《護(hù)理病床設(shè)計(jì)》9500字（論文）

護(hù)理病床設(shè)計(jì)摘要隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展促使了各行各業(yè)的不斷發(fā)展，無論是人們的生活條件還是生活水平都有了明顯的改善和提高，整個(gè)社會(huì)逐漸進(jìn)入了一個(gè)高節(jié)奏的社會(huì)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展無疑是社會(huì)進(jìn)步的原動(dòng)力。各種行業(yè)的不斷發(fā)展進(jìn)步也就要求醫(yī)療事業(yè)不可以停滯不前。事實(shí)上隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，醫(yī)療事業(yè)也在不斷的進(jìn)步，不論醫(yī)療技術(shù)還是醫(yī)療設(shè)備都有了質(zhì)的跨越。就目前國內(nèi)外發(fā)展的形勢而言，現(xiàn)代的醫(yī)療器械設(shè)備的設(shè)計(jì)研究都朝著更加人性化的方向發(fā)展，其中醫(yī)療護(hù)理病床最能體現(xiàn)這一點(diǎn)。隨著我國醫(yī)療學(xué)事業(yè)的不斷發(fā)展，為了加強(qiáng)對(duì)病人從醫(yī)院到家中這期間的護(hù)理工作，設(shè)計(jì)一個(gè)更加合理的家庭用護(hù)理病床是十分重要的。本課題正是根據(jù)這一需求，從方便家屬陪護(hù)和減少家屬勞動(dòng)量等方面考慮，利用AutoCAD對(duì)家庭用護(hù)理病床進(jìn)行設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：家庭護(hù)理病床；人體工程學(xué)；力學(xué)分析；AutoCAD；機(jī)械設(shè)計(jì)原理目錄第一章概述 第一章概述1.1設(shè)計(jì)目的及意義隨著我國生活水平、醫(yī)療水平的不斷提高，人們?cè)絹碓街匾晫?duì)行動(dòng)不便親屬的科學(xué)護(hù)理工作。如何提高這些行動(dòng)不便親屬的生活質(zhì)量，提高他們的自理能力，減輕護(hù)理人員、家屬的勞動(dòng)強(qiáng)度，是當(dāng)前需要解決的問題之一。該選題正是根據(jù)這一需求，運(yùn)用機(jī)械傳動(dòng)原理和機(jī)械設(shè)計(jì)原理等相關(guān)理論，結(jié)合居家護(hù)理的要求對(duì)醫(yī)用床進(jìn)行更加人性化的設(shè)計(jì)，通過此設(shè)計(jì)使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)所學(xué)各專業(yè)知識(shí)的理解，增強(qiáng)各專業(yè)知識(shí)之間的聯(lián)系，使所學(xué)知識(shí)得到一次綜合運(yùn)用，同時(shí)有助于提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力。1.2設(shè)計(jì)的基本任務(wù)本次設(shè)計(jì)要求盡可能的滿足對(duì)行動(dòng)不便的患者在家中進(jìn)行護(hù)理的需求，從方便患者自理到減少患者家屬勞動(dòng)強(qiáng)度等方面考慮，根據(jù)家庭使用的實(shí)際要求，運(yùn)用機(jī)械原理，利用AutoCAD對(duì)病床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，使器械盡量輕便，耐用，容易操作。床體裝備要求左右側(cè)均可放置輸液掛架，不使用時(shí)可以存放在床體下方；為安全起見，兩側(cè)裝有起落側(cè)護(hù)板；頭部應(yīng)備有氧氣擱架，可裝備500L氧氣瓶；床體運(yùn)動(dòng)要求實(shí)現(xiàn)背部0-70度升降；實(shí)現(xiàn)膝部0-45度彎曲；便于運(yùn)動(dòng)、靈活、省力、易于控制。1.3課題分析1.3.1目前國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r目前，醫(yī)院內(nèi)外主要的病床，是半臥起坐立床。其主要目標(biāo)是保持病人上半身的直立坐姿，同時(shí)彎曲雙腿，以達(dá)到一個(gè)舒適的姿勢，以促進(jìn)飲食和服藥。