磨損較嚴(yán)重，且蝸輪蝸桿加工難度大，制作成本高。帶輪負(fù)載大時(shí)可能造成皮帶打滑，并且其曲腿功能和坐起只能同時(shí)滿足，無法獨(dú)立動(dòng)作。2

19、.2.3左右翻身的方案圖2-10 左右翻身方案二左右翻身同樣由蝸輪蝸桿來實(shí)現(xiàn)。如圖，電動(dòng)機(jī)工作，蝸桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使得轉(zhuǎn)臂2轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)，同理使得床板的另一塊翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到左右翻的目的。此方案也采取了蝸輪蝸桿傳動(dòng)的原理，其優(yōu)點(diǎn)是可獲得較大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)；缺點(diǎn)是效率低，磨損較嚴(yán)重，制造蝸輪成本大且工藝要求高。2.2.4床上排便的方案圖2-11 床上排便方案二（關(guān)閉狀態(tài)）圖2-12床上排便方案二（打開狀態(tài)）要實(shí)現(xiàn)排便功能，必須滿足兩點(diǎn)，其一，床板能拉開，其二，床板能翻轉(zhuǎn)。為了解決這兩點(diǎn)，我們可以采取如上螺旋傳動(dòng)的空間連桿機(jī)構(gòu)。如圖，1、4為用球鉸連接的螺桿，分別為

20、左旋螺桿和右旋螺桿，1螺桿左端A處為一圓柱副連接，4螺桿右端D處與電動(dòng)機(jī)相連；2、3為螺套，分別和滑板G、F固定，其中G、F為用滑道固定床板上的滑板，可在床板上滑動(dòng)。電動(dòng)機(jī)工作時(shí)螺桿4轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)螺桿1轉(zhuǎn)動(dòng)，由于分別為左右螺旋，故可分別驅(qū)動(dòng)2、3螺套相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將滑板G、F往兩邊拉開。電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)同理可使得滑板關(guān)閉。左右翻時(shí)由于1、4間為球面副連接，故可實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)。本方案采用螺旋傳動(dòng)，中間用球面副聯(lián)接以實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是使用了空間機(jī)構(gòu)，創(chuàng)新性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)巧妙，但對(duì)加工和安裝的精度要求高。2.2.5吃飯裝置的方案同方案一吃飯裝置。2.3方案的對(duì)比和選擇表2-1實(shí)現(xiàn)的功能采用的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)情況加工工藝及成本

21、方案一坐起螺旋連桿組合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，效率低加工易，成本低曲膝螺旋連桿組合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，效率低加工易，成本低左右翻螺旋連桿組合機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，效率低加工易，成本低排便鋼絲繩、定滑輪拖動(dòng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)較穩(wěn)定加工易，成本低吃飯可翻折連桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用加工易，成本低方案二坐起蝸輪蝸桿帶輪組合傳動(dòng)傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比大，效率低加工難，成本高曲膝蝸輪蝸桿帶輪組合傳動(dòng)坐起和曲膝只能同時(shí)動(dòng)作加工難，成本高左右翻蝸輪蝸桿傳動(dòng)傳動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)比大，效率低加工難，成本高排便螺旋傳動(dòng)的空間連桿結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)巧妙，傳動(dòng)穩(wěn)定加工難，成本高且安裝精度高吃飯可翻折連桿結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用加工易，成本低綜合考慮各

22、個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)情況，制造的工藝性以及加工成本，最終決定采用方案一。 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1基本參數(shù)的設(shè)計(jì)根據(jù)一般常識(shí)確定床的基本尺寸為：長(zhǎng)1900mm、寬100mm、高610mm. 左右翻身時(shí)床板運(yùn)動(dòng)范圍為080°、坐起時(shí)床板的運(yùn)動(dòng)范圍為085°、曲腿時(shí)床板的運(yùn)動(dòng)范圍為050°、方便門兩邊各打開100mm.3.2電動(dòng)機(jī)的選擇、坐起電動(dòng)機(jī)1)功率取t=40s.極限角度取85°，轉(zhuǎn)臂角速度.轉(zhuǎn)臂速度.負(fù)載.則轉(zhuǎn)臂傳遞的功率.（忽略轉(zhuǎn)臂自重）。電動(dòng)機(jī)的許用功率.（忽略了軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及連桿自重）。電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率.選用額定功率為120W的單相電容式減速電動(dòng)機(jī)。2）轉(zhuǎn)速由圖3

