多功能电动床的设计与制作毕业设计开题报告

毕业设计开题报告设 计 题 目: 多功能电动床的设计与制作 院 系 名 称: 机电工程学院 专 业 班 级: 机械设计制造及其自动化10-6 /10-2 学 生 姓 名: 夏振兴 张行行 导 师 姓 名: 任忠先 开 题 时 间: 2014年3月24日 指导委员会审查意见： 签字： 年 月 日1课题研究目的和意义随着经济的快速发展、人民生活水平的不断提高和医疗保健行业的蓬勃发展，人口老龄化已成为世界范围内的重大社会问题。近几年来普通的病床得已经无法满足当今病人与医院的需要。现在是及多功能于一体的电动翻身护理床。针对这一现象，为了解决我国正在面临的护理压力，和人民对医疗保健日益需求，我们设计了这款多功能护理床，力求成本与质量共存，实用与高效并重。多功能护理床是针对医院和生活不能自理的病人、残疾人、危重病人、瘫痪病人的特殊需要而设计的，可实现病人翻身、坐起、屈膝及吃饭四大功能，并可实现病人自由调控卧姿，解决了长期以来普遍存在的病人大小便、吃饭、移动、看书、写字、娱乐难等多方面的问题。并满足患者生理和心理上的要求，提高康复力，大大减轻护理负担。轮椅式的设计，病人躺在床上可以调节平卧、半卧、直坐三种姿势。还可以对腿部的角度进行调节；病人还可以在床上看书、写字、就餐。其人性化的设计，解决了一系列护理难的问题。为我国医疗事业的蓬勃发展，为广大人民群众奔向小康致富之路带来了又一曙光。为了更好地支持国家发展和谐社会，为了广大患者能有一个更好的治疗环境，正是本文的研究初衷。2 文献综述（课题研究现状及分析）2.1国内多功能电动床的发展情况目前我国有老人家庭的“空巢率已达26.4，比1987年整整高出了10个百分点，并且这一比例还在逐年加大。在可预见的10年内，“空巢家庭将成为老人家庭的主要存在形式，比例有可能达到90甚至更高。因此，用何种社会保健方式来解决因身体虚弱卧床不起和因疾患导致生活不能自理的老人家庭护理问题，提高他们的生活质量，已经成了我国亟待解决的一个社会问题。正是由于上述问题的存在，近几年来普通的病床得已经无法满足当今病人与医院的需要。为此我国加大了对医疗护理器械的研发扶持力度，为方便偏瘫病人和长期卧床的病人使用的及护理、吃饭、等功能于一体的多功能护理床就此应运而生，为广大生活不能自理患者带来了又一福音。现在普通家庭对于价格适中的护理床的需求正日益提高，以前是简易的记理床，后来加上餐桌和护栏；再后来是加上了排便孔和滑行轮；现在是及多功能于一体的电动翻身护理床。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。同时，护理床的发展方向又可从动力形式和功能两个方面来分析(如表1.1，图1.1所示）。表1.1 多功能护理床的功能分类名称优点存在问题功能基础型护理床1. 结构、生产工艺简单易于制造2.价格便宜1.功能比较简单，不能实现使用者的护理要2.手动为主，操作麻烦3.造型传统，舒适性差4.应用范围局限功能普通型护理床1. 一般为电动，用户可简单地操作控制2. 能完成基本的护理功能3. 增添了辅助功能接口4. 整体造型得到改进1. 市场价格偏高2. 功能启动柔性差，衔接不连贯3. 功能一体化造成功能浪费4. 生产技术含量低，容易被仿制5. 文字图像识别功能差功能高级型护理床1. 护理功能完善2. 功能调整定位准确，连贯性好3. 结构设计合理安全4. 造型新颖，符合人体学5. 文子、标识容易识别1. 市场售价极其昂贵，造成功能浪费严重2. 整体可拆性差，运输、安装繁琐图1.1 多功能护理床的功能分类 多功能护理床所能完成的体位调整以及多功能护理床的动力类型（如图1.2 、图1.3、图1.4所示）。图1.2 多功能护理床可帮助病人实现的形态图1.3 手动多功能护理床外观图1.4 电动多功能护理床的外观随着护理行业的发展以及人民的需求，也必将导致多功能护理床向着功能全面发展，手动必将被自动所代替。目前市场上生产多功能护理床的商家主要有北京的佳康时代医疗器械公司，江苏永新医用设备公司，江苏欣盛医疗器械有限公司等。各个公司所开发的不同型号的护理床的价格也有所不同，手动的比较便宜大约千元左右，电动的贵一些的则需要两三千左右。同时，市场上又出现各种山寨医疗器械厂生产的护理床，一场护理大业就要到来。2.2多功能电动床的形式及特点从整体结构上讲，多功能翻身护理床可以分为总体框架、曲腿部件、抬背部件功能模块。在总体布局时