多功能可折疊擔架設計方案

1、多功能可折疊擔架設計方案需求分析在救護傷員的過程中，運送傷員是一個重要的環(huán)節(jié)，包括將傷員 搬運到運送的車輛上和將傷員迅速送往醫(yī)院。 而在現(xiàn)場救護中，采取 正確的救護措施是很重要的。而傷員的受傷情況在沒有醫(yī)生在場的時 候很難確定。這時候只要能把傷員用擔架安放好后迅速尋找車子運到 醫(yī)院救治才是關鍵。一床擔架對于傷員運送是至關重要的。 擔架不僅 能將傷員舒服平穩(wěn)地被抬送到車上，而且一般的汽車座位都不適合讓 傷員直接躺上去。最好的辦法是在用汽車運送時，也讓傷員躺倒在擔 架上。這樣就不僅能減輕汽車行駛中的顛簸， 而且能在到達醫(yī)院后直 接將傷員抬進手術間。如此便能大大縮短傷員運送過程的風險與時間。所以，在

2、緊急情況下救治傷員要是能有一架擔架， 那將能發(fā)揮很 大的作用。而如果把擔架與一般的椅子結合，防患未然、關愛生命, 相信這是很有意義的。方案比較1緊定機構方案一：曲柄滑塊機構AB方案說明：AB為可動的主架，其功能相當于曲柄，通過調節(jié)的位置可以調節(jié)擔架的角度，同時可以實現(xiàn)其閑置時作為椅子的功能。在BD桿上，可以開有小孔，其與銷釘配合，用來固定滑塊的位置，使其能夠穩(wěn)定實現(xiàn)椅子的功能。方案二：對心直動尖頂推桿機構此方案是一個對心直動尖頂推桿機構，通過手動控制凸輪的 轉動來帶動推桿的直動從而鎖緊行星輪，實現(xiàn)主架之間角度的 固定。方案選擇兩個方案都可通過調節(jié)轉動副之間的相對位置來實現(xiàn)對主架的調節(jié)，也可以由

3、此實現(xiàn)擔架與座椅之間的快速轉換。方案一曲柄滑塊機構通過銷釘來固定，固定牢靠穩(wěn)定，而且可以實現(xiàn)一定角度的變化，但是此方案不能實現(xiàn)角度的連 續(xù)調節(jié)，而且連桿角度的變化，導致其位置的變化，可能會導 致使用者的不方便，如連桿會對使用者的胳膊造成阻礙。方案二對心直動尖頂推桿機構通過手動控制凸輪，但凸 輪位于近休止角時，可以調節(jié)擔架的角度，使胸肺受傷的患者 呼吸得到調節(jié)，也可調節(jié)擔架的位置，將其變?yōu)樽问褂?；當凸 輪處于遠休止角時，凸輪就會卡死連桿，使連桿與齒輪保持嚙 合，便可將擔架的具體位置固定。綜上所述，對心直動尖頂推桿機構由于能實現(xiàn) 0180 度 的連續(xù)調節(jié)，這對胸肺受傷的患者極為重要，而且當用作

4、椅子 時，可以調節(jié)背靠的角度，極大的提升了使用者的舒適度，且 操作簡便可行，因此緊定機構選擇對心直動尖頂推桿機構。2輪架位置調節(jié)機構方案一：曲柄搖桿機構方案說明：如圖所示。支架，主架，連架桿共同組成曲柄搖桿機構，其中AB作為原動件，可以帶動CD-起運動，對支架角度 的調節(jié)，利用曲柄搖桿機構既可以實現(xiàn)調節(jié)輪子位置， 使 擔架不但能在平地上平穩(wěn)行走，而且可以輕松地與救護車 對接，又實現(xiàn)了可折疊的性能。方案二套筒機構方案說明：層導管可在套筒滑動，通過調節(jié) AB之間的距離來實 現(xiàn)AC,CD之間距離的調節(jié)，通過銷釘來固定，十分牢 靠；便可實現(xiàn)兩者之間的角度調節(jié)，可實現(xiàn)主架與支 架之間的角度，實現(xiàn)不同路況

5、的搬運，可滿足設計要 求方案選擇以上啷個方案都可滿足設計要求，實現(xiàn)了輪架位置的調節(jié)及其固 定。但是，方案一利用四桿機構， 簡單易操作， 設計簡便，工藝性好。 方案二利用可伸縮的套筒來實現(xiàn)主架與支架之間距離的調節(jié)， 雖然可 達到要求，但是不利于整體機構的折疊，從而影響其便捷性，綜合以 上各種因素，我選擇曲柄搖桿機構作為輪架位置調節(jié)機構。設計步驟1設計擔架總體尺寸要求參考實際擔架尺寸及人體相關數(shù)據(jù)，并且考慮到擔架折疊后的 尺寸。2 設計輪架位置調節(jié)機構要求支架能在一定角度圍擺動，能方便的調節(jié)支架的角度。3設計緊定機構通過手動控制來調節(jié)主架之間角度及其固定， 必須穩(wěn)定可靠， 考慮 到其可操作性。1

