病床.docx
《病床.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《病床.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
病床
病床的设计
目录
摘要……………………………………………………………………………………………3
关键词……………………………………………………………………………………………3
Abstrac……………………………………………………………………………………………3
Keywords………………………………………………………………………………………3
第1章绪论………………………………………………………………………………………4
1.1设计的目的和意义………………………………………………………………………4
1.2设计的目标和任务……………………………………………………………………4
第2章方案的比较和选择……………………………………………………………………5
2.1方案一…………………………………………………………………………………5
2.1.1床板结构示意图…………………………………………………………………5
2.1.2坐起及曲膝的方案 ……………………………………………………………5
2.1.3左右翻身的方案…………………………………………………………………6
2.1.4床上排便的方案…………………………………………………………………7
2.1.5吃饭装置的方案…………………………………………………………………7
2.2方案二…………………………………………………………………………………8
2.2.1床板结构示意图………………………………………………………………8
2.2.2坐起及曲膝的方案……………………………………………………………9
2.2.3左右翻身的方案发……………………………………………………………10
2.2.4床上排便的方案………………………………………………………………10
2.2.5吃饭装置的方案………………………………………………………………11
2.3方案的对比和选择……………………………………………………………………11
第3章机构设计……………………………………………………………………………11
3.1基本参数的设计………………………………………………………………………11
3.2电动机的选择……………………………………………………………………………12
3.3坐起及曲膝机构的设计…………………………………………………………………15
3.4翻转机构的设计…………………………………………………………………………15
3.5排便活门机构设计………………………………………………………………………15
3.6餐桌机构的设计…………………………………………………………………………16
第4章零件设计……………………………………………………………………………17
4.1纵轴的设计与校核………………………………………………………………………17
4.2横轴一、横轴二的设计与校核…………………………………………………………17
4.3螺杆的设计与校核………………………………………………………………………18
4.4翻身机构中零件的设计与校核…………………………………………………………20
4.5坐起机构中零件的设计与校核…………………………………………………………21
4.6曲腿机构中零件设计与校核………………………………………………………21
第5章设计总结…………………………………………………………………………22
5.1方案的评价与成本估算……………………………………………………………22
5.2与相近产品的比较及主要创新点…………………………………………………22
5.3应用前景……………………………………………………………………………23
5.4存在的问题和改进建议……………………………………………………………23
参考文献……………………………………………………………………………………23
摘要
随着人口老龄化速度的加快，护理业服务受到了严峻的挑战，医疗和社会保险系统面临前所未有的压力。
为老年患者服务的护理型病床的需求正不断增加。
本文详细论述了针对缺乏自理能力的老年人及行动不便的病人设计的多功能护理床的基本结构和功能原理。
该病床能够帮助病人实现翻身、坐起、屈膝、排便及吃饭，解决了护理病人过程中的诸多不便，进而增强了我国护理业服务，有力地促进了我国的医疗保健事业的发展。
该设计对病床的各项功能进行了方案选择、原理分析、零件尺寸计算及强度较核，基本上实现了各个装置的正常运行。
关键词医疗设备；护理床；医院病床；设计
ThedesignofMulti-functionalhospitalbed
Abstract
Withthespeedofpopulationageing，careservicesindustryhasbeeninthefaceofchallenges.Medicalandsocialinsurancesystemisfacingunprecedentedpressure.Care-bedswhichservetheoldpatientsareinincreasingdemand。
Thebasicstructureandfunctionalprinciplesofmultifunctionalcare-bedswhicharedesignedforthoseoldpatientswholackofgovernanceofthemselvesandthosepatientswholackoftheabilitytocontroltheirmobilityareelaboratedintheessay.Muchinconvenienceinthecourseofnursingpatientcanberesolvedbythecare-bedswhichcanhelppatientsturnoverthemselves,situp,bendkneesandalsospot.Thisinturnaugmentsnursingserviceinourcountryandeffectivelypromotesthedevelopmentofthecauseofourhealthcare.
Thedesignhasfinishedtheoptionsofprogramme,analysisoftheprinciple,calculationofpartssizeandcheckofthestrengthsecurity,asaresultachievestherealizationofnormaloperationtoeachdeviceinthecare-beds.
