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應(yīng)用力學(xué)和材料卷488-489(2014)PP 1177-1180
(2014)?技術(shù)刊物,瑞士
關(guān)鍵詞:10.4028/www.scientific.net/amm.488-489.1177
多功能醫(yī)用床的設(shè)計(jì)
關(guān)鍵詞:醫(yī)用床。螺旋機(jī)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)分析。設(shè)計(jì)
摘要:多功能醫(yī)用床的設(shè)計(jì),使患者不能為自己提供生命,危重病人和癱瘓病人的特殊需要。本文通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研,根據(jù)現(xiàn)有的醫(yī)療床的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一個(gè)手動(dòng)醫(yī)療床,對(duì)床板背部和腿,解除機(jī)制,排便裝置醫(yī)療床裝置進(jìn)行了討論;對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)制的可行性進(jìn)行了分析和產(chǎn)品基本設(shè)計(jì)參數(shù)均已確定;在此基礎(chǔ)上,對(duì)醫(yī)療床的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。結(jié)果表明,醫(yī)用床的功能可靠,結(jié)構(gòu)合理,符合人體工程學(xué)的要求。特別是對(duì)這些機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一些優(yōu)化和更換,使用起來(lái)更加方便快捷。
介紹:醫(yī)用床又稱護(hù)理床,包括電動(dòng)護(hù)理床和手動(dòng)護(hù)理床。主要用于醫(yī)療床行動(dòng)不方便的患者。隨著人均壽命的不斷延長(zhǎng),城市人口逐漸進(jìn)入老齡化,人口老齡化已成為世界各國(guó)的一個(gè)社會(huì)問(wèn)題,我國(guó)已進(jìn)入老齡化國(guó)家行列的。據(jù)悉,中國(guó)不僅是人口老齡化在世界上的絕對(duì)人口最多的國(guó)家,也是世界上老齡化速度最快的國(guó)家。60歲以上的老年人口已達(dá)1億3200萬(wàn),且繼續(xù)以年均3.32%的速度增長(zhǎng)。更為突出的是,80歲以上的老年人口已達(dá)1100萬(wàn),還在以年均約5.4%的速度驚人增長(zhǎng)。據(jù)統(tǒng)計(jì),約79.1%的老人至少有一種或多種慢性疾病,其中一個(gè)突出的現(xiàn)象是老人的照顧能力減弱,他們更依賴家庭、社區(qū)和政府?!翱粘布彝ァ币惨殉蔀樯鐣?huì)發(fā)展的趨勢(shì),家庭養(yǎng)老對(duì)老年人的不便,客觀上增加了老年人照料的難度。[ 1 ]
因此,本文根據(jù)護(hù)理床的總體結(jié)構(gòu)、部分的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化,不僅使它能來(lái)回彎曲你的膝蓋,腿升降機(jī),排便及餐飲等功能更加完善,并使其操作更加方便和易于控制。同時(shí)采用螺桿連桿機(jī)構(gòu),使成本低,能得到公眾的認(rèn)可和青睞。
醫(yī)用床設(shè)計(jì)方案
1.1床板設(shè)計(jì)方案
系統(tǒng)的組成如圖1所示。在論文中,基于設(shè)計(jì)的床板如圖1所示。床板分為四塊,鉸鏈鉸鏈。當(dāng)攜帶回來(lái),床板1可以提高在shafty1;彎曲你的膝蓋,床板可以提高沿軸Y2。當(dāng)腿部的床板需要被解除時(shí),床板4可以提高在shafty3,鋪床板掛在床尾梁。病人的位置在床板上方,節(jié)省材料,操作簡(jiǎn)便。醫(yī)用床不操作時(shí),床板與普通床相同。
采用的床板結(jié)構(gòu)使得制作簡(jiǎn)單,制造成本低,人性化設(shè)計(jì)非常好,容易克服各功能之間的干擾,滿足各坐標(biāo)系各自動(dòng)作的功能要求。
1.2解除和彎曲膝蓋的機(jī)制。
圖1床板設(shè)計(jì)方案 圖2狀態(tài)解除后 圖3彎曲膝蓋狀態(tài)
在該方案中,主要采用螺桿傳動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工容易,成本低,傳動(dòng)準(zhǔn)確,缺點(diǎn)是軸向推力大,摩擦力大。
1.3排便機(jī)制
為了方便患者和護(hù)士,醫(yī)療床不僅要滿足上述功能,還要幫助患者解決排便問(wèn)題,使患者和護(hù)理人員能夠得到更方便。
本文設(shè)計(jì)的醫(yī)用床便器機(jī)構(gòu)是抽屜原理。該方案具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工、成本低、效率高、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。
1.4進(jìn)食裝置
本文設(shè)計(jì)的醫(yī)用床上裝置是將餐盤移動(dòng)。當(dāng)病人需要吃飯或看書時(shí),我們可以在柵欄上用餐板扣。特點(diǎn)是實(shí)用,方便,非常美觀。
醫(yī)用床運(yùn)動(dòng)分析及基本參數(shù)的確定
2.1可行性分析[ 2 ]
(1)床板運(yùn)動(dòng)的可行性分析
如圖4所示,醫(yī)用床的床板可分為四塊,分別標(biāo)有1、2、3、4。分別是床板1,2,3,4,處于一級(jí)狀態(tài)。1 '是完全背起狀態(tài)擁有1位置。根據(jù)醫(yī)院床位和標(biāo)準(zhǔn),上漲角度為75°。3,' 4 '的狀態(tài)膝蓋彎曲的位置就是3,4床板。彎曲腿時(shí),4“是主要的狀態(tài)4。通過(guò)對(duì)軌跡圖來(lái)表示,我們知道每個(gè)函數(shù)之間的床板托架運(yùn)動(dòng)不干涉,板塊運(yùn)動(dòng)是可行的。
