便攜式動(dòng)物手術(shù)床的設(shè)計(jì)【說(shuō)明書+CAD+SOLIDWORKS】

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羊蹄的捆綁機(jī)構(gòu) .4 3.便攜式動(dòng)物手術(shù)臺(tái)零件的力學(xué)分析 .4 3.1 大直徑手扶管件 .4 3.2 小直徑手扶管件 .5 3.3 床腿方管 .5 3.4 鍵連接的設(shè)計(jì) .5 4.各零件材料的選用 .6 結(jié) 論 .7 致 謝 .8 參考文獻(xiàn) 前 言 現(xiàn)在對(duì)于便攜式手術(shù)床的應(yīng)用主要局限于人體手術(shù)中以及家養(yǎng)寵物的小型動(dòng)物手術(shù)中，并沒(méi) 有大規(guī)模應(yīng)用于家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動(dòng)物的手術(shù)中（如豬、羊、牛等） 。 便攜式動(dòng)物手術(shù)床的設(shè)計(jì)研究主要為家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動(dòng)物的手術(shù)提供方便，為動(dòng)物養(yǎng)殖戶提供更 為便利的救治服務(wù)。與傳統(tǒng)動(dòng)物手術(shù)床相比，研究設(shè)計(jì)便攜式動(dòng)物手術(shù)床的目的主要是（1）便于 手術(shù)人員進(jìn)行家養(yǎng)動(dòng)物的治療手術(shù)；（2）提高家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動(dòng)物的手術(shù)成功率。有些家養(yǎng)經(jīng)濟(jì)型動(dòng) 物在進(jìn)行手術(shù)時(shí)，只是在地上進(jìn)行，并沒(méi)有舒適、無(wú)菌、專業(yè)的手術(shù)床，造成動(dòng)物手術(shù)后容易感 染，或在動(dòng)物手術(shù)時(shí)受到動(dòng)物的抵抗造成手術(shù)事故，使手術(shù)成功率降低。 （3）方便快捷的在不同 場(chǎng)地進(jìn)行手術(shù)。即，便攜式手術(shù)床可以使手術(shù)人員在野外進(jìn)行手術(shù)，方便快捷的手術(shù)床更便捷于 生病動(dòng)物的搬運(yùn)。 （4）降低手術(shù)成本，縮短手術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間。減少其他病菌的交叉感染。 現(xiàn)在國(guó)外對(duì)于便攜式手術(shù)床的研究主要是多功能化，其重量都在 100kg 以上，對(duì)于搬運(yùn)攜帶 并不是很方便。此便攜式動(dòng)物手術(shù)床主要從可折疊的角度進(jìn)行較輕化的設(shè)計(jì)，從而更便捷于搬運(yùn) 攜帶工作。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 便攜式動(dòng)物手術(shù)臺(tái)方案設(shè)計(jì) 1.1 手術(shù)床尺寸參數(shù)的確定 根據(jù)羊體尺寸及人機(jī)工程學(xué)確定羊體手術(shù)床的基本尺寸為床長(zhǎng) L=1300mm 左右；床寬 B=650mm 左右；床高 H=850mm 左右。此折疊式動(dòng)物手術(shù)床的具體尺寸為床長(zhǎng) L=1260mm；床寬 B=635mm；床 高 H=887mm。展開(kāi)放置時(shí)的三維外形如圖 1-1 所示。 圖 1-1 手術(shù)床展開(kāi)放置時(shí)的三維外形圖 手術(shù)床折疊后的尺寸控制在長(zhǎng) l=750mm；寬 b=450mm；高 h=400mm。手術(shù)床展開(kāi)折疊放置時(shí)的 外形如圖 1-2 所示。 