多功能監(jiān)護床的抬腿機構設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,多功能,監(jiān)護,抬腿,機構,設計,說明書,仿單,cad,solidworks 附件3： 華 南 理 工 大 學 廣 州 汽 車 學 院 畢 業(yè) 設 計 （論文） 任 務 書 茲發(fā)給 09機械3班 班學生 馮錫建 畢業(yè)設計（論文）任務書，內容如下： 1.畢業(yè)設計（論文）題目： 多功能監(jiān)護床的抬腿機構設計 2.應完成的項目： (1) 檢索與閱讀參考文獻，收集多功能監(jiān)護床的相關資料； (2) 完成所規(guī)定的英文翻譯任務； (3) 多功能監(jiān)護床的抬腿機構總體設計； (4) 多功能監(jiān)護床的抬腿機構運動學仿真； (5) 多功能監(jiān)護床的抬腿機構零部件繪制； (6) 編寫畢業(yè)論文。 （7）要求是運用減速箱，推桿，使電機的旋轉運動變成推桿的反復直線上下運動。 只設計腿部，不用設計床。 3.參考資料以及說明： [1] John J. Craig 著.機器人學導論（第三版）贠超等譯.北京：機械工業(yè)出版社, 2006.6 [2] 機器人控制工程 徐斌昌 [3] 李琳，李杞儀.機械原理.北京：中國輕工業(yè)出版社，2009.1 [4] 王為，汪建曉.機械設計.武漢：華中科技大學出版社，2006.8 [5] 何庭蕙，黃小清，陸麗芳.工程力學.廣州：華南理工大學出版社，2006.6 [6] 陳錦昌. 計算機工程制圖.廣州：華南理工大學出版社，2004.3 4.本畢業(yè)設計（論文）任務書于 年 月 日發(fā)出，應于 年 月 日前完成，然后提交畢業(yè)考試委員會進行答辯。 專業(yè)教研組（系）負責人 審核 年 月 日 指導教師（導師組負責人） 鄒焱飚 簽發(fā) 2013 年 1 月 20 日 多功能監(jiān)護床抬腿機構設計 目錄 摘要 1 Abstract 1 第一章 緒論 3 1.1概述 3 1.2監(jiān)護床發(fā)展現狀及趨勢 5 1.3 監(jiān)護床抬腿機構的方案分析 8 第二章 機械結構的設計 12 2.1減速比分配及電機和減速器的選型 12 2.2 同步帶傳動設計 13 2.3傳動軸設計 14 第三章 直線導軌滑塊的設計 16 3.1導軌的設計和作用要求 16 3.2導軌結構設計 22 第四章 結構設計的三維建?！?3 4.1零部件的建?！?3 4.2裝配體的建?！?4 結論 25 致謝 26 參考文獻： 27 摘 要 本文介紹新型一種多功能監(jiān)護床的抬腿機構，技術結構上在于使用了曲柄滑塊機構。由電機帶動曲柄轉動，這樣滑塊便可以上下反復運動。 此種多功能監(jiān)護床的抬腿機構，其特征在于：裝有導軌和滑塊，導軌上裝一可在導軌上滑動的移動腿部，這樣整體支腿可以隨著導軌上下反復運動，實現運動平穩(wěn)可靠，滿足需求。 關鍵詞：監(jiān)護床；導軌滑塊；曲柄滑塊機構。 Abstract This paper introduces the leg mechanism of a new multifunctional nursing bed, the technological structure is using slider-crank mechanism. The motor drives the crank to rotate, so that the slider can be up and down movement. The multifunctional nursing bed leg mechanism, which is characterized in that: a guide and a slider, move the leg guide is provided with a sliding on the guide rail, so that the whole leg with the lower guide rail movement, to achieve stable and reliable motion, to meet the needs of. Key word: Monitoring bed; guide; crank slider mechanism 第1章 緒 論 1.1 概述 醫(yī)用病床也可稱為醫(yī)用床、醫(yī)療床、護理床等，是病人在醫(yī)院住院時使用的病床，主要使用場合有各大醫(yī)院、鄉(xiāng)鎮(zhèn)衛(wèi)生院、社區(qū)衛(wèi)生服務中心等。 