這種病床仍然很受歡迎，但這種病床不能為患者提供額外的康復(fù)治療，基本上不能減輕醫(yī)療負(fù)擔(dān)，也無法解決患者舒適性問題。中國是一個(gè)人口眾多的國家。對(duì)中國來說，護(hù)理床的需求很大。當(dāng)一個(gè)家庭成員生病并需要臥床休息時(shí)，護(hù)理床就體現(xiàn)了這一點(diǎn)的重要性。最簡單的平鋪床逐漸開發(fā)和改進(jìn)，逐漸增加把手、餐桌、抬起頭及下肢等等功能；然后，增加了排便機(jī)構(gòu)和滑輪支腳等等；逐漸發(fā)展成一個(gè)具有更完美功能的多功能護(hù)理床。一張護(hù)理床的改善和發(fā)展大大提高了醫(yī)務(wù)人員的護(hù)理技能，同時(shí)顯著減少了護(hù)士的壓力和工作量?？紤]到目前的國內(nèi)生產(chǎn)和設(shè)計(jì)水平，大多數(shù)具有高級(jí)功能的護(hù)理床是進(jìn)口的，所以成本相對(duì)較高。在價(jià)格和技術(shù)的框架下，國產(chǎn)護(hù)理床的能力受到了考驗(yàn)。傳統(tǒng)護(hù)理床的操作結(jié)構(gòu)是機(jī)械結(jié)構(gòu)，主要依靠護(hù)士的幫助，其功能是最簡單的基本功能。然而，傳統(tǒng)的護(hù)理床并沒有考慮到人體的差異，也沒有考慮到患者的體驗(yàn)。因此需要改進(jìn)功能、結(jié)構(gòu)、外觀、交互和其他方面。護(hù)理床是基于所有患者群體的體驗(yàn)，這些體驗(yàn)可以滿足不同患者群體的迫切需要，其功能比以往產(chǎn)品設(shè)計(jì)更完美。1.3.2人體工程學(xué)在病床設(shè)計(jì)中的應(yīng)用1.人體工程學(xué)的產(chǎn)生人體工程學(xué)(或稱人體功效學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等)是關(guān)于正確使用人的智力和體力的學(xué)問，是研究“人-機(jī)-環(huán)境”系統(tǒng)中人機(jī)環(huán)境三大要素之間的關(guān)系，為解決該系統(tǒng)中人的效能、健康問題提供理論與方法的學(xué)科。人機(jī)工程學(xué)的基本理念產(chǎn)生于十九世紀(jì)末。最初，是歐美一些學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)為解決工業(yè)化生產(chǎn)環(huán)境中的人機(jī)矛盾所從事的一些研究活動(dòng)的統(tǒng)稱。第二次世界大戰(zhàn)后，逐漸形成了一門獨(dú)立的學(xué)科。這門理論與實(shí)踐相結(jié)合的學(xué)科主要是研究與人的各種特點(diǎn)和需求相適應(yīng)、與人的生理心理結(jié)構(gòu)相適應(yīng)、與人的生理運(yùn)動(dòng)和心理運(yùn)動(dòng)的內(nèi)在邏輯相適應(yīng)，從而在人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)中取得動(dòng)態(tài)平衡和協(xié)調(diào)一致,，而且使人獲得生理上的舒服感和心理上的愉悅感，以最少、最小、最低的代價(jià)贏得最多、最大、最高的工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。2.人體工程學(xué)在病人床板中的設(shè)計(jì)我想我們每個(gè)人都有過生病的經(jīng)歷，那個(gè)時(shí)候由于疾病的困擾，心理總是不舒服，那么如何使病人的心情更好呢?這就要求改變病人的生活環(huán)境。以往當(dāng)我們走進(jìn)醫(yī)院時(shí)，所見到的只是冰冷的病床，看到它們我們的心情都不好，何況病人呢?下面我來簡要介紹一下人體工程學(xué)在床板設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。首先，病床的整體設(shè)計(jì)采用可移動(dòng)式。病人在生病時(shí)要做大量的檢查，有些可以在病房內(nèi)完成，而有些要到檢查中心才能完成。部分病人只有在其他人的攙扶下才能到達(dá)檢查中心，在這個(gè)過程中病人要忍受大量的痛苦。病床的整體可移動(dòng)后，就可以推著病人到檢查中心，完成必要的檢查，減少了病人的痛苦，改善了移動(dòng)病人的條件。