多功能電動護(hù)理床設(shè)計輔助解便系統(tǒng)設(shè)計【含CAD圖紙、SW三維模型和說明書】

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-3322摘要摘要在人口老齡化快速增長的今天，對護(hù)理行業(yè)有了越來越嚴(yán)格的需求，不僅需求護(hù)理床的質(zhì)量可靠，還需求具有多功能化。電動護(hù)理床就是一款為此需求而設(shè)計的醫(yī)療器械。多功能護(hù)理床是基于常用家庭護(hù)理床進(jìn)一步發(fā)展的結(jié)果。社會的發(fā)展導(dǎo)致人們的生活水平不斷提高，因此在平時的生活中，健康、舒適以及智能化的生活方式成為越來越多人的追求。多功能護(hù)理床相對于常用家用護(hù)理床增加了更多的功能，手動調(diào)節(jié)座圈溫度，洗凈、烘干功能，除臭功能，除了這些常用功能，還增加了多功能護(hù)理床紅外傳感器、壓力傳感器啟動護(hù)理床開始執(zhí)行各項功能以及夜燈工作模式，除此之外多功能護(hù)理床能有效殺死各種傳染性疾病的病毒、細(xì)菌、真菌或寄生蟲，預(yù)防細(xì)菌感染、痔瘡、便秘等問題上有很大的優(yōu)勢。其在常用家庭護(hù)理床的基礎(chǔ)之上，添加了便捷、舒適、健康、環(huán)保、智能化的元素。這款護(hù)理床是針對不能生活自理及行動不便的的人來設(shè)計的，該病床能夠幫助病人坐起、屈膝、調(diào)高整體的高度。解決了在護(hù)理過程中的諸多不便，并解決了國內(nèi)護(hù)理行業(yè)的困難，提高了護(hù)理醫(yī)療器械的發(fā)展。本文首先基于人體工程學(xué)，進(jìn)行了護(hù)理床總體方案的設(shè)計，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)研結(jié)果，制定了護(hù)理床的設(shè)計原則，功能需求及設(shè)計指標(biāo)；完成了護(hù)理床本體的總體方案設(shè)計。然后，使用自上而下的方式完成了護(hù)理床結(jié)構(gòu)詳細(xì)設(shè)計并給出了全套的設(shè)計圖。主要包括總體框架、抬腿部件、抬背部件、整體升降等功能模塊。本章將著重介紹輔助解便系統(tǒng)的研究背景及對人們生活水平提高意義，并對輔助解便系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀以及國內(nèi)外的發(fā)展趨勢做出介紹。最后給出作者所完成的工作，以及對本文各個章節(jié)的主要內(nèi)容做出概括性的介紹。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：醫(yī)療器械，電動護(hù)理床，機(jī)構(gòu)設(shè)計331 1 緒論緒論1.11.1 研究背景及意義研究背景及意義隨著社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人口壽命不斷延長，思想的進(jìn)步，城市人口正逐漸進(jìn)入老齡體，人口老齡化已成為世界范圍內(nèi)的社會問題。據(jù)統(tǒng)計，歐洲發(fā)達(dá)國家和日本的老年人獨(dú)居人數(shù)已經(jīng)高達(dá) 40%，如此之高的比列迫使社會采取措施解決老年人的護(hù)理服務(wù)問題。如果完全依靠家庭人工的照料，于西方國家子女與老年人分居，家庭規(guī)模小型化的觀念有抵觸之處。國內(nèi) 60 歲及其以上老年人口已達(dá)1.32 億。占全國總?cè)丝诘?10%，并以年均 3.32%的速度持續(xù)增長，其中“空巢家庭”占所有老齡家庭總數(shù)的 25.8%，在一些大城市中該比列更大，解決因身體虛弱臥床不起或因?qū)е律畈荒茏岳淼睦夏耆说募彝フ樟嫌诳醋o(hù)問題是人口的老齡化的國家所面臨的共同的問題。為此，國家的大力加強(qiáng)了對護(hù)理床機(jī)器人的研發(fā)扶持力度。為偏癱病人或者長期使用病床的人提供一個集護(hù)理和排泄的等各種功能于一體的多功能護(hù)理床，現(xiàn)在家庭需求護(hù)理床的潛力日益增加，以前是簡易的護(hù)理床，后來的加護(hù)欄，餐桌，再后來加上大便孔，輪子，現(xiàn)在產(chǎn)生了很多集多功能護(hù)理床的一體多功能，電動護(hù)理床，極大的提高了患者的康復(fù)護(hù)理水平，也為了護(hù)理人員提供了極大的方便，所以操作簡單，功能強(qiáng)大的護(hù)理產(chǎn)品越來越受最棒。護(hù)理床在國內(nèi)的設(shè)計和研究尚處于初級階段，產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型有待進(jìn)一步的完善，國外護(hù)理床的研究以德國。日本為代表。各種護(hù)理床的功能正在逐漸完善，成熟，但因其價格昂貴(一般價格在 20w 人民幣以上)，很難為一般的消費(fèi)者能接受這很貴的護(hù)理床。護(hù)理床的基本分類情況給大家介紹一下。護(hù)理床類型一(按動了分)手動護(hù)理床和電動護(hù)理床;護(hù)理床的類型二(按功能分)功能基礎(chǔ)型、功能普通型、功能型。功能基礎(chǔ)行護(hù)理床的優(yōu)點(diǎn)：1、結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝簡單，易于制造。2、價格便宜。存在的問題：功能比較簡單，不能實(shí)現(xiàn)使用者的護(hù)理需求。2、手動為主，操作繁瑣。3、造型傳統(tǒng)，舒適性差。4、應(yīng)用范圍窄。能普通型護(hù)理床的優(yōu)點(diǎn)：1、一般為電動，使用者可簡單操作控制。2、能完成基44本的護(hù)理功能。3、增添了鋪助功能接口。4、整體造型，色彩改進(jìn)，具有一定的親和性。存在的問題：1、市場價格偏高。2、功能啟動柔性差，銜接不連貫。3、功能一體化造成功能浪費(fèi).4、生產(chǎn)技術(shù)含量低，容易被仿制。5、文字，圖像識別功能差。功能型護(hù)理床的優(yōu)點(diǎn):1、護(hù)理功能完善。2、功能調(diào)整定位準(zhǔn)確，連慣性好，基本無噪音。3、結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，安全。4、造型新穎，有較強(qiáng)的親和力。5、文字，標(biāo)志容易識別。存在的問題：1、市場的價格昂貴。造成功能浪費(fèi)嚴(yán)重，造成額外的經(jīng)濟(jì)成本。2、調(diào)整可拆性差，運(yùn)輸、組裝繁瑣。3、對患者康復(fù)功能的考慮較少。從近年來的發(fā)展來看，國內(nèi)的發(fā)展迅速，各種結(jié)果。功能等等各異的護(hù)理床稱層出不窮。發(fā)展方向主要向機(jī)器人模的自動控制的方向發(fā)展。輔助解便系統(tǒng)的出現(xiàn)給人們的生活帶來了巨大的方便，特別是在經(jīng)濟(jì)高度發(fā)達(dá)，生活節(jié)奏日益加快的今天。 “輔助解便系統(tǒng)在國外非常普及，在國內(nèi)雖未形成主流，但佛山企業(yè)在這方面走得還算比較早，產(chǎn)品已經(jīng)呈現(xiàn)一定的規(guī)模。 ”中國陶瓷工業(yè)協(xié)會佛山辦事處主任藍(lán)衛(wèi)兵表示。據(jù)了解，佛山如今主要生產(chǎn)和銷售輔助解便系統(tǒng)的有益高、法恩莎、箭牌、英皇、浪鯨、鷹衛(wèi)浴、恒潔、安華、金牌、澳斯曼、瑝瑪、東鵬、冠珠、新泰和、尚高、衛(wèi)歐等 20 家左右的衛(wèi)浴企業(yè)。記者從以上品牌企業(yè)的營銷中心以及官方網(wǎng)站了解到，輔助解便系統(tǒng)占所有產(chǎn)品的比例是比較低的，大部分企業(yè)只是推出一個系列，或者是幾個型號的產(chǎn)品。而我們在專賣店上也可以留意到，輔助解便系統(tǒng)也許擺放在最顯眼的位置，但款式不多。 “法恩莎從 2001 年開始生產(chǎn)和銷售輔助解便系統(tǒng)產(chǎn)品，如今銷售情況還算比較滿意，但輔助解便系統(tǒng)的銷售額占所有產(chǎn)品銷量的 3%左右。 ”法恩莎產(chǎn)品部經(jīng)理袁水波表示。而新明珠陶瓷市場部有關(guān)負(fù)責(zé)人告訴記者，新明珠旗下的冠珠衛(wèi)浴在 2008 年便推出了輔助解便系統(tǒng)，之后銷售量每年都有相應(yīng)的增長，但銷售量相對其他產(chǎn)品來說仍然較小。據(jù)了解，如今佛山輔助解便系統(tǒng)中的輔助芯片主要來自于韓國、日本、德國等國家，也有些是來自國內(nèi)臺州、上海等地區(qū)?！绊n國、日本、德國、美國等國家的輔助解便系統(tǒng)普及率是非常高的，而他們輔助解便系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)系統(tǒng)比較完善，國內(nèi)很多企業(yè)的輔助芯片和控制技術(shù)是直接運(yùn)用國外的。 ”據(jù)業(yè)內(nèi)資深人士透露。此外，很多佛山企業(yè)的輔助解便系統(tǒng)是在潮州或臺州的某些企業(yè)貼牌生產(chǎn)的，當(dāng)然也有部分企業(yè)是自主生產(chǎn)。總的來說，佛山企業(yè)輔助解55便系統(tǒng)雖然有一定的生產(chǎn)規(guī)模，但銷售情況卻沒有預(yù)期中理想。1.21.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)是世界上的人口大國，同時又是一個人口老齡化的大國，據(jù)統(tǒng)計，從 2000 年到 2007 年，國內(nèi) 60 歲以上的老年人口由 1.26 億增長到 1.53 億人，占總?cè)丝诘谋壤龔?10.2%提高到 11.6%，占全球老年人口的 21.4%，相當(dāng)于歐洲 60 歲以上老年人口的總和。人口老齡化年均增長率高達(dá) 3.2%，約為總?cè)丝谠鲩L速度的 5 倍。預(yù)計 2020 年老年人口將達(dá)到 2.4 億人，占總?cè)丝诘?17.17%；到 2050 年，老年人口總量將超過 4 億，老齡化水平推進(jìn)到 30%以上。國內(nèi)大多數(shù)家庭逐漸形成寶塔式結(jié)構(gòu)。 （四個老年人，兩個青年人，一個孩子）隨著社會生活的加快年輕人既要忙于事業(yè)又要照顧家庭，老人和孩子，顯然力不從心，當(dāng)老人生活不能自理時就十分需要一種電動護(hù)理床協(xié)助自己日常生活的必須?，F(xiàn)在家庭需求護(hù)理床的潛力日益增加,以前是簡易的記理床,后來加上護(hù)欄,餐桌;再后來加上大便孔,輪子;現(xiàn)在產(chǎn)生了很多集多功能為一體的多功能電動護(hù)理床,比如能夠升降，能夠坐起，能夠曲腿等功能。極大的提高了患者的康復(fù)護(hù)理水平,也為護(hù)理人員提供了極大的方便,所以操作簡單,功能強(qiáng)大的護(hù)理產(chǎn)品越來越受到追捧。電動護(hù)理床根據(jù)使用進(jìn)口電機(jī)的數(shù)量一般可分五功能電動護(hù)理床、四功能電動護(hù)理床、三功能電動護(hù)理床、二功能電動護(hù)理床。護(hù)理床在國內(nèi)的設(shè)計和研究尚處于初級階段，產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型有待進(jìn)一步的完善，國外護(hù)理床的研究以德國和日本較為突出。如今市面上常見的電動護(hù)理床有如下優(yōu)點(diǎn)：1、電動，方便使用者操作和控制。2、能完成基本的護(hù)理功能。3、整體造型，色彩改進(jìn)，具有一定的親和性。4、功能調(diào)整定位準(zhǔn)確，連慣性好，基本無噪音。5、文字，標(biāo)志容易識別。但也存在如下問題：1、市場價格偏高。2、功能啟動柔性差，銜接不連貫。663、功能一體化造成功能浪費(fèi)。4、生產(chǎn)技術(shù)含量低，容易被仿制。5、文字，圖像識別功能差。6、對患者康復(fù)功能的考慮較少。輔助解便系統(tǒng)可以說是衛(wèi)浴職業(yè)對比熱的論題。水洗代替了清潔紙，引發(fā)了一場衛(wèi)浴革新，科技、便利、清潔，這是往后衛(wèi)浴開展的趨勢。而對廣闊的消費(fèi)者來說通常的新商品都有一個從認(rèn)知到承受再到追捧的進(jìn)程。2011 年衛(wèi)浴職業(yè)的電子商務(wù)風(fēng)十分強(qiáng)烈。51 陳述在線研討員在衛(wèi)浴產(chǎn)區(qū)查詢時發(fā)現(xiàn)，職業(yè)上約有 90%的衛(wèi)浴公司已不一樣程度地試水電子商務(wù)，而剩余 5%左右的公司都在為施行電子商務(wù)而預(yù)備著。2011年中國修建清潔陶瓷工業(yè)總產(chǎn)值 3861 億美元。但市場占有率超越 10%的巨型陶瓷衛(wèi)浴公司身在何處，仍是一個極大的懸念。那些注意品牌建造，注意商品自創(chuàng)與特征化的公司，注意進(jìn)步出產(chǎn)技能、技能配備、辦理技能的公司，注意結(jié)構(gòu)調(diào)整、減少成本的陶瓷衛(wèi)浴公司，或許會變成職業(yè)的領(lǐng)軍者，更會變成出口轉(zhuǎn)型的領(lǐng)頭羊。輔助解便系統(tǒng)外型時尚、環(huán)保健康，遭到消費(fèi)者的熱心追捧。2011 年因為職業(yè)競賽加重，輔助解便系統(tǒng)價格比前幾年下降了許多。在市場上，輔助解便系統(tǒng)歸于新商品，相對于傳統(tǒng)的陶瓷潔具來說，輔助解便系統(tǒng)是歸于一項與民眾休戚相關(guān)的環(huán)保技能領(lǐng)域的創(chuàng)造，是一項完全打破傳統(tǒng)沖水式坐便器及簡便式便槽不清潔、不環(huán)保的舊形式環(huán)保型技能。特別是在國內(nèi)市場的認(rèn)可度和占有率都還有十分大的進(jìn)步空間。中國輔助解便系統(tǒng)工業(yè)最為會集的主要是浙江區(qū)域，已具有必定的工業(yè)集群優(yōu)勢。輔助解便系統(tǒng)歸于更新?lián)Q代的革新性商品，迎合了將來人性化的衛(wèi)浴開展趨勢，輔助解便系統(tǒng)是以微電腦數(shù)字處理系統(tǒng)、納米資料、激光或熱合等老練的高科技含量為技能手段，到達(dá)和完成傳統(tǒng)的沖水式坐使器、簡便式便槽底子無法處理的污染與環(huán)保相對立的疑問。