醫(yī)用病床的分類有很多種，具體有以下分類方式：按材質分，可分為ABS醫(yī)用病床、全不銹鋼醫(yī)用病床、半不銹鋼醫(yī)用病床、全鋼制噴塑醫(yī)用病床等。 　　按功能分，可分為電動醫(yī)用病床和手動醫(yī)用病床，其中電動醫(yī)用病床又可分為五功能電動醫(yī)用病床和三功能電動醫(yī)用病床等，手動醫(yī)用病床又可分為雙搖醫(yī)用病床、單搖醫(yī)用病床、平板醫(yī)用病床。 　　按可否移動分，可分為帶輪醫(yī)用病床和指直角醫(yī)用病床，其中電動醫(yī)用病床一般都是可移動帶輪的。 　　另外，還有其他一些特殊功能的病床，比如：超低三功能電動床、家居護理床、帶便盆醫(yī)用床、燙傷翻身床、搶救床、母子床、嬰兒床、兒童床、ICU監(jiān)護床、診查床等。 　　長沙華健醫(yī)療設備有限公司生產的監(jiān)護床采用的都是上好的材質，用一流的工藝加工制作而成。 1.2 監(jiān)護床發(fā)展的現狀及趨勢 監(jiān)護床作為一種現代醫(yī)院新型的醫(yī)療輔助設備正被越來越多人關注，監(jiān)護床其自身的操作簡單、全電動智能化操作方式體現了現今醫(yī)院醫(yī)療技術的更新?lián)Q代和高新技術的前沿化，監(jiān)護床可以實現智能化精確轉換體位，可以實現不同體位傷患者的體位轉換，而且操作簡單，可遠程遙控，實現了完全自動化和智能化的醫(yī)療技術改進，成為現代醫(yī)院病床的代表性產品。 1、監(jiān)護床的取代早期手搖腳踏手術床，讓操作變得簡單易行監(jiān)護床的操作功能一般包括床面升降、前后左右傾等。早期的醫(yī)療床操為簡單的人工驅動式，純粹依靠醫(yī)務人員手搖進行，操作繁瑣，缺乏方便性與靈活性。目前有的地方使用的是腳踏液壓驅動方式。隨著電子技術的發(fā)展目前電動機驅動油泵操縱體位變化的醫(yī)療床，及電動機全機械傳動的病床，也在逐漸被無電磁干擾的直流電動機驅動油泵操縱體位變化、計算機輔助無操縱線妨礙的遠紅外遙控所取代?？偠灾O(jiān)護床的操作越來越趨向于自動化和智能化，以減輕操作者的工作量和操作復雜度，方便遠程遙控，并滿足手術及其他各方面需求。監(jiān)護床嚴格符合國家要求標準。 2、監(jiān)護床實現了多功能和專業(yè)化的技術突破，傷患舒適，醫(yī)生方便多功能化是手術床發(fā)展的一個重要方向。該監(jiān)護床采用醫(yī)療床標配胸橋和分離式腿板，具有平移功能，能夠進行全身拍片和導管手術。各板塊都能進行大角度運動，達到各種醫(yī)學上所需的體位，且有大量可選配件，可滿足各種?？?臨床手術體位的需要。其一般內置大容量電池，充滿電后可滿足l周手術所需電量。這種綜合監(jiān)護床可供醫(yī)院手術室施行頭、頸、胸腹腔、會陰、四肢等外科及婦產科、五官科和骨科等手術。 電動平移床運用先進的科技技術制造出適合各種傷患者的多功能智能化，電動平移床，真正體現出了展示醫(yī)院形象以及全心全意為傷患的服務理念，不僅節(jié)省大量多余的勞動力，而且能有效針對傷患者的不同發(fā)病部位或受傷部位進行多角度觀察和實施手術，進一步提高手術精準度及縮短有效治療時間，可以說成為了現今醫(yī)院發(fā)展的首要發(fā)展要素。 1.3 監(jiān)護床抬腿機構的方案分析 1.3.1機械結構分析 本課題是設計一種多功能監(jiān)護床的抬腿機構設計，要求抬腿自動抬腿上下反復運動。 現提供以下設計方案： 直線導軌+滑塊 曲柄連桿機構 同步帶傳動 電機+減速器 圖1 多功能監(jiān)護床抬腿機構 此種方案為基本旋轉運動轉換為直線運動的一種典型方式。