其次，病床的整體造型上也作了大量的改進(jìn)，使病床的整體更接近于家庭的睡床，去除了冰冷感，增加了溫暖感，給病人一種家的感覺，使病人忘記了這是病床，甚至忘記了病痛，有利于疾病的治愈。第三，在床板的設(shè)計(jì)上也大量應(yīng)用了人機(jī)工程學(xué)。床板在長度方向上分為四段，即:人體的軀干段、人體的臀部段、人體的大腿段、人體的小腿段。這幾部分的尺寸均按照標(biāo)準(zhǔn)人體尺寸設(shè)計(jì)，通過搖桿以及其他機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)這四部分的動(dòng)作。人體的軀干段的動(dòng)作可以使躺久的病人坐起，緩解疲勞；人體的小腿段的動(dòng)作可以使病人蹺腳；人體的大腿段也可協(xié)助動(dòng)作，使病人的下肢得到放松。以上動(dòng)作均可以由病人家屬根據(jù)需要控制來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然在其他部分的設(shè)計(jì)中也應(yīng)用了人機(jī)工程學(xué)，這里不一一介紹。這樣設(shè)計(jì)的病床成本增加的并不多，但舒適感卻成倍增加。通過這個(gè)設(shè)計(jì)不難看出在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)的重要性。1.3.3家庭用護(hù)理病床設(shè)計(jì)的研究思路家庭用護(hù)理病床由病床機(jī)械結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動(dòng)裝置兩部分組成。此種病床機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠，操作方便，市場推廣性強(qiáng)。本設(shè)計(jì)采用純機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)病床背板的升降，背部的可升降范圍為0-70度。這一范圍使病人既不會(huì)覺得有豎直坐起來的不適，又不會(huì)讓病人有久臥病床無法動(dòng)彈感覺。本設(shè)計(jì)的腿板部分分成兩段，第一段是大腿段部分，第二段是小腿段部分，這樣更有利于膝蓋的蜷曲運(yùn)動(dòng)。久臥病床的病人肯定會(huì)感覺腿部不適，這樣的設(shè)計(jì)可以由家屬或陪護(hù)人員操作，使腿板成0-45度蜷曲運(yùn)動(dòng)。這樣的設(shè)計(jì)更有助于病人的康復(fù)治療。第二章實(shí)現(xiàn)方案設(shè)計(jì)及方案論證分析2.1設(shè)計(jì)方案的選取首先，按照要求家庭用護(hù)理病床是為了滿足對(duì)行動(dòng)不便的患者在家中進(jìn)行護(hù)理的需求，從方便患者自理到減少患者家屬勞動(dòng)強(qiáng)度等方面考慮，根據(jù)家庭使用的實(shí)際要求，運(yùn)用機(jī)械原理，利用AutoCAD對(duì)病床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。我多次提及這一點(diǎn)就是因?yàn)檫@與設(shè)計(jì)方案息息相關(guān)。設(shè)計(jì)方案一：紅外遙控式可升降病床設(shè)計(jì)紅外遙控式可升降病床設(shè)計(jì)是利用紅外線發(fā)射射線，之后操動(dòng)電機(jī)使電機(jī)帶動(dòng)絲杠運(yùn)動(dòng)。首先，此種病床要先設(shè)計(jì)電機(jī)，紅外遙控式醫(yī)療病床的遙控結(jié)構(gòu)由紅外遙控器和電機(jī)控制器兩部分組成，通信方式選用串口通信方式。其中，+5V電源電路采用7805,用來將9V電池電壓降到5V，向中央處理電路供電；病床上升、下降和停止按鍵用于向中央處理電路發(fā)出信號(hào)，中央處理電路采用AT89C2051單片機(jī)作為中央處理芯片，用于處理按鍵電路的輸入信息，選用串口發(fā)送端TXD輸出控制信息，同時(shí)選用I/O口作為用于加載控制信息的38kHz紅外線發(fā)生口，紅外發(fā)射電路用于調(diào)制控制信息到38kz信號(hào)上，并且發(fā)出調(diào)制后的紅外線。