【文章內(nèi)容簡介】 .................................................. 22 Chapter Summary..................................................................................... 23 Chapter 3 Design of Pathological Bed with the Basic Dimensions of Hydraulic Cylinders..................................................................... 24 The Determine of Hydraulic Cylinder Size.............................................. 24 Hydraulic Cylinder Bores and Piston Rod Diameter ........................ 24 Cylinder Wall Thickness Calculation ................................................ 24 Cylinder Outer Diameter of the Calculation ..................................... 24 The Determination of Hydraulic Cylinder Stroke ............................. 24 The Determination of Minimumoriented Length .............................. 25 The Determination of Cylinder Length ............................................. 26 Design of the Structural of Hydraulic Cylinder ....................................... 27 Connection Structure of Cylinder Block and Cylinder Head............ 27 Connection Structure of Piston Rod and Piston ................................ 27 Seals .................................................................................................. 27 The Buffer Device of the Hydraulic Cylinder ................................... 28 The Main Material Parts of the Hydraulic Cylinder ......................... 28 The Installation of the Hydraulic Cylinder ....................................... 28 Chapter Summary..................................................................................... 28 Chapter 4 Design of Pathological Bed Hydraulic Station............................. 29 Design of Tank ......................................................................................... 29 The Determination of the Hydraulic Oil Tank .................................. 29 The Structural Design of the Tank..................................................... 30 The Structural Design of the Hydraulic Pump Group .............................. 31 Layout................................................................................................ 31 VIII Connection and Installation............................................................... 31 The Measures of Antivibration Noise Reduction............................. 32 Chapter Summary..................................................................................... 32 Conclusion......................................................................................................... 33 Acknowledgements ........................................................................................... 34 References ......................................................................................................... 35 AddendunA ....................................................................................................... 36 1 第 1章 緒論 液壓系統(tǒng)綜述 液壓傳動是現(xiàn)代傳動中的一門新技術(shù)，在工程機械中起著重要作用，是目前科研項目比較廣泛的課題。如果從十七世紀(jì)中葉巴斯卡提出靜壓傳動原理，十八世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動已有二三百年的歷史。然而，液壓傳動的真正推廣使用卻是近三四十年的事情，十九世紀(jì)末，德國制成了龍門液壓刨床，美國制成了液壓六角車床和磨床，由于沒有成熟的液壓元 件，一些通用機床到本世紀(jì)三十年代猜開始使用液壓傳動，并且仍不普遍。第二次世界大戰(zhàn)期間某些兵器上用了反應(yīng)快、動作準(zhǔn)、功率大的液壓傳動裝置，推動了液壓技術(shù)的發(fā)展，戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，在機床、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、汽車行業(yè)中迅速推廣。