1、精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業 畢業設計說明書畢業設計說明書題題 目：目： 家用電動護理床家用電動護理床 專專 業：業： 機械設計制造及其自動化機械設計制造及其自動化 學學 號：號： 姓姓 名：名： 指導教師：指導教師： 完成日期：完成日期： 2014.06.292014.06.29 精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業目目 錄錄附錄 1 外文翻譯附錄 2 中文翻譯精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業家用電動護理床設計家用電動護理床設計摘要摘要在人口老齡化快速增長的今天，對護理行業有了越來越嚴格的要求，不僅要求護理床的質量可靠，

2、還要求具有多功能化。家用電動護理床就是一款為此 需求而設計的醫療器械。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、調高整床的高度。解決了在護理過程中的諸多不便，并解決了我國護理行業的困難，促進了護理醫療器械的發展。本文首先基于人體工程學，進行了護理床總體方案的設計，根據相關標準及調研結果，制定了護理床的設計原則，功能要求及設計指標；完成了護理床本體的總體方案設計。然后，采用自上而下的方法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、整床升降等功能模塊。關鍵詞關鍵詞：醫療器械，家用電動護理床，機構設計精選優質文檔-傾情

3、為你奉上專心-專注-專業 Household electric nursing bed design Abstract In the rapidly growing aging population today, the nursing industry has increasingly stringent requirements, not only requires reliable quality care beds, but also requires a multifunctional. Household electric care bed is a demand for this

4、 purpose designed medical devices. This care bed can not take care of themselves and for mobility of people to design, the bed can help patients sit, knees, raise the whole bed height. Solved in the nursing process a lot of inconvenience, and solve the problems of the nursing profession, and promote

5、 the development of nursing medical devices. Firstly, based on ergonomics, conducted a nursing bed overall program design, according to the relevant standards and research results, developed a nursing bed design principles, functional requirements and design specifications; complete body care bed ov

6、erall design. Then, using the top-down approach to complete the detailed design of the nursing bed structure and gives a full set of design drawings. Includes general framework leg parts, lift the back piece, the whole bed lifting and other functional modules.Keywords: medical equipment, home electr

7、ic nursing bed, mechanism design. 精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業 第一章第一章 緒論緒論 1.1 家用電動護理床的研究背景家用電動護理床的研究背景 隨著社會經濟的迅速發展，人民生活水平不斷提高，人口壽命不斷延長，思想的進步，城市人口正逐步進入老齡體，人口老齡化已成為世界范圍內的社會問題。據統計，歐洲發達國家和日本的老年人獨居人數已經高達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，家庭規模小型化的觀念有抵觸之處。我國60歲及其以上老年人口已達1.32億。占全國總人口的10%，

8、并以年均3.32%的速度持續增長，其中“空巢家庭”占所有老齡家庭總數的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

9、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步完善，成熟，但因其價格昂貴(一般售價在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、功能高級型。護理床的分類概括功能基礎行護理床的優點：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，不能實現使用者的護理要求。2、手動為主，操作繁瑣。3、造型傳統，舒適性差。4、應用范

10、圍窄。能普通型護理床的優點：1、一般為電動，用戶可簡單操作控制。2、能完成基本的護理功能。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、市場售價偏高。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。功能高級型護理床的優點: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，標精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業志容易識別。存在的問題：1、市場的售價昂貴。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

11、輸、組裝繁瑣。3、對患者康復功能的考慮較少。從近年來的發展來看，國內的發展迅速，各種結果。功能等等各異的護理床稱層出不窮。發展方向主要向機器人模的自動控制的方向發展。1.2 家用電動床的發展前景家用電動床的發展前景我國是世界上的人口大國，同時又是一個人口老齡化的大國，據統計，從 2000 年到 2007 年，我國 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.

