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

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(美) Neil Sclater, (美) Nicholas P. Chironis編,機械設計實用機構與裝置圖冊. 機械工業(yè)出版社 2007.4 7. 明振業(yè)主編, SolidWorks 2015快速入門及應用技巧.機械工業(yè)出版社 2015.7 8. 蔡明京, 謝龍漢等編著, 經典實例學設計:SolidWorks 2014 從入門到精通. 機械工業(yè)出版社 2014 9. (美) DS SolidWorks公司著, SolidWorks Simulation基礎教程:2014版.第3版. 機械工業(yè)出版社 2014 10. (美) DS SolidWorks公司著, SolidWorks Motion運動仿真教程:2014版.第2版. 機械工業(yè)出版社 2014 系(教研室)主任： （簽章） 年 月 日 學院主管領導： （簽章） 年 月 日 注：1、如頁面不夠可加附頁 2、以上一～四項由指導教師填寫 畢業(yè)設計（論文）開題報告概述表 學生姓名 班級學號 指導教師 畢業(yè)設計(論文)題目 多功能電動護理床設計—輔助解便系統(tǒng)設計? 選 題 的 目 的 和 意 義 隨著社會經濟的迅速發(fā)展，人民生活水平的提高，人口壽命不斷延長，人口老齡化問題已成為世界范圍內的社會問題。我國60歲極其以上的老年人口已達1.32億，占全國人口的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%，解決因身體虛弱臥床不起或因疾患導致生活不能自理的老年人的家庭照料與看護問題是人口老齡化國家所面臨的共同問題。同時全世界有約700萬因各種原因導致的癱瘓病人，而病人長期臥床，如何讓病人在不離開床就能干凈方便地完成解便的過程就是課題所研究的方向。 而國內目前解決這一問題的辦法大多是需要有家人或看護人員的幫助陪同照料，對于護理人員來說，每天為病人翻身、上藥、更換床上用品等工作相當繁重，而手動翻身費力費時，要求護理人員有充足的體力,相當困難，而且在解便過程中會讓病人感覺到尷尬，一些身體不便的病人在挪動身體時還會感受到痛苦。一些簡陋的多功能床上配有的解便系統(tǒng)也是很不方便，而且解便完成后的臟污處理、除臭等一系列過程無法得到解決。 針對這一現(xiàn)狀，本著“以人為本”的設計理念，設計一套操作方便、功能齊全、成本低的輔助解便系統(tǒng)具有十分重要的意義。 參考文獻： 【1】許萬里 微機控制病理床的研制與開發(fā)．哈爾濱理工大學學 報，2001．(6)． 【2】喻恒鋒 介紹一種新型“醫(yī)用升降翻身車”．解放軍醫(yī)學情 報，2004．(6) 【3】明子成 家庭護理機器人的設計[J]. 機器人技術與應用，2010 國 內 外 研 究 現(xiàn) 狀 及 存 在 的 問 題 通過查閱文獻和專利發(fā)現(xiàn)國內外護理床的解便系統(tǒng)主要有三類：第一類是最簡單的外接夜壺式，它只是簡單的在病人需要解便時在看護人員的幫助下完成，這種簡陋的方式不僅不方便，還容易造成病人解便時的尷尬情緒，也會給給看護人員帶來諸多麻煩；二類是帶孔式護理床，它只是在原有的護理床基礎上多加一個便孔，在床下放置一個收集裝置，這類設計可以較為方便的讓病人進行解便，但是解便過后的清理過程較為簡陋；第三類也是一種外接的裝置，但是它有專門的收集處理裝置，也可以附帶有烘干除臭等功能，但造價較為昂貴，使用起來也較為麻煩 這一切使得醫(yī)用護理床解便系統(tǒng)的研究更加深入，而各國的研究也有了一定的成果。 日本的發(fā)展：EVER?CARE公司研發(fā)出一款全自動排泄處理系統(tǒng)，智能大小便護理器，全自動大小便護理床，臥床病人通過專用包褲包裹后，集便器中的傳感器就可以自動感知尿液或者糞便，并立刻啟動負壓裝置，將小便直接吸凈，大便通過水流水壓粉碎并吸凈，排泄物通過連接軟管輸送并儲存在機箱中的污物箱內。然后清潔水通過集便器壁上的噴水孔自動噴水，沖洗患者隱私部位以及集便器內部，沖洗結束后，通過噴水孔開始送暖風干燥，整個處理過程安全、可靠、易操作。?? 國內的發(fā)展：江蘇怡龍醫(yī)療科技有限公司曾有過一項專利，它是一種能自動收集并處理大小便的護理床，所述護理床包括：床板、控制器、大小便收集容器、大小便處理機構；所述床板設有一缺口，床板還包括與該缺口對應的缺口填補板；所述缺口填補板連接一填補板連接機構，填補板連接機構連接第二驅動機構，第二驅動機構用以驅動缺口填補板在垂直方向上移動、水平方向上移動，留出缺口供病人方便；同時第二驅動機構還用以驅動缺口填補板歸位；所述第二驅動機構與所述控制器連接；所述大小便收集容器設置于柔性床板缺口的下方，大小便處理機構用以在缺口填補板歸位后通過氣化處理大小便。本發(fā)明提出的能自動收集并處理大小便的護理床，可方便地收集病人的大小便，并能自動氣化處理。總體來說國內的護理床解便系統(tǒng)還處于起步階段，一些功能還有待開放與實現(xiàn) 參考文獻： 【1】 廖翼 智能護理床的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 【2】 方進博，陳紅．人口老齡化對護理工作的挑戰(zhàn)．中華國際護理志．2004-003(2)：147—149 主 要 研 究 內 容 （1） 完成對多功能電動護理床設計—輔助解便系統(tǒng)的設計 （2） 合理布局，使床身與微型廁所合理結合，在使用者不離開床的情況下就可完成解便的過程。這一過程要求盡量方便可行，切實的見到病人在解便過程中可能會出現(xiàn)的病痛等情況，避免解便時會造成的尷尬情緒。 （3） 實現(xiàn)系統(tǒng)的接便模塊、臀部清洗模塊、烘干模塊、除臭模塊功能。 （4） 在整個設計過程中，都要本這“以人為本”的設計理念，設計出方便實惠，操作簡單的解便系統(tǒng) 研 究 方 法 、 步 驟 和 措 施 等 一、方法與措施： （1） 調研收集分析有關資料，掌握電動護理床的相關知識； （2）分析電動護理床的運作原理，完成護理床輔助解便系統(tǒng)設計，主要內容與要求如下： 輔助解便系統(tǒng)。合理布局，使床身與微型廁所合理結合，在使用者不離開床的情況下就可完成解便的過程。 a. 床身大小、材料、結構的確定，收集裝置的形狀、大小、材料的確定，通過查閱資料來確定。 b. 床身遮蓋收集裝置的蓋板的移動方式，收集裝置的升降驅動的確定，收集裝置內部設計的確定 c. 完成解便后進行臀部清洗的水流量的確定，烘干時溫度的確定，除臭方式的確定 d. 完成解便后的收集過程以及清理的方式的確定 （3）實現(xiàn)系統(tǒng)的接便模塊、臀部清洗模塊、烘干模塊、除臭模塊功能。 （4）完成輔助解便系統(tǒng)機構的材料選擇、各驅動部件選型。 （5）完成機構全套零件圖紙以及三維裝配圖。 二、步驟： 自2017年2 月20日 起至 2017年6月4日，共15周 進度安排： 1) 2.20-3.02，查閱資料、調研，完成開題報告； 2) 3.03-3.10， 掌握相關技術，完成英文翻譯； 3) 3.11-3.12， 開題答辯 4) 3.13-4.20 輔助解便系統(tǒng)機構設計，實現(xiàn)系統(tǒng)的接便模塊、臀部清洗模塊設計與材料選擇、驅動部件選型； 5) 4.21-5.15輔助解便系統(tǒng)機構設計，實現(xiàn)系統(tǒng)的烘干模塊、除臭模塊設計與材料選擇、驅動部件選型； 6) 5.16-6.02 撰寫畢業(yè)設計論文，準備答辯 7) 6.03-6.04， 畢業(yè)答辯 指 導 教 師 意 見 指導教師簽字： 年 月 日 11目目 錄錄摘要 -11 緒論-31.1 研究背景及意義 -31.2 國內外研究現(xiàn)狀 -52 總體設計-82.1 設計任務分析 -82.2 擬定總體設計方案 -93 多功能護理床的詳細設計-133.1 抬背構型設計 -133.2 升降機構的設計 -143.3 抬腿機構的設計 -153.4 電機的選擇 -163.5 增加泵的選擇 -203.6 橫軸的設計與校核 -253.7 螺桿的設計與校核 -263.8 連桿的設計與校核 -28總結 -31參考文獻 -3322摘要摘要在人口老齡化快速增長的今天，對護理行業(yè)有了越來越嚴格的需求，不僅需求護理床的質量可靠，還需求具有多功能化。電動護理床就是一款為此需求而設計的醫(yī)療器械。多功能護理床是基于常用家庭護理床進一步發(fā)展的結果。社會的發(fā)展導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。多功能護理床相對于常用家用護理床增加了更多的功能，手動調節(jié)座圈溫度，洗凈、烘干功能，除臭功能，除了這些常用功能，還增加了多功能護理床紅外傳感器、壓力傳感器啟動護理床開始執(zhí)行各項功能以及夜燈工作模式，除此之外多功能護理床能有效殺死各種傳染性疾病的病毒、細菌、真菌或寄生蟲，預防細菌感染、痔瘡、便秘等問題上有很大的優(yōu)勢。其在常用家庭護理床的基礎之上，添加了便捷、舒適、健康、環(huán)保、智能化的元素。這款護理床是針對不能生活自理及行動不便的的人來設計的，該病床能夠幫助病人坐起、屈膝、調高整體的高度。解決了在護理過程中的諸多不便，并解決了國內護理行業(yè)的困難，提高了護理醫(yī)療器械的發(fā)展。本文首先基于人體工程學，進行了護理床總體方案的設計，根據(jù)相關標準及調研結果，制定了護理床的設計原則，功能需求及設計指標；完成了護理床本體的總體方案設計。然后，使用自上而下的方式完成了護理床結構詳細設計并給出了全套的設計圖。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)技術的發(fā)展現(xiàn)狀以及國內外的發(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)的主要內容做出概括性的介紹。關鍵詞：關鍵詞：醫(yī)療器械，電動護理床，機構設計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濟的迅速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人口壽命不斷延長，思想的進步，城市人口正逐漸進入老齡體，人口老齡化已成為世界范圍內的社會問題。據(jù)統(tǒng)計，歐洲發(fā)達國家和日本的老年人獨居人數(shù)已經高達 40%，如此之高的比列迫使社會采取措施解決老年人的護理服務問題。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 60 歲及其以上老年人口已達1.32 億。占全國總人口的 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導致生活不能自理的老年人的家庭照料于看護問題是人口的老齡化的國家所面臨的共同的問題。為此，國家的大力加強了對護理床機器人的研發(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理和排泄的等各種功能于一體的多功能護理床，現(xiàn)在家庭需求護理床的潛力日益增加，以前是簡易的護理床，后來的加護欄，餐桌，再后來加上大便孔，輪子，現(xiàn)在產生了很多集多功能護理床的一體多功能，電動護理床，極大的提高了患者的康復護理水平，也為了護理人員提供了極大的方便，所以操作簡單，功能強大的護理產品越來越受最棒。護理床在國內的設計和研究尚處于初級階段，產品的功能、結構、造型有待進一步的完善，國外護理床的研究以德國。日本為代表。各種護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)，很難為一般的消費者能接受這很貴的護理床。護理床的基本分類情況給大家介紹一下。