圖4床板運(yùn)動(dòng)圖
(2)膝關(guān)節(jié)后屈和屈膝的可行性分析
1)對(duì)回流機(jī)制和彎曲膝蓋螺母升降機(jī)構(gòu)回到床上1030mm頭近距離的支撐梁升降連桿的可行性分析(L = 1030mm);
從機(jī)構(gòu)彎曲膝蓋床頭支撐梁的距離為950mm(L1 = 950mm)。
對(duì)于L > L1。因此,我們將帶螺母的機(jī)構(gòu)提升到能避免干涉的彎曲膝蓋支撐梁的右側(cè),但為了避免干涉,螺母連桿機(jī)構(gòu)的最遠(yuǎn)高度必須高于橫梁的高度。
2)機(jī)構(gòu)起重連桿機(jī)構(gòu)與支撐梁連接桿的可行性分析
從螺母機(jī)構(gòu)彎曲膝蓋床頭最近的距離為540mm(L1 = 540mm)。
從升降機(jī)構(gòu)回床頭支撐梁的距離為700 mm(L = 700mm);
對(duì)于L > L1',這樣,就可以避免機(jī)械式起重機(jī)構(gòu)支撐梁左端的機(jī)構(gòu)彎曲螺母螺母的干擾。螺母機(jī)構(gòu)彎曲螺母連桿的最近高度必須高于橫梁,避免干涉
(3)排便機(jī)制的可行性分析
由于排便門力小,摩擦力小,該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)出了抽油式。由于排便抽屜高度為64 mm,起重和彎曲膝關(guān)節(jié)之間的間隙分別為56 mm和mm。因此,他們沒有互相干涉。因此,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是可行的。
2.2基本參數(shù)的確定
根據(jù)醫(yī)療床標(biāo)準(zhǔn)[ 3 ]和人機(jī)工程學(xué)[ 4 ],在設(shè)計(jì)中,醫(yī)療床尺寸如下:
長(zhǎng)度和寬度的床板分別為1900 mm和900 mm;床的高度是758毫米;提升回來(lái),床板的運(yùn)動(dòng)范圍是0°~ 75°;彎曲膝蓋,床板的運(yùn)動(dòng)范圍是0°~ 50°;的方便門尺寸為200×390mm。
醫(yī)用床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.支架的設(shè)計(jì)與計(jì)算
(1)支架的力學(xué)模型
現(xiàn)在,我們假定病人坐在床的末端的懸垂端,它需要計(jì)算是否坐在床的末端的地方導(dǎo)致床體傾斜。
力學(xué)模型建立如下:
假設(shè)床60公斤重;
床體應(yīng)力:
q =
600N
≈ 0.32N / mm ;
(1)
1900mm
假設(shè)荷載:F = 2000N ;
根據(jù)力矩平衡關(guān)系[ 5 ],前腿應(yīng)力:
∑ M
r 1
= 0 ,to: F × (L ? a ? b) ? q×[(L ? a ? b) / 2]2 ? (L ? b / 2) = 0
(2)
r2
= 2518N ;
2
Fr
= F + qL ? Fr = 2000 + 0.32 × 1900 ? 2518 = 72N
(3)
(2)結(jié)果分析
計(jì)算由以上可知,F(xiàn)R1、FR2陽(yáng)性,和方向支撐起來(lái)。它
與假設(shè)的方向一致。因此,床體不能傾斜,滿足穩(wěn)定性條件的要求。
3.2螺桿的設(shè)計(jì)計(jì)算
由于螺桿頂升應(yīng)力最大,應(yīng)先設(shè)計(jì)螺桿。根據(jù)螺桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算公式[ 6,7 ]:
T =
Q × tan(? + ? v ) × d2
+
Q × f × dm
(4)
2
2
式中,q為軸向載荷,N;?是線程哈德,;?V當(dāng)量摩擦角,;
螺紋節(jié)徑,毫米;DM是軸承表面的平均直徑,毫米;f是摩擦系數(shù)
根據(jù)床體的實(shí)際情況,假設(shè)螺桿軸向載荷:Q = 1000n。
根據(jù)多功能床及相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù),
螺紋角?= 5;當(dāng)量摩擦角?V = 5
螺紋節(jié)徑D2 = 20mm;軸承表面平均直徑DM = 20mm;
摩擦系數(shù)f=0.1
以上數(shù)據(jù)生成公式:
T =
Q × tan(? + ?v ) × d2
+
Q × f × dm
= 28N m
2
2
當(dāng)線程的最小轉(zhuǎn)矩28n M 1000 N負(fù)荷可設(shè)置。由于螺桿扭矩:T = 38n m>28n M
因此,符合要求。
結(jié)論
本文通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研,根據(jù)現(xiàn)有的醫(yī)療床的結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了一個(gè)手動(dòng)醫(yī)療床;和床板背部和腿,解除機(jī)制,排便裝置,進(jìn)食系統(tǒng)醫(yī)療床裝置進(jìn)行了討論;對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)制的可行性進(jìn)行了分析和產(chǎn)品基本設(shè)計(jì)參數(shù)均已確定;在此基礎(chǔ)上,對(duì)醫(yī)療床的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。結(jié)果表明,醫(yī)用床的功能可靠,結(jié)構(gòu)合理,符合人體工程學(xué)的要求。特別是,這些機(jī)制進(jìn)行了優(yōu)化和更換。簡(jiǎn)化了醫(yī)用床的排便機(jī)構(gòu),方便操作,節(jié)省空間和材料;搖桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)采用螺旋連桿機(jī)構(gòu)。與目前的市場(chǎng)產(chǎn)品相比,結(jié)構(gòu)更為合適和方便。