6、擔架主要尺寸的確定1.1 主架長度的確定擔架主尺寸的確定主要出于其使用要求的考慮，一般定在 2000m以上，但為了搬運方便，我們最終確定其尺寸為1200mm*2既方便搬運，又可節(jié)省材料。1.2 支架長度的確定支架考慮到可折疊及折疊后的尺寸，采用50mn為佳1.3 擔架寬度的確定擔架上除了傷員修養(yǎng)及日常的椅子功能外，還得考慮到方便布料 的安放及必要時醫(yī)療器械的安置， 應當適當加寬，最終綜合考慮， 選擇 600mm。整體構架如下圖所示套筒2輪架位置調節(jié)機構 方案曲柄搖桿機構2.1設計步驟根據(jù)主架的尺寸，合理確定 A點位置。主架的長度為1200mm由于A點的位置即是支架的位置，為保證其穩(wěn)定性，AE&

7、gt;600mp考慮到其載荷分布均勻，采用AE=700m。根據(jù)手扶間距，確定FM,MB勺距離。按照使用方便的設計要求，選取 FM=150mm,MB=110mm根據(jù)A,B的位置，可以確定曲柄搖桿機構的兩固定支座的距離為 AB=240mm確定其余各桿件的尺寸。根據(jù)曲柄搖桿機構曲柄能夠存在的條件(1) 最短桿為連架桿或機架；(2) 最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其余兩桿長度 之和。選取BC作為曲柄，AD為最長桿，有BC<ABAB+CD>AD+BC2.142因為AP=500m，所以選取AD=300m,由此得到方程BC<240mmIBC<CD<300mmBC+300mm

8、<CD+240mm方便制造，選取整數(shù)，初步確定各連桿的尺寸如下AB=240mmBC=200mmCD=280mmAD=300mm2.2初步簡圖如下說明；1圖中轉動副表示可轉動且可折疊的部件。2僅在左邊有曲柄搖桿機構，利用曲柄 BC在不同的位置調節(jié)輪 子位置，使擔架不但能在平地上平穩(wěn)行走，而且可以輕松地與 救護車對接。右邊可實現(xiàn)折疊功能。2.3計算說明231曲柄搖桿機構存在兩次主動件與從動件共線的位置，即死點（我們知道，當從動件連架桿與連桿處于共線，拉直共線或重疊 共線位置時，機構的傳動角為零，即機構處于死點位置，機構在死點位置上無法啟動且具有運動不確定性，因而我們有必 要對其進行計算說明。

9、死點位置運動情形如圖所示，圖示夾角即為搖桿處于極限位置時的角度，由此可計算出搖桿的擺角。-0.575=0.981根據(jù)余弦定理,24*24+30*30-48*48cos?仁1= 1252*24*3024*24+30*30-8*8cos? 2=2=11.32*24*30由此算得搖桿的擺角? =125.1-11.32=113.78擺動圍為 11.32113.78 ,該曲柄搖桿設計要求擺角必須大于 90,以保證其正常使用，由以上 計算可知，設計的尺寸即擺角滿足設計要求。極位夾角與急回系數(shù)極位夾角：通常把從動件處于極限位置時曲柄 AB所處的兩極限位置AB1 AB2所夾的銳角稱為極位夾角？。極回系數(shù)：18

10、0+ ?K=180- ?由于擔架在救護傷員中所起的重要，要求其盡可能平穩(wěn)，所以限定其極回系數(shù)K<2.8。下面根據(jù)CAD軟件確定該機構的極位夾角：（1）確定曲柄搖桿機構兩個死點的位置；（2）利用CAD軟件提供的測量功能，直接測量出該曲柄搖桿機構的極位夾角如下圖所示根據(jù)CAD測量工具求得此曲柄搖桿的極位夾角? =78曲柄搖桿機構的極回系數(shù)180+?K=2.53K<2.8滿足設計要求曲柄搖桿機構的實物模型圖3緊定機構方案對心直動尖頂推桿機構3.1設計步驟3.1.1 凸輪機構：該機構通過凸輪來控制推桿的前進，推桿通過前進后退實現(xiàn)對齒輪的卡死與松開；3.1.2 咬合機構：通過定軸齒輪與行星輪

11、的嚙合來實現(xiàn)擔架與座椅之間的轉 換并調節(jié)座椅的傾斜角度。3.2計算及相關說明321 齒輪的選定考慮到與擔架整體的尺寸相配合，該齒輪的尺寸不應太大, 但是太小則不能滿足強度要求，查閱相關資料，選定齒輪 的參數(shù)如下：模數(shù) m=2.75mm壓力角a =20齒數(shù)z=20齒距 p=3.14*m=6.46mm全齒高 h=2.25m=6.19mm分度圓直徑 d=m*z=2.75*20=55mm322凸輪的設計及選定3.2.2.1凸輪通過推程與回程來控制推桿的運動，推桿來控制齒輪的鎖定與松開:3.2.2.2 凸輪推程的距離根據(jù)齒輪的全齒高來確定。全齒高為2.25mm由于其松開時會留有間隙，限定凸輪推程最大距離