其中，電源電路采用7815將24V直流電源電壓變換到15V,再由7805將15V直流電壓變換到5V,最后向中央處理電路供電，這樣避免了采用體積較人的散熱器，便于控制電路的集成化，紅外接收電路采用紅外接收頭TSOP1738為核心器件，用于接收加載有控制信號(hào)的38kz紅外信號(hào)，并且過濾掉38kz紅外信號(hào)，輸出控制信號(hào)，中央處理電路也采用AT89C2051單片機(jī)作為中央處理芯片，用于處理接收到的信號(hào)，并且對(duì)接收到的信號(hào)做相應(yīng)輸出，以控制H橋不同的橋臂導(dǎo)通，同時(shí)接收并處理行程開關(guān)反饋電路輸入的信號(hào)，直流電機(jī)停轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制電路根據(jù)中央處理電路輸出的不同信號(hào)導(dǎo)通不同的橋臂，從而控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)和停轉(zhuǎn)，進(jìn)而控制病床背板的上升、下降和停止。行程開關(guān)反饋電路用于判斷病床背板是否下降到最低位，其輸出應(yīng)為單片機(jī)的外部中斷信號(hào)加以處理，使病床背板下降到最低位后能及時(shí)停止，并且在此后如果病人或陪護(hù)人員不慎按下下降鍵，也能使電機(jī)不運(yùn)行，防止電機(jī)堵轉(zhuǎn)，達(dá)到保護(hù)電機(jī)的目的。其軟件設(shè)計(jì)采用單片機(jī)控制，其余機(jī)械結(jié)構(gòu)同普通病床。設(shè)計(jì)方案二：機(jī)械式可升降護(hù)理病床此種病床設(shè)計(jì)方案即采用純機(jī)械式，不應(yīng)用電，其結(jié)構(gòu)是運(yùn)用搖桿和絲杠的串聯(lián)，搖桿的轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)可以使其套筒前后移動(dòng)，這樣支撐架就會(huì)有角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，支撐架的轉(zhuǎn)動(dòng)便可以帶動(dòng)背板或者腿板有角度的升降或者彎曲。其整個(gè)的床體床腿部位加裝了滾輪，使得整個(gè)床體可以方便的移動(dòng)。床體的左右上下各安裝了左右護(hù)板和床頭床腿擋板使病人可以安全的躺在床上，不至于由于睡覺翻身而掉下床。2.2設(shè)計(jì)方案的論證對(duì)于設(shè)計(jì)方案一，這種病床優(yōu)點(diǎn)是使用方便，缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，普通家庭一般購買不起此種病床。而且紅外加上電機(jī)等其它電學(xué)光學(xué)零件，此種病床相對(duì)比較容易產(chǎn)生故障。對(duì)于設(shè)計(jì)方案二，這種病床的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，使用方面也很方便，容易運(yùn)輸，不怕碰撞，可以拆卸。缺點(diǎn)是，需要陪護(hù)人員操動(dòng)病床。結(jié)合以上所述，我選擇方案二純機(jī)械式病床來作為家庭用護(hù)理病床設(shè)計(jì)，因?yàn)樽鳛榧彝ビ米o(hù)理病床，價(jià)格方面是必須要考慮的。如果價(jià)格昂貴就算病床再好，再實(shí)用，也不能進(jìn)入消費(fèi)者手中，這樣就達(dá)不到家用這一目的了。再有，綜合考慮兩種病床，起到的作用相同，一般國內(nèi)的情況是家中有病人，家中肯定就要留陪護(hù)人員。所以說純機(jī)械式的病床也可以很實(shí)用。病人家屬在購買病床后首先要考慮的就是病床的組裝，電動(dòng)式病床肯定不如純機(jī)械式病床容易安裝。電動(dòng)式需要專業(yè)的安裝人員進(jìn)行安裝，而純機(jī)械式可以根據(jù)安裝說明書的縮略圖安裝，從企業(yè)方面也可以節(jié)省人員使用，從病人家屬方面盡快地安裝好病床投入使用比等待安裝人員上門服務(wù)更適合他們。第三章家庭用護(hù)理病床的結(jié)構(gòu)分析3.1家庭用護(hù)理病床的設(shè)計(jì)原理機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的要求是：在滿足預(yù)期功能的前提下，性能好、效率高、成本低，在預(yù)定使用期限內(nèi)完全可靠，操作方便、維修簡單和造型美觀等。要設(shè)計(jì)出完美的機(jī)械就要考慮到機(jī)械零件的失效可能性。零件的失效可能由于：斷裂或塑性變形；過大的彈性變形；工作表面的過度磨損或損傷；發(fā)生強(qiáng)烈的震動(dòng)；連接的松弛；摩擦傳動(dòng)的打滑等。