23、-1可知坐起螺桿導(dǎo)程l最短約為300mm.圖3-1 坐起時(shí)螺桿導(dǎo)程示意圖那么由上身坐起的時(shí)間t=40s.螺桿螺紋間距d=5mm，可以得出電動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速約為、曲腿電動(dòng)機(jī)的選擇1)功率t=30s. 極限角度取50°,轉(zhuǎn)臂角速度.轉(zhuǎn)臂速度.負(fù)載.則轉(zhuǎn)臂所傳遞的功率.(忽略了軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及連桿質(zhì)量)。電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率. 選用額定功率為60W的單相電容式減速電動(dòng)機(jī)。 2）轉(zhuǎn)速由3-2圖可知屈膝螺桿導(dǎo)程l最短約為213mm.圖3-2 曲膝時(shí)螺桿導(dǎo)程示意圖那么由上身坐起的時(shí)間t=40s.螺桿螺紋間距d=5mm，可以得出電動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速約為、翻身電動(dòng)機(jī)1)功率設(shè)定翻身時(shí)間為t=40s .極限角度取8

24、0°，則轉(zhuǎn)臂角速度. 轉(zhuǎn)臂速度.負(fù)載.則轉(zhuǎn)臂傳遞的功率W （忽略轉(zhuǎn)臂自重）。電動(dòng)機(jī)許用功率.(忽略連桿自重及軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量)。電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率.選用額定功率為60W的單相電容式減速電動(dòng)機(jī)。2）轉(zhuǎn)速由圖3-3可知左右翻身螺桿導(dǎo)程l最短為297.2mm,約為300mm.左右翻螺桿行程圖3-3 翻身時(shí)螺桿導(dǎo)程示意圖那么翻身一側(cè)的螺桿行程約為150mm，且翻身的時(shí)間t=40s.螺桿螺紋間距d=5mm，由此可以得出電動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速約為r/min.方便活門的電機(jī)選擇因排便活門采用滾珠滾動(dòng)裝置，磨擦較小且所使用恢復(fù)小彈簧的彈徑系數(shù)較小，因此所需功率也很小，根據(jù)實(shí)際情況選用功率10W，轉(zhuǎn)速 n=120r/

25、min的較小電動(dòng)機(jī)。3.3坐起及曲膝機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖3-4 坐起曲膝運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3-4所示，傳動(dòng)的效率與傳動(dòng)角有很大的關(guān)系，故應(yīng)保證盡量大的傳動(dòng)角，參考傳動(dòng)角范圍60º90º），考慮各構(gòu)件間的相互位置，可初步確定各構(gòu)件的尺寸：坐起機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)臂5長(zhǎng)度為600mm；連桿6長(zhǎng)330mm ，連桿5長(zhǎng)150mm，螺桿導(dǎo)程l=300mm，故螺桿螺紋長(zhǎng)度取350mm，據(jù)床的整體結(jié)構(gòu)確定螺桿長(zhǎng)度為450mm。曲膝機(jī)構(gòu)：轉(zhuǎn)臂12長(zhǎng)為370mm，連桿11長(zhǎng)300mm ，連桿12長(zhǎng)150mm ，螺桿導(dǎo)程l=213mm，故螺桿螺紋長(zhǎng)度取250mm，據(jù)床的整體結(jié)構(gòu)確定螺桿長(zhǎng)度為450mm。3.

26、4翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖3-5 左右翻身機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖同理選取參考傳動(dòng)角范圍80º90º），初步確定各構(gòu)件的尺寸：轉(zhuǎn)臂4的長(zhǎng)為310mm，連桿3長(zhǎng)300mm ，連桿4長(zhǎng)150mm . 翻身時(shí)螺套需沿螺桿兩邊運(yùn)動(dòng)，螺桿導(dǎo)程l=300mm，螺桿螺紋長(zhǎng)度取350mm，根據(jù)床的整體結(jié)構(gòu)確定螺桿長(zhǎng)度為500mm. 3.5排便活門機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖3-6結(jié)合實(shí)際條件，根據(jù)床的整體結(jié)構(gòu)，確定部分零件的尺寸：定滑輪2、3的外徑30mm，輪1外徑50mm，鋼絲繩各長(zhǎng)1米。3.6餐桌機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)圖3-7 餐桌方案示意圖如圖，根據(jù)床體可大致確定餐桌機(jī)構(gòu)的尺寸，總高大約為600mm，1桿長(zhǎng)為150mm，高100m

