单人救援型担架课程设计.docx
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单人救援型担架课程设计
课程设计
产品设计说明书
作品名称：
快捷式单人救援型担架
学校全称：
南昌工程学院
参赛人员：
摘要
现如今，灾难频频发生，因路面受阻等原因导致救灾现场人力不足且机动车和救护车无法及时到达现场，使救援工作无法正常有序开展，而快捷式单人救援型担架能有效解决上述问题。
在此研究课题中，担架主要包括担架轮、担架杆、活动把手和担架布。
同担架轮连接的担架杆由三个套管通过插销连接，活动把手及套管通过螺纹连接，担架布通过担架杆固定，整个救援过程仅需一人即可完成。
将担架杆依次收入，担架左侧轮顺时针旋转900，通过螺纹拧紧，折叠1100固定。
右侧轮逆时针旋转900，用插销固定，然后将担架前端把手拧出，安装在自行车把手处，最后安装其他零件即可将担架变形为自行车。
总之，该研究课题能很好的应用于灾难损毁路段、城市拥挤、堵车路段、农村窄小路段等，提高救援效率。
将担架的功能扩展成为人们日常生活的基本用品，应用于居民生活，若进行批量流水线生产，能更大的降低成本，提高产品利润。
并且该研究课题已经申报了相关专利和进行了查新，结果中表明我们产品的新颖性、实用性、可行性等。
关键词：
担架自行车小推车变形
目录
第一章绪论6
1.1快捷式单人救援型担架研究背景6
1.2研究现状7
1.3本文工作和意义9
第二章快捷式单人救援型担架
2.1快捷式单人救援型担架结构10
2.2功能特色12
第三章快捷式单人救援型担架设计与计算
3.1作品设计中TRIZ理论的应用11
3.2中医学理论在课题研究中的应用12
3.3.担架参数设计与实践12
第四章结论与展望18
参考文献19
第一章绪论
1.1快捷式单人救援型担架研究背景
回首2008年，我们经历了天灾与人祸，也成就了辉煌与梦想。
2008年5月12日——四川汶川大地震，更是一个中国人民无法忘却的日子，因路面受损等原因导致救灾现场人力不足且机动车和救护车无法及时到达现场，救援工作无法展开，伤亡惨重[1]。
我们无法阻止灾难的到来，但我们应积极投入到防灾救灾的行动中。
作为一名机械设计类的学生，我们更应该带着一种强烈的社会责任感和使命感去思考和解决灾难带来的种种问题。
我们的设计以“珍爱生命、奉献社会”为出发点和落脚点，使中国的设计进入“民生设计的时代”。
灾难换来的伤害是惨痛的，我国目前在救援装备的研发、物资配置系统、避险自救用品产销、群众消费观念等四大方面与国外发达国家相比存在着较大的问题及差距。
[2]问题与差距中反映出中国本质问题——民生问题。
本研究课题的设计着重关注民生，真正服务于生活，植根于生活。
研究课题必定是与生活密切相关的，与生活相关的救援设备才是我们真正需要的。
担架作为救援工具能够发挥极为重要的作用，担架的实用性、普遍性已经成为在救援中的首要问题，专家使用大量的时间进行探究，不断提升担架的各种性能。
本研究课题以担架为基础进行改进和创新，使它即能够用于救援，又能用于生活。
通过研究表明，课题具有可行性、切实性，在不断的实践过程中已实现实物化。
1.2研究现状
目前国内对担架的设计和改进，主要是针对于其自身功能扩展和增加辅助医疗工具。
譬如中国解放军第149医院针对野外训练救护担架进行改进，研制出了便携式多功能折叠组合担架床[3],可作为担架、输液治疗床、简易手术床、普通病床使用。
这些功能的扩张主要是针对于室内的使用，对室外急救的辅助作用甚微。
而我们研制的快捷式单人救援型担架主要针对了室外的快速救援与转移，从不同的角度对担架进行重新的设计与改进。
在作品《一种多功能担架》中[4]，虽然具备推车功能，可以用与运送物资，但不能迅速到达救援现场，必须通过其他交通运输工具进行运送。
而本研究课题可以变形为自行车，使担架自身就作为一种交通工具，省去了交通运输的麻烦。
在我们对国内产品概况的研究中，也发现能够变形为担架的自行车，但变形较为复杂，且外观与传统自行车外形相去甚远，很难被消费者所接受。