圖 1-2 手術(shù)床折疊后的三維外形圖 1.2 手術(shù)臺(tái)調(diào)節(jié)范圍 手術(shù)床可傾斜，其傾斜角度由一只可升高的和一只可降低的床腿調(diào)節(jié)?？缮叩拇餐扰c手扶 管件采用緊配合，隨管轉(zhuǎn)動(dòng)，與地面的接觸采用線接觸的方式，在床面傾斜時(shí)，線接觸是隨腿轉(zhuǎn) 動(dòng)的；可降低的床腿與手扶管件的配合采用松的間隙配合，使床面繞腿轉(zhuǎn)動(dòng)，此可降低的床腿始 終是與地面垂直的。當(dāng)床面傾斜到規(guī)定位置時(shí)，用鎖緊螺栓鎖緊為中間管件起支撐作用的可相對(duì) 滑動(dòng)的兩管的相對(duì)位置，從而鎖緊床面與床腿的相對(duì)位置。床腿的升降調(diào)節(jié)采用螺紋調(diào)節(jié)。床腿 的可調(diào)節(jié)高度為 360mm。則床面的傾斜角度為 。06.123arcsin 1.3 手術(shù)臺(tái)承載能力 根據(jù)成年羊平均體重，給手術(shù)床設(shè)定的承載能力為 1200N。平均到四根桿上，每根桿的承載 能力為 300N。 1.4 手術(shù)臺(tái)整體重量 用 solidworks 軟件測(cè)得大直徑手扶管件的質(zhì)量為 1285.9g；小直徑手扶管件的質(zhì)量為 581.23g；調(diào)節(jié)床腿零件的質(zhì)量為 254.91g,床體整體質(zhì)量為 9385.87g。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 2 便攜式動(dòng)物手術(shù)臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 手術(shù)床水平方向橫向和縱向的折疊主要采用推拉式結(jié)構(gòu)，豎直方向采用可折疊的床腿進(jìn)行折 疊。床面采用柔性無(wú)彈性的繃帶。 2.1 推拉式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 采用不同直徑的管件進(jìn)行推拉。將繃帶固定于不同直徑的管件上。 2.1.1 大直徑手扶管件的設(shè)計(jì) 選用外徑為 46mm，厚度為 6mm，長(zhǎng)度為 1000mm 的空心圓管，用折彎?rùn)C(jī)折成圓角半徑為 100mm，長(zhǎng)度分別為 650mm 和 350mm 的垂直管件；在車床上車出纏繞繃帶的深度為 4mm 的槽；在銑 床上銑出小直徑手扶管件上繃帶滑動(dòng)的寬度為 6mm 的槽及床面床腿連接件繞管轉(zhuǎn)動(dòng)的寬度為 4mm 的 1/4 槽；在鉆床上鉆出繃帶的定位孔及定位球體的定位孔。在最后裝配時(shí)采用自動(dòng)焊接設(shè)備焊 接為小直徑手扶管件定位的短管，其尺寸外徑為 46mm，內(nèi)徑為 26mm，長(zhǎng)度為 20mm。在焊接時(shí)保 證兩短管與大直徑手扶管的同軸度為 0.2mm。三維外形如圖 2-1 所示。 圖 2-1 大直徑手扶管件的三維外形圖 2.1.2 小直徑手扶管件的設(shè)計(jì) 選用外徑為 26mm，厚度為 5mm，長(zhǎng)度為 975mm 的空心圓管，用折彎?rùn)C(jī)折成圓角半徑為 100mm，長(zhǎng)度分別為 650mm 和 325mm 的垂直管件；在車床上車出纏繞繃帶的深度為 3mm 的槽；在銑 床上銑出定位球體滑動(dòng)的寬度為 6mm 槽；在鉆床上鉆出繃帶的定位孔、定位球體的定位孔及定位 球體進(jìn)入小直徑管內(nèi)的孔；用自動(dòng)焊接設(shè)備在長(zhǎng)度為 325mm 的一端焊接軸徑為 34mm 同軸心的實(shí)心 短圓柱，其長(zhǎng)度為 20mm， ；在長(zhǎng)度為 650mm 的一端焊接偏心距為 2mm，與小直徑手扶管外側(cè)相切的 實(shí)心短圓柱,其軸徑為 30mm，長(zhǎng)度為 20mm，以便于大直徑手扶管對(duì)其支撐。此焊接發(fā)生在與大直 徑手扶管件裝配時(shí)。