12、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。我國大多數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家用電動護理床協助自己日常生活的必須。現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

13、大的護理產品越來越受到追捧。 家用電動護理床根據采用進口電機的數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。目前市面上常見的家用電動護理床有如下優點：1、電動，方便用戶操作和控制。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：精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業1、市場售價偏高。2、功能啟動柔性差，銜接不連貫。3、功能一體化造成

14、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。1.3 選擇課題的目的及其意義選擇課題的目的及其意義本文主要研究目的是為了解決老年人，不能自理的病人、殘疾人、癱瘓病人、產婦等這一類人的痛苦。讓他（她）在沒有他人一直照顧時能夠自理。改革開放的發展使中國的經濟穩步增長，人們的生活水平日益提高，城市人的生活節奏也越來越快，但是中國的老齡化卻在一步步加劇，再加上計劃生育的實施，越來越多的家庭變成“4+2+1”的模式，年輕人要生活，要工作，根本沒有足夠的時間照顧老人，家用電動護理床的設計，可以在很大程度上減輕年輕人的負擔，方便老人的飲食起居，讓老人在床上

15、可以自由的翻身、坐起、屈膝、排便、洗漱，通過調整合適的坐姿或臥姿，順利地完成吃飯、移動、看書、寫字、娛樂等日常活動。綜合現在的市場需求，家用電動護理床是遵循人體護理需求和人體工程學原理而設計，實現了生活不能自理的患者所需要的幾大功能。1.整床升降功能，根據使用者的需要能夠把整床的高度進行調整，讓使用者感到舒服。2.坐起功能，根據使用者的需要可以把背部的床板調整到之間的任意位置。700能夠實現使用者睡累的情況下坐起，這有利益患者的康復，能夠促進患者血液循環，對患者的身體健康有著良好的影響。3.曲腿功能，能夠讓使用者在坐起時腿感覺到舒服，防止腿一直處于一種狀態而導致麻木。為實現上述功能，設計護理床

16、的主要任務：1、家用電動護理床運動結構的設計2、家用電動護理床的機構的設計3、家用電動護理床的零件的設計精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業4、家用電動護理床的運動分析及其三維建模第二章第二章 家用電動護理床結構的整體方案家用電動護理床結構的整體方案2.1 設計原則設計原則家用電動護理床的設計應該遵循以下幾個原則：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要求很高。無論是護理床的結構還是控制系統的設計，安全性始終是最優先考慮的一個原則。比如，在結構設計方面，不應存在任何干涉情況，結構的剛

17、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、舒適性原則現今社會，人們不僅追求商品的高質量，高穩定性，而且對商品的人性化、舒適性設計有了更高的要求，因此家用電動護理床應該根據人體生理學原理，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、功能多樣化原則在家用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要求，比如能夠坐起，整床能夠升降，能夠曲腿等功能要求。4、標準化原則護理床機械零件的設計與選擇、控制系統的設計、零部件之間的相對位置關系和尺寸匹配，都有相關的行業標準。參照標準設計

18、，不僅能在最大程度上滿足使用要求，而且有利于增強互換性，降低成本。5、輕量化原則由于家用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，在保證護理床使用安全的同時要從輕設計，這樣可以節省材料。尤其是在資源短缺的今天，這點尤為重要，而且還以降低成本。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業2.2 功能要求及設計指標功能要求及設計指標2.2.1 功能要求依我一段時間的觀察和了解并翻閱一些相關資料，綜合各家醫療器材公司生產的護理床功能，根據人的生活習慣和對老人，病人對護理床使用便捷，人的一些必要的體位位姿，要能夠實現各體位的自動變換，減少使用者因長期臥床引發的并發癥

19、，改善其健康狀態，有著積極的意義，同時可以大大減輕護理家庭人員的勞動強度。因此我對家用電動護理床設計了以下幾種功能：1.平躺;2.整床升降;3 抬背;4 曲/伸腿.。2.2.2 設計指標參考醫用電氣設備 第一部分：安全通用要求 、 醫用電氣設備 第二部分：醫用電動床安全專用要求 、 中華人民共和國行業標準病床 、 中華人民共和國國家標準中國成年人人體尺寸等相關標準，同時類比國內外文獻中的相關參數，作為設計指標。1、外形尺寸家用電動護理床主要用于家庭中，因此在使用各個姿態時，其所占的空間范圍必須與家庭房間的相關尺寸相適應，選取適當的尺寸能夠讓被護理人員感到舒服。按照中華人民共和國行業標準病床標準