因此很难作为日常生活中出行的交通工具。
我们的作品不仅外观与普通担架一致，同时兼具了折叠自行车、折叠小推车的功能，方便放置。
1.3本文工作和意义
研究内容：
本课题以担架为基础进行创新，从现有的担架调查分析，显见有适用范围小、价格昂贵、人员上有限制（单人无法进行救援）等弊端。
该研究课题主要包括担架轮、担架杆、活动把手和担架布，与担架轮连接的担架杆由三个套管通过插销连接，活动把手及套管通过螺纹连接，担架布通过担架杆固定，整个救援过程仅需一人即可完成。
将担架杆依次收入，担架左轮顺时针旋转900，通过螺纹拧紧，折叠1100固定。
右轮逆时针旋转900，用插销固定，然后将担架前端把手拧出，安装在自行车把手处，最后安装其他零件即将担架变形为自行车。
灾难发生时，可将作品变形为自行车，迅速到达现场进行救援，而整个救援过程只需一人，在关键时刻不仅节省人力，而且提高了救援效率。
现有担架类救援产品只针对本身设计进行修改。
该研究课题的设计在传统担架的基础上，大胆创新。
在体现担架的基本用途同时，可变形为折叠自行车和小推车。
该课题研究的主要作用还在于它的户外救援功能。
其次变为了人们日常生活交通工具，大大增加了他的使用范围。
众所周知，在汶川大地震中，由于路面损坏交通受阻，机动车辆无法通行，为我们的救援带来诸多的不便。
本作品能变为自行车迅速到达现场就行伤员的救援与转移，能有效的节约救援时间，提高救援效率。
同时在城市交通拥挤带来的交通不便，农村偏远山区路面狭小甚至没有公路，这些情况都会为我们大型车辆的救援带来不便。
我们的作品便弥补了这些方面的不足，并且对于日常生活中的一些突发状况也能起到一定的帮助作用。
第二章快捷式单人救援型担架
2.1快捷式单人救援型担架结构
图2-1快捷式单人救援担架示意图
1活动把手2套管13套管24套管35螺钉6定位片
7折叠扣9转向连接杆11套管512套管414轮胎
图2-1为担架的主要结构示意图，担架由担架轮、担架布、担架杆、活动把手等结构组成，其中担架杆为主要结构，担架布通过套口套在担架杆上。
担架杆为三根套管组成的伸缩管。
担架轮与担架杆连接，方便担架在平路上推行。
整个救援过程只需一个人操作，可在关键时刻节省救援现场人力，在机动车无法及时到达现场时，此担架可快速变形为自行车，并快速进入现场进行救援，可有效缩短对伤员救援的时间。
将担架变形为自行车需要经过如下步骤：
⏹安装坐垫，使用螺帽固定
⏹将担架前端的把手拧出，安装在自行车把手处，通过螺纹拧紧
⏹前轮在以地面为基准的平面上顺时针旋转90度，使用螺钉螺帽固定连接，将前轮以零件9为基准的平面上旋转110度，用折叠扣固定
⏹后轮在以地面为基准的平面上逆时针旋转90度，用螺钉和螺
帽固定在零件11底部。
图2-2担架变形的自行车示意图
1活动把手2套管13套管24套管35螺钉6定位片
7折叠扣8前叉9转向连接杆10后叉11套管512套管4
13坐位14轮胎
如图2-2所示就是变形后自行车，基本原理就是将人行走时用到的静摩擦以滚动摩擦的形式展现出来。
以减少损耗，所以人骑车才感觉比走路轻松。
自行车由车架、车胎、脚踏、链条等部件构成。
其中，车架是自行车的骨架，它所承受的人和货物的重量最大。
按照各部件的工作特点，大致可将其分为导向系统、驱动系统、制动系统：
⏹导向系统：
由车把、前叉、前轴、前轮等部件组成。
乘骑者可以通过操纵车把来改变行驶方向并保持车身平衡。
⏹驱动（传动或行走）系统：
由脚蹬、中轴、链轮、曲柄、链条、飞轮、后轴、后轮等部件组成。
人的脚的蹬力是靠脚蹬通过曲柄，链轮、链条、飞轮、后轴等部件传动的，从而使自行车不断前进。
2.2功能特色
快捷式单人救援型担架选用高强度无缝钢管材料制成，外形美观新颖，结构简单，使用方便，整个担架零部件都是标准件，制作简单，价格低廉，易于批量生产，并有以下特点：
⏹担架床面采用帆布，使伤病员躺卧舒适，并且具有一定的缓冲作用，能承载至少100KG体重的人。
⏹担架长度可在一定角度范围内调节，适合各类病员救护需求
