【正文】 在如何提高構(gòu)件造型以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，可以進(jìn)行護(hù)理床構(gòu)型的進(jìn)一步研究，探索更好的策略，或者結(jié)合控制系統(tǒng)方面考慮，進(jìn)一步完善護(hù)理床對病人的護(hù)理能力。 圖 護(hù)理床床面的三維建模圖 護(hù)理床的床面連接單元建模圖。國可以以房間 (room)為單位進(jìn)行任意拷貝、刪除、修改。因此，在管系 3 維放樣設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用管系原理圖，檢驗(yàn) 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 27 頁 設(shè)計(jì)是否前后一致，或有無缺漏。附件庫對胭裝各專業(yè)所需附件集中統(tǒng)一管理歸類。 TRIBON 軟件 是由 瑞典KCS(Kockums ComputerSystem AB)公司研發(fā)的一款輔助船舶設(shè)計(jì)和建造的計(jì)算機(jī)軟件集成系統(tǒng)，集 CAD/CAM/MIS 于一體，在造船業(yè)中有著廣泛的用戶。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁 轉(zhuǎn)臂設(shè)計(jì) 根據(jù)橫軸二內(nèi)位置及床的整體結(jié)構(gòu)，確定轉(zhuǎn)臂長為 370mm，材料 與前面一樣。 ? ? Nut EIF cr 64)( 245222 ??????????? ? ?? ? NdtgTF v 11952/2 ??? ?? ?????? SCrsc SFFS 故認(rèn)為螺桿穩(wěn)定。 屈膝螺桿導(dǎo)程為 213mm，螺紋選 250mm，據(jù)床的整體機(jī)構(gòu)確定螺桿總長度 450mm，材料選用 45 鋼。 因此計(jì)算得 T=28N因此 ? ?123 ???? ?? caca 。 P2?? P2 電機(jī) ?螺桿 ??軸承 ?? ?? ? 47W （忽略連桿重量） P3?? P3電機(jī) ?螺桿 ??軸承 ?? ?? ? 24W m in/ 32 rn ??? ?? m in/ 33 rn ??? ?? mNmNnPT ????? 11 222 NmNnPT 333 ???? 將軸設(shè)計(jì)為空心光軸 。 P1=P1 電機(jī) η 螺桿 η2 軸承 =60=24W(忽略連桿自重） 1n = m in/ 1 r???? mNnpT ???? 111 經(jīng)整體規(guī)劃將軸設(shè)計(jì)為空心光軸。2 ?????????（忽略軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及連桿自重） 電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率： ?2P [P 許 2 ] =78W 由以上結(jié)果知，選用額定功率為 90W 的單相電容式減速電動(dòng)機(jī) 。 圖 抬背機(jī)構(gòu)簡圖 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁 圖 抬腿機(jī)構(gòu)簡圖 床上吃飯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 吃飯裝置的設(shè)計(jì)采用了平行四邊形機(jī)構(gòu)，固定在床的兩側(cè)，不需要使用時(shí)可放至與床面平行，當(dāng)吃飯或者看書時(shí)即可把機(jī)構(gòu) A 拉起至 90o 固定好即可使用，簡單方便。主動(dòng)件 1 的驅(qū)動(dòng)可以采用螺旋傳動(dòng)方式，此時(shí)該機(jī)構(gòu)又演化為螺旋一連桿組合機(jī)構(gòu)。另外，采用電磁鐵吸合方式來固定床面的一端，其可靠程度仍需要特別考慮。 構(gòu)型 c：該機(jī)構(gòu)為螺旋一連桿組合機(jī)構(gòu)，實(shí)際上可以等效為一五桿機(jī)構(gòu)，等效 后的機(jī)構(gòu)具有 4 個(gè)活動(dòng)構(gòu)件， 3 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副， 2 個(gè)移動(dòng)副，因此自由度 F=42=2，該機(jī)構(gòu)需要 2 個(gè)原動(dòng)件才能有確定運(yùn)動(dòng)。 