焊接偏心短圓柱其主要用意是小直徑手扶管及其繃帶與卡體在大直徑手扶管 內(nèi)的的徑向上兩邊都有 4mm 的空隙，一是為大直徑繃帶卡體內(nèi)的短圓柱留余量，便于小直徑管在 大直徑管內(nèi)移動(dòng)；二是為小直徑管添加支撐，使小直徑管在大直徑管內(nèi)有一個(gè)短圓柱支撐和一個(gè) 線支撐。其三維外形如圖 2-2 所示。 圖 2-2 小直徑手扶管件的三維外形圖 2.1.3 定位球體的設(shè)計(jì) 定位球體的作用主要是定位大直徑手扶管件與小直徑手扶管件的相對(duì)位置。球體裝入小直徑 手扶管件內(nèi)，細(xì)長(zhǎng)螺桿通過(guò) 6mm 的槽露于外面，定位球體可在大小手扶管件 6mm 槽內(nèi)移動(dòng)。確定 位置后，球體卡在小直徑手扶管件的內(nèi)壁。其細(xì)小圓柱卡在小直徑手扶管件 8mm 的孔內(nèi)。其三維 外形如圖 1-5 所示。 圖 2-3 定位球體的三維外形圖 2.1.4 鎖緊螺帽的設(shè)計(jì) 鎖緊螺帽的作用主要是使定位球體上的過(guò)渡短圓柱卡在小直徑手扶管的定位孔內(nèi)，球與小直 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 徑手扶管的內(nèi)壁相切，從而對(duì)小直徑手扶管件進(jìn)行定位；軸徑為 8mm 的一端擰入大直徑手扶管的 定位孔內(nèi)，對(duì)大直徑手扶管件進(jìn)行定位。從而固定大小直徑手扶管件的相對(duì)位置。其三維外形如 圖 2-4 所示。 圖 2-4 鎖緊螺帽的三維外形圖 2.1.5 推拉式結(jié)構(gòu)的連接 采用小直徑手扶管件與大直徑手扶管件交替的方式進(jìn)行裝配，其之間用定位球體固定。這樣 即便于折疊也利于力的合理分配。其三維外形圖如圖 2-5 所示。 圖 2-5 推拉式結(jié)構(gòu)的三維設(shè)計(jì)圖 2.2 折疊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 折疊機(jī)構(gòu)的主要設(shè)想是一個(gè)零件可繞另一個(gè)零件轉(zhuǎn)動(dòng) 90，此折疊機(jī)構(gòu)零件 2 可繞零件 1 轉(zhuǎn) 動(dòng) 180。用 M10 螺栓進(jìn)行連接，B 型平鍵進(jìn)行定位。 2.2.1 折疊零件 1 的設(shè)計(jì) 折疊零件 1 采用鑄造方式，然后在銑床上用盤銑刀銑出鍵槽，三維外形如圖 2-6 所示。折疊 零件 1 與鍵的配合采用緊配合。 圖 2-6 折疊零件 1 的三維外形圖 2.2.2 折疊零件 2 的設(shè)計(jì) 折疊零件 2 采用鑄造方式，然后在銑床上用盤銑刀銑出鍵槽，三維外形如圖 2-7 所示。折疊 零件 2 與鍵的配合采用松配合。 圖 2-7 折疊零件 2 的三維外形圖 2.2.3 床腿升降零件的設(shè)計(jì) 對(duì)床腿升降零件的要求是在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，床面與床腿接觸的地方和腿腳與地面接觸的地方 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 不能旋轉(zhuǎn)。所以采用如圖 2-8 所示的升降零件結(jié)構(gòu)?？變?nèi)插入手柄。 圖 2-8 升降零件結(jié)構(gòu)圖 2.2.4 床腿零件間的連接 圖 2-9 床腿零件連接圖 2.3 中間橫管的支撐設(shè)計(jì) 中間橫管的支撐設(shè)計(jì)主要是支撐中間橫管，進(jìn)而對(duì)手術(shù)床的中間兩側(cè)添加支撐。中間橫管的 設(shè)計(jì)原理與手扶管橫向方向的設(shè)計(jì)原理相同，中間橫管對(duì)手扶管件的支撐采用一端固定，一端移 動(dòng)，這樣更便于折疊。所以對(duì)于中間橫管的支撐也是采用一端固定，一端可伸縮。其固定端與活 動(dòng)端支撐的三維外形圖如圖 2-10 所示?；顒?dòng)端與中間橫管配合的部分切除長(zhǎng) 70mm 的 1/2 圓柱， 使在旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中不與固定端相干涉。 