然后不只從技能上和方式上甚至村料上都是新打破與變革。2012-2016 年時間，跟著衛(wèi)浴節(jié)能減排國家標(biāo)準(zhǔn)深化履行，中國輔助解便系統(tǒng)商品將遭到越來越多消費(fèi)者認(rèn)可，尤其是 80 后一代，他們尋求質(zhì)量日子，進(jìn)一步影響輔助解便系統(tǒng)市場需求。陳述在線研討猜測，2012-2016 年輔助解便系統(tǒng)市場規(guī)模將到達(dá)1500 億元，而因為出產(chǎn)成本上升，出口受阻，將進(jìn)一步緊縮解便系統(tǒng)出產(chǎn)廠家贏利空77間，其價格會堅持平穩(wěn)態(tài)勢。因而，輔助解便系統(tǒng)公司在 2012-2016 年時間，應(yīng)活躍進(jìn)步公司職業(yè)諾言，逐漸進(jìn)步公司經(jīng)營功率，開辟推廣途徑新形式，立異驅(qū)動效勞形式開展。1.31.3 本文研究內(nèi)容本文研究內(nèi)容鑒于人口老齡化的發(fā)展、醫(yī)療和護(hù)理費(fèi)用的不斷增加以及國內(nèi)外市場需求的不斷擴(kuò)大，本文提出了一種新型的多功能護(hù)理床及輔助解便系統(tǒng)，提出幾種新型的護(hù)理床側(cè)翻機(jī)構(gòu)、抬背機(jī)構(gòu)、曲腿機(jī)構(gòu)以及解便系統(tǒng)，以單片機(jī)為主控制芯片，控制多臺直流電機(jī)驅(qū)動整臺護(hù)理床工作。實(shí)現(xiàn)床面的多種姿態(tài)的切換，達(dá)到滿足護(hù)理要求的多功能護(hù)理床及輔助解便系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容如下：1) 設(shè)計各種護(hù)理床的運(yùn)動機(jī)構(gòu)，并用圖解法的方法得到初始設(shè)計尺寸。2) 利用三維設(shè)計軟件，根據(jù)初始設(shè)計數(shù)據(jù)對其建模，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對其進(jìn)行干涉檢查，然后導(dǎo)出CAD圖。3) 根據(jù)初始設(shè)計數(shù)據(jù)在SOLIDWORKS中建模，利用優(yōu)化功能對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和仿真。4) 根據(jù)優(yōu)化數(shù)據(jù)修改三維模型，并同時檢查模型中是否存在干涉，得到滿足設(shè)計要求的護(hù)理床。5) 對多功能護(hù)理床及輔助解便系統(tǒng)的主要零件進(jìn)行受力校核，檢驗整臺多功能護(hù)理床及輔助解便系統(tǒng)使用的安全性及穩(wěn)定性。882 2 總體設(shè)計總體設(shè)計2.12.1 設(shè)計任務(wù)分析設(shè)計任務(wù)分析電動護(hù)理床的設(shè)計應(yīng)該滿足以下幾個原則：1、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需求很高。無論是護(hù)理床的結(jié)構(gòu)還是控制系統(tǒng)的設(shè)計，安全性始終是最優(yōu)先考慮的一個原則。比如，在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，不應(yīng)存在任何干涉情況，結(jié)構(gòu)的剛度和強(qiáng)度方面都要留有充足的余量，要考慮到各種極限情況。2、人性化、舒適性原則現(xiàn)今社會，人們不僅追求商品的高質(zhì)量，高穩(wěn)定性，而且對商品的人性化、舒適性設(shè)計有了更高的需求，因此電動護(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。比如各部分結(jié)構(gòu)要與人體的尺寸匹配；設(shè)計中力求加速度最小化等等。3、功能多樣化原則在電動護(hù)理床的使用過程中，不同使用者往往對護(hù)理床有著各種各樣不同功能的需求，比如能夠坐起，整體能夠升降，能夠曲腿等功能需求。4、標(biāo)準(zhǔn)化原則護(hù)理床機(jī)械零件的設(shè)計與選擇、控制系統(tǒng)的設(shè)計、零部件之間的相對位置關(guān)系和尺寸匹配，都有相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。參照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，不僅能在最大程度上滿足使用需求，而且有利于增強(qiáng)互換性，減少成本。5、輕量化原則由于電動護(hù)理床是在家里使用，搬移的概率非常大，在設(shè)計時一定要考慮到床重量，方便搬移，在確保護(hù)理床使用安全的同時要從輕設(shè)計，這樣可以節(jié)省材料。尤其是在資源短缺的今天，這點(diǎn)尤為重要，而且還以減少成本。根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計的要求，本次對多功能電動護(hù)理床輔助解便系統(tǒng)的設(shè)計需要完99成以下幾個功能：1、需要節(jié)水，環(huán)保。2、需要具有除臭和墊圈加熱功能。3、需要具有自動沖洗屁股及烘干屁股的功能。分析本次課題任務(wù)要求，初步擬定多功能電動護(hù)理床輔助解便系統(tǒng)的操作面板應(yīng)具有 6 個按鍵：即啟動、停止、除臭、墊圈加熱、臀部沖洗、臀部烘干，各按鍵的具體功能分析如下：1、按下臀部沖洗按鍵，臀部沖洗噴嘴將噴射一分鐘后自動停止噴射。再按一次臀部沖洗按鍵，將再次重復(fù)此功能。2、按下操作面板上墊圈加熱按鍵可調(diào)節(jié)座圈溫度。座圈溫度可設(shè)定為適宜的溫度，加熱管運(yùn)行加熱到設(shè)定溫度值如 40 攝氏度時自動停止。3、按下操作面板上臂部烘干按鍵，內(nèi)置吹風(fēng)機(jī)啟動，將暖風(fēng)送出，并持續(xù)烘干約1 分鐘后自動停止。暖風(fēng)溫度通過 PLC 程序預(yù)先設(shè)定為約 65 攝氏度。4、當(dāng)人體入座 3 秒后，傳感器將檢測信號送入 PLC，PLC 立即啟動除臭功能，開始除臭工作人體離座后 30 秒除臭停止。5、當(dāng)按下停止按鍵即停止多功能電動護(hù)理床輔助解便系統(tǒng)的所有功能。同時，根據(jù)課題要求，多功能電動護(hù)理床輔助解便系統(tǒng)還應(yīng)具有智能節(jié)電功能，并能有一定記憶能力，可根據(jù)使用者的日常生活習(xí)慣，自動預(yù)先對水溫和便座加熱，且用后自動停止加熱，達(dá)到節(jié)能效果。在沒有感應(yīng)到人坐上之前，沖洗開關(guān)都不會啟動，不必?fù)?dān)心錯按開關(guān)造成的尷尬，非常人性化。此外，對于直接接觸肌膚的便座部分采用抗菌材料。2.22.2 擬定總體設(shè)計方案擬定總體設(shè)計方案根據(jù)床的整體布置，電動護(hù)理床可以分為總體框架、抬腿部件、抬背部件、整體升降，部件輔助座便系統(tǒng)五大功能模塊。