27、m，2桿高500mm，長(zhǎng)500mm，3板尺寸500mm×180mm。 零件設(shè)計(jì)4.1縱軸的設(shè)計(jì)與校核a、求軸上的功率P1，轉(zhuǎn)速n1，和轉(zhuǎn)矩T1 . (忽略連桿自重)。經(jīng)整體規(guī)劃將軸設(shè)計(jì)為空心光軸。b、初步確定軸的直徑. (機(jī)械設(shè)計(jì)15-3)選用內(nèi)徑為27mm，外徑為45mm的45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 c、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸向和周向定位要求，將軸與轉(zhuǎn)臂套筒用螺栓聯(lián)在一起，具體位置由床整體結(jié)構(gòu)來確定。固定孔偏離轉(zhuǎn)臂套筒固定孔37º，見附錄縱軸零件圖。d、初步選定滾動(dòng)軸承 因軸承所承受的軸向力可忽略，認(rèn)為只受徑向力，選用深溝球軸承。e、軸的強(qiáng)度校核 只校核軸的危險(xiǎn)截面，因該軸所受彎矩可

28、忽略，下面只按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核。 軸的計(jì)算應(yīng)力.（材料力學(xué)3.12） 其中.（材料力學(xué)3.15） 由前面軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查得. 因此 ，故安全。4.2橫軸一、橫軸二的設(shè)計(jì)與校核a、求軸上的功率P2、P3轉(zhuǎn)速n1、n2及轉(zhuǎn)矩T2、T3 . .（忽略連桿重量）. . 將軸設(shè)計(jì)為空心光軸。b、初步確定軸的直徑 . 因計(jì)算比較保守，先選用外徑42mm ,內(nèi)徑32mm的45鋼管，待后面校核。. 同以上選擇一樣。c、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸向和周向定位要求將軸與轉(zhuǎn)臂套筒用螺栓固定，同時(shí)考慮到傳動(dòng)角的范圍將連桿在軸上的固定孔偏離轉(zhuǎn)臂套筒固定孔40º.見圖示。d、初步選定滾動(dòng)軸承 因軸承所受軸向

29、力可忽略，認(rèn)為只受徑向力，選用角接觸球軸承。（型號(hào)）e、軸的強(qiáng)度校核 因這兩根軸所受彎矩很小，可忽略，認(rèn)為只受扭矩作用，故按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核。 軸的計(jì)算應(yīng)力 .由以上計(jì)算確定軸的材料為45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查得.因此.故兩軸均安全。4.3螺桿的設(shè)計(jì)與校核a、螺桿的確定因三根螺桿中使病人坐起機(jī)構(gòu)中螺桿受力最大，故先設(shè)計(jì)該機(jī)構(gòu)中的螺桿。 負(fù)載T2=1000N，螺桿軸向力最大為1000N.根據(jù)螺旋傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算公式. （李國(guó)君,王成金.多功能病床）其中Q軸向載荷1000N.螺紋伸角=5º ，當(dāng)量摩擦角=5º. 螺紋中徑，查找相關(guān)資料取=20mm. 支撐面平均直徑，=20mm. 摩擦系數(shù)

30、，取=0.1.因此計(jì)算得. 由此得出螺紋最小扭矩為28時(shí)即可將1000N負(fù)載支起。 而電動(dòng)機(jī)提供給螺桿的轉(zhuǎn)矩為. 故符合要求。b、螺紋長(zhǎng)度的確定由前面電動(dòng)機(jī)選擇過程中求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)算出的數(shù)據(jù)：翻身螺桿導(dǎo)程為300mm,螺紋選350mm, 據(jù)床的整體結(jié)構(gòu)確定螺桿總長(zhǎng)度500mm. 坐起螺桿導(dǎo)程為300mm,螺紋選350mm, 據(jù)床的整體結(jié)構(gòu)確定螺桿總長(zhǎng)度450mm.屈膝螺桿導(dǎo)程為213mm,螺紋選250mm, 據(jù)床的整體結(jié)構(gòu)確定螺桿總長(zhǎng)度450mm.材料選用45鋼。c、螺桿強(qiáng)度校核 （機(jī)械設(shè)計(jì)5.49） 其中F為軸向壓力. A為螺紋段的危險(xiǎn)截面面積，（為螺紋小徑）。 為螺桿螺紋抗扭截面系數(shù)， .