尺寸項(xiàng) 具體數(shù)值 背板 740 臀部板 260 大腿板 400 小腿板 600 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁 表 多功能護(hù)理床實(shí)現(xiàn)功能所需的床板聯(lián)動(dòng) 功能項(xiàng) 相關(guān)參數(shù) 備注 各床板均水平 半邊床板與水平面夾角為0～ 45o 7 床板組合或 8 床板組合聯(lián)動(dòng)，繞 X 軸翻轉(zhuǎn) 背板與水平面夾角為 0～80o 11 床板組合聯(lián)動(dòng)，繞 Y1 軸翻轉(zhuǎn) 大腿板與水平面夾角 0～35o小腿板與水平面夾角為20o～ 0 13 床板組合聯(lián)動(dòng)，繞 Y2 軸翻轉(zhuǎn)； 14 床板組合聯(lián)動(dòng)，繞 Y3 軸翻轉(zhuǎn) 注 :上述表述中 “水平 以護(hù)理床處于水平地面上為參考狀態(tài)。在總體布局時(shí)，有以下幾方面要求： 綜合考慮兩種狀態(tài)下的尺寸、穩(wěn)定性和強(qiáng)度要求； 布局要使各個(gè)模塊的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)相對簡單，并解決好干涉問題； 分配好每個(gè)部件的尺寸，最大限度地利用床下有限的空間； 要盡可能地把傳動(dòng)部件隱藏給人以安全感，避免心理恐慌。 圖 床面各板塊人體重量分布 體位調(diào)整類指標(biāo) 體位調(diào)整類指標(biāo)包括：左 /右翻身角度、抬背角度、大腿板翻轉(zhuǎn)角度、小腿板翻轉(zhuǎn)角度。 體位調(diào)整功能 護(hù)理床首先必須滿足日常護(hù)理中的多種必要的體位位姿，實(shí)現(xiàn)各體位的自動(dòng)變換，對于提 高使用者的自理能力，減少因長期臥床引發(fā)的并發(fā)癥，改善其健康狀態(tài)，有著積極的意義，同時(shí)可以大大減輕護(hù)理醫(yī)務(wù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 人性化、舒適性原則 人性化、舒 適性設(shè)計(jì)是可用性設(shè)計(jì)的延伸，護(hù)理床應(yīng)該根據(jù)人體生理學(xué)原理，更多地從人的生理結(jié)構(gòu)、心理情況、行為習(xí)慣等方面加以考慮。 常見的一些新型護(hù)理床有可手動(dòng)升降的病床、遙控氣動(dòng)可升降病床、電動(dòng)遙控升降病床等。 為了解決我國正在面臨的護(hù)理壓力，和人民對醫(yī)療保健日益需求，我們設(shè)計(jì)了這款 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁 多功能護(hù)理床，力求成本與質(zhì)量共存，實(shí)用與高效并重。醫(yī)療器械的發(fā)展趨勢可從材料和產(chǎn)品形式兩個(gè)方面來分析。目前我國的社會(huì)保障 體系還不是很完善，社區(qū)等正式組織給予平常家庭老人的照顧還不夠，子女本應(yīng)是老人日常的主要照顧者，然而目前的 “空巢 現(xiàn)象卻造成了越來越多的老年人 “照顧缺位 ，而且這種現(xiàn)象在農(nóng)村的同類家庭中體現(xiàn)的更加明顯。世界上人口老齡化程度高的國家往往都是發(fā)達(dá)國家，這些國家有更好的醫(yī)療和社會(huì)保障系統(tǒng)，因此老齡化帶來的社會(huì)問題并不是特別明顯；而我國是在社會(huì)主義發(fā)展的初級(jí)階段、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展相對落后的情況下就迎來了老齡化社會(huì)，這給醫(yī)療和社會(huì)保障系統(tǒng)帶來了空前的壓力，所面臨的社會(huì)問題也尤為突出。由于計(jì)劃生育的原因，我國人口老齡化的速度比世晃上大多數(shù)國家的更加快速，已經(jīng)提前進(jìn)入了人口老齡化國家的行列。 針對這一現(xiàn)象，本文詳細(xì)論述了針對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。其中，排便部件極大地體現(xiàn)了對老年人的關(guān)懷。他們中的大部分自我照料能力差甚至無法完成自我照料，需要長期的照顧服務(wù)，對家庭、社區(qū)、政府依賴程度較大。它的出現(xiàn)，是人們社會(huì)價(jià)值觀、就業(yè)方式、城市化等多種現(xiàn)代化因素綜合作用的結(jié)果。