在總體布局時，有以下幾方面需求：1、綜合考慮兩種狀態(tài)下的尺寸、穩(wěn)定性和強(qiáng)度需求；2、布局要使各個模塊的機(jī)構(gòu)運(yùn)動相對簡單，并解決好干涉問題；3、分配好每個部件的尺寸，最大限度地利用床下有限的空間；4、要盡可能地把傳動部件隱藏給人以安全感，避免心理恐慌。從以上設(shè)計角度出發(fā)，根據(jù)前文確定的設(shè)計原則，確定護(hù)理床使用床面大尺寸，1010支撐框架略小的結(jié)構(gòu)，有利于空間的節(jié)約；移動方式為前面布置兩個萬向輪，從而使得轉(zhuǎn)彎半徑較小；各個功能模塊機(jī)構(gòu)初步選用連桿結(jié)構(gòu)，以方便實(shí)現(xiàn)各床面板的運(yùn)動規(guī)律，其驅(qū)動元件均布置于支撐框架下層，以確保機(jī)構(gòu)傳動角和框架強(qiáng)度需求；各零部件近似對稱布置于床面之下，使機(jī)器和人的重心始終處于機(jī)構(gòu)中間位置，以增強(qiáng)整體穩(wěn)定性和使用者的心理安全感。電動護(hù)理床床面設(shè)計的特點(diǎn)在于要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動較多，而且每塊床板都必須能夠沿相互垂直的方向轉(zhuǎn)動，這就給床板之間的連接提出了很高的需求，結(jié)合所需實(shí)現(xiàn)的功能，本文提出使用分體式雙層床面結(jié)構(gòu)（如圖 3.3 所示)。圖 3.3 床面結(jié)構(gòu)示意圖其中，床板 14 為下層板，58 為上層板：1、5 為背板 2、6 為臀部板，3、7 為大腿板，4、8 為小腿板。各床板之間通過鉸鏈相互連接，整體床面則通過臀部下層板固定到支撐框架之上。護(hù)理床所需的各個動作都能夠通過傳動部件帶動相應(yīng)的床板組聯(lián)動實(shí)現(xiàn)（參見表 2.2） 。表 2.2 各床板 X 向尺寸尺寸項具體數(shù)值背板760mm臀部板230mm大腿板400mm小腿板610mm1111各床板的尺寸基于 GB10000-88 常用人體測量數(shù)據(jù)確定9。參考市場上的護(hù)理床尺寸，根據(jù)專家給出的數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇后，最終尺寸見表 2.3。表 2.3 電動護(hù)理床實(shí)現(xiàn)功能所需的床板聯(lián)動功能項相關(guān)參數(shù)備注各床板均水平背板與水平面夾角為 070o5、6 床板組合聯(lián)動，繞 Y1 軸翻轉(zhuǎn)大腿板與水平面夾角 035o小腿板與水平面夾角為-20o07、6、床板組合聯(lián)動，繞 Y2 軸翻轉(zhuǎn)；8、7 床板組合聯(lián)動，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)。輔助解便系統(tǒng)的設(shè)計包括人體紅外線信號采集電路，這種人體紅外線感應(yīng)電路由SM9576 搭接成，SM9576 是一個紅外線傳感控制器,內(nèi)部包含紅外線發(fā)射驅(qū)動和紅外線接收、檢測電路,當(dāng)發(fā)射出去的紅外線信號被物體反射回來,由接收管接收、放大、檢測,再由輸出電路去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它可以廣泛應(yīng)用于賓館和現(xiàn)代居室洗手間里的水龍頭閥門、皂液供給機(jī)、手干燥器、香水噴霧器等方面的自動化裝置上,還可開發(fā)應(yīng)用在博物館防近語音報警、防盜報警及紅外檢測器中。具有非常廣泛的應(yīng)用。座圈壓力傳感器由 P3000-401G 壓力傳感器組成與數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片 5G14433 以及譯碼芯片 5G4511，5G1413，數(shù)碼顯示管共同組成了人體秤部分，這就是說，輔助解便系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)馬桶的作用還可以用來稱體重，同時壓力傳感器的內(nèi)部信號也可以被提取，供外圍電路使用。也可以作為沖水的信號使用。直流電機(jī)，主要用來調(diào)節(jié)洗凈噴頭的位置，當(dāng)需要洗凈的時候，直流電機(jī)正轉(zhuǎn)，平躺抬背曲/伸腿1212使噴頭瞄準(zhǔn)在固定的位置，然后輸入信號將電磁閥打開，水從噴頭噴出，當(dāng)一段時間后，電磁閥關(guān)閉，噴頭不再噴出水，然后輸入信號使噴頭回歸原位，使用直流電機(jī)的原因是直流電機(jī)通常轉(zhuǎn)速較快，只給一個短時間的電平就可達(dá)到目標(biāo)位置，而步進(jìn)電機(jī)雖然精確，但是邏輯變成卻很復(fù)雜。烘干電路主要由 300w 電熱絲和直流電機(jī)組成，當(dāng)洗凈完畢，電熱絲迅速加熱電機(jī)轉(zhuǎn)動，將熱風(fēng)吹出，達(dá)到烘干的目的這一過程可通過 FPGA 編程控制吹風(fēng)機(jī)工作的時間。但是需要電磁繼電器的配合。烘干電路有兩種模式。冷風(fēng)烘干和熱風(fēng)烘干。水箱加熱電路是由 FPGA 控制的可編程加熱電路作用是將水箱里的水加熱，用作洗凈功能。臭氧和負(fù)離子發(fā)生的量、作用時間可根據(jù)需要進(jìn)行控制。有遙控和定時功能?？蓮V泛用于醫(yī)療衛(wèi)生、公共娛樂、家庭、辦公室等場所的空氣殺菌消毒和凈化。同時，它能夠克服常用的過氧乙酸、過氧化氫、次氯酸納等消毒劑對環(huán)境、物體、人體等具有一定的污染、腐蝕和損害等負(fù)面作用，且存在著殺毒時間短、消毒時人必須離去、留有消毒劑殘留物等弊端。特別是克服了其中含氯消毒劑還存在產(chǎn)生三氯甲烷、四氯化碳等“三致” （致畸變、致突變和致癌）的潛在危害，是一種現(xiàn)代、科學(xué)、理想的消毒方式。臭氧發(fā)生器的電路由三極管 VT1、VT2 與電感線圈 L1 一 13、脈沖變壓器 T、限流電阻器 R1、充電電容器 C3,雙向觸發(fā)二極管叨 5 等組成推挽振蕩電路；濾波電感線圈L0,整流二極管 VD1 與濾波電容器 C1、C2 等組成半波整流濾波電路。接通電源，交流220V 電壓經(jīng) LO 濾波，VD1 整流后，在 C1 兩端產(chǎn)生十 280V 左右的電壓，供給推挽振蕩電路。在開機(jī)瞬間，VT1 導(dǎo)通。由于 C3 的充電作用，雙向觸發(fā)二極管 VD5 截止。當(dāng) C3兩端的充電電壓升至 32V 時，VD5 被觸發(fā)而導(dǎo)通，使 VT2 導(dǎo)通。在 VT2 導(dǎo)通期間，C3逐漸放電，又使 VT2 截止。VTl 導(dǎo)通后，在脈沖變壓器 T 的作用下，L1、L2 上產(chǎn)生正反饋電壓，此電壓分別加至 VTl 和 VT2 的基極，使 VTl 和 VT2 交替導(dǎo)通與截止（即 VTl導(dǎo)通時，VT2 截止；VT2 導(dǎo)通時，VTl 截止） ，推挽振蕩電路振蕩工作。