⏹担架底端设有活动把手，便于抬起担架车（需抬起时，通过螺纹拧上即可）。
⏹担架设计了两个支撑杆，便于在现场救援人员作简单休息。
第三章快捷式单人救援型担架设计与计算
3.1作品设计中TRIZ理论的应用
TRIZ理论是解决发明问题的理论，是实现发明创造、创新设计、概念设计的最有效方法。
它是以前苏联海军专利部G.S.Altshuller[12]为首的专家对数以百万计的专利文献加以分析、归纳和总结，然后提炼出来的一套系统化的理论。
TRIZ理论中的一系列普适性工具能帮助研究、设计人员尽快获得满意的解决方案。
在我们作品的最初设计中，我们结合了TRIZ理论与头脑风暴法，对大量作品、设计进行总结归纳，团队内讨论联想，确定方案实现策略。
TRIZ是一种建立在技术系统演变规律基础上的问题解决系统。
我们利用它技术系统演变的8个模式、39个通用工程参数、40条发明原理、39X39冲突解决矩阵、76个标准解、发明问题解决算法（TRIz）以及工程知识效应库等一整套方法体系来解决我们遇到的实际问题。
其解决问题的模型如图3-1所示{}
图3-1TRIZ理论
3.2中医学理论在课题研究中的应用
担架救援环节中，担架分为硬式和软式两种。
除特殊情况下（如脊柱断裂等）必须采用硬式担架，普通情况下两种担架均可。
下面分别是采用两种担架就行救援的数据[13]。
表3-1两种搬运法使用时间情况比较n=50例
种类
n
<5min
5-10min
>15min
平均时间（min）
软式担架
50
38
12
0
3.96
硬式担架
50
15
22
13
8.40
表3-2两种搬运法对患者疼痛影响情况n=50例
种类
n
减轻
无变化
加重
软式担架
50
27
20
3
硬式担架
50
12
30
8
由表3-1可知：
软式担架的平均搬运时间显著低于硬式担架；由表
3-2可知：
对患者搬运过程中疼痛程度比较，软式担架的疼痛显著低于硬式担架。
硬式担架与软式担架的重量也是一个考虑因素，过重的担架也会严重影响到救援运输的速度、减轻伤员的二次受伤程度。
3.3.担架参数设计与实践
1.两杆间距
通过对人体平均宽度和卧睡的舒适度的调查研究，以及在实际
救援下，人体的受伤部位有所区别。
同时，变形后的自行车骑姿设计时应以人体尺寸为基础，以蹬踏的用力阶段、关节处于舒适度的活动范围为出发点，来确定影响骑姿和车把手的位置，以提高骑行的舒适性。
车把与鞍座之间的相对位置决定了骑乘者上半身的姿势。
车把过低会使骑行者的上肢承受很大的静压，时间稍长手臂和手掌易发生疲劳，同时过低的上身也会压迫腹部，但力容易传递到车。
提高车把高度可使背部弯曲度变浅，可以避免对腹部的压迫但力不易传递到前轮。
[14]故取两杆间距为555mm。
能满足以上两要求。
2．离地高度
由人机工程学知，在肢体活动的最大角度范围内存在一个舒适
的调节范围，是指人体处于某种姿势时对应的关节处于舒适的调节范围,舒适调节范围对人机界面的工效设计影响甚大。
[]考虑到人体平均高度为170cm.手的自然垂直高度及其发力情况，故担架两杆所在平面离地高度为H=630mm。
3.变形过程
在最快的时间内把担架变形为自行车赶回受灾现场救援其他伤
员是耽误之急。
鉴此：
采用如下操作能有效减少时间：
担架左轮顺时针旋转900，通过螺纹拧紧，折叠1100固定。
右侧轮逆时针旋转900，用插销固定，然后将担架前端把手拧出，安装在自行车把手处，最后安装其他零件即可将担架变形为自行车。
4.同轴设计
为方便担架抬运以及变形后自行车蹬踏的难易程度。
同时考虑
担架本身重量。
采用小直径车轮减轻重量，可选择16寸车轮。
空气压直径为R0=170mm,满气压直径R1=200mm。
如图3-2可得后轮圆心O2到中轴垂直距离
L=H-R1=430mm
图3-2后轮图3-3前轮
如图3-3折叠扣L2=35mm，∠LO1H=20°，R1=200mm,H=430mm,L=410mm可算得θ：
θ=110°
由以上设计与计算：
两担架轮圆心可处于同轴同水平面位置。
5.杆间固定
鉴于本产品的变形灵活性和便捷性，同时考虑不同年龄段人的身