20、，家用電動護理床的外形尺寸最終取為：長寬=2000mm1000mm 高=300520mm2、承載指標按照醫用電氣設備 第二部分：醫用電動床安全專用要求規定，床的安全工作載荷必須至少承受 2000N 的載荷，這 2000 包括 1500N 患者重量、200N 床墊和 300N附件。標準中提供了人體在床的各個板塊上的重量分布（如圖 2.1 所示） ，護理床的各個模塊的設計均可以此值為準。圖中，1 代表背板，2 代表臀部板，3 代表大腿板，4 代表小腿板。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業圖 2.1 床面各板塊人體重量分布3、體位調整類指標體位調整類指標包括背升角度、大腿床板抬升角度、小腿床

21、板抬升角度。 醫用電氣設備 第二部分：醫用電動床安全專用要求給出了背板、大腿板、小腿板的調節范圍建議值：1) 背板與水平面間夾角（圖 2.2 中 A）應能從 085o（或更大）可調。2) 大腿板與水平面間夾角（圖 2.2 中 B）應能從 050o（或更大）可調。3) 小腿板與水平面間夾角（圖 2.2 中 C）應能從 050o（或更大）可調。4) 大腿板與小腿板間夾角（圖 2.2 中 D）應能調至 180o（平面） 。圖 2.2 床面各板的推薦調節范圍 精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業綜合考慮上述提供的數據，參照翻閱的相關結果，并且考慮文獻中同類研究的相關參數，確定了體位調整類具體指標

22、（見表 2.1） 。表表 2.1 體位調整類指標體位調整類指標 運動指標具體數值背升角度070o大腿床板翻轉角度035o整床升降高度范圍300520mm注：以上各項動作均可以在設定范圍內的任意角度隨時停止。2.3 家用電動護理床總體方案家用電動護理床總體方案設計設計2.3.1 整體布局按照床的整體分布，家用電動護理床可以分為總體框架、抬腿部件、抬背部件、整床升降，部件智能座便系統五大功能模塊。在總體布局時，有以下幾方面要求：1、 綜合考慮兩種狀態下的尺寸、穩定性和強度要求；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

23、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，根據前文確定的設計原則，確定護理床采用床面大尺寸，支撐框架略小的結構，有利于空間的節約；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，以方便實現各床面板的運動規律，其驅動元件均布置于支撐框架下層，以保證機構傳動角和框架強度要求；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，以增強整體穩定性和使用者的心理安全感。2.3.2 床面設計精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業家用電動護理床床面設計的特點在于要實現的運動較多，而且每塊床板都必須能夠沿相互垂直的方向轉動，

24、這就給床板之間的連接提出了很高的要求，結合所需實現的功能，本文提出采用分體式雙層床面結構（如圖 2.3 所示)。圖 2.3 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動實現（參見表 2.2） 。表 2.2 各床板 X 向尺寸 各床板的尺寸基于 GB10000-88 常用人體測量數據確定【9】。參考市場上的護理床尺寸，根據專家給出的數據進行選擇后，最終尺寸見表 2.3。尺寸項具體數值

25、背板760mm臀部板230mm大腿板400mm小腿板610mm精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業表表 2.3 家用電動家用電動護理床實現功能所需的床板聯動護理床實現功能所需的床板聯動功能項相關參數備注各床板均水平背板與水平面夾角為 070o 5、6 床板組合聯動，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-20o0 7、6、床板組合聯動，繞 Y2 軸翻轉；8、7 床板組合聯動，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。2.4 護理床各功能模塊構型設計護理床各功能模塊構型設計2.4.1 抬背構型設計抬背機構運動的實現較為簡單，有以下幾種

26、構型可供選擇。 （如圖 2.4 所示）平躺抬背曲/伸腿精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業圖 2.4 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，該機構的優點是抬背角度大，而滾輪與背板之間為高副聯接，所以穩定性不高，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

27、方式可采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：既要求電動推桿的行程要很大，又要求其初始狀態尺寸較小，顯然這樣的要求是達不到的，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，該機構需要 1 個原動件來確定運動。采用電動機作為動力源，可以獲得很大的翻轉角度,