本世紀(jì)六十年代以后，隨著原子能、空間技術(shù)、計算機等的發(fā)展，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域中去，液壓技術(shù)得到了很大的發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域中去。目前液壓技術(shù)向高高速、大功率、高效、地噪、經(jīng)久耐、高度集成化方向發(fā)展，同時，新的液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設(shè)計，計算機仿真和優(yōu)化，微機控制等工作，也日益取得顯著的成果。隨著應(yīng)用了電子技術(shù)、計算及技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動技術(shù)已成為工業(yè)機械、工程建筑機械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。而其向自動化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、輕量化方向發(fā)展，是不斷提高它與電傳動、機械傳動競爭能力的關(guān)鍵。 液壓系統(tǒng)已經(jīng)在各行各業(yè)得到越來越廣泛的應(yīng)用，而且越先進(jìn)的設(shè)備，其應(yīng)用液壓系統(tǒng)的部分就越多，現(xiàn)代化產(chǎn)品的特點是自動化程度高，因此必須采用電子和液壓這 些先進(jìn)技術(shù)。然而如何將電子和液壓兩門技術(shù)結(jié)合起來，以滿足自動控制的更高要求，就成為當(dāng)代應(yīng)用技術(shù)的重大課題之一。液壓伺服技術(shù)也就應(yīng)運而生了。液壓伺服系統(tǒng)是控制領(lǐng)域中的一個重要組成部分，它是在液壓傳動和自動控制技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門較新的科學(xué)技 2 術(shù)。 液壓伺服系統(tǒng)有許多優(yōu)點，其中最突出的就是響應(yīng)速度快、輸出功率大、控制精確性高，因而在航空、航天、軍事、冶金、交通、工程機械等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。人類使用水利機械及液壓傳動雖然已有很長的歷史，但液壓控制技術(shù)的快速發(fā)展卻還是近幾十年的事，隨著電液伺服閥的誕生，使液壓 伺服技術(shù)進(jìn)入電液伺服時代，其應(yīng)用領(lǐng)域也得到廣泛的擴(kuò)展。 病理床國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 目前，國內(nèi)的病理床 ,多采用手動裝置，其基本結(jié)構(gòu)是將床體分為兩部分，在護(hù)理人員的協(xié)助下，應(yīng)用絲杠螺母的傳動原理，僅起到抬動軀干的作用，不但功能單一，而且存在結(jié)構(gòu)銹蝕和振動噪音等諸多問題，不能適應(yīng)醫(yī)護(hù)人員遠(yuǎn)程控制的需要。 國外，在 90 年代電動護(hù)理床開始在醫(yī)療護(hù)理中暫露頭角，這其中當(dāng)屬日本生產(chǎn)的多功能電動遙控護(hù)理床，它采用世界領(lǐng)先科技成果，在九十年代中期開發(fā)成功的新產(chǎn)品，暢銷日本及歐美等發(fā)達(dá)國家，深受消費者喜愛，被譽為醫(yī)療及家庭護(hù)理領(lǐng) 域的一場革命。使用者通過該產(chǎn)品可以預(yù)防脊椎病、褥瘡等常見病的發(fā)生，擺脫長年臥床的痛苦，享受生活的樂趣。此設(shè)備具有使用簡單、操作自如、用者自理的特點，為中國護(hù)理行業(yè)帶來了全新的概念，也為中國中老年人和長年臥床患者帶來了福音。 課題研究的意義和目的 現(xiàn)代科技高速發(fā)展 ,醫(yī)療器械也日新月異 ,為使生活不能自理的病人得到最有效的治療 ,多功能智能病理床的研制被提上了日程 ,課題研究的意義是使患者能夠自己手控完成：坐起、抬腿及側(cè)翻身的動作。課題完成后能使生活不能自理的病人得到最有效的治療。 多功能病理床，根據(jù)人機工程學(xué)原理 ，采用計算機控制 技術(shù) ，對液壓伺服機構(gòu)進(jìn)行控制，使之具備任意角度獨立翻轉(zhuǎn)和組合翻轉(zhuǎn)功能，具體為： 1. 幫助病人抬頭或調(diào)節(jié)枕高； 2. 幫助病人坐起或調(diào)節(jié)上身角度； 3 3. 上身抬起時頭部可適度后仰； 4. 幫助病人抬腿； 5. 大腿抬起時小腿可適度彎曲； 6. 形成座椅； 7. 左、右側(cè)翻身。 本文完成的是病理床液壓伺服設(shè)計。設(shè)計完成病理床的執(zhí)行機構(gòu)，執(zhí)行機構(gòu)主要完成床體的運動功能，在設(shè)計中采用液壓閥的方式，建立液壓控制臺，通過閥體運動，帶動液壓缸前后運動，從而實現(xiàn)床體的升降功能。 4 第 2章 病理床液壓伺服系統(tǒng)的設(shè)計 設(shè)計要求 設(shè)計一臺針對腦出血病人，能 夠幫助病人緩慢運動的病理床液壓伺服系統(tǒng)。根據(jù)病人情況能夠?qū)崿F(xiàn)以下動作：抬頭、頭和上身同時抬起、下肢可動、左翻、右翻、彎膝。運動速度 ，啟動時間不大于 ?？紤]到軀干抬起、下肢抬起、左右側(cè)翻四個動作負(fù)載相差不多，所以采用三個相同的液壓缸，經(jīng)計算，得出數(shù)據(jù)為： 頭部運動時： NFg 2671? ，行程 mmL ? 膝部彎曲時： NFg 2671? ，行程 mmL ? 軀干運動是： NFg 2671? ，行程 mmL ? 下肢運動、左右側(cè)翻、與軀干運動時取同樣的數(shù)值，這樣便于生產(chǎn)加工，使原件標(biāo)準(zhǔn)化。動作進(jìn)行中，突然斷電時保證安全可靠；工作速度平穩(wěn)可靠，前沖小。 病理床液壓執(zhí)行元件載荷力計算 進(jìn)行工作情況分析 液壓缸負(fù)載主要包括：工作載荷、摩擦載荷、慣性載荷等。 1 工作載荷：病人與床的重力所產(chǎn)生的載荷 gF 2 摩擦載荷： gf FF ? （ 21） 3 慣性載荷：tugFF ga ??? 2 （ 22） 取 smu /?? st ?? 根據(jù)以上分析，可以計算出液壓缸各運動階段中的負(fù)載 5 頭部運動時的負(fù)載情況 頭部運動時的負(fù)載情況見表 21 表 21 頭部運動時的負(fù)載情況表 工況 計算公式 液壓缸的負(fù)載 上升啟動加速階段 afgw FFFF ??? 3207 上升穩(wěn)態(tài)運動階段 fgw FFF ?? 3205 上升減速制動階段 afgw FFFF ?? 3204 下降啟動加速階段 afgw FFFF ?? 2082 下降穩(wěn)態(tài)運動階段 fgw FFF ? 2081 下降減速制動階段 afgw FFFF ? 2080 根據(jù)上表分析，為便于分析及計算液壓系統(tǒng)，繪制出液壓缸的負(fù)載圖和速度圖，見圖 2－ 1。 負(fù)載圖 速度圖 圖 21 頭部運動時液壓缸的負(fù)載圖和速度圖 6 膝部彎曲時的負(fù)載情況 膝部彎曲時的負(fù)載情況見表 2－ 2 表 2－ 2 膝部彎曲時的負(fù)載情況表 工況