護理床類型一(按動了分)手動護理床和電動護理床;護理床的類型二(按功能分)功能基礎型、功能普通型、功能型。功能基礎行護理床的優(yōu)點：1、結構、生產工藝簡單，易于制造。2、價格便宜。存在的問題：功能比較簡單，不能實現(xiàn)使用者的護理需求。2、手動為主，操作繁瑣。3、造型傳統(tǒng)，舒適性差。4、應用范圍窄。能普通型護理床的優(yōu)點：1、一般為電動，使用者可簡單操作控制。2、能完成基44本的護理功能。3、增添了鋪助功能接口。4、整體造型，色彩改進，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.4、生產技術含量低，容易被仿制。5、文字，圖像識別功能差。功能型護理床的優(yōu)點:1、護理功能完善。2、功能調整定位準確，連慣性好，基本無噪音。3、結構設計合理，安全。4、造型新穎，有較強的親和力。5、文字，標志容易識別。存在的問題：1、市場的價格昂貴。造成功能浪費嚴重，造成額外的經濟成本。2、調整可拆性差，運輸、組裝繁瑣。3、對患者康復功能的考慮較少。從近年來的發(fā)展來看，國內的發(fā)展迅速，各種結果。功能等等各異的護理床稱層出不窮。發(fā)展方向主要向機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，特別是在經濟高度發(fā)達，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，在國內雖未形成主流，但佛山企業(yè)在這方面走得還算比較早，產品已經呈現(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衛(wèi)兵表示。據(jù)了解，佛山如今主要生產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 年開始生產和銷售輔助解便系統(tǒng)產品，如今銷售情況還算比較滿意，但輔助解便系統(tǒng)的銷售額占所有產品銷量的 3%左右。 ”法恩莎產品部經理袁水波表示。而新明珠陶瓷市場部有關負責人告訴記者，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的增長，但銷售量相對其他產品來說仍然較小。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)和生產系統(tǒng)比較完善，國內很多企業(yè)的輔助芯片和控制技術是直接運用國外的。 ”據(jù)業(yè)內資深人士透露。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)貼牌生產的，當然也有部分企業(yè)是自主生產?？偟膩碚f，佛山企業(yè)輔助解55便系統(tǒng)雖然有一定的生產規(guī)模，但銷售情況卻沒有預期中理想。1.21.2 國內外研究現(xiàn)狀國內外研究現(xiàn)狀國內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 60 歲以上的老年人口由 1.26 億增長到 1.53 億人，占總人口的比例從 10.2%提高到 11.6%，占全球老年人口的 21.4%，相當于歐洲 60 歲以上老年人口的總和。人口老齡化年均增長率高達 3.2%，約為總人口增長速度的 5 倍。預計 2020 年老年人口將達到 2.4 億人，占總人口的 17.17%；到 2050 年，老年人口總量將超過 4 億，老齡化水平推進到 30%以上。國內大多數(shù)家庭逐漸形成寶塔式結構。 （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，當老人生活不能自理時就十分需要一種電動護理床協(xié)助自己日常生活的必須。現(xiàn)在家庭需求護理床的潛力日益增加,以前是簡易的記理床,后來加上護欄,餐桌;再后來加上大便孔,輪子;現(xiàn)在產生了很多集多功能為一體的多功能電動護理床,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護理水平,也為護理人員提供了極大的方便,所以操作簡單,功能強大的護理產品越來越受到追捧。電動護理床根據(jù)使用進口電機的數(shù)量一般可分五功能電動護理床、四功能電動護理床、三功能電動護理床、二功能電動護理床。護理床在國內的設計和研究尚處于初級階段，產品的功能、結構、造型有待進一步的完善，國外護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理床有如下優(yōu)點：1、電動，方便使用者操作和控制。2、能完成基本的護理功能。3、整體造型，色彩改進，具有一定的親和性。4、功能調整定位準確，連慣性好，基本無噪音。5、文字，標志容易識別。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。4、生產技術含量低，容易被仿制。5、文字，圖像識別功能差。6、對患者康復功能的考慮較少。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。而對廣闊的消費者來說通常的新商品都有一個從認知到承受再到追捧的進程。2011 年衛(wèi)浴職業(yè)的電子商務風十分強烈。51 陳述在線研討員在衛(wèi)浴產區(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，而剩余 5%左右的公司都在為施行電子商務而預備著。2011年中國修建清潔陶瓷工業(yè)總產值 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，注意進步出產技能、技能配備、辦理技能的公司，注意結構調整、減少成本的陶瓷衛(wèi)浴公司，或許會變成職業(yè)的領軍者，更會變成出口轉型的領頭羊。輔助解便系統(tǒng)外型時尚、環(huán)保健康，遭到消費者的熱心追捧。