设计简介
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，因此为老年患者服务的护理型病床的需求正不断增加。针对这一现象，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抬背、屈膝以及翻身，解决了护理病人过程中的诸多不便，进而提高了我国护理业服务，有力地促进了我国的医疗保健事业的发展。
本文首先基于人机工程学，进行了护理床总体方案的设计，根据相关标准及调研结果，制定了护理床的设计原则，功能要求及设计指标；完成了护理床本体的总体方案设计。利用机械分析软件ADAMS对其进行运动学及动力学分析，研究了床板在各种运动状况下的角加速度对患者舒适度的影响及线性推杆在各姿态下的受力状况，并利用ADAMS提供的优化功能对其分别进行了运动学和动力学优化。
然后，采用自上而下的方法完成了护理床结构详细设计并给出了全套的设计图。主要包括总体框架、抬腿部件、抬背部件、翻身部件等功能模块。
关键词：医疗设备，护理床，机构设计
Abstract
With the speed of population aging,care services industry has been in the face of challenges.Medical and social insurance system is facing unprecedented pressure. Care-beds which serve the old patients are in increasing demand.In reaction to the phenomenon,the basic structure and functional principles of multifunctional care-beds which are designed for those old patients who lack of governance of themselves and those patients who lack of the ability to control their mobility are elaborated in the essay. Much inconvenience in the course of nursing patient can be resolved by the care-beds which can help patients turn over themselves,sit up,bend knees and also spot. This in turn augments nursing service in our country and effectively promotes the development of the cause of our health care .the mechanical analysis software ADAMS kinematics and dynamics of its analysis, research of the bed board in the under a wide variety of sports on the angular acceleration of the impact of patient comfort and linear putter in the posture of the force, and provided the use of optimization ADAMS conducted its kinematic and dynamic optimization
First of all,based on ergonomics,the nursing bed was overall designed in this paper.According to the relevant standards and design specifications;completed the overall design of the overall framework, carried a leg,carry back parts,turn over parts function module.Among them, defecate parts greatly expression of the elderly care.
Finally,the bed of all parts of the design respectively.Using the method of science, rigorous thinking and effective data obtained from all agencies of the nursing bed parts design standards and safety coefficient.
Key Words: Medical equipment, Nursing bed, Mechanism design
目 录
摘 要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 研究背景 1
1.2 国内外研究现状 2
1.2.1 护理床的分类以及实现的功能 2
1.2.2 测量系统的发展 4
1.2.3 控制系统的发展 4
1.3 本文主要研究内容 5
1.4 本章小结 5
2 护理床结构的整体方案 6
2.1 设计原则 6
2.2 护理床的功能要求 6
2.2.1功能要求 6
2.2 护理床的总体方案构思 7
2.2.1 构思的提出 7
2.2.2 相关要求与指标 8
2.2.3 护理床的组成 9
2.2.4 护理床的初步设计尺寸 10
2.3 本章小结 10
3 护理床的整体结构设计 11
3.1 护理床各功能模块构型设计 11
3.2 抬背机构 11
3.2.1 抬背机构的结构和工作原理 11
3.3.2 抬背机构的设计 11
3.4 曲腿机构 12
3.4.1 曲腿机构的结构和工作原理 12
3.4.2 曲腿机构的设计 13
3.5护理床的三维建模 13
3.6 本章小结 15
4 基于ADAMS的护理床运动学优化 16
4.1 前言 16
4.1.1 ADAMS软件简介 16
4.2翻身机构的运动学分析 16
4.2.1 翻身机构在ADAMS中的建模 17
4.2.2 样机的参数化 18
4.3抬背机构的运动学分析 20
4.3.1 抬背机构在ADAMS中的建模 20
4.3.2 样机的参数化 21
4.4曲腿机构的运动学分析 22
4.4.1 曲腿机构在ADAMS中的建模 22
4.4.2 样机的参数化 22
4.5本章小结 24
5 护理床动力学优化 25
5.1引言 25
5.2侧翻机构动力学分析 25
5.2.1为机构添加外力 25
5.2.2侧翻机构动力学优化仿真 26
5.2.3样机的实际结构 27
5.3抬背机构动力学分析 27
5.3.1为机构添加力 27
5.3.2抬背机构动力学优化仿真 27
5.3.3样机的实际结构 29
5.4曲腿机构动力学分析 29
5.4.1为机构添加外力 30
5.4.2曲腿机构动力学仿真 30
5.4.3 样机的实际结构 31
5.5本章小结 31
6 护理床的力学分析 32
6.1 引言 32
6.2 力学计算 32
6.2.1护理床纵轴的设计与校核 32
6.2.2 护理床横轴的设计与校核 33
6.2.3护理床电动螺杆的设计与校核 35
6.3 本章小结 37
7 护理床控制系统设计 38
7.1 引言 38
7.2 直流电机控制原理 38
7.3 电动机的选择 39
7.3.1抬背电动机 39
7.3.1屈腿电动机 39
7.4 控制系统方案 40
7.4.1 控制模块的方案 40
7.4.2 电机驱动模块方案 41
7.4.3 限位模块 41
7.4.4 显示模块 41
7.4.5 键盘模块 41
7.4.6 电源模块 41
7.5 控制系统的硬件设计 42
7.5.1 电源电路设计 42
7.5.2 电机驱动电路设计 42
7.5.3 显示电路设计 43
7.5.4 键盘电路设计 45
7.5.5 限位反馈电路设计 45
7.6 控制系统的软件设计 46
7.6.1 程序流程 46
7.6.2 显示程序流程 47
7.6.3 控制程序 48
7.7 本章小结 50
8 结论 51
8.1 课题结论 51
8.2课题展望 51
参考文献 52
致谢 54