機(jī)械零件雖然有多種可能的失效形式，但歸納起來最主要的為強(qiáng)度、剛度、耐磨性、穩(wěn)定性和溫度的影響等幾個(gè)方面的問題。對(duì)于各種不同的失效形式，相應(yīng)地有各種工作能力判定條件。例如：當(dāng)強(qiáng)度為主要問題時(shí)，按強(qiáng)度條件判定，即應(yīng)力≤許用應(yīng)力；當(dāng)剛度為主要問題時(shí)，按剛度條件判定，即變形量≤許用變形量；等等。這種為防止失效而制定的判定條件，通常稱為工作能力計(jì)算準(zhǔn)則。通常零件受載時(shí)是在較大的體積內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，這種應(yīng)力狀態(tài)下的零件強(qiáng)度稱為整體強(qiáng)度。若兩個(gè)零件在受載前是點(diǎn)接觸或線接觸。受載后，由于變形其接觸處為一小面積，通常此面積甚小而表層產(chǎn)生的局部應(yīng)力卻很大，這種應(yīng)力稱為接觸應(yīng)力。這時(shí)零件強(qiáng)度稱為接觸強(qiáng)度。如齒輪、滾動(dòng)軸承等機(jī)械零件，都是通過很小的接觸面積傳遞載荷的，因此它們的承載能力不僅取決于整體強(qiáng)度，還取決于表面的接觸強(qiáng)度。機(jī)械零件的接觸應(yīng)力通常是隨時(shí)間作周期性變化的，在載荷重復(fù)作用下，首先在表層內(nèi)約20μm處產(chǎn)生初始疲勞裂紋，然后裂紋逐漸擴(kuò)展（若有潤滑油，則被擠進(jìn)裂紋中產(chǎn)生高壓，使裂紋加快擴(kuò)展），終于使表面金屬呈小片狀剝落下來而在零件表面形成一些小坑，這種現(xiàn)象稱為疲勞點(diǎn)蝕。發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕后，減小了接觸面積，損壞了零件的光滑表面，因而也降低了承載能力，并引起振動(dòng)和噪聲。疲勞點(diǎn)蝕常是齒輪，滾動(dòng)軸承等零件的主要失效形式。運(yùn)動(dòng)副中，摩擦表面物質(zhì)不斷損失的現(xiàn)象稱為磨損。磨損會(huì)逐漸改變零件尺寸和摩擦表面狀態(tài)。零件抗磨損的能力稱為耐磨性。除非運(yùn)動(dòng)副摩擦表面為一層潤滑劑所隔開而不直接接觸，否則磨損總是難以避免的。但是只要磨損速度穩(wěn)定緩慢，零件就能保持一定壽命。所以，在預(yù)定使用期限內(nèi)，零件的磨損量不超過允許值時(shí)，就認(rèn)為是正常磨損。出現(xiàn)劇烈磨損時(shí)，運(yùn)動(dòng)副的間隙增大，能使機(jī)械的精度喪失，效率下降，振動(dòng)、沖擊和噪聲增大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，約有80%的損壞零件是因磨損而報(bào)廢的。所以本家用病床使用過程中應(yīng)該確保絲杠處潤滑，其它連接點(diǎn)潤滑。否則長時(shí)間使用必然會(huì)有磨損，以至于報(bào)廢。3.2家庭用護(hù)理病床的設(shè)計(jì)過程機(jī)械設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算，并將之轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。設(shè)計(jì)是創(chuàng)造性勞動(dòng)，設(shè)計(jì)的目的是在保證機(jī)械系統(tǒng)的功能前提下，建立性能好、成本低、價(jià)值最優(yōu)的機(jī)械系統(tǒng)，以滿足人類社會(huì)不斷增長的物質(zhì)和文化需要。家庭用護(hù)理病床的設(shè)計(jì)按下列步驟進(jìn)行：1、查找資料、書籍和文獻(xiàn)，翻譯英文資料；2、撰寫開題報(bào)告；3、方案論證,進(jìn)行初步設(shè)計(jì),繪制草圖；4、對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和強(qiáng)度校核；5、繪制床體裝配圖繪制床屜裝配圖；6、繪制零件圖；7、撰寫設(shè)計(jì)說明書；8、修改說明書。其零件設(shè)計(jì)遵循以下步驟：1、擬訂零件的計(jì)算簡圖；2、確定作用在零件上的載荷；3、選擇合適的材料；4、根據(jù)零件可能出現(xiàn)的失效形式選用相應(yīng)的判定條件，確定零件的形狀和主要尺寸。