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的環(huán)保技能領域的創(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。特別是在國內市場的認可度和占有率都還有十分大的進步空間。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)能減排國家標準深化履行，中國輔助解便系統(tǒng)商品將遭到越來越多消費者認可，尤其是 80 后一代，他們尋求質量日子，進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1500 億元，而因為出產成本上升，出口受阻，將進一步緊縮解便系統(tǒng)出產廠家贏利空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，應活躍進步公司職業(yè)諾言，逐漸進步公司經營功率，開辟推廣途徑新形式，立異驅動效勞形式開展。1.31.3 本文研究內容本文研究內容鑒于人口老齡化的發(fā)展、醫(yī)療和護理費用的不斷增加以及國內外市場需求的不斷擴大，本文提出了一種新型的多功能護理床及輔助解便系統(tǒng)，提出幾種新型的護理床側翻機構、抬背機構、曲腿機構以及解便系統(tǒng)，以單片機為主控制芯片，控制多臺直流電機驅動整臺護理床工作。實現(xiàn)床面的多種姿態(tài)的切換，達到滿足護理要求的多功能護理床及輔助解便系統(tǒng)。主要研究內容如下：1) 設計各種護理床的運動機構，并用圖解法的方法得到初始設計尺寸。2) 利用三維設計軟件，根據(jù)初始設計數(shù)據(jù)對其建模，進行結構設計，并對其進行干涉檢查，然后導出CAD圖。3) 根據(jù)初始設計數(shù)據(jù)在SOLIDWORKS中建模，利用優(yōu)化功能對其結構進行分析和仿真。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，得到滿足設計要求的護理床。5) 對多功能護理床及輔助解便系統(tǒng)的主要零件進行受力校核，檢驗整臺多功能護理床及輔助解便系統(tǒng)使用的安全性及穩(wěn)定性。882 2 總體設計總體設計2.12.1 設計任務分析設計任務分析電動護理床的設計應該滿足以下幾個原則：1、安全性原則由于護理床對老年人和病人的身體進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，所以護理床在安全性方面的需求很高。無論是護理床的結構還是控制系統(tǒng)的設計，安全性始終是最優(yōu)先考慮的一個原則。比如，在結構設計方面，不應存在任何干涉情況，結構的剛度和強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量，高穩(wěn)定性，而且對商品的人性化、舒適性設計有了更高的需求，因此電動護理床應該根據(jù)人體生理學原理，更多地從人的生理結構、心理情況、行為習慣等方面加以考慮。比如各部分結構要與人體的尺寸匹配；設計中力求加速度最小化等等。3、功能多樣化原則在電動護理床的使用過程中，不同使用者往往對護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、標準化原則護理床機械零件的設計與選擇、控制系統(tǒng)的設計、零部件之間的相對位置關系和尺寸匹配，都有相關的行業(yè)標準。參照標準設計，不僅能在最大程度上滿足使用需求，而且有利于增強互換性，減少成本。5、輕量化原則由于電動護理床是在家里使用，搬移的概率非常大，在設計時一定要考慮到床重量，方便搬移，在確保護理床使用安全的同時要從輕設計，這樣可以節(jié)省材料。尤其是在資源短缺的今天，這點尤為重要，而且還以減少成本。根據(jù)本次畢業(yè)設計的要求，本次對多功能電動護理床輔助解便系統(tǒng)的設計需要完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。分析本次課題任務要求，初步擬定多功能電動護理床輔助解便系統(tǒng)的操作面板應具有 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，將再次重復此功能。2、按下操作面板上墊圈加熱按鍵可調節(jié)座圈溫度。座圈溫度可設定為適宜的溫度，加熱管運行加熱到設定溫度值如 40 攝氏度時自動停止。3、按下操作面板上臂部烘干按鍵，內置吹風機啟動，將暖風送出，并持續(xù)烘干約1 分鐘后自動停止。暖風溫度通過 PLC 程序預先設定為約 65 攝氏度。4、當人體入座 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、當按下停止按鍵即停止多功能電動護理床輔助解便系統(tǒng)的所有功能。同時，根據(jù)課題要求，多功能電動護理床輔助解便系統(tǒng)還應具有智能節(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慣，自動預先對水溫和便座加熱，且用后自動停止加熱，達到節(jié)能效果。在沒有感應到人坐上之前，沖洗開關都不會啟動，不必擔心錯按開關造成的尷尬，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 擬定總體設計方案擬定總體設計方案根據(jù)床的整體布置，電動護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)定性和強度需求；2、布局要使各個模塊的機構運動相對簡單，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。從以上設計角度出發(fā)，根據(jù)前文確定的設計原則，確定護理床使用床面大尺寸，1010支撐框架略小的結構，有利于空間的節(jié)約；移動方式為前面布置兩個萬向輪，從而使得轉彎半徑較小；各個功能模塊機構初步選用連桿結構，以方便實現(xiàn)各床面板的運動規(guī)律，其驅動元件均布置于支撐框架下層，以確保機構傳動角和框架強度需求；各零部件近似對稱布置于床面之下，使機器和人的重心始終處于機構中間位置，以增強整體穩(wěn)定性和使用者的心理安全感。