推挽振蕩電路工作后，在脈沖變壓器 T 的二次側(cè)繞組 L6 上產(chǎn)生脈沖高壓，使臭氧發(fā)生片 VG 工作，產(chǎn)生臭氧。1313座圈加熱電路是由電熱絲和 220V 交流電源構(gòu)成，有三個檔位，按遙控器上“座溫調(diào)節(jié)”按鍵可調(diào)節(jié)座圈溫度。座圈溫度可設(shè)置為座圈不加熱、約 34 攝氏度、約 38 攝氏度、約 42 攝氏度。當(dāng)座溫指示信號條為一格時對應(yīng)座圈溫度為不加熱，當(dāng)座溫指示信號條為兩格時對應(yīng)座圈溫度約為 34 攝氏度，當(dāng)座溫指示信號條為三格時對應(yīng)座圈溫度約為 38 攝氏度，當(dāng)座溫指示信號條為四格時對應(yīng)座圈溫度約為 42 攝氏度。電磁閥驅(qū)動電路的工作原理，電磁閥里有密閉的腔，在的不同位置開有通孔，每個孔都通向不同的油管，腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，哪面的磁鐵線圈通電閥體就會被吸引到哪邊，通過控制閥體的移動來檔住或漏出不同的排油的孔，而進(jìn)油孔是常開的，液壓油就會進(jìn)入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機(jī)械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機(jī)械運(yùn)動。14143 3 多功能護(hù)理床的詳細(xì)設(shè)計多功能護(hù)理床的詳細(xì)設(shè)計3.13.1 抬背構(gòu)型設(shè)計抬背構(gòu)型設(shè)計抬背機(jī)構(gòu)運(yùn)動的實(shí)現(xiàn)較為簡單，有以下幾種構(gòu)型可供選擇。 （如圖 3.4 所示）圖 3.4 抬背機(jī)構(gòu)的 3 種備選構(gòu)型構(gòu)型 a：該機(jī)構(gòu)是螺旋連桿組合機(jī)構(gòu)，其有四個活動件，五個轉(zhuǎn)動副，一個高副，故其自由度為 F=4*3-2*5-1=1，該機(jī)構(gòu)有 1 個原動件，具有確定運(yùn)動，該機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是抬背角度大，而滾輪與背板之間為高副聯(lián)接，所以穩(wěn)定性不高，該構(gòu)型為螺旋傳動，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不易裝配而且承受的軸向推力大，效率低，摩擦嚴(yán)重。構(gòu)型 b：該抬背機(jī)構(gòu)為螺旋一連桿組合機(jī)構(gòu)，其有三個活動件，四個轉(zhuǎn)動副，故其自由度為 F=3*3-2*4=1，具有 1 個原動件，有確定的運(yùn)動，該機(jī)構(gòu)的驅(qū)動方式可使用電動推桿作為驅(qū)動部件，該機(jī)構(gòu)構(gòu)型簡單，制造容易，而且初始狀態(tài)的傳動角遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于40 度，力的有效利用程度很高，如果沒有其他限制條件，應(yīng)該首選該構(gòu)型。但是在護(hù)理床的結(jié)構(gòu)中，支撐框架的 Z 向尺寸較小，而背板又要翻轉(zhuǎn) 70 度。 ，這也就引起一個矛盾：既需求電動推桿的行程要很大，又需求其初始狀態(tài)尺寸較小，顯然這樣的需求是達(dá)不到的，因而放棄該構(gòu)型。構(gòu)型 c：該機(jī)構(gòu)為螺旋一連桿組合機(jī)構(gòu)，實(shí)際上可以等效為一四桿機(jī)構(gòu)，等效后的機(jī)構(gòu)具有 3 個活動構(gòu)件，3 個轉(zhuǎn)動副，1 個移動副，因此自由度 F=3*3-2*4=1，該機(jī)構(gòu)1515需要 1 個原動件來確定運(yùn)動。使用電機(jī)作為動力源，可以獲得很大的翻轉(zhuǎn)角度,但是該機(jī)構(gòu)成本較高。綜上所述，構(gòu)型 C 為三種之中的最優(yōu)構(gòu)型，故抬被機(jī)構(gòu)最終使用該構(gòu)型。曲腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計與抬背機(jī)構(gòu)的相同。在第二章的設(shè)計指標(biāo)中已經(jīng)給出了基本參數(shù)，由于本章著眼于計算，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。床的基本尺寸為長寬=2000mm1000mm,高=300520mm抬背角度為 070o大腿翻轉(zhuǎn)角度為 035o3.23.2 升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計整體機(jī)構(gòu)的設(shè)計有以下兩種方案選擇第一種方案是使用聯(lián)動的兩個平面四桿機(jī)構(gòu)，簡圖如下：第二種方案使用四個相同的電動推桿分別支撐床的四邊，簡圖如下：1616第一種方案該機(jī)構(gòu)為四桿機(jī)構(gòu)，有 3 個活動件，四個轉(zhuǎn)動副，自由度為 F=3*3-2*4=1，有一個原動件即可做穩(wěn)定的運(yùn)動，其結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)動精準(zhǔn)，并且穩(wěn)定，價格低廉。第二種方案該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，但是其不穩(wěn)定，使用的是電動推桿作為動力源，故其成本高。綜上所述，選擇第一方案比較適合。3.33.3 抬腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計抬腿機(jī)構(gòu)的設(shè)計抬腿機(jī)構(gòu)的構(gòu)型相對來講和抬背機(jī)構(gòu)是相同的，抬背機(jī)構(gòu)和抬腿機(jī)構(gòu)總體的簡圖如圖 3.6，圖 3.7 所示。床板平置時，人躺在床上和普通病床一樣，當(dāng)需要坐起時由圖中左邊的電機(jī)驅(qū)動螺桿 7 轉(zhuǎn)動，使得螺帽 6 向右運(yùn)動，再由連桿 5 驅(qū)動床板 1 旋轉(zhuǎn)，從而使人坐起。需要曲膝時，同樣右邊的電機(jī)工作，通過螺桿 10 轉(zhuǎn)動，使螺帽 9 向左運(yùn)動，再由連桿 8驅(qū)動床板 3 旋轉(zhuǎn)。坐起和曲膝動作如圖“坐起狀態(tài)” 。1717圖 3.6 運(yùn)動之前機(jī)構(gòu)簡圖圖 3.7 運(yùn)動之后機(jī)構(gòu)簡圖3.43.4 電機(jī)的選擇電機(jī)的選擇3.2.1 整體升降電機(jī)的選擇1）功率：時間 t=35s，上升高度 h=220mm，極限夾角，轉(zhuǎn)臂角速度為 90srads0449. 03521轉(zhuǎn)臂速度：smsmh0099. 022. 00449. 01111818負(fù)載,轉(zhuǎn)臂所傳遞的功率為（忽略轉(zhuǎn)NT30001WWTP300099. 