28、但是該機構成本較高。綜上所述，構型 C 為三種之中的最優構型，故抬被機構最終采用該構型。2.4.2 曲腿機構的設計 曲腿機構的設計與抬背機構的相同。2.4.3 整床升降機構的設計精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業 整床機構的設計有以下兩種方案選擇第一種方案是采用聯動的兩個平面四桿機構，簡圖如下： 第二種方案采用四個相同的電動推桿分別支撐床的四邊，簡圖如下： 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定的運動，其結構緊湊，運動精準，并且穩定，價格低廉。 第二種方案 該機構結構簡單，但是其不穩定，采用的是電動推桿作為動力

29、源，故其成本高。 綜上所述，選擇第一方案比較適合。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業2.4.4 抬背、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 2.6，圖 2.7 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動機驅動螺桿 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，同樣右邊的電動機工作，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”。圖 2.6 運動之前機構簡圖圖 2.7 運動之后機構簡圖精選優質文檔-傾

30、情為你奉上專心-專注-專業2.5 本章小結本章小結本章完成了多功能護理床總體方案的設計。1、制定了該護理床設計應該遵循個幾個原則，提出了所要達到的各項功能，明確了應該達到的各項技術指標。2、對護理床的總體方案進行了設計。首先提出了護理床的總體布局，然后確定了床面結構形式、具體尺寸，最后在分析比較基礎上，確定了各功能模塊的機構構型。 第三章第三章 家用電動護理床的運動機構設機及相關計算家用電動護理床的運動機構設機及相關計算3.1 基本參數的設定基本參數的設定在第二章的設計指標中已經給出了基本參數，由于本章著眼于計算，方便我們可以直觀地獲得數據，我們再一次給出護理床的基本參數值。床的基本尺寸為 長

31、寬=2000mm1000mm,高=300520mm抬背角度為 070o大腿翻轉角度為 035o3.2 電動機的選擇電動機的選擇3.2.1 整床升降電動機的選擇1）功率：精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業時間 t=35s ， 上升高度 h=220mm ，極限夾角，轉臂角速度為 90 srads0449. 03521轉臂速度： smsmh0099. 022. 00449. 0111負載,轉臂所傳遞的功率為（忽略轉臂自重）NT30001WWTP300099. 03000111電 動 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

32、聯軸器螺桿電動機實際功率： 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動機。其相關參數如下精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業2)電機轉速由圖 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st35導程間距，可以得出電動機的最低轉速約：mmd2min3.2.2 坐起電動機1）功率取 t=30s，極限角度 =70o，轉臂角速度：精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業srads0407. 030180702轉臂速度：sml01140. 028. 00407. 0222負載，則轉臂傳遞的功率：N

33、T10002 （忽略轉臂自重）wTP4 .11222電 動 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軸承聯軸器螺桿電動機實際功率：P許 2 1.2=36W2P由以上結果知，選用額定功率為 40W 的單相電容式減速電動機。相關參數如下2）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，可以得出電動機的最低轉速：n=36523060r/min=365r/min精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業 圖 3.1 坐起螺桿的導程示意圖 3.2.3 曲腿電

34、動機的選擇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 . 3333P許 3=(忽略軸的轉動慣量及連桿量）WP1 . 999. 098. 04 . 05 . 3223軸承聯軸器螺桿電動機實際功率：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動機。相關參數如下精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業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

35、，螺st35桿導程間距，可以得出電動機的最低轉速約：mmd2min10460352121rn 圖 3.2 屈膝時螺桿的行程示意圖3.3 零件的設計與校核零件的設計與校核3.3.1 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。P2 P2 電機螺桿軸承 （忽略連桿重量）W2399. 04 . 072002 P3 P3 電機螺桿軸承 W1099. 04 . 0252精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業min389. 026022rnmin166. 026033rnmNmNnPT565389. 02355. 955. 9222mNmNnPT575166. 01

36、055. 955. 9333將軸設計為實心光軸。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。1、軸的結構設計根據軸向和周向定位要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。2、 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。3、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 MpaMpaMpaWT181

37、252 . 05650003322 MpaMpaMpaWT184252 . 05750003333其中是抗扭截面系數，=W3W3316d由以上計算確定軸的材料為 40Cr，經調質處理。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業查機械設計手冊得。因此。故，軸安全 Mpa2751 132caca3.3.2 螺桿的設計與校核1、螺桿的確定（1）自鎖性；由于在升降過程中要求能在任意一個角度停止，故對其自鎖性能有很高的要求，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要求，故對其進行校核： 其中,梯形螺紋92. 1)tan(2dpacr9 . 5costanfacr1 . 0