KeywordsMedicalequipment；Nursebed；Hospitalbeds；design；
绪论
1.1设计的目的和意义
在今日的医院面临护理水平和技术迅速提高的总要求下，配置符合世界性护理系统标准的病床是每个医疗单位都关心的问题。
不仅如此，随着经济水平的提高，在很多发达国家，病床的使用甚至超出医疗单位（福利院、康复中心），延续到患者（老年病、慢性病）的家庭。
中国己于1999年10月提前进入人口老龄化国家的行列。
据报道，中国不仅是世界上老龄化人口绝对数最多的国家，而且也是世界上老龄化速度最快的国家之一。
60岁及其以上老年人口已达1．32亿，占全国总人口的1096（65岁以上老年人口为8687万，占7％），并以年均3．32％的速度持续增长。
更为突出的是，我国80岁_以上老年人口已达1100万，并以年均5．4％的速度惊人递增。
人口老龄化的趋势使老人有更多患慢性病的机会，根据统计资料约79．1％的老人至少有一种或一种以上的慢性病，而慢性病的患者有较高的残疾机会、较差的功能状态和较高的死亡率，因而将出现一个健康最弱的群体。
其中突出的现象就是高龄老年人自我照料能力减弱，对家庭、社区、政府依赖程度加大。
据调查，在80岁以上男性老人中，能自我照料的只占35．7％。
目前“空巢家庭”也已成为社会发展趋势，家庭式护理对老年人的关照也日趋减弱，客观上增加了老年人、残疾人护理的困难。
由此可见我国增强老年护理业服务、提高护理医疗设施的重要性和迫切性。
在国外，医疗护理器械高新技术含量越来越多，对新工艺、新材料的要求越来越高。
医疗器械的发展趋势可从材料和产品形式两个方面来分析。
从材料方面看．目前手术器械产品材质丰富，除广泛采用含钼不锈钢外，还采用铜、铝、特殊台金和塑料等材料；从产品形式来看，手木器械采用了现代新技术后正突破传统结构，向高效能、设备性发展，但国外这种复杂的多功能的护理器械造价高昂，功能操作相对复杂，在我国现在的经济水平下很难得到大众化的推广应用；在国内，相关的医疗护理器械发展不太成熟，特别是护理病床的发展远远不能满足实际的需要，功能比较单一、自动化程度不高等原因是现有一些多功能护理病床得不到大众化推广的原因之一。
为了增强我国护理业服务，解决护理病人过程中的诸多不便，我们设计制造了这款新型的多功能病床，该病床共可以实现帮助病人翻身、坐起、屈膝、排便及吃饭五大功能，能够很好地解决病人护理过程中的大部分问题，并且病床由病人自己点动控制，按自己的感觉和意愿调整卧姿，舒适自知。
同时螺旋连杆机构以简单易于加工的特点决定了其低成本性，适合大批生产和大众化的推广，对增强我国护理业服务，有力地促进了我国的医疗保健事业的发展有着重要的现实意义。
1.2设计的目标和任务
常见的一些新型护理病床有手动可升降病床、遥控气动可升降病床、电动遥控病床等。
本设计
结合护理业的实际情况和病人的实际需要，我们这款多功能病床主要可以实现以下五大功能：
帮助病人坐起功能，使病人在任何坐卧姿势下感觉舒适（自主控制）。
帮助病人屈膝功能，使病人腿部置于所需的舒适的位置（自主控制）。
帮助病人左右翻身功能，实现病人的左右翻身（自主控制）。
帮助病人排便功能，使病人在床上能很方便的排便（自主控制）。
辅助病人用餐和看书的功能，使病人在床上用餐，看书时有一个比较舒适的位置和放置饭菜书本的地方。
以上五个功能中，前四项功能都采用电动机控制实现，并且可以自主根据病人的实际需要点动控制，按自己的感觉和意愿调整卧姿，唯辅助病人用餐和看书的功能采用手动操作，可以说自动化程度较高，操作也比较人性化。
通过以上五项功能可以很好地解决病人护理和自理过程中的大部分问题。