03000111臂自重）電機(jī)的許用功率：P許忽略軸的轉(zhuǎn)動慣量及連桿自重）1WP7899. 098. 04 . 030221軸承聯(lián)軸器螺桿電機(jī)實(shí)際功率：WWP942 . 178實(shí)由以上結(jié)果知，選定額定功率為 100W 的單向電容式減速電機(jī)。其相關(guān)參數(shù)如下2)電機(jī)轉(zhuǎn)速1919由圖 3.2 可知螺桿導(dǎo)程 1 最短約為 220mm。那么由屈膝的抬腿時間，螺桿導(dǎo)st35程間距，可以得出電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速約：mmd2min18960352220rn3.2.2 坐起電機(jī)1）功率取 t=30s，極限角度 =70o，轉(zhuǎn)臂角速度：srads0407. 030180702轉(zhuǎn)臂速度：sml01140. 028. 00407. 0222負(fù)載，則轉(zhuǎn)臂傳遞的功率：NT10002（忽略轉(zhuǎn)臂自重）wTP4 .11222電機(jī)的許用功率：P許 2=（忽略軸的轉(zhuǎn)動慣量及連桿自重）WP3099. 098. 04 . 04 .11222軸承聯(lián)軸器螺桿電機(jī)實(shí)際功率：P許 21.2=36W2P由以上結(jié)果知，選用額定功率為 40W 的單相電容式減速電機(jī)。相關(guān)參數(shù)如下20202）轉(zhuǎn)速由圖 3.1 可知坐起螺桿行程最短約為 365m。那么由上身坐起的時間 t=30s，螺桿螺紋間距 d=2mm，可以得出電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速：n=36523060r/min=365r/min圖 3.1 坐起螺桿的導(dǎo)程示意圖3.2.3 曲腿電機(jī)的選擇1）功率：，極限角度，轉(zhuǎn)臂角速度：st35o35srads0174. 035180353轉(zhuǎn)臂速度：sml0035. 02 . 00174. 0333負(fù)載 T3=1000N，則轉(zhuǎn)臂所傳遞的功率：（忽略轉(zhuǎn)臂自重）WTP5 . 33332121P許 3=(忽略軸的轉(zhuǎn)動慣量及連桿量）WP1 . 999. 098. 04 . 05 . 3223軸承聯(lián)軸器螺桿電機(jī)實(shí)際功率：P3=P許 31.2=10.9W由以上結(jié)果知，選定額定功率為 25W 的單相電容式減速電機(jī)。相關(guān)參數(shù)如下2）轉(zhuǎn)速：由圖 3.2 可知屈膝螺桿行程最短約為 121mm。那么由屈膝的抬腿時間，螺桿st35導(dǎo)程間距，可以得出電機(jī)的最低轉(zhuǎn)速約：mmd2min10460352121rn圖 3.2 屈膝時螺桿的行程示意圖3.53.5 增加泵的選擇增加泵的選擇輔助解便系統(tǒng)中選擇水泵的時候滿足下列原則：2222在輔助解便系統(tǒng)中，在滿足揚(yáng)程和流量需求的條件下，應(yīng)選擇功率較小的泵；在強(qiáng)迫循環(huán)系統(tǒng)中，水溫50時宜選用熱水泵；泵與傳熱工質(zhì)應(yīng)有很好的相容性；水泵選擇時，還要注意管徑及電源選擇（220V 或 380V） 。水泵的流量、揚(yáng)程應(yīng)根據(jù)給水系統(tǒng)所需的流量、壓力確定。由流量、揚(yáng)程查水泵性能表（工作曲線）即可確定其型號。根據(jù)水泵在系統(tǒng)中的作用，可分為集熱循環(huán)泵，水箱間循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、給水泵（或增壓泵） ，管道循環(huán)泵。因此水泵在系統(tǒng)中的作用主要有補(bǔ)水、循環(huán)、增壓。水泵工作曲線一、集熱循環(huán)水泵：1、水泵流量的確定單位集熱面積流量（小時流量）集熱面積；西藏、青海地區(qū) 7080l/;其它地區(qū)一般為 50l/。內(nèi)蒙、新疆輻照較好地區(qū)可選 60l/。2、水泵揚(yáng)程的確定HbH1+H2+H3H1-水箱最低點(diǎn)到集熱器最高點(diǎn)的高差。 （若為負(fù)值，則為 0）H2-管道沿程損失，一般區(qū)域若不超過 6 臺，可計為經(jīng)過一臺集熱器循環(huán)一周的管道+集熱器管線總長度的 3%。2323H3流出水頭，一般為 23 米輔助解便系統(tǒng)流量確定之后針對具體的管路可以計算出該支路的沿程阻力損失和局部阻力損失，即管路壓降。在聯(lián)集管系統(tǒng)中，若串聯(lián)臺數(shù)是 6 臺單層集熱器（輻照量一般的地區(qū)，流量為 50l/） ，管道管徑根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)配置，則熱水系統(tǒng)的管道流阻可選擇 0.03 米水柱/米管。若串聯(lián)臺數(shù)變化，可根據(jù)下式進(jìn)行測算：管網(wǎng)的沿程水頭損失式中：-系統(tǒng)沿程損失合計，mfh、 -各計算管段單位長度沿程水頭損失，1i2inii/kpa m、 -各計算管段的管道長度，1l2lnllm單位長度水頭損失1.854.871.85105jgiCdq式中： -各計算管段單位長度沿程水頭損失，i/kpa m-海澄-維廉系數(shù)C各種塑料管、內(nèi)襯（涂）塑管=140，C銅管、不銹鋼管=130，C襯水泥、樹脂的鑄鐵管=130，C普通鋼管、鑄鐵管=100，C-設(shè)計秒流量，gq3/ms-管道計算內(nèi)徑，jdm局部水頭損失210.5mHVg式中：-局部水頭損失，mHm-局部阻力系數(shù)，1 12 23 3fn nhili li li l2424-管道中流速，（輔助解便系統(tǒng)中一般選擇為 1 米/秒）v/m s-重力加速度，g2/m s由于在輔助解便系統(tǒng)中，彎頭、三通、球閥等配件數(shù)量甚多，對局部水頭損失不逐個計算，而是根據(jù)系統(tǒng)沿程損失的 30%近似計算。30%mfHh水箱和集熱器的位置一般有三種情況：集熱器和水箱放在同一平面上， ；水箱比集熱器高，水泵提供的揚(yáng)程能克服管道流阻即可，不需要太大的揚(yáng)程，以免集熱器受壓太大漏水，聯(lián)集管集熱器所承受的壓力最大不得超過 10 米水柱，即水箱最高水位與集熱器最低點(diǎn)高差和水泵的揚(yáng)程之和不得大于 10 米；此時兩者間的取值為負(fù)。（水箱最高水位低于集熱器陣列末端上循1.05 (1.3)fHhH環(huán)出口高度）式中：-水泵的揚(yáng)程，Hm-系統(tǒng)沿程損失合計，fhm-水箱最高水位與集熱器陣列末端上循環(huán)出口落差，Hm集熱器比水箱高，此時取值為正；二、水箱間循環(huán)水泵：水箱間循環(huán)泵的流量、揚(yáng)程均不宜過大，防止溢水；若兩水箱不在同一平面上，揚(yáng)程可根據(jù)兩水箱位置調(diào)整；水泵選擇為耐熱水泵。兩個水箱在同一平面上時，一般不能使用比 PH-123E 的水泵。