圖 2-10 中間橫管的支撐 2.4 繃帶在手扶管件上的鎖緊零件設(shè)計(jì) 繃帶在手扶管件上的鎖緊選用繃帶卡體，三維外形如圖 2-11 所示。這是一種有彈性易變性的 塑料，在安裝時(shí)，先將繃帶纏在手扶管件上，只纏繞 3/4 圈，然后拉大繃帶卡體上的槽，將卡體 卡在已經(jīng)纏繞繃帶的手扶管上，小圓柱卡在繃帶和手扶管的孔內(nèi)，用緊定螺釘進(jìn)行鎖緊。 圖 2-11 繃帶卡體零件三維外形圖 2.5 羊蹄的捆綁機(jī)構(gòu) 由于是對(duì)動(dòng)物進(jìn)行手術(shù)，所以對(duì)于動(dòng)物蹄子的捆綁必不可少，羊蹄的捆綁機(jī)構(gòu)主要固定在手 扶管上，主要由兩個(gè)零件組成，兩零件間用螺栓連接，用螺母鎖緊。捆綁機(jī)構(gòu)可隨動(dòng)物蹄子的 大 小不同，可任意調(diào)節(jié)。其裝配如圖 2-12 所示。 圖 2-12 羊蹄捆綁機(jī)構(gòu)三維外形圖 3.便攜式動(dòng)物手術(shù)臺(tái)零件的力學(xué)分析 3.1 大直徑手扶管件 在 solidworks 中演示出大直徑手扶管件的變形如圖 1-2 所示。支撐在兩端較小的面上，由于 一端撲捉不到外支撐面，故用里側(cè)內(nèi)一小支撐面代替，受力方向與水平面夾角為 45，受力為 300N，測(cè)得最低安全系數(shù)為 1.5346?？紤]到是在變應(yīng)力下，以疲勞極限作為極限應(yīng)力，受力部分 存在焊接，支撐面比實(shí)際支撐面小，故綜合分析，1.5346 處于合理安全系數(shù) 1.31.7 之間。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 圖 3-1 大直徑手扶管件的受力變形圖 3.2 小直徑手扶管件 在 solidworks 中演示出小直徑手扶管件的變形如圖 1-4 所示。支撐在兩端較小的面上，受力 方向與水平面夾角為 45，受力為 300N，測(cè)得最低安全系數(shù)為 1.41913?？紤]到是在變應(yīng)力下， 以疲勞極限作為極限應(yīng)力，受力部分存在焊接，支撐面比實(shí)際支撐面大，故綜合分析，1.41913 處于合理安全系數(shù) 1.31.7 之間。 圖 3-2 小直徑手扶管件的受力變形圖 3.3 床腿方管 在 solidworks 中演示出床腿方管車槽處的變形如圖 3-3 所示。支撐在底面靠近槽孔處，受力 方向與水平面夾角為 45，受力為 600N，測(cè)得最低安全系數(shù)為 2.31712?？紤]到是在變應(yīng)力下， 以疲勞極限作為極限應(yīng)力，受力部分存在焊接，支撐面比實(shí)際支撐面小，故綜合分析，2.31712 雖不處于合理安全系數(shù) 1.31.7 之間，但接近于安全系數(shù)的范圍之內(nèi)。 圖 3-3 床腿方管車槽處的受力變形圖 3.4 鍵連接的設(shè)計(jì) （1）尺寸確定 根據(jù)床腿折疊機(jī)構(gòu)的鍵連接方式選用 B 型平頭平鍵； 根據(jù)床腿床面連接件的截面尺寸、長(zhǎng)度以及尺寸系列選用鍵的尺寸為：bhL=4414; 查國(guó)標(biāo)值得鍵的尺寸為 b= ; h= ;L=03.4075.043.1 （2）材料選擇 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 根據(jù)床面床腿連接件與床腿 1 的連接方式以及轉(zhuǎn)動(dòng)力矩選用鍵的材料為 45 鋼。 （3）鍵的強(qiáng)度校核計(jì)算： 鍵在連接中主要為床面床腿連接件與床腿 1 定位以及為床面床腿連接件隨床腿 1 轉(zhuǎn)動(dòng)起輔助 作用。故此平鍵的主要失效原因?yàn)楣ぷ髅姹粔簼?。