由此，我的服务对象比较广泛：
外伤病人、骨科病人、手术后康复病人及其它重症病人、卧床不起行动不便的病人或老人等。
方案的比较和选择
2.1方案一
2.1.1床板结构示意图
图2-1方案一：
床板结构示意图
床板分为8块，相互间用合叶铰接（如图），左右翻时1、3、5、7或2、4、6、8一起绕X轴翻转；坐起时1、2一起绕
轴翻转；曲膝时5、6一起绕
轴向上翻转，翻转的同时7、8板同时被拖起，7、8板一起绕Y3相对于5、6板转动，从而达到了曲膝的目的。
图中A、B为排便的滑板，排便时A、B分别沿Y轴正负方向往外滑动，打开一活门，从而满足排便需要。
未工作时床板平置于床架上，和普通的病床一样。
采用此种结构的床板，制造简易，且很轻松的克服了各功能间的相互干扰，满足了各个功能协调动作的要求。
2.1.2坐起及曲膝的方案
图2-2方案一：
坐起及曲膝原理（平躺状态）
图2-3坐起及曲膝原理（坐起状态）
这部分的设计，采取坐起和曲膝的功能分别驱动的思路。
如图分别是床板平置和坐起及曲膝动作完成之后的状态。
床板平置时，人躺在床上和普通病床一样，当需要坐起时由图中左边的电动机驱动螺杆9转动，使得螺套7向右运动，再由连杆6带动转臂5旋转，最后由转臂驱动床板1绕J点旋转，从而使人坐起。
需要曲膝时，同样右边的电动机工作，通过螺旋传动使得转臂12旋转，将床板3顶起，达到曲膝的目的。
坐起和曲膝动作如图“坐起状态”。
此方案主要为螺旋传动，优点是结构简单，加工容易，成本低廉，传动精确；缺点是承受的轴向推力大，效率低，摩擦严重。
2.1.3左右翻身的方案
图2-4左右翻身方案一
左右翻身的实现同上面的原理，由另外一台电动机驱动，通过螺旋传动完成翻转。
如图，电动机工作，螺杆2转动，带动螺套1向右运动，由连杆3带动转臂4旋转，使得床板5绕G点旋转。
当电动机反转时，同理使得床板6绕G旋转，从而达到左右翻的目的。
此方案主体也采用了螺旋传动，优点是结构简单，加工容易，成本低廉，传动精确；缺点是承受的轴向推力大，效率低，摩擦严重。
2.1.4床上排便的方案
图2-5床上排便方案一
如图，7、8为用滑道连接在床板上的滑板，可在床板上滑动；6为一根弹簧，两端固定在7、8两板上，并保持一定的张力，将板拉紧。
2、3为两个定滑轮，分别固定在床板的两端；4、5为两根钢丝绳，一端固定在滑板的一边，另一端固定在有凹槽的轮子1上；1为由电动机驱动的轮子；排便时，电动机工作，带动轮子1转动，钢丝绳被拉紧绕在轮子上，并将7、8板往外拉开；排便完后，电动机反转，带动轮1反转，钢丝绳慢慢松开，7、8板在弹簧的拉力下合拢。
此方案采用了钢丝绳、定滑轮拖动结构，结构简单，却很好的满足了排便的要求。
2.1.5吃饭装置的方案
图2-6吃饭装置方案一
如图，1为一根弯折成90度的杆，A端处可绕4转动，4为床架；2也为一根弯折成90度的杆，2杆的一端可绕1杆的B处转动，2杆的另一端用合叶D、E铰接一块板3，吃饭时将3板翻转过去，由焊接在另一边的板F支撑。
图中C处为一销子，在床板上开一个凹槽，当2转动到吃饭的位置时，销子刚好卡在凹槽里，将板固定好。
不用时可将板折叠置于床下。
此装置，结构简单，制造容易，作为病床上的餐桌很实用。
2.2方案二:
2.2.1床板结构示意图
图2-7床板结构方案二
床板分为6块，相互间用合叶铰接（如图），左右翻时1、3、5、或2、4、6、一起绕X轴翻转；坐起时1、2一起绕
轴向上翻转，同时5、6一起绕
轴向下翻转，达到曲膝的目的。
图中A、B为排便的滑板，排便时A、B分别沿Y轴方向往外拖动，从而满足排便需要。
未工作时床板平置于床架上，和普通的病床一样。