三、室內(nèi)管道循環(huán)水泵：1、循環(huán)流量的確定（1）24h 循環(huán)流量：式中：qs-循環(huán)流量，L/h；rSstQq163. 12525QS-配水管道系統(tǒng)的熱損失，W，可按設(shè)計小時的耗熱量的 3%5%使用；-配水管道的熱水溫度差，；一般可使用 510；r-熱水密度，Kg/L。（2）定時系統(tǒng)，按管網(wǎng)中的熱水容量每小時循環(huán) 24 次計算。（3）循環(huán)水泵的流量，可使用設(shè)計小時流量的 25%估算。2、揚(yáng)程：主要為管道沿程損失；每米管道可計算 3左右?；蚋鶕?jù)集熱管道沿程損失的計算方式進(jìn)行計算。四、供水增壓泵輔助解便系統(tǒng)中用到的增壓泵按控制方式分為：定時控制、水流開關(guān)式、壓力開關(guān)式（氣壓給水）和變頻控制等 4 種控制方式。定時控制的增壓水泵適用于短時間定時集中供水；水箱與用水點(diǎn)的相對高度位置不受限制。使用滿足增壓需求的熱水泵，使用時控開關(guān)或手動定時啟動、關(guān)閉，以達(dá)到增壓的需求。水流開關(guān)增壓水泵水箱必須高于用水點(diǎn)，水流開關(guān)控制。一般水箱的水位要高于水流開關(guān) 1 米以上。壓力開關(guān)控制增壓水泵（氣壓給水）使用壓力開關(guān)和壓力罐，水泵最好為 220V，水泵揚(yáng)程至少 10 米以上；壓力罐的容積一般為小時用水量的 510。壓力罐應(yīng)為隔膜式壓力罐。氣壓給水的水箱與用水點(diǎn)的相對高度位置不受限制；但在水泵啟停時會由于壓力的波動而出現(xiàn)忽冷忽熱的現(xiàn)象，特別是壓力罐選擇容積偏小時，易出現(xiàn)忽冷忽熱的現(xiàn)象。氣壓給水設(shè)備氣壓水罐的總?cè)莘e和氣壓水罐水的調(diào)節(jié)容積，應(yīng)按下列公式計算：V2Vx/(1-b)VxCqb/4nmax式中 V2-氣壓水管的總?cè)莘e（m3） ；Vx-罐內(nèi)水的調(diào)節(jié)容積；b-氣壓水罐最小工作壓力與最大工作壓力比（以絕對壓力計） ，宜使用0.650.85；在有特殊需求時，也可在 0.50.90 范圍內(nèi)選用；2626-容積附加系數(shù)，補(bǔ)氣式臥式水罐宜使用 1.25；補(bǔ)氣式立式水罐宜使用1.10；隔膜式氣壓水罐宜使用 1.05；qb-水泵出水量（m3/h） ，當(dāng)罐內(nèi)為平均壓力時，水泵出水量不應(yīng)小于管網(wǎng)最大小時流量的 1.2 倍；nmax-水泵一小時內(nèi)最多啟動次數(shù)，宜使用 68 次；C-安全系數(shù)，宜使用 1.01.5。壓力罐的容積一般可為小時供水量的 105，即若小時供水量 10 噸，壓力罐的容積應(yīng)為 5001000 升。（2）設(shè)計小時用水量A、全日制供應(yīng)熱水的可按下式計算：TmqKQrhhQh-最大小時熱水用水量（L/h） ；qr-熱水用水量定額（L/h） ；m-用水計算單位數(shù)（人或床） ；T-熱水供應(yīng)時間（h） ；Kh-小時變化系數(shù)，全日制供應(yīng)熱水時（L/h） ；3.63.6 橫軸的設(shè)計與校核橫軸的設(shè)計與校核1、求軸上的功率 P2、P3 轉(zhuǎn)速 n1、n2 及轉(zhuǎn)矩 T2、T3。P2P2 電機(jī)螺桿軸承（忽略連桿重量）W2399. 04 . 072002P3P3 電機(jī)螺桿軸承W1099. 04 . 0252min389. 026022rnmin166. 026033rnmNmNnPT565389. 02355. 955. 9222mNmNnPT575166. 01055. 955. 9333將軸設(shè)計為實(shí)心光軸。2727初步確定軸的直徑mmnPAd38389. 0023. 097332202因計算比較保守，先選用直徑為 25mm 的 40Cr 待后面校核。mmnPAd38166. 0010. 097333303同以上選擇一樣。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸向和周向定位需求將軸與轉(zhuǎn)臂套筒用螺栓固定，同時考慮到傳動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。初步選定滾動軸承因軸承所受軸向力可忽略，認(rèn)為只受徑向力，選用深溝球軸承即可。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。軸的計算應(yīng)力MpaMpaMpaWT181252 . 05650003322MpaMpaMpaWT184252 . 05750003333其中是抗扭截面系數(shù)，=W3W3316d由以上計算確定軸的材料為 40Cr，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械設(shè)計手冊得。因此。故，軸安全 Mpa2751 132caca3.73.7 螺桿的設(shè)計與校核螺桿的設(shè)計與校核螺桿的確定自鎖性；由于在升降過程中需求能在任意一個角度停止，故對其自鎖性能有很高的需求，于是選用小導(dǎo)程角的單頭螺紋，螺紋形式為梯形螺紋，在本機(jī)構(gòu)中對自鎖性有很大需求，故對其進(jìn)行校核：其中,梯形螺紋92. 1)tan(2dpacr9 . 5costanfacr1 . 0f2828，螺距 p=2mm，d2 為螺紋中徑，查找相關(guān)資料取 d2=19mm。由于，152故其自鎖性很好。（2）螺桿的轉(zhuǎn)矩；因三根螺桿中使病人坐起的機(jī)構(gòu)中螺桿受力最大，故先設(shè)計該機(jī)構(gòu)中的螺桿。負(fù)載 T2=1000N，螺桿軸向力最大為 1000N。其中螺桿所受轉(zhuǎn)矩：。mNdFT34. 110219)62tan(10002)tan(32由此得出螺紋最小轉(zhuǎn)矩為 1.2Nm 時即可將 1000N 負(fù)載支起。而電機(jī)提供給螺桿的轉(zhuǎn)矩為，故符合需求。mNmNT34. 157. 13656055. 9螺紋長度的確定由前面電機(jī)選擇過程中求電機(jī)轉(zhuǎn)速時算出的數(shù)據(jù)：整體升降螺桿行程為 220mm，螺桿螺紋長度選 250mm，據(jù)床的整體機(jī)構(gòu)確定螺桿總長度 360mm，梯形螺紋，螺距為 2，公稱直徑為 20mm，材料選用 40Cr 鋼。坐起螺桿行程為 365mm，螺桿螺紋長度選 400mm，據(jù)床的整體機(jī)構(gòu)確定螺桿總長度520mm，梯形螺紋，螺距為 2，公稱直徑為 20mm，材料選用 40Cr 鋼。屈膝螺桿行程為 121mm，螺桿螺紋長度選 150mm，據(jù)床的整體機(jī)構(gòu)確定螺桿總長度270mm，梯形螺紋，螺距為 2，公稱直徑為 20mm 材料選用 40Cr 鋼。螺桿強(qiáng)度校核：在升降過程中，螺桿受軸向壓力 F 和轉(zhuǎn)矩 T 的作用，應(yīng)根據(jù)第四強(qiáng)度理論對其強(qiáng)度進(jìn)行校核，強(qiáng)度校核公式參閱教材： 2312211634dTdFca式中為螺桿材料的許用應(yīng)力（MPa） ，。 