電動護理床床面設計的特點在于要實現(xiàn)的運動較多，而且每塊床板都必須能夠沿相互垂直的方向轉動，這就給床板之間的連接提出了很高的需求，結合所需實現(xiàn)的功能，本文提出使用分體式雙層床面結構（如圖 3.3 所示)。圖 3.3 床面結構示意圖其中，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。護理床所需的各個動作都能夠通過傳動部件帶動相應的床板組聯(lián)動實現(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。參考市場上的護理床尺寸，根據(jù)專家給出的數(shù)據(jù)進行選擇后，最終尺寸見表 2.3。表 2.3 電動護理床實現(xiàn)功能所需的床板聯(lián)動功能項相關參數(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；8、7 床板組合聯(lián)動，繞 Y3 軸翻轉注:上述表述中“水平以護理床處于水平地面上為參考狀態(tài)。輔助解便系統(tǒng)的設計包括人體紅外線信號采集電路，這種人體紅外線感應電路由SM9576 搭接成，SM9576 是一個紅外線傳感控制器,內部包含紅外線發(fā)射驅動和紅外線接收、檢測電路,當發(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)行機構。它可以廣泛應用于賓館和現(xiàn)代居室洗手間里的水龍頭閥門、皂液供給機、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。具有非常廣泛的應用。座圈壓力傳感器由 P3000-401G 壓力傳感器組成與數(shù)模轉換芯片 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)不僅可以實現(xiàn)馬桶的作用還可以用來稱體重，同時壓力傳感器的內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，主要用來調節(jié)洗凈噴頭的位置，當需要洗凈的時候，直流電機正轉，平躺抬背曲/伸腿1212使噴頭瞄準在固定的位置，然后輸入信號將電磁閥打開，水從噴頭噴出，當一段時間后，電磁閥關閉，噴頭不再噴出水，然后輸入信號使噴頭回歸原位，使用直流電機的原因是直流電機通常轉速較快，只給一個短時間的電平就可達到目標位置，而步進電機雖然精確，但是邏輯變成卻很復雜。烘干電路主要由 300w 電熱絲和直流電機組成，當洗凈完畢，電熱絲迅速加熱電機轉動，將熱風吹出，達到烘干的目的這一過程可通過 FPGA 編程控制吹風機工作的時間。但是需要電磁繼電器的配合。烘干電路有兩種模式。冷風烘干和熱風烘干。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。臭氧和負離子發(fā)生的量、作用時間可根據(jù)需要進行控制。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、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 LO 濾波，VD1 整流后，在 C1 兩端產生十 280V 左右的電壓，供給推挽振蕩電路。在開機瞬間，VT1 導通。由于 C3 的充電作用，雙向觸發(fā)二極管 VD5 截止。當 C3兩端的充電電壓升至 32V 時，VD5 被觸發(fā)而導通，使 VT2 導通。在 VT2 導通期間，C3逐漸放電，又使 VT2 截止。VTl 導通后，在脈沖變壓器 T 的作用下，L1、L2 上產生正反饋電壓，此電壓分別加至 VTl 和 VT2 的基極，使 VTl 和 VT2 交替導通與截止（即 VTl導通時，VT2 截止；VT2 導通時，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 的二次側繞組 L6 上產生脈沖高壓，使臭氧發(fā)生片 VG 工作，產生臭氧。1313座圈加熱電路是由電熱絲和 220V 交流電源構成，有三個檔位，按遙控器上“座溫調節(jié)”按鍵可調節(jié)座圈溫度。座圈溫度可設置為座圈不加熱、約 34 攝氏度、約 38 攝氏度、約 42 攝氏度。當座溫指示信號條為一格時對應座圈溫度為不加熱，當座溫指示信號條為兩格時對應座圈溫度約為 34 攝氏度，當座溫指示信號條為三格時對應座圈溫度約為 38 攝氏度，當座溫指示信號條為四格時對應座圈溫度約為 42 攝氏度。電磁閥驅動電路的工作原理，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，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。14143 3 多功能護理床的詳細設計多功能護理床的詳細設計3.13.1 抬背構型設計抬背構型設計抬背機構運動的實現(xiàn)較為簡單，有以下幾種構型可供選擇。 （如圖 3.4 所示）圖 3.4 抬背機構的 3 種備選構型構型 a：該機構是螺旋連桿組合機構，其有四個活動件，五個轉動副，一個高副，故其自由度為 F=4*3-2*5-1=1，該機構有 1 個原動件，具有確定運動，該機構的優(yōu)點是抬背角度大，而滾輪與背板之間為高副聯(lián)接，所以穩(wěn)定性不高，該構型為螺旋傳動，缺點是結構較為復雜，不易裝配而且承受的軸向推力大，效率低，摩擦嚴重。構型 b：該抬背機構為螺旋一連桿組合機構，其有三個活動件，四個轉動副，故其自由度為 F=3*3-2*4=1，具有 1 個原動件，有確定的運動，該機構的驅動方式可使用電動推桿作為驅動部件，該機構構型簡單，制造容易，而且初始狀態(tài)的傳動角遠遠大于40 度，力的有效利用程度很高，如果沒有其他限制條件，應該首選該構型。