2.2.2坐起及曲膝的方案
图2-8坐起及曲膝方案二（平躺状态）
图2-9坐起及曲膝方案二（坐起状态）
这部分的设计，采取坐起和曲膝的功能同时驱动的思路。
如图分别是床板平置和坐起及曲膝动作完成之后的状态。
床板平置时，人躺在床上和普通病床一样，杆4ˊ、5、6组成的连杆机构处于死点状态，达到足够的刚度和稳定性。
当需要坐起时由图中的电动机驱动蜗杆1转动，蜗杆1再驱动蜗轮2转动，从而带动转臂运动，将床板9绕C点顶起，与此同时和蜗轮同步的带轮2′带动小带轮4转动，4带轮的旋转使得曲柄连杆机构中的曲柄4′转动，摆脱死点状态，摇杆6转动，使得床板7在重力的作用下绕D点转动，最后同时满足坐起和曲膝的功能。
坐起和曲膝动作如图“坐起状态”。
该方案采用蜗轮蜗杆—带轮组合传动，其优点是传动平稳，冲击载荷小传动比大；缺点是效率低磨损较严重，且蜗轮蜗杆加工难度大，制作成本高。
带轮负载大时可能造成皮带打滑，并且其曲腿功能和坐起只能同时满足，无法独立动作。
2.2.3左右翻身的方案
图2-10左右翻身方案二
左右翻身同样由蜗轮蜗杆来实现。
如图，电动机工作，蜗杆1转动，驱动蜗轮转动，从而使得转臂2′转动。
当电动机反转时，同理使得床板的另一块翻转，从而达到左右翻的目的。
此方案也采取了蜗轮蜗杆传动的原理，其优点是可获得较大的传动比，结构紧凑，传动平稳；缺点是效率低，磨损较严重，制造蜗轮成本大且工艺要求高。
2.2.4床上排便的方案
图2-11床上排便方案二（关闭状态）
图2-12床上排便方案二（打开状态）
要实现排便功能，必须满足两点，其一，床板能拉开，其二，床板能翻转。
为了解决这两点，我们可以采取如上螺旋传动的空间连杆机构。
如图，1、4为用球铰连接的螺杆，分别为左旋螺杆和右旋螺杆，1螺杆左端A处为一圆柱副连接，4螺杆右端D处与电动机相连；2、3为螺套，分别和滑板G、F固定，其中G、F为用滑道固定床板上的滑板，可在床板上滑动。
电动机工作时螺杆4转动，并带动螺杆1转动，由于分别为左右螺旋，故可分别驱动2、3螺套相对运动，将滑板G、F往两边拉开。
电动机反转时同理可使得滑板关闭。
左右翻时由于1、4间为球面副连接，故可实现翻转。
本方案采用螺旋传动，中间用球面副联接以实现翻转运动。
优点是使用了空间机构，创新性强，结构巧妙，但对加工和安装的精度要求高。
2.2.5吃饭装置的方案
同方案一吃饭装置。
2.3方案的对比和选择
表2-1
实现的功能
采用的结构
实现情况
加工工艺及成本
方案一
坐起
螺旋连杆组合机构
结构简单，传动平稳，效率低
加工易，成本低
曲膝
螺旋连杆组合机构
结构简单，传动平稳，效率低
加工易，成本低
左右翻
螺旋连杆组合机构
结构简单，传动平稳，效率低
加工易，成本低
排便
钢丝绳、定滑轮拖动结构
结构简单，传动较稳定
加工易，成本低
吃饭
可翻折连杆
结构简单，实用
加工易，成本低
方案二
坐起
蜗轮蜗杆—带轮组合传动
传动平稳，传动
比大，效率低
加工难，成本高
曲膝
蜗轮蜗杆—带轮组合传动
坐起和曲膝只能同时动作
加工难，成本高
左右翻
蜗轮蜗杆传动
传动平稳，传动
比大，效率低
加工难，成本高
排便
螺旋传动的空间连杆结构
结构巧妙，传动稳定
加工难，成本高且安装精度高
吃饭
可翻折连杆
结构简单，实用
加工易，成本低
综合考虑各个功能的实现情况，制造的工艺性以及加工成本，最终决定采用方案一。
机构设计
3.1基本参数的设计
根据一般常识确定床的基本尺寸为：
长1900mm、宽100mm、高610mm.左右翻身时床板运动范围为0—80°、坐起时床板的运动范围为0—85°、曲腿时床板的运动范围为0—50°、方便门两边各打开100mm.