高，我们采用可伸缩性套管来控制担架的长度。
由此必然涉及到套管间的连接固定设计。
为了快捷方便的变形，综合考虑采用螺杆连接既能满足其连接强度要求，又能满足变形的快捷性和产品的经济性。
第四章结论与展望
针对目前医用担架通常用于室内救援与搬运而导致不能有效、快速的用于室外救援，担架功能单一，生活实用性不强等缺点，本文创新性的对普通担架进行大胆创新与改进，自主研发并制造了快捷式单人救援型担架，讨论了该作品的可行性，并较为系统的结合人机工程学原理对担架变形为自行车后的舒适性进行理论研究，参数设计，最后结和医学理论，对担架救援的效率，舒适度进行相应改进。
通过系统研究，得出以下结论：
⏹针对救援现场人力不足的现状，设计了一种由单人操作实施救援的单人担架，整个救援过程只需一人即可完成，可充分节省救援现场的人力资源。
⏹在机动车无法及时到达现场时，此担架可快速变形为自行车，并快速进入现场进行救援，可有效缩短对伤员救援的时间。
⏹本担架在救援现场还可作为人力推车使用，实施救援现场物资运输功能。
特色：
⏹整个担架零部件都是标准件，制作简单，价格低廉，易于批量生产。
作品先进性：
该研究课题已经通过中国查新机构验证查新，同时已经申请国家专利（见附页）。
该研究课题涉及理论分析、力学计算、实验研究、
产品制作等多个方面，研究工作是力学、机械原理、机械设计等学科
的交叉和融合。
快捷式单人救援型担架为担架的广泛性应用提供了快捷性、方便性、多功能性及普遍性。
在地震、矿难、山体滑坡等突发灾害或者城市中机动车无法进入救援现场等特殊情况时，为抢救人民生命和财产，具有重要意义。
作品展望：
本产品不仅能在救援中发挥巨大用处，而且还在日常生活中也能得到充分应用。
譬如在郊游能当做野行床应用。
同时如果本产品能实行流水线生产还能大大减少制作成本。
参考文献
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有一线希望就决不放弃[N]．人民日报，2008．
[２]彦峰，马新华．建立中国的紧急救援产业[J]．中国减灾，2002．
杨宗学;王长春;曾宏逵.
[３]便携式多功能折叠组合担架床的研制.东南国防医药，2002.02期.
[４]陈忠新．一种多功能担架：
中国，CN96217801.2[P]．1997-05-28．
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中国，CN96221618.6[P]．1997-12-10
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中国，CN88219837.8[P]．1989-05-10
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中国，CN91209767.1[P]．1991-11-20．
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中国，CN200320106482.6[P]．2004-12-08．
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中国，CN91231243.2[P]．1992-06-24．
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中国，CN02208358.8[P]．2003-08-27．
[11]崔福霞.创新设计（TRIZ理论）在机械设计中的应用大众科技1008-1151（2010）02-0101-01.
[12]邓春蓉,陈海燕,孙小荔.简易担架在院前急救中的应用论著1004-7484（2009）04-0003-02.
[13]冯成德,郭祚达.人机工程学原理与应用（讲义）四川大学,2000:
107-108、29-30.
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