3.3家庭用護(hù)理病床機(jī)械結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)家庭用護(hù)理病床為了滿足對(duì)行動(dòng)不便的患者在家中進(jìn)行護(hù)理的需求，從方便患者自理到減少患者家屬勞動(dòng)強(qiáng)度等方面考慮，根據(jù)家庭使用的實(shí)際要求，運(yùn)用機(jī)械原理，利用AutoCAD對(duì)病床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。課題的設(shè)計(jì)要求為床體的設(shè)備要求和運(yùn)動(dòng)要求。家庭用護(hù)理病床的機(jī)械結(jié)構(gòu)由可調(diào)床面、支撐床架和機(jī)械傳動(dòng)裝置組成。其中，可調(diào)床面由腳板、坐板和背板三部分組成，背板可以升降，方使病人的起床和下臥；腳板可以0-45度彎曲，方便病人活動(dòng)小腿，減少不適感。機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)由搖桿、絲桿和升降支撐架三部分組成，搖桿直接驅(qū)動(dòng)絲桿旋轉(zhuǎn)，再由絲桿推動(dòng)升降支撐架運(yùn)動(dòng)，最終完成對(duì)背板或腿板的升降和彎曲驅(qū)動(dòng)。病床支撐架主要用于支撐可調(diào)床面，固定機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。對(duì)于床面和床體的運(yùn)動(dòng)要求采用的是絲桿傳動(dòng)來完成；之所以采用絲桿傳動(dòng)是由于絲桿傳動(dòng)可以使床體的整體結(jié)構(gòu)簡單，在絲桿傳動(dòng)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)是十分的平穩(wěn)，并且操作方便簡單和效率高。最主要的是采用絲杠傳動(dòng)噪聲很小，適合應(yīng)用于家用病床并且此點(diǎn)尤為重要。1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)本設(shè)計(jì)利用機(jī)械設(shè)計(jì)原理中曲柄滑塊機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的基本原理，如圖3-1所示。圖3-1固定滑塊機(jī)構(gòu)我們可認(rèn)為A為絲桿，B為床板，C為支撐架，D為固定筒。由此看來，在D固定的情況下，A絲桿的前進(jìn)和后退能夠帶動(dòng)C支撐架有角度的運(yùn)動(dòng)。而C有角度的運(yùn)動(dòng)則可以帶動(dòng)B床板抬起或降下一定的角度。不難看出，這種曲柄滑塊機(jī)構(gòu)能夠按要求完成設(shè)計(jì)任務(wù)中的實(shí)現(xiàn)背部0-70度升降，實(shí)現(xiàn)膝部0-45度彎曲。這也就是我們所學(xué)過的固定滑塊機(jī)構(gòu)或稱定塊機(jī)構(gòu)。首先按照運(yùn)動(dòng)要求，背部0-70度升降，膝部0-45度彎曲。我們使用固定滑塊機(jī)構(gòu)，膝部的示意圖如下圖3-2所示。圖3-2膝部結(jié)構(gòu)示意圖我們可以看到，床腿部位可以看成一個(gè)桿，床腿支架為一個(gè)桿，絲桿為一個(gè)桿，固定絲桿的套筒為滑塊。由此可以看出，固定滑塊機(jī)構(gòu)完全可以滿足其運(yùn)動(dòng)要求。背部與其相類似就不一一介紹了。2.絲桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在此我不僅應(yīng)用了固定滑塊機(jī)構(gòu)，而且還用絲桿和固定滑塊機(jī)構(gòu)串聯(lián)，查[2]我們可以看出機(jī)構(gòu)的創(chuàng)新方法中串聯(lián)方式機(jī)構(gòu)組合是很實(shí)用的。我們?cè)賮砜匆幌陆z桿的結(jié)構(gòu)，如圖所示3-3所示。圖3-3絲杠結(jié)構(gòu)圖絲桿是由套管，絲杠輪，彈簧銷，絲杠簧，絲杠，絲杠套等部件組成的。外部與支撐架相連，內(nèi)部絲桿與搖桿相連。