38、f，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） 螺桿的扭矩 ；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。其中螺桿所受扭矩： 。mNdFT34. 110219)62tan(10002)tan(32由此得出螺紋最小扭矩為 1.2Nm 時即可將 1000N 負載支起。而電動機提供給螺桿的轉矩為，故符合要求。mNmNT34. 157. 13656055. 92、螺紋長度的確定由前面電動機選擇過程中求電動機轉速時算出的數據：整床升降螺桿行程為 220mm，螺桿螺紋

39、長度選 250mm，據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。3、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，應根據第四強度理論對其強度進行校核，強度校核公式參閱教材： 精選

40、優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業 2312211634dTdFca式中為螺桿材料的許用應力（MPa） ，。 53s電動機提供給螺桿的扭矩： 。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 . 6Mpa6911ca4、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，則螺紋2d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 為軸向力，l 為螺紋工作高度，取 z=8 為組合圈數（無量綱）

41、 。5、螺桿穩定性校核：細長的螺桿工作時受到較大的軸向壓力可能導致失穩，為此應按照螺桿的穩定性條件來驗算螺桿的穩定性。1.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根據歐拉公式計算： NutEIFcr8 .180574555 . 0645 .171006. 2)(245222精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業NF117636.161176/8 .18057FFSCrsc穩定性安全系數取（傳力螺旋） ，故認為螺桿穩定。0 . 55 . 3sSsscSS2.整床升降螺桿 （不需要校核）4033iuls 3.曲腿螺桿 。 （不需

42、要校核）4021iuls3.3.3 坐起機構中零件的設計與校核1、連桿的設計A.初步確定連桿材料和長度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：L3 9 .10)70tan( ea9 .31)70sin( ebmmaLl. 9 .25011 mmbLl9 .31122)70cos(221222123llllL得mmL3263精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業故連桿為 326mm，寬和高都為

43、 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1、連桿的設計A.連桿的設計精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業按照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L3為 40mm。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 整床升降中的零件設計與校核 A.連桿的設計由于整

44、床上升的距離為 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。3.4 本章小結本章小結本章承接上文的總體設計方案，以科學的方法和數據，完成了家用電動護理床的詳細設計。1、完成了基本參數的設計。2、完成了三個運動機構的設計。3、完成了零件的設計。精選優質文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業第四章第四章 三個機構的運動分析及三維模型圖三個機構的運動分析及三維模型圖4.1 設計仿真應用軟件概述UG 是 Unigraphics 的縮寫，這是一個交互式 CAD/CAM(

45、與計算機輔助制造)系統，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著 PC 硬件的發展和個人用戶的迅速增長，在 PC 上的應用取得了迅猛的增長，已經成為模具行業三維設計的一個主流應用。UG 的開發始于1969年，它是基于 C 語言開發實現的。UG NX 是一個在二和三維空間無結構上使用自適應多重網格方法開發的一個靈活的數值求解偏微分方程的工具。其設計思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同的應用再利用。一個給定過程的有效模擬需要來自于應用領域(自然科學或工程)、數學(分析和數值數學)及計算機科學的知識。然而，所有這些技術在復雜應用中的使用并不

46、是太容易。這是因為組合所有這些方法需要巨大的復雜性及交叉學科的知識。最終軟件的實現變得越來越復雜，以致于超出了一個人能夠管理的范圍。一些非常成功的解偏微分方程的技術，特別是加密（adaptivemeshrefinement）和多重網格方法在過去的十年中已被數學家研究，同時隨著計算機技術的巨大進展，特別是大型并行計算機的開發帶來了許多新的可能。UG 的目標是用最新的數學技術，即自適應局部網格加密、多重網格和并行計算，為復雜應用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎。來自 SiemensPLM 的使企業能夠通過新一代數字化產品開發系統實現向產品全生命周期管理轉型的目標。 NX 包含了企業中應用最廣泛的集成應用套件，用于、和全范圍的過程。如今制造業所面臨的挑戰是，通過產品開發的技術創新，在持續的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評審更多的可選設計方案，而且在開發過程中必須根據以往經驗中所獲得的知識更早地做出關鍵性的決策。NX 是