因此只需?duì)工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核 計(jì)算 由羊體體重及手術(shù)床面重量知 F 最大不超過(guò) 800N; 查機(jī)械設(shè)計(jì) P106 表 6-2 知鋼靜連接輕微沖擊時(shí)的許用擠壓應(yīng)力為 ;MPap20MPakldTpp 63.81547.022 故，此平鍵的連接是合理的。 4.各零件材料的選用 大直徑手扶管件選用成型加工特性良好，耐腐性高，焊接性好，強(qiáng)度適中，質(zhì)量較輕的 3003 鋁合金管。小直徑手扶管件選用成型加工特性良好，耐腐性性高，焊接性好，強(qiáng)度比 3003 鋁合金 好，質(zhì)量較輕的 3003-H34 棒材鋁合金管?？噹Эw均采用 1060 鋁合金，調(diào)節(jié)床腿零件的材料選 用 3003-H12 鋁合金?？紤]到加工性，焊接性以及力的傳遞，折疊零件 1、折疊零件 2 以及支撐管 均選用 3003 鋁合金?？噹Э蛇x擇有柔性且無(wú)彈性的帆布。定位球體零件選用尼龍棒材料，定位球 體螺帽選用塑料。羊蹄的捆綁零件 1 可選擇橡膠材質(zhì)。對(duì)于捆綁零件 2 不能選擇比 3003 鋁合金強(qiáng) 度更強(qiáng)的材料，但強(qiáng)度也不能太弱，故可選擇 3003 鋁合金。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 結(jié) 論 通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到自己在理論知識(shí)方面的欠缺，同時(shí)也感到自己在知識(shí)的運(yùn) 用上也不夠靈活，這也說(shuō)明我在學(xué)習(xí)知識(shí)的過(guò)程中存在著一些缺點(diǎn)，總結(jié)有以下幾點(diǎn)： 1.在初定方案過(guò)程中，由于自己所見(jiàn)實(shí)物過(guò)少，使方案進(jìn)行了多次修改，耽誤了大量的時(shí)間。 尤其在五月中期檢查后對(duì)方案的更改，時(shí)間上顯得特別倉(cāng)促。 2.在推拉式機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，由于尺寸設(shè)計(jì)的不夠合理，從而進(jìn)行了多次修改，不過(guò)經(jīng)修改后 的尺寸理論上可以實(shí)現(xiàn)其功能。 3.在折疊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，基本尺寸也是經(jīng)過(guò)了多次的修改，最后利用三維實(shí)體軟件進(jìn)行實(shí)體 繪制及模擬，由于時(shí)間上的緊迫性，其最終結(jié)果自己認(rèn)為并不是很理想。這也是本次設(shè)計(jì)比較遺 憾的地方。 總體來(lái)說(shuō)，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，收獲還是很大的，平時(shí)在學(xué)習(xí)知識(shí)的時(shí)候，總是認(rèn)為好多知 識(shí)用不到，所以就沒(méi)有更深一步去理解。在此次設(shè)計(jì)中，我感到自己的知識(shí)面很窄，對(duì)知識(shí)掌握 得不夠，在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮問(wèn)題太片面，導(dǎo)致方案及零部件進(jìn)行多次修改。期望能夠在以后的學(xué)習(xí) 中，避免類似情況的發(fā)生。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 致 謝 對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成，首先感謝母校大學(xué)的辛勤培育，感謝學(xué)校給我提供了如此難 得的學(xué)習(xí)環(huán)境和機(jī)會(huì)，使我將以前學(xué)到的知識(shí)又重新回顧了一遍，知道了學(xué)習(xí)的可貴與獲取知識(shí) 的辛勤。