53s電機(jī)提供給螺桿的轉(zhuǎn)矩：。mNT57. 13656055. 9,其中 F 為軸向壓力：。NdtgTFv117622,d1 為螺紋小徑。經(jīng)計算得。查機(jī)械手冊得，因此，故安全。Mpaca7 . 6Mpa6911ca2929抗彎曲強(qiáng)度校核：每圈螺紋承受的平均作用力 F/z 作用在中徑的圓周上，則螺2d紋牙根部危險剖面的變曲強(qiáng)度為： 2 . 1189. 0321zbdFlb其中 b=0.634p(梯形螺紋，p 為螺距)，F(xiàn) 為軸向力，l 為螺紋工作高度，取 z=8 為組合圈數(shù)（無量綱） 。螺桿穩(wěn)定性校核：細(xì)長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能導(dǎo)致失穩(wěn)，為此應(yīng)根據(jù)螺桿的穩(wěn)定性條件來驗算螺桿的穩(wěn)定性。坐起螺桿查教材，u 取 0.5（兩端固定）螺桿的柔度：iuls得：41di )(4050需要校核s根據(jù)歐拉公式計算：NutEIFcr8 .180574555 . 0645 .171006. 2)(245222NF117636.161176/8 .18057FFSCrsc穩(wěn)定性安全系數(shù)取（傳力螺旋） ，故認(rèn)為螺桿穩(wěn)定。0 . 55 . 3sSsscSS整體升降螺桿（不需要校核）4033iuls3.曲腿螺桿。 （不需要校核）4021iuls3.83.8 連桿的設(shè)計與校核連桿的設(shè)計與校核連桿的設(shè)計初步確定連桿材料和長度3030假設(shè)坐起機(jī)構(gòu)升降到 70 度時螺帽的行程的最終位置與背部床板旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的水平距離為mm,連桿與背部床板連接點(diǎn)到其旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的距離為=280mm,螺帽運(yùn)動軸線到2401LL2旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的垂直距離為 e=30mm,其圖如下，故可以算出連桿的長度，由三角函數(shù)：L39 .10)70tan( ea9 .31)70sin( ebmmaLl. 9 .25011mmbLl9 .31122)70cos(221222123llllL得mmL3263故連桿為 326mm，寬和高都為 40mm,材料為 40Cr 調(diào)質(zhì)處理。L3B.連桿強(qiáng)度校核mmNFML/35443470sin3261157sin3連桿所受的軸向力可忽略。因.故安全。.336/403544343MpaWMcaMpaca7013.3.4 曲腿機(jī)構(gòu)中零件設(shè)計與校核連桿的設(shè)計3131A.連桿的設(shè)計根據(jù)坐起機(jī)構(gòu)的算法可以得出=164mm，選擇連桿的長度為 1604mm,寬和高都為L340mm。材料為 40Cr 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。B.連桿強(qiáng)度校核因本機(jī)構(gòu)中連桿材料與坐起機(jī)構(gòu)中一樣，但長度和受力卻較前者小，故無需強(qiáng)度校核。3.3.5 整體升降中的零件設(shè)計與校核A.連桿的設(shè)計由于整體上升的距離為 220mm,故其連桿 L1 設(shè)計為 220mm。L2 為 80mm,寬和高分別為 20mm,30mm。材料為 40Cr 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。B.連桿強(qiáng)度校核因其所受的平均力較小，故不用校核。3232總結(jié)總結(jié)本次設(shè)計的題目是多功能電動護(hù)理床及輔助解便系統(tǒng)設(shè)計。目前市面上有此類產(chǎn)品，但關(guān)于內(nèi)部結(jié)構(gòu)，技術(shù)路線及設(shè)計思路、方法，還有各類參數(shù)的信息量為零。不斷地查閱資料后，關(guān)于設(shè)計思路還是沒有一點(diǎn)點(diǎn)的頭緒。然后決定先從理解各項指標(biāo)入手，深刻理解要完成要求指標(biāo)需要進(jìn)行哪些工作，完成這項工作以后就覺得有點(diǎn)豁然開朗了。緊接著對各項工作進(jìn)行了梳理,先從確定輸入輸出接口入手，對各個指標(biāo)的要求進(jìn)行一個電路的實(shí)現(xiàn),然后編制了一套切實(shí)可行的 PLC 梯形圖程序。經(jīng)過不斷的編寫，調(diào)用，編譯、仿真，一遍一遍嘗試，多功能電動護(hù)理床及輔助解便系統(tǒng)的設(shè)計結(jié)果終于一點(diǎn)點(diǎn)呈現(xiàn)在眼前，回過頭有核算了一遍各項指標(biāo)，將不盡人意的地方一一完善和提升。再回過頭去看自己剛開始的躊躇和不知所措時覺得那些都是不存在的。本次畢業(yè)設(shè)計帶給了我很多的體驗、經(jīng)驗、知識及道理。以前的自己總會拿書本上的東西照抄照搬，很多東西只要求自己懂個大概，還有很多東西是知其然不知其所以然的。這次畢業(yè)設(shè)計復(fù)習(xí)到了很多以前學(xué)過的知識，我也學(xué)到了很多課堂上沒有的新知識，更了解到與他人分擔(dān)和分享的樂趣。 在本次畢業(yè)設(shè)計中，把我在這幾年中學(xué)習(xí)的知識進(jìn)行了一次融會貫通，特別是對液壓傳動、機(jī)械設(shè)計、AutoCAD、機(jī)械制圖、工程材料、工程力學(xué)、互換性與測量技術(shù)等專業(yè)知識又進(jìn)行了一次系統(tǒng)的理解和掌握，讓我充分的了解了它們之間的聯(lián)系。有機(jī)的掌握了完成一次設(shè)計所需要的各個方面的知識。但由于本人的知識有限，因此在設(shè)計中不可避免的會出現(xiàn)一些這樣或那樣的問題，同時我覺得我在以后的設(shè)計中會把我的知識進(jìn)行擴(kuò)展，不斷提高設(shè)計效率?？偟膩碚f這次畢業(yè)設(shè)計是比較成功的設(shè)計，它使我學(xué)到了很多有用的東西，拓寬了知識面。但是在設(shè)計的過程中也體現(xiàn)出我好多專業(yè)知識學(xué)的很不踏實(shí)，很多東西都是查了書才知道，連最基本的制圖常識都不太懂，動手實(shí)踐能力好差，學(xué)的理論知識不會恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，在今后的生活、學(xué)習(xí)當(dāng)中我會注意這方面能力的鍛煉。3333參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1孫桓，陳作模.機(jī)械原理（第六版）.高等教育出版社.2001.5.2李剛，李巧真，孫宏軍51 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