這樣當(dāng)搖桿轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，絲桿便會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，它的轉(zhuǎn)動(dòng)使得外部前后移動(dòng)，從而使得支撐架能夠有角度的轉(zhuǎn)動(dòng)，之后支撐架帶動(dòng)背板或腿部板升降，以達(dá)到運(yùn)動(dòng)要求。把搖桿的空間旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成為前后的伸縮運(yùn)動(dòng)，噪音小，結(jié)構(gòu)簡單是它的最大優(yōu)點(diǎn)。另外，床頭擋板、床底擋板、左右起落側(cè)護(hù)板在我的設(shè)計(jì)中都是可以自行拆下的。如果此類零件與床固定上或焊上，考慮其一不易于運(yùn)輸，其二不易于空間利用。本設(shè)計(jì)為家庭用護(hù)理病床，力爭做到容易安裝，方便維修，節(jié)省空間的功效。如果不固定以上零件，那么所有的零件可以打包成床板大小寬度運(yùn)輸，也方便用戶購買，但是如果固定上，那么就要多出擋板的立體空間，不易運(yùn)輸。而且現(xiàn)今有的家庭住房并不寬裕，有的希望不要擋板，家屬可以直接坐在床兩側(cè)或床尾部照顧病人。由于考慮到病床的移動(dòng)問題，所以我在床腿部位加裝了滾輪，加裝滾輪后病床可以很輕松的便可以移動(dòng)。這種設(shè)計(jì)造價(jià)不高，但是很人性化。在病人躺在病床上的時(shí)候，家屬便可以移動(dòng)病床，甚至在病人熟睡時(shí)也不至于把病人吵醒。綜上可以看出，病床滿足運(yùn)動(dòng)要求，其結(jié)構(gòu)可以達(dá)到預(yù)期效果。病床完全滿足任務(wù)書要求，適合于家用。第四章傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1傳動(dòng)部件的受力分析1.腳板絲桿的力學(xué)分析現(xiàn)在進(jìn)行腳板絲桿的力學(xué)分析，先分析其支撐架如圖4-1所示：圖4-1腳板絲桿支撐架受力圖按照要求，床體最大承載150kg重量，如果按照極限，臀部位置不受力，而把力平分到腳板絲桿和背板絲桿，那么如果在這種極限情況下，絲杠滿足力學(xué)要求，就一定在普通狀態(tài)下也滿足要求。G=mg=150×9.8=1470N平均分到腳板桿和背板桿后F2=735N經(jīng)過受力分析，F(xiàn)1=F3=520N絲桿受力情況如圖4-2所示：圖4-2絲桿受力圖F1為支撐架作用的效果，分解后F5=F4=368N2.背板絲桿再來看背板絲桿支撐架的受力如圖4-3所示：圖4-3背板絲桿支撐架受力圖這里F6=F1=735N經(jīng)計(jì)算F8=690.7NF7=251.4N背板絲桿的受力如圖4-4所示：圖4-4背板絲桿受力圖因?yàn)镕8為支撐桿作用于絲桿的力，所以經(jīng)計(jì)算F9=649.1NF10=236.2N。4.2傳動(dòng)部件的受力計(jì)算校核4.2.1腳板絲桿相關(guān)桿件的校核計(jì)算1.腳板絲桿支撐架的設(shè)計(jì)與計(jì)算表4-1腳板絲杠支撐架的設(shè)計(jì)與計(jì)算腳板絲桿支撐架選用45＃鋼尺寸為長l=375（mm）寬b=30（mm）厚h=10（mm）查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，查得45＃調(diào)質(zhì)處理[]=360MPa腳板絲桿支撐架受力F1=520N截面積A1=300mm2應(yīng)力11=1.73MPa驗(yàn)算結(jié)果1≤[]，滿足要求2.腳板絲桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算腳板絲桿螺紋剖視圖如圖4-5所示：圖4-5腳板絲桿螺紋剖視圖表4-2腳板絲桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算彎矩M1M1=F×LM1=236.2Nm彎曲應(yīng)力σbσb=M/0.1d3σb=25.9MPa查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[σb]≤460驗(yàn)算結(jié)果σb≤[σb]滿足要求查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[b]≤40扭切應(yīng)力bb=T/WTb=12.96MPa驗(yàn)算結(jié)果b≤[b]滿足要求表4-3腳板絲桿的自鎖條件外螺紋大徑dd=20mm螺距