31、 T為螺桿所受扭矩，. 經(jīng)計(jì)算得 .前面已選定45鋼，查表得.因此 ，故安全。d、螺桿穩(wěn)定性校核 因坐起螺桿和曲腿螺桿柔度故不必進(jìn)行穩(wěn)定性校核，只校核翻身機(jī)構(gòu)中的螺桿。 . . .故認(rèn)為螺桿穩(wěn)定。4.4翻身機(jī)構(gòu)中零件的設(shè)計(jì)與校核翻身運(yùn)動(dòng)中連桿的設(shè)計(jì)a、連桿選材 根據(jù)傳動(dòng)角范圍及整個(gè)機(jī)構(gòu)的要求，初步確定兩根連桿長(zhǎng)度分別為連桿一300mm ，連桿二150mm . 根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及查找相關(guān)資料初步確定連桿一直徑為25mm .b、連桿強(qiáng)度校核 因連桿一所受彎矩較連桿二小，故只校核連桿二 .圖4-1連桿受拉力 .（較小可忽略）。 .所選材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理 .因此 . 故安全。翻身機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì)a、轉(zhuǎn)

32、臂選材將縱軸一的位置及床整體結(jié)構(gòu)的限制，初步確定轉(zhuǎn)臂的長(zhǎng)為310mm .材料為結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心型鋼，標(biāo)準(zhǔn)GB/T67281986. Amm=50 ，Bmm=25 ，壁tmm=1.2 .b、轉(zhuǎn)臂強(qiáng)度校核 . 轉(zhuǎn)臂所受彎矩最大為60=155000N/mm 15MPa 材料的許用應(yīng)力 75MPa 因?yàn)?，故安?.5坐起機(jī)構(gòu)中零件的設(shè)計(jì)與校核連桿的設(shè)計(jì) a、初步確定連桿材料 連桿一：330mm ，連桿二：150mm ，直徑：28mm ，45鋼調(diào)質(zhì)處理。 b、連桿強(qiáng)度校核 同上，只校核連桿二 .(一個(gè)特定位置)。 連桿所受軸向力可忽略。 . 因 .故安全。轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì)a、轉(zhuǎn)臂選材據(jù)橫軸一的位置及床整體結(jié)

33、構(gòu)，確定轉(zhuǎn)臂長(zhǎng)度為570mm ，.材料為結(jié)構(gòu)用冷彎矩形空心型鋼，標(biāo)準(zhǔn)GB/T67281986. Amm=50 ，Bmm=25 ，壁tmm=1.2 .b、轉(zhuǎn)臂強(qiáng)度校核桿所受最大彎矩60=300000N/mm 28.8MPa 材料的許用應(yīng)力 75MPa 因?yàn)?，故安?.6曲腿機(jī)構(gòu)中零件設(shè)計(jì)與校核連桿的設(shè)計(jì)a、 初步確定連桿尺寸及材料 連桿一：300mm ，連桿二：150mm ，直徑：25mm ，45鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。b、連桿強(qiáng)度校核 因本機(jī)構(gòu)中連桿材料及尺寸與翻身機(jī)構(gòu)中一樣，但所受力較前者小，故無需強(qiáng)度校核。轉(zhuǎn)臂的設(shè)計(jì)a、轉(zhuǎn)臂選材據(jù)橫軸二內(nèi)位置及床的整體結(jié)構(gòu)，確定轉(zhuǎn)臂長(zhǎng)為370mm ,材料與前面一樣。