但是在護理床的結構中，支撐框架的 Z 向尺寸較小，而背板又要翻轉 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不到的，因而放棄該構型。構型 c：該機構為螺旋一連桿組合機構，實際上可以等效為一四桿機構，等效后的機構具有 3 個活動構件，3 個轉動副，1 個移動副，因此自由度 F=3*3-2*4=1，該機構1515需要 1 個原動件來確定運動。使用電機作為動力源，可以獲得很大的翻轉角度,但是該機構成本較高。綜上所述，構型 C 為三種之中的最優(yōu)構型，故抬被機構最終使用該構型。曲腿機構的設計與抬背機構的相同。在第二章的設計指標中已經給出了基本參數(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大腿翻轉角度為 035o3.23.2 升降機構的設計升降機構的設計整體機構的設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構，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第一種方案該機構為四桿機構，有 3 個活動件，四個轉動副，自由度為 F=3*3-2*4=1，有一個原動件即可做穩(wěn)定的運動，其結構緊湊，運動精準，并且穩(wěn)定，價格低廉。第二種方案該機構結構簡單，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 抬腿機構的設計抬腿機構的設計抬腿機構的構型相對來講和抬背機構是相同的，抬背機構和抬腿機構總體的簡圖如圖 3.6，圖 3.7 所示。床板平置時，人躺在床上和普通病床一樣，當需要坐起時由圖中左邊的電機驅動螺桿 7 轉動，使得螺帽 6 向右運動，再由連桿 5 驅動床板 1 旋轉，從而使人坐起。需要曲膝時，同樣右邊的電機工作，通過螺桿 10 轉動，使螺帽 9 向左運動，再由連桿 8驅動床板 3 旋轉。坐起和曲膝動作如圖“坐起狀態(tài)” 。1717圖 3.6 運動之前機構簡圖圖 3.7 運動之后機構簡圖3.43.4 電機的選擇電機的選擇3.2.1 整體升降電機的選擇1）功率：時間 t=35s，上升高度 h=220mm，極限夾角，轉臂角速度為 90srads0449. 03521轉臂速度：smsmh0099. 022. 00449. 01111818負載,轉臂所傳遞的功率為（忽略轉NT30001WWTP300099. 03000111臂自重）電機的許用功率：P許忽略軸的轉動慣量及連桿自重）1WP7899. 098. 04 . 030221軸承聯(lián)軸器螺桿電機實際功率：WWP942 . 178實由以上結果知，選定額定功率為 100W 的單向電容式減速電機。其相關參數(shù)如下2)電機轉速1919由圖 3.2 可知螺桿導程 1 最短約為 220mm。那么由屈膝的抬腿時間，螺桿導st35程間距，可以得出電機的最低轉速約：mmd2min18960352220rn3.2.2 坐起電機1）功率取 t=30s，極限角度 =70o，轉臂角速度：srads0407. 030180702轉臂速度：sml01140. 028. 00407. 0222負載，則轉臂傳遞的功率：NT10002（忽略轉臂自重）wTP4 .11222電機的許用功率：P許 2=（忽略軸的轉動慣量及連桿自重）WP3099. 098. 04 . 04 .11222軸承聯(lián)軸器螺桿電機實際功率：P許 21.2=36W2P由以上結果知，選用額定功率為 40W 的單相電容式減速電機。相關參數(shù)如下20202）轉速由圖 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，可以得出電機的最低轉速：n=36523060r/min=365r/min圖 3.1 坐起螺桿的導程示意圖3.2.3 曲腿電機的選擇1）功率：，極限角度，轉臂角速度：st35o35srads0174. 035180353轉臂速度：sml0035. 02 . 00174. 0333負載 T3=1000N，則轉臂所傳遞的功率：（忽略轉臂自重）WTP5 . 33332121P許 3=(忽略軸的轉動慣量及連桿量）WP1 . 999. 098. 04 . 05 . 3223軸承聯(lián)軸器螺桿電機實際功率：P3=P許 31.2=10.9W由以上結果知，選定額定功率為 25W 的單相電容式減速電機。相關參數(shù)如下2）轉速：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導程間距，可以得出電機的最低轉速約：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，在滿足揚程和流量需求的條件下，應選擇功率較小的泵；在強迫循環(huán)系統(tǒng)中，水溫50時宜選用熱水泵；泵與傳熱工質應有很好的相容性；水泵選擇時，還要注意管徑及電源選擇（220V 或 380V） 。水泵的流量、揚程應根據(jù)給水系統(tǒng)所需的流量、壓力確定。由流量、揚程查水泵性能表（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/。內蒙、新疆輻照較好地區(qū)可選 60l/。2、水泵揚程的確定HbH1+H2+H3H1-水箱最低點到集熱器最高點的高差。 （若為負值，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)標準配置，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-設計秒流量，gq3/ms-管道計算內徑，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，水泵提供的揚程能克服管道流阻即可，不需要太大的揚程，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高差和水泵的揚程之和不得大于 10 米；此時兩者間的取值為負。