為此我國加大了對醫(yī)療護(hù)理器械的研發(fā)扶持力度，為方便偏癱病人和長期臥床的病人使用的及護(hù)理、吃飯、等功能于一體的多功能護(hù)理床就此應(yīng)運(yùn)而生，為廣大生活不能自理患者帶來了又一福音。目前市場上生產(chǎn)多功能護(hù)理床的商家主要有北京的佳康時(shí)代醫(yī)療器械公司，江蘇永新醫(yī)用設(shè)備公司，江蘇欣盛醫(yī)療器械有限公司等。其人性化的設(shè)計(jì)，解決了一系列護(hù)理難的問題。 為實(shí)現(xiàn)上述功能，設(shè)計(jì)護(hù)理床的主要任務(wù)： 多功能護(hù)理床運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 多功能護(hù)理床的機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 多功能護(hù)理床的零件的設(shè)計(jì) 多功能護(hù)理床的三維建模 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁 2 護(hù)理床結(jié)構(gòu)的整體方案 多功能翻身護(hù)理床的設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循一下的幾個(gè)原則： 安全性原則 由于護(hù)理床對老年人和病人的身體進(jìn)行直接的接觸與操作，而且相對于健康人來說，這類人群的身體更容易收到損傷，所以護(hù)理床在安全性方面的要求很高。 輕量化原則 從降低能量消耗和減小運(yùn)動(dòng)慣性的角度考慮，護(hù)理床應(yīng)該在保證功能和安全的情況下遵循輕量化原則。 按照《中華人民共和國行業(yè) —標(biāo)準(zhǔn)病床》標(biāo)準(zhǔn)，多功能護(hù)理床的外形尺寸最終取為： 長 寬 高 =2021mm1000mm500mm 承載指標(biāo) 按照《醫(yī)用電氣設(shè)備 第二部分：醫(yī)用電動(dòng)床安全專用要求》規(guī)定，床的安全工作載荷必須至少承受 1700N 的載荷，這 1700N 包括 1350N 患者重量、 200N 床墊和 150N附件。 圖 床面各板的推薦調(diào)節(jié)范圍 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁 根據(jù)上述數(shù)據(jù)，參照調(diào)研所得結(jié)果，同時(shí)考慮文獻(xiàn)中同類研究的相關(guān)參數(shù)，確定了體位調(diào)整類具體指標(biāo)（見表 ）。護(hù)理床所需的各個(gè)動(dòng)作都能夠通過傳動(dòng)部件帶動(dòng)相應(yīng)的床板組聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)（參見表 ）。這也就引起一個(gè)矛盾：既要求電動(dòng)推桿的行程要很大，又要求其初始狀態(tài)尺寸較小，顯然這樣的要求是達(dá)不到的，因而放棄該構(gòu)型。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 14 頁 圖 翻身機(jī)構(gòu)的 3 種備選構(gòu)型 構(gòu)型 a：文獻(xiàn)提出了一種變機(jī)架的四桿機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)可拆分為由構(gòu)件 5 組成的 RPRII 級(jí)桿組、構(gòu)件 3 構(gòu)成的RRPII 級(jí)桿組、原動(dòng)件 1 和機(jī)架 O，因此一個(gè) II 級(jí)機(jī)構(gòu)。 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。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁 3 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 基本參數(shù)的設(shè)定 在第二章的設(shè)計(jì)指標(biāo)中已經(jīng)給出了基本參數(shù)，由于本章著眼于計(jì)算，方便我們可以直觀地獲得數(shù)據(jù)，我們再一次給出護(hù)理床的基本參數(shù)值。3 ?????? ????