34、b、轉(zhuǎn)臂強(qiáng)度校核 因本機(jī)構(gòu)中轉(zhuǎn)臂所受彎矩較坐起機(jī)構(gòu)中小得多，故也無需進(jìn)行強(qiáng)度校核。 設(shè)計(jì)總結(jié)5.1方案的評(píng)價(jià)與成本估算這款病床主體傳動(dòng)裝置采用了螺旋連桿組合機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)單實(shí)用的傳動(dòng)方式與靈活的連接形式使其輕松的克服了各項(xiàng)功能相互干擾的弊端。從而擯棄了以往設(shè)計(jì)時(shí)為克服上述弊端而采用床板與傳動(dòng)裝置固定連接或采用氣囊等復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，以簡(jiǎn)單的傳動(dòng)原理實(shí)現(xiàn)了各項(xiàng)功能。從經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性上考慮，螺旋連桿機(jī)構(gòu)以簡(jiǎn)單易于加工的特點(diǎn)決定了其低成本性，從而為大批生產(chǎn)時(shí)的成本壓縮奠定了基礎(chǔ)。另外，該病床適用于所有因病或其它原因引起的身體不便移動(dòng)的人（包括癱瘓病人，重癥病人等），而不僅僅為家庭老人而設(shè)計(jì)，因而有巨大的市場(chǎng)需求

35、。 成本估算： 電動(dòng)機(jī)（四個(gè)）： 1500元 標(biāo)準(zhǔn)件（軸承、螺栓等）：80元 材料： 角鋼 40×40mm 10米 方鋼 20×20mm 6米 扁鋼 40mm 2米 鋼管 直徑40mm 3米 合計(jì)約50kg 50×4.5元/千克=225元 加工費(fèi)：零件加工較簡(jiǎn)單故可算約等于材料費(fèi) 即225元 表面處理：20元 合計(jì)：2050元 利潤(rùn)估算：若投放市場(chǎng)，該病床定價(jià)為5000元是各大醫(yī)院可接受的價(jià)格。毛利：5000-2050=2950元營(yíng)銷費(fèi)用：600元稅收：500元純利潤(rùn)：2950-600-500=1850元5.2與相近產(chǎn)品的比較及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)與以往的設(shè)計(jì)相比較，該病床

36、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，且實(shí)現(xiàn)了所有功能的自動(dòng)控制，很好的解決了護(hù)理工作中的諸多不便，其主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：將病床床板分割成8塊，用鉸鏈聯(lián)接，擱置在床架上，病人平躺時(shí)安全可靠，坐起、曲膝和翻身時(shí)，運(yùn)動(dòng)靈活。床板和傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)臂之間沒有聯(lián)接，可接觸可分離，從而克服了坐起、曲膝與翻身的傳動(dòng)干涉。排便活門的開閉采用了鋼絲繩、定滑輪組合機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)穩(wěn)定可靠。轉(zhuǎn)臂軸由螺旋連桿組合機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，傳動(dòng)角接近90°，傳動(dòng)效率高。全部采用低副機(jī)構(gòu)，加工簡(jiǎn)單、力量大，磨損小。各功能采用獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在電路設(shè)計(jì)上根據(jù)動(dòng)作的需要，設(shè)置了相應(yīng)的自鎖和互鎖，并有行程開關(guān)限位，由病人自己點(diǎn)動(dòng)控制，舒適自知。 5.3 應(yīng)用前景

37、該病床適用于各種原因引起的臥床不起，身體不能自主移動(dòng)的病人，且目前市場(chǎng)上還沒有如此功能完善且操作簡(jiǎn)單的產(chǎn)品，因而有巨大的市場(chǎng)需求。該病床由病人自己點(diǎn)動(dòng)控制，按自己的感覺和意愿調(diào)整臥姿，舒適自知，可有效促進(jìn)血液循環(huán)和防止褥瘡的發(fā)生，且減輕了護(hù)理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。該病床技術(shù)含量較高，成本低，加工簡(jiǎn)單，工作可靠。5.4存在的問題和改進(jìn)建議其一，由于目前處于樣機(jī)生產(chǎn)階段，只能利用工廠已有的材料種類和規(guī)格，以便節(jié)約制造成本，致使該病床重量較大。如果該病床能進(jìn)入批量生產(chǎn)，在達(dá)到強(qiáng)度和剛度要求的前提下，應(yīng)盡量減輕重量，降低成本。其二，控制裝置可以進(jìn)一步完善，改為無線遙控，則其使用會(huì)更加方便。參考文獻(xiàn)1張東，謝

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40、木工設(shè)備.2004,32(8)18喻恒鋒，周金娥，黎清香，喻永明。介紹一種新型“醫(yī)用升降翻身車”。江西醫(yī)藥2004年第39卷第3期19Kerstin Petzall, Jan Petz.all.Transportation with hospital beds. Applied Ergonomics 34 (2003) 383392.20Margaret Wan Nar Wong, Daniel Hung Kei Chow, Chi Kei Li. Rotational stability of Seidel nail distal locking mechanism.Injury, Int.