3.2电动机的选择
、坐起电动机
1）功率
取t=40s.极限角度θ取85°，转臂角速度
.
转臂速度
.负载
.则转臂传递的功率
.（忽略转臂自重）。
电动机的许用功率
.（忽略了轴的转动惯量及连杆自重）。
电动机实际功率
.选用额定功率为120W的单相电容式减速电动机。
2）转速
由图3-1可知坐起螺杆导程l最短约为300mm.
图3-1坐起时螺杆导程示意图
那么由上身坐起的时间t=40s.螺杆螺纹间距d=5mm，可以得出电动机的最低转速约为
、曲腿电动机的选择
1）功率
t=30s.极限角度θ取50°,转臂角速度
.转臂速度
.负载
.则转臂所传递的功率
.（忽略了轴的转动惯量及连杆质量）。
电动机实际功率
.
选用额定功率为60W的单相电容式减速电动机。
2）转速
由3-2图可知屈膝螺杆导程l最短约为213mm.
图3-2曲膝时螺杆导程示意图
那么由上身坐起的时间t=40s.螺杆螺纹间距d=5mm，可以得出电动机的最低转速约为
、翻身电动机
1）功率
设定翻身时间为t=40s.极限角度θ取80°，则转臂角速度
.转臂速度
.负载
.则转臂传递的功率
W（忽略转臂自重）。
电动机许用功率
.（忽略连杆自重及轴转动惯量）。
电动机实际功率
.
选用额定功率为60W的单相电容式减速电动机。
2）转速
由图3-3可知左右翻身螺杆导程l最短为297.2mm,约为300mm.
左右翻螺杆行程
图3-3翻身时螺杆导程示意图
那么翻身一侧的螺杆行程约为150mm，且翻身的时间t=40s.螺杆螺纹间距d=5mm，由此可以得出电动机的最低转速约为
r/min.
方便活门的电机选择
因排便活门采用滚珠滚动装置，磨擦较小且所使用恢复小弹簧的弹径系数较小，因此所需功率也很小，根据实际情况选用功率10W，转速n=120r/min的较小电动机。
3.3坐起及曲膝机构的设计
图3-4坐起曲膝运动简图
机构运动简图如图3-4所示，传动的效率与传动角有很大的关系，故应保证尽量大的传动角，参考传动角范围60º—90º），考虑各构件间的相互位置，可初步确定各构件的尺寸：
坐起机构：
转臂5长度为600mm；连杆6长330mm，连杆5′长150mm，螺杆导程l=300mm，故螺杆螺纹长度取350mm，据床的整体结构确定螺杆长度为450mm。
曲膝机构：
转臂12长为370mm，连杆11长300mm，连杆12′长150mm，螺杆导程l=213mm，故螺杆螺纹长度取250mm，据床的整体结构确定螺杆长度为450mm。
3.4翻转机构的设计
图3-5左右翻身机构运动简图
同理选取参考传动角范围80º—90º），初步确定各构件的尺寸：
转臂4的长为310mm，连杆3长300mm，连杆4′长150mm.翻身时螺套需沿螺杆两边运动，螺杆导程l=300mm，螺杆螺纹长度取350mm，根据床的整体结构确定螺杆长度为500mm.
3.5排便活门机构的设计
图3-6
结合实际条件，根据床的整体结构，确定部分零件的尺寸：
定滑轮2、3的外径30mm，轮1外径50mm，钢丝绳各长1米。
3.6餐桌机构的设计
升级会员 