（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、揚程均不宜過大，防止溢水；若兩水箱不在同一平面上，揚程可根據(jù)兩水箱位置調整；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，可使用設計小時流量的 25%估算。2、揚程：主要為管道沿程損失；每米管道可計算 3左右。或根據(jù)集熱管道沿程損失的計算方式進行計算。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、水流開關式、壓力開關式（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，使用時控開關或手動定時啟動、關閉，以達到增壓的需求。水流開關增壓水泵水箱必須高于用水點，水流開關控制。一般水箱的水位要高于水流開關 1 米以上。壓力開關控制增壓水泵（氣壓給水）使用壓力開關和壓力罐，水泵最好為 220V，水泵揚程至少 10 米以上；壓力罐的容積一般為小時用水量的 510。壓力罐應為隔膜式壓力罐。氣壓給水的水箱與用水點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。氣壓給水設備氣壓水罐的總容積和氣壓水罐水的調節(jié)容積，應按下列公式計算：V2Vx/(1-b)VxCqb/4nmax式中 V2-氣壓水管的總容積（m3） ；Vx-罐內水的調節(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 范圍內選用；2626-容積附加系數(shù)，補氣式臥式水罐宜使用 1.25；補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） ，當罐內為平均壓力時，水泵出水量不應小于管網(wǎng)最大小時流量的 1.2 倍；nmax-水泵一小時內最多啟動次數(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，壓力罐的容積應為 5001000 升。（2）設計小時用水量A、全日制供應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-熱水供應時間（h） ；Kh-小時變化系數(shù)，全日制供應熱水時（L/h） ；3.63.6 橫軸的設計與校核橫軸的設計與校核1、求軸上的功率 P2、P3 轉速 n1、n2 及轉矩 T2、T3。P2P2 電機螺桿軸承（忽略連桿重量）W2399. 04 . 072002P3P3 電機螺桿軸承W1099. 04 . 0252min389. 026022rnmin166. 026033rnmNmNnPT565389. 02355. 955. 9222mNmNnPT575166. 01055. 955. 9333將軸設計為實心光軸。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。軸的結構設計根據(jù)軸向和周向定位需求將軸與轉臂套筒用螺栓固定，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，認為只受徑向力，選用深溝球軸承即可。軸的強度校核因這軸所受彎矩很小，可忽略，認為只受扭轉作用，故只考慮扭轉強度校核。軸的計算應力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，經調質處理。查機械設計手冊得。因此。故，軸安全 Mpa2751 132caca3.73.7 螺桿的設計與校核螺桿的設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，于是選用小導程角的單頭螺紋，螺紋形式為梯形螺紋，在本機構中對自鎖性有很大需求，故對其進行校核：其中,梯形螺紋92. 1)tan(2dpacr9 . 5costanfacr1 . 0f2828，螺距 p=2mm，d2 為螺紋中徑，查找相關資料取 d2=19mm。由于，152故其自鎖性很好。（2）螺桿的轉矩；因三根螺桿中使病人坐起的機構中螺桿受力最大，故先設計該機構中的螺桿。負載 T2=1000N，螺桿軸向力最大為 1000N。其中螺桿所受轉矩：。mNdFT34. 110219)62tan(10002)tan(32由此得出螺紋最小轉矩為 1.2Nm 時即可將 1000N 負載支起。而電機提供給螺桿的轉矩為，故符合需求。mNmNT34. 157. 13656055. 9螺紋長度的確定由前面電機選擇過程中求電機轉速時算出的數(shù)據(jù)：整體升降螺桿行程為 220mm，螺桿螺紋長度選 250mm，據(jù)床的整體機構確定螺桿總長度 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)床的整體機構確定螺桿總長度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)床的整體機構確定螺桿總長度270mm，梯形螺紋，螺距為 2，公稱直徑為 20mm 材料選用 40Cr 鋼。螺桿強度校核：在升降過程中，螺桿受軸向壓力 F 和轉矩 T 的作用，應根據(jù)第四強度理論對其強度進行校核，強度校核公式參閱教材： 2312211634dTdFca式中為螺桿材料的許用應力（MPa） ，。 53s電機提供給螺桿的轉矩：。mNT57. 13656055. 9,其中 F 為軸向壓力：。NdtgTFv117622,d1 為螺紋小徑。經計算得。查機械手冊得，因此，故安全。Mpaca7 . 6Mpa6911ca2929抗彎曲強度校核：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：細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能導致失穩(wěn)，為此應根據(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)?。