(忽略軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量及連桿質(zhì)量） 電動(dòng)機(jī)實(shí)際功率： P3=[P 許 3]=42W 由以上結(jié)果知，選定額定功率為 60W 的單向電容式減速電動(dòng)機(jī)。 軸的計(jì)算應(yīng)力： M p aM p aWTTca 71111 ??? 其中： )(32 42)1(16 434311 ????? ??? dW T 由前面軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。 軸的強(qiáng)度校核 因這軸所受彎矩很小，可忽略，認(rèn)為只受扭轉(zhuǎn)作用，故只考慮扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核。 d2為螺紋中徑，查找相關(guān)資料取 d2=20mm。 ，故符合要求。查表得 ? ? Mpa551 ??? ，因此 ? ?1????ca ，故安全。 A/mm=50,B/mm=25,壁 t/mm=. 桿所受最大彎矩： mmNlTM /3 0 0 0 0 060c o sm a x ??? M p aWM zca a x ??? 材料的許用應(yīng) 力 ? ? Mpa75?? ，因?yàn)?? ?1????ca ，故安全。 完成了零件的設(shè)計(jì)。 舾裝基礎(chǔ)數(shù)據(jù)主要包括部件庫 (ponent)、符號(hào)庫 (symbol)、設(shè)備庫 (equipment)。建庫準(zhǔn)備是船舶設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)， TRIBON 系統(tǒng)正是因?yàn)橛辛诉@些基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫，各子系統(tǒng)的信息才能高度的共享和統(tǒng)一。 艙室布置系統(tǒng)主要是以計(jì)算機(jī)為工具，輔助專業(yè)人員進(jìn)行艙室布置設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)出圖和輸出清單，其主要功能如下。 該模塊主要用來設(shè)計(jì)鐵舾裝件 (基座 )、支架、扶梯等，所建立的模型存在于獨(dú)立的模型庫中，可以被其他專業(yè)作為參考模型使用。 ： 根據(jù)各個(gè)單元模塊所能實(shí)現(xiàn)的功能分別對組成零件進(jìn)行計(jì)算，其中包括了電機(jī)的選擇，橫軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核，連桿的強(qiáng)度計(jì)算與校核。39。通過對護(hù)理床各個(gè)單元模塊的分析、計(jì)算與建模，初步完成了對護(hù)理床的全面設(shè)計(jì)。回能提取有關(guān)屬性數(shù)據(jù)。電纜放樣是在 3 維圖形環(huán)境中進(jìn)行的。隨著附件信息的逐步擴(kuò)充，工作量會(huì)越來越小，為后續(xù)的設(shè)計(jì)工作節(jié)約了時(shí)間。 船體設(shè)計(jì)主要包括包括線形光順、船體平面模、船體曲面模、性能計(jì)算、零件分離、數(shù)控套料、生成切割指令等模塊。 完成了基本參數(shù)的設(shè)計(jì)。 . 486 3 MpaWMca ????? 因 ? ? M paca 701 ?? ??? .故安全。m。m 時(shí)即可將 1000N 負(fù)載支起。負(fù)載橫軸 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁 T2=1000N，螺桿軸向力最大為 1000N。 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。 東北大學(xué)秦皇島分校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁 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。5247。 對護(hù)理床的總體方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該機(jī)構(gòu)也是一種新穎構(gòu)型，結(jié)構(gòu)簡單，制造和裝配方便，但只能橫向布置，需要空間較大，容易產(chǎn)生干涉，因此這種構(gòu)型也不是最優(yōu)構(gòu)型。該機(jī)構(gòu)在初始狀態(tài)時(shí)的傳動(dòng)角為 90。 多