12、為5mm3.2.2.3 凸輪基圓直徑的確定為了安裝方便及美觀處理，選定凸輪的基圓直徑與齒輪的分度圓直徑大致相等，為50mm322.4凸輪推程運動規(guī)律的選定為保證機構運行的平穩(wěn)性，推程運動是阻力分布均勻,采用平滑的曲線，凸輪位移曲線如下圖所示凸輪從動件位移曲線凸輪機構有關參數(shù)說明推程角36近休止角144遠休止角144回程角36推程過程中，要盡量平滑，使得阻力分布均勻，此位移曲線無尖點，使得其推動較為方便，有利于操作上圖為實體模型，具體輪廓形狀見 A1圖紙上凸輪的輪廓曲線。323推桿的尺寸選定322.1推桿是凸輪機構的從動件，可以控制齒輪的嚙合，推桿尺寸 確定的是否合適，關系到該緊定機構是否能完好

13、嚙合。根據(jù)主架的尺寸，確定推桿的尺寸如下長 120mm-a圓面直徑18mm頂端厚度8.6mm其中，頂端厚度是參照齒輪的齒距 8.64mm使其略小，方便 其嚙合牢靠。模型圖如下324機構整體功能的實現(xiàn)為使機構工作時提高其穩(wěn)定性，防止凸輪與推桿之間的嚙合不穩(wěn)，在推桿固定機構中加入彈簧，給其一個向上的彈力，使其能夠始終保持力，加高其工作穩(wěn)定性。緊定機構三維模型圖創(chuàng)新點1將擔架與椅子結合，使擔架能夠在緊急情況下由椅子快速變形投入使用。2整個擔架包括底座部分均可以折疊，折疊后體積小，很方便攜帶 或放置于各種汽車上。3使用齒輪嚙合加凸輪鎖緊的混合機構控制靠背的旋轉，靠背角度 的調節(jié)簡單又可靠，調節(jié)圍大（0

14、180°）,實現(xiàn)從擔架到靠背椅 再到完全折疊的連續(xù)變化。4 擔架配備上下兩個手柄，可輕松實現(xiàn)不同路況條件下的搬運要求平路推行時用高手柄， 走山路爬樓梯及搬送上車時用低手柄5 擔架配備變形靈活的底座，高度可調節(jié)。輪子位置可以改變，不 但能在平地上平穩(wěn)行走，而且可以輕松地將擔架與救護車對接。6 將各種機構靈活巧妙地運用到擔架的設計中，如齒輪機構、凸輪 機構、曲柄搖桿機構、可伸縮機構、可折疊機構等，并多處利用 機構的死點對擔架進行固定。市場前景這種折疊擔架意義巨大， 對于救死扶傷能提供巨大幫助。 且本設計機 構簡單，制造難度不是很大，容易做出。市場前景光明，成果出來后 應該很受歡迎的。課程

15、設計心得體會急躁和焦慮可能是這兩周以來的主旋律了。幾乎整天都被這樣的 心情困擾著。因為之前的日子吃了“急躁”不少的虧，所以拼命地告 誡自己一定要把速度慢下來，心情要平靜下來，減緩行動，一步一步 踏踏實實地把設計做好。我深知，課程設計的目的不是要那么一圖紙和一份設計說明書，而是整個的設計過程，是我們一遍一 遍重復翻閱手冊時的不耐煩，是我們一次一次修改參數(shù)時的悔恨 （為 什么當初算的時候不小心一點呢?。u漸地體會到，做一名優(yōu)秀機械工程師真的很難。當草圖畫完之 后，發(fā)現(xiàn)一大堆的問題出來了，這也就意味著以前的計算幾乎白費， 所有的參數(shù)又要重新選擇。因為這樣，我困惑了一陣，到底要不要改， 要不要重新算過

16、，自己有時也再勸說自己“算了吧，誰看啊，重新再 算還不是一樣” “只要知道怎么算的就行了”可后來又覺得自己 一直都要求自己成為一名優(yōu)秀的機械工程師， 如果一名優(yōu)秀的機械工 程師就這樣地對待他的工作，就這樣地對待他的項目，那“優(yōu)秀”這 樣的頭銜，他戴得起嗎？于是，毅然決然，從頭再來，把所有錯掉的 數(shù)據(jù)重新修改了一遍，這樣才安心地繼續(xù)向下走。什么時候我們可以不將自己局限于這些手冊之中，不受這些參 數(shù)的控制，而自由的想象，這只是我的想法，不知這樣想是否正確。這樣的想法很有可能是自己在受到這樣的“折磨”之后冒出來的。因 為每一個參數(shù)的選擇都是有一定的界限標準的， 所以計算機程序可以 依據(jù)這樣的標準進行選取，進而替代人手工的查閱，也就是說，當我 們發(fā)現(xiàn)設計出來的東西尺寸結構不合理時， 我們只需要改動幾個地方 其他的運算過程就可以由電腦自動輔助完成， 我們已經(jīng)成功的甩掉了 模板，相信甩掉手冊也不是不可能的。只不過這樣的工程著實浩大， 需要大量的人長時間