▊髁β菪?，故認為螺桿穩(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 連桿的設計與校核連桿的設計與校核連桿的設計初步確定連桿材料和長度3030假設坐起機構升降到 70 度時螺帽的行程的最終位置與背部床板旋轉點的水平距離為mm,連桿與背部床板連接點到其旋轉點的距離為=280mm,螺帽運動軸線到2401LL2旋轉點的垂直距離為 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 調質處理。L3B.連桿強度校核mmNFML/35443470sin3261157sin3連桿所受的軸向力可忽略。因.故安全。.336/403544343MpaWMcaMpaca7013.3.4 曲腿機構中零件設計與校核連桿的設計3131A.連桿的設計根據(jù)坐起機構的算法可以得出=164mm，選擇連桿的長度為 1604mm,寬和高都為L340mm。材料為 40Cr 經調質處理。B.連桿強度校核因本機構中連桿材料與坐起機構中一樣，但長度和受力卻較前者小，故無需強度校核。3.3.5 整體升降中的零件設計與校核A.連桿的設計由于整體上升的距離為 220mm,故其連桿 L1 設計為 220mm。L2 為 80mm,寬和高分別為 20mm,30mm。材料為 40Cr 經調質處理。B.連桿強度校核因其所受的平均力較小，故不用校核。3232總結總結本次設計的題目是多功能電動護理床及輔助解便系統(tǒng)設計。目前市面上有此類產品，但關于內部結構，技術路線及設計思路、方法，還有各類參數(shù)的信息量為零。不斷地查閱資料后，關于設計思路還是沒有一點點的頭緒。然后決定先從理解各項指標入手，深刻理解要完成要求指標需要進行哪些工作，完成這項工作以后就覺得有點豁然開朗了。緊接著對各項工作進行了梳理,先從確定輸入輸出接口入手，對各個指標的要求進行一個電路的實現(xiàn),然后編制了一套切實可行的 PLC 梯形圖程序。經過不斷的編寫，調用，編譯、仿真，一遍一遍嘗試，多功能電動護理床及輔助解便系統(tǒng)的設計結果終于一點點呈現(xiàn)在眼前，回過頭有核算了一遍各項指標，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)設計帶給了我很多的體驗、經驗、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)設計復習到了很多以前學過的知識，我也學到了很多課堂上沒有的新知識，更了解到與他人分擔和分享的樂趣。 在本次畢業(yè)設計中，把我在這幾年中學習的知識進行了一次融會貫通，特別是對液壓傳動、機械設計、AutoCAD、機械制圖、工程材料、工程力學、互換性與測量技術等專業(yè)知識又進行了一次系統(tǒng)的理解和掌握，讓我充分的了解了它們之間的聯(lián)系。有機的掌握了完成一次設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計中會把我的知識進行擴展，不斷提高設計效率?？偟膩碚f這次畢業(yè)設計是比較成功的設計，它使我學到了很多有用的東西，拓寬了知識面。但是在設計的過程中也體現(xiàn)出我好多專業(yè)知識學的很不踏實，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，動手實踐能力好差，學的理論知識不會恰當?shù)倪\用到實踐當中，在今后的生活、學習當中我會注意這方面能力的鍛煉。3333參考文獻參考文獻1孫桓，陳作模.機械原理（第六版）.高等教育出版社.2001.5.2李剛，李巧真，孫宏軍51 單片機節(jié)電模式的應用J制造業(yè)自動化，2000(11)：57-603尚笠，葛元慶，周潤德，等80c51 微處理器嵌入式內核的設計研究J微電子學，2000，1(30)：28-304金文高性能單片機 AT89C1051ZT89C2051 的原理及應用J國外電子元器件，1997(9)：27-305張仁儉基于 89C2051 單片機的紅外遙控裝置及應用航天制造技術，2005(3)：21-236趙俊奇,祖靜.基于脈寬調制步進電機細分控制的拖動研究J.華北工學院學報,2002,23(5):369-372.7鄒麗新,黨蘭芬.步進電機運行細分設計J.蘇州大學學報,2001,17(4):44-48.8劉鴻文.材料力學.高等教育出版社.2002.99范欽珊，殷雅俊.材料力學.北京，清華大學出版社.200410濮良貴，紀名剛.機械設計.高等教育出版社.2001.4 第 7 版11李杞儀，趙韓主編.機械原理.武漢：武漢理工大學出版社，2009.812王亞曉基于電話網(wǎng)的電器遠程控制系統(tǒng)的設計J現(xiàn)代電子技術，2007，30(21)：124-12613李開國,王龍祥.生化分析儀器理論及其應用M.上海:上?？茖W技術文獻出版社,1996.14林海波,余新.反應式步進電機斬波恒流細分驅動電路的設計J.長春工程學院學報(自然科學版),2002,3(4):21-24.15吳宗澤.機械零件設計手冊.機械工業(yè)出版社.2004.116王昆等.機械設計課程設計.高等教育出版社.1995.1217王文斌等.機械設計手冊.第 3 版.北京，機械工業(yè)出版社.2004.8343418朱冬梅，胥北瀾.畫法幾何及機械制圖.第 5 版.高等教育出版社.2000.1219白建軍，張華，劉繼忠輪椅床輔助解便系統(tǒng)的設計J機械設計與研究，2010，26(1)：121-12420吳劍機器人化多功能護理床的研究與開發(fā)D華南理工大學，200321董磊，王平，胡慧慧基于 PIc 單片機的輔助廁所自動沖水裝置設計J節(jié)能，2005(4)：45-4622陳一輝，洪志良，易婷一種新穎的單片集成紅外傳感信號處理器J固體電子學研究與發(fā)展，2003，5(2)：74-76