承蒙指導(dǎo)老師的耐心指導(dǎo)，使我順利地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此，深深地感謝指導(dǎo)老師， 給予了我耐心的指導(dǎo)和幫助，體現(xiàn)出了你們對(duì)工作高度負(fù)責(zé)的精神，特別是老師，她利用上班的 休息時(shí)間為我指導(dǎo)。在整個(gè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，她耐心的指導(dǎo)，才使我的設(shè)計(jì)順利完成，同時(shí)也感謝 在這幾年中給予我知識(shí)的各位老師。 對(duì)于這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于設(shè)計(jì)方案一直在改，時(shí)間倉(cāng)促和自己所學(xué)軟件掌握熟練程度等因素， 使這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的沒(méi)有達(dá)到最完美的效果，這不能不說(shuō)是本次設(shè)計(jì)的遺憾之處。不過(guò)，它至少啟 發(fā)了我的思維，提高了我的動(dòng)手能力，使我應(yīng)用了以前 solid works 軟件中沒(méi)有用到的工具，同 時(shí)，使我將以前所學(xué)的書本知識(shí)又重新復(fù)習(xí)了一遍，這為我在今后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能 奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 最后，再一次衷心的感謝學(xué)校能夠給予我這次機(jī)會(huì)，使我將所學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，以 及在這次設(shè)計(jì)中給予我指導(dǎo)的所有老師。你們傳授的知識(shí)使我受用一生，你們的恩情我會(huì)銘記一 生。 塔里木大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 參考文獻(xiàn) 1 吳宗澤,羅盛國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).3 版.北京:高等教育出版社. 2006.5. 2 濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).8 版.北京:高等教育出版社. 2006.5. 3 毛謙德,李振清.袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).2 版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社 2002. 4 楊克,趙小東.工程材料及機(jī)械制造基礎(chǔ)().北京:高等教育出版社. 2005. 5 韓進(jìn)宏.互換性與技術(shù)測(cè)量.北京:機(jī)械工業(yè)出版社. 2004.7. 6 胡名璽,高萬(wàn)玉,張彥軍,杜振杰. 輕便型野戰(zhàn)手術(shù)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造. 2009.09. 7 杜振杰,胡名璽,孫秋明.便攜式手術(shù)床床體輕量化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究.機(jī)械設(shè)計(jì).2007.24(8). 8 劉永翔.產(chǎn)品設(shè)計(jì)中形態(tài)創(chuàng)造途徑與方法.工程圖學(xué)學(xué)報(bào).2004.3. 9 孫曉軍,王太勇.便攜式手術(shù)臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究.天津大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院.2008.