由電機+減速器帶動同步帶傳動機構，同步帶連同大轉盤轉動，轉盤上連接一連桿，連桿的一端連接在直線導軌+滑塊上，這樣隨著電機轉動帶動轉盤轉動，連桿相應就在直線滑軌上可以上下反復運動。轉盤連同連桿即為曲柄連桿機構的一種形式，即為曲柄滑塊機構。 1.3.2 機械結構總體方案和布局 確定好設計方案后我們對整體方案進行大體設計布局，整個傳動裝置由電動機帶動，電動機連同減速器，本次設計的電動機我們采用普通電動機，普通電動機連同減速器，需要分配傳動減速比，需要加減速器進行減速，經過減速器出來后再與同步帶連接，再進行一次減速。我們再加上同步帶傳動，使得傳動更加平穩(wěn)快速，經過傳動軸后，轉盤和傳動軸連接，連桿連接在轉盤上。連桿的另一端固定在導軌滑塊上，這樣整體布局就設計出來。 傳動軸 曲柄滑塊機構 同步帶傳動 直線導軌+滑塊 圖3 多功能監(jiān)護床抬腿機構大體布局圖 第2章 機械結構的設計 2.1減速比分配及電機和減速器選型 整個裝置我們假設承受總重量為100Kg（由于考慮到人的重量），整個腿部機構升降速度大致為1~2r/min。即： 根據本次設計由于為了監(jiān)護床的方便使用，不需要考慮外接電源，所以要需要蓄電池帶動電機，這里我們選擇直流無刷電機，直流無刷電機的型號是92BL-A類型的。具體的電機設計計算如下 2.1.1直流電機設計計算 1、確定運行時間 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 2.電機轉速 3.負載轉矩 式中： 4.負載慣量 上下垂直運動 絲桿螺母慣量 式中 總慣量 5.電機轉矩 啟動轉矩 必須轉矩 S為安全系數，這里取1.0 根據以上得出數據， 我們選用直流無刷電機型號為92BL-A，此無刷直流電機廠家為南京森宇機電的產品。根據電機的特性曲線以及參數表如下： 根據計算和特性曲線以及電機基本參數表，我們選用直流無刷電機型號為 92BL-4030H1-LK-B， 電機額定功率為0.4KW， 額定轉矩為1.3N.m， 最大轉矩為2.6N.m， 額定轉速為 3000r/min。 電機大致圖如下： 外形尺寸92x92x86，電機輸出軸徑為14mm。 2.1.2減速器選擇 電機轉速3000r/min，抬腿運動速度2m/min， 由公式 總傳動比 已知需要減速比為1:60左右的減速器，在這里我們選用連同電機的減速器，此種減速器為一端輸出的，一頭為減速器輸入與電機輸出連接，另一頭為減速器輸出端與同步帶輪連接。 2.2同步帶傳動設計 1.設定功率 2.計算小同步帶輪轉速 3.選定同步帶帶型和節(jié)距 由同步帶選型圖可以看出，由于在本次設計中功率轉速都不大，所以帶輪的型號可以任意選取，我們選擇H型帶，此帶為輕型，節(jié)距Pb=12.7mm 5.選取主動輪齒數，即小齒輪齒數Z1 查表知道小同步帶輪最小齒數為14，本次我們選取小同步帶輪齒數為15. 6.小同步帶輪節(jié)圓直徑確定 7.大同步帶輪數據確定 本次設計我們選用的同步帶的傳動比大致為2.1，由于小同步帶輪齒數為15，則 我們選用傳動比為2.1則大同步帶輪齒數為32，實際傳動比為 大同步帶輪節(jié)圓直徑=129.36mm 8.同步帶速確定 9.確定軸間間距 根據公式 10.同步帶帶長及其齒數確定 11.帶輪嚙合齒數計算 在本次傳動設計中，嚙合齒數為帶輪齒數的一半，即小同步帶齒數的一半，為7 12.基本額定功率P0計算 查基準同步帶的許用工作壓力和單位長度的質量可以知道 Ta=2100.85N，m=0.448kg/m 所以同步帶的基準額定功率為 13.計算作用在軸上力Fr 根據我們這里選用的梯形同步帶，型號為H，節(jié)距12.7mm，齒形角為40度，齒根厚為6.12mm，齒高4.3mm，齒根圓角半徑為1.02mm，齒頂圓角半徑1.02mm。 2.3傳動軸的設計 傳動軸的材料選擇、熱處理方式，許用應力的確定。選擇45鋼正火。硬度達到170~217HBS,抗拉強度=600MPa，屈服強度=355MPa。[]=55MPa 計算d1，按下列公式初步計算出軸的直徑，輸出軸的功率P和扭矩T 最小直徑計算（查《機械設計基礎》教材表15—3 取 c=110） 考慮鍵槽 與齒輪嚙合的傳動軸軸徑我們取20mm。 