41、 J. Care Injured (2005) 36, 1201120521 M.M. Brzoska,K. Majewska,J. Moniuszko-Jakoniuk. Mineral status and mechanical properties of lumbar spine of female rats chronically exposed to various levels of cadmium. Bone 34 (2004) 517 526附件8武漢交通職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）（范文）課題名稱 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名 張三 學(xué)號(hào) 05xx 系 部 機(jī)電工程系

42、 專業(yè)年級(jí) 05數(shù)控一班 指導(dǎo)教師 張桂花 年 月經(jīng)濟(jì)型立式數(shù)控車床主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目 錄摘要1關(guān)鍵詞1Abstract1Key Words 11. 設(shè)計(jì)要求22. 總體方案的擬定及說明22.1 擬定總體傳動(dòng)方案 22.2 方案的選擇 33. 無級(jí)變速傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì)33.1 求計(jì)算轉(zhuǎn)速nj 33.2 無級(jí)變速傳動(dòng)鏈的設(shè)計(jì) 34. 切削功率的估算及電動(dòng)機(jī)的選擇54.1 估算切削功率 54.2 選擇電動(dòng)機(jī) 54.2.1 初步估算電機(jī)所需功率 54.2.2 選擇電動(dòng)機(jī) 64.3 反算各軸傳遞的功率和恒功率下的最大轉(zhuǎn)矩 65. 齒輪的設(shè)計(jì)及校核65.1 確定設(shè)計(jì)公用模數(shù)的齒輪副 65.2 設(shè)計(jì)齒輪副z

43、3/z4 75.2.1 選擇齒輪類型，材料75.2.2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 75.2.3 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 85.2.4 計(jì)算幾何尺寸 95.3 校核齒輪副z1/z2（31/78）95.3.1 選定齒輪類型、材料95.3.2 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度105.3.3 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度105.3.4 確定幾何尺寸115.4 校核其余兩對(duì)齒輪副115.5 設(shè)計(jì)錐齒輪副z9/z10（79/79)125.5.1 確定齒輪材料125.5.2 按齒根彎曲強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)125.5.3 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)135.5.4 計(jì)算幾何尺寸135.5.5 齒輪的結(jié)構(gòu)146. 軸的設(shè)計(jì)及校核 146.1 主軸的設(shè)

44、計(jì)146.1.1 主軸上的功率P主、轉(zhuǎn)速n主min和轉(zhuǎn)矩T主max及其他受力146.1.2 求恒功率、計(jì)算轉(zhuǎn)速下，工件所受的切削力146.1.3 求作用在錐齒輪上的力146.1.4 初步確定軸的最小直徑146.1.5 主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)156.2 主軸的校核166.2.1 求軸上的載荷166.2.2 校核主軸的強(qiáng)度167. 軸承的計(jì)算 197.1 主軸軸承的受力197.1.1 單向推力球軸承的受力197.1.2 深溝球軸承的受力197.2 求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷197.2.1 單向推力球軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷197.2.2 深溝球軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷197.3 校核軸承的壽命197.3.1 校核單向推力球軸承的

45、壽命197.3.2 校核深溝球軸承的壽命208. 鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算 208.1 各軸上鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩208.2 驗(yàn)算各軸上鍵的強(qiáng)度208.2.1 校核主軸上鍵的強(qiáng)度218.2.2 校核軸3上鍵的強(qiáng)度218.2.3 校核軸3上鍵的強(qiáng)度219. 潤(rùn)滑與密封及滑移齒輪的控制 229.1 齒輪的潤(rùn)滑229.2 軸承的潤(rùn)滑229.3 滑移齒輪的控制2210. 結(jié)論22參考文獻(xiàn) 22摘 要本課題采用常規(guī)的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)一種精度較高、加工范圍較大的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控立式車床的主運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，分析了我國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題，并提出相應(yīng)的對(duì)策。根據(jù)設(shè)計(jì)要求制定總體傳動(dòng)方案，完成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，功率的估算，電機(jī)的選擇，齒輪的設(shè)計(jì)及校核，軸的