PP=4mm外螺紋中徑d2d2=d-2Z=d-2*0.5Pd2=18mm內(nèi)螺紋大徑D4D4=d+2acD4=20.5外螺紋小徑d3d3=d-2h3=d-2(0.5P+ac)d3=15.5mm查《螺紋標(biāo)準(zhǔn)與檢驗(yàn)手冊(cè)》式ac＝0.25mm內(nèi)螺紋小徑D1D1=d-2PD1=12mm基本牙型高度H1H1＝0.5PH1＝2mm梯形螺紋中等精度Tr20*4-7H/7eGB/T5796.3-1986螺母高度HH=*d2H=31mm螺紋圈數(shù)nn=H/Pn=7.75圈螺紋的自鎖性驗(yàn)算選用螺紋為單線螺紋導(dǎo)程S=P=4mm螺紋升角＝arctan＝4°2ˊ46〞查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》,鋼對(duì)青銅摩擦因數(shù)=0.08～0.10=0.09當(dāng)量摩擦角ˊˊ＝arctanˊ＝5°19ˊ23〞由《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《機(jī)械原理》得知要實(shí)現(xiàn)螺紋的自鎖條件為螺紋升角要小于當(dāng)量摩擦角ˊ驗(yàn)算結(jié)果≤ˊ螺紋自鎖可靠以上查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》單行本第四篇第一章選取。4.2.2背板絲桿相關(guān)桿件的校核計(jì)算1.背板絲桿支撐架的設(shè)計(jì)與計(jì)算表4-4背板絲桿支撐架的設(shè)計(jì)與計(jì)算腳板絲杠支撐架選用45＃鋼尺寸為長l=175（mm）寬b=30（mm）厚h=10（mm）查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》,查得45＃調(diào)質(zhì)處理[]=360MPa背板絲桿支撐架受力F1=251.4N截面積A1=300mm2應(yīng)力11=0.84MPa驗(yàn)算結(jié)果1≤[],滿足要求2.背板絲桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算背板絲桿螺紋剖視圖如圖4-6所示:圖4-6背板絲杠螺紋剖視圖表4-5背板絲桿的設(shè)計(jì)與計(jì)算彎矩M1M1=F×LM1=372Nm彎曲應(yīng)力σbσb=M/0.1d3σb=40.8MPa查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[σb]≤460驗(yàn)算結(jié)果σb≤[σb]滿足要求扭切應(yīng)力bb=T/WTb=6.23MPa查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》[b]≤40驗(yàn)算結(jié)果b≤[b]滿足要求表4-6背板絲桿的自鎖條件外螺紋大徑dd=20mm螺距PP=4mm外螺紋中徑d2d2=d-2Z=d-2*0.5Pd2=18mm內(nèi)螺紋大徑D4D4=d+2acD4=20.5外螺紋小徑d3d3=d-2h3d3=15.5mm查《螺紋標(biāo)準(zhǔn)與檢驗(yàn)手冊(cè)》ac＝0.25mm內(nèi)螺紋小徑D1D1=d-2PD1=12mm基本牙型高度H1H1＝0.5PH1＝2mm梯形螺紋中等精度Tr20*4-7H/7eGB/T5796.3-1986螺母高度HH=*d2H=31mm螺紋圈數(shù)nn=H/Pn=7.75圈螺紋的自鎖性驗(yàn)算選用螺紋為單線螺紋導(dǎo)程S=P=4mm螺紋升角＝arctan＝4°2ˊ46〞查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》,鋼對(duì)青銅摩擦因數(shù)=0.08-0.10=0.09當(dāng)量摩擦角ˊˊ＝arctanˊ＝5°19ˊ23〞由《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《機(jī)械原理》得知要實(shí)現(xiàn)螺紋的自鎖條件為螺紋升角要小于當(dāng)量摩擦角ˊ驗(yàn)算結(jié)果≤ˊ螺紋自鎖可靠以上查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》單行本第四篇第一章選取。第五章床體床屜及部分零件的分析與研究5.1床體床屜的分析研究由結(jié)構(gòu)圖5-1可以看出床體分四部分，即背板段，臀部段，大腿段和小腿段。這樣劃分床段是由于人體工程