根據與大同步帶輪相配合，本次設計中，取=30mm； 由于本次傳動軸設計較為簡單，軸的大致形式如下： 中間軸段軸徑為30mm，兩端軸徑為20mm。 傳動軸的校核 作用在傳動軸上的圓周力： 徑向力： 求垂直面的支反力 計算垂直彎矩： 求水平面的支承力： 計算、繪制水平面彎矩圖： 求危險截面當量彎矩： 從圖可見，m-m,n-n處截面最危險，其當量彎矩為：（取折合系數） 計算危險截面處軸的直徑： n-n截面: m-m截面: 由于，所以該軸是安全的。 ④彎矩及軸的受力分析圖如下 傳動軸的彎矩簡圖 第3章 直線導軌滑塊的設計 3.1導軌的作用和設計要求 當運動件沿著承導件作直線運動時，承導件上的導軌起支承和導向的作用，即支承運動件和保證運動件在外力（載荷及運動件本身的重量）的作用下，沿給定的方向進行直線運動。對導軌的要求如下： 1.一定的導向精度。導向精度是指運動件沿導軌移動的直線性，以及它與有關基面間的相互位置的準確性。 2.運動輕便平穩(wěn)。工作時，應輕便省力，速度均勻，低速時應無爬行現象。 3.良好的耐磨性。導軌的耐磨性是指導軌長期使用后，能保持一定的使用精度。導軌在使用過程中要磨損，但應使磨損量小，且磨損后能自動補償或便于調整。 4.足夠的剛度。運動件所受的外力，是由導軌面承受的，故導軌應有足夠的接觸剛度。為此，常用加大導軌面寬度，以降低導軌面比壓；設置輔助導軌，以承受外載。 5.溫度變化影響小。應保證導軌在工作溫度變化的條件下，仍能正常工作。 6.結構工藝性好。在保證導軌其它要求的前提下，應使導軌結構簡單，便于加工、測量、裝配和調整，降低成本。 不同設備的導軌，必須作具體分析，對其提出相應的設計要求。必須指出，上述六點要求是相互影響的。 設計導軌應包括下列幾方面內容： 1.根據工作條件，選擇合適的導軌類型。 2.選擇導軌的截面形狀，以保證導向精度? 3.選擇適當的導軌結構及尺寸，使其在給定的載荷及工作溫度范圍內，有足夠的剛度，良好的耐磨性，以及運動輕便和平穩(wěn)。 4.選擇導軌的補償及調整裝置，經長期使用后，通過調整能保持需要的導向精度。 5.選擇合理的潤滑方法和防護裝置，使導軌有良好的工作條件，以減少摩擦和磨損。 6.制訂保證導軌所必須的技術條件，如選擇適當的材料，以及熱處理、精加工和測量方法等。 3.2導軌的結構設計 直線導軌的結構形式有以下： 三角形導軌：該導軌磨損后能自動補償，故導向精度高。它的截面角度由載荷大小及導向要求而定，一般為90°。為增加承載面積，減小比壓，在導軌高度不變的條件下，采用較大的頂角（110°～120°）；為提高導向性，采用較小的頂角（60°）。如果導軌上所受的力，在兩個方向上的分力相差很大，應采用不對稱三角形，以使力的作用方向盡可能垂直于導軌面。 矩形導軌：優(yōu)點是結構簡單，制造、檢驗和修理方便；導軌面較寬，承載力較大，剛度高，故應用廣泛。但它的導向精度沒有三角形導軌高；導軌間隙需用壓板或鑲條調整，且磨損后需重新調整。 燕尾形導軌：燕尾形導軌的調整及夾緊較簡便，用一根鑲條可調節(jié)各面的間隙，且高度小，結構緊湊；但制造檢驗不方便，摩擦力較大，剛度較差。用于運動速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的場合。 圓形導軌：制造方便，外圓采用磨削，內孔珩磨可達精密的配合，但磨損后不能調整間隙。為防止轉動，可在圓柱表面開鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受軸向載荷的場合。 為保證導軌正常工作，導軌滑動表面之間應保持適當的間隙。間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙過大，會降低導向精度。導軌的間隙如依靠刮研來保證，要廢很大的勞動量，而且導軌經過長期使用后，會因磨損而增大間隙，需要及時調整，故導軌應有間隙調整裝置。 矩形導軌需要在垂直和水平兩個方向上調整間隙。在垂直方向上，一般采用下壓板調整它的低面間隙，其方法有：a）刮研或配磨下壓板的結合面；b）用螺釘調整鑲條位置；c）改變墊片的片數或厚度。 在水平方向上，常用平鑲條或斜鑲條調整它的側面間隙。 導軌的使用壽命取決于導軌的結構、材料、制造質量、熱處理方法，以及使用與維護。提高導軌的耐磨性，使其在較長的時間內保持一定的導向精度，就能延長設備的使用壽命。提高導軌耐磨性的措施有： 1)選擇合理的比壓 單位面積上的壓力成為比壓，即 p=P/S（公斤/厘米2） 本次壓力P=0.5公斤/平方 式中 P-作用在導軌上的力（公斤） S-導軌的支承面積（厘米2） 由上式可知，要減小導軌的比壓，應減輕運動部件的重量和增大導軌支承面的面積。減小兩導軌面之間的中心距，可以減小外形尺寸和減輕運動部件的重量。但減小中心距受到結構尺寸的限制，同時中心距太小，將導致運動不穩(wěn)定。 降低導軌比壓的另一辦法，是采用卸荷裝置，即在導軌載荷的相反方向，增加彈簧或液壓作用力，以抵消導軌所承受的部分載荷。 本次設計的導軌選用上銀公司的導軌滑塊型號為HGR20型，具體型號圖如下： 圖3-1 直線導軌型號 第4章 結構設計及三維建模 4.1傳動結構設計及建模 我們本次設計完結構圖后，在CAD中二維圖的繪制好零件圖和裝配圖，要對本次設計進行三維建模。我們使用的是SOLIDWORKS軟件。 在傳動結構中，主要零件有同步帶輪、連桿、轉盤、導軌滑塊、直流電機和減速器等，通過對SOLIDWROKS軟件的建模，將傳動部件的三維建模如下： 小同步帶輪的建模 大同步帶輪的建模 連桿的建模 直線導軌的建模 4.2總裝配圖的建模 整個抬腿機構的總裝配圖如上所示，建好整體模型后可以對此機構進行仿真效果，具體效果參見SOLIDWORKS中的仿真效果。 結 論 通過本次設計多功能監(jiān)護床的抬腿設計，從中深刻掌握到抬腿機構中的曲柄連桿結構，并對該結構進行設計計算，并繪制出裝配圖和零件圖。然后在通過三維軟件SOLIDWORKS軟件進行零件的三維建模和裝配圖的建模。 綜上所述得到一下結論： (1)本設計適應了抬腿機構的重要性，可以在上下反復運動。 (2)曲柄連桿的應用得到了認可； (3)充分查找資料根據計算結果和設計的需要，選用合適的零部件，并對其進行校核；精度驗算； (4)機械系統(tǒng)中各個傳動系統(tǒng)的設計，方案合理，能適應實際的情況。 參 考 文 獻 [1] Zhang Guoxiong，Liu Shugui，Qiu Zurong，Yu Fusheng，NaYonglin，Leng Changlin.NON-CONTACT MEASUREMENT OF SCULPTURED SURFACE OF ROTATION［J］.CHINESE JOURNAL OF M ECHANICAL ENGIN EERING.Vo1，17，No．4，2004. 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[9] 東北工學院《機械零件設計手冊》編寫組.機械零件設計手冊（上）［M］.冶金工業(yè)出版社，1986.4. 致 謝 本課題是在xxx老師的精心指導和熱情關懷下完成的，在此謹向導師表示最衷心的感謝和最誠摯的敬意。 本次畢業(yè)設計是在指導老師xx的細心指導下完成的。在我三個月的畢業(yè)設計中，正是他們以無私的關懷、忘我的研究精神和嚴謹的學術作風關心影響和教導了我，將令我終身受益。從課題的開始到最后，無處不凝聚著xxx老師的心血。xxx老師在學習和生活方面給予了我極大的關心和支持。同時老師嚴謹的、科學的學術作風，前瞻的科研眼光、敏銳的思維、淵博的知識、豐富的閱歷、謙虛大度的胸懷、獨特的為人處世原則,忘我工作的奉獻精神是永遠值得我學習的。在此謹向xxx老師表示衷心的感謝！ 感謝應用技術學院的各位老師！在我四年多的求學生涯中，從學習和生活各方面給予我莫大的關懷和幫助。感謝我的大學同學,與他們共同度過這一段難忘的人生旅程，他們?yōu)槲业拇髮W生生活和畢業(yè)設計生活增添了無限色彩。 再有要感謝一起學習生活的同學們，與他們的一次次交流使我得以不斷進步和提高。 我能夠專心學習，順利完成學業(yè)，與我的父母的培養(yǎng)、鼓勵和支持是分不開的，在此向他們表示最誠摯的感謝！ 感謝文中所引用文獻的所有作者們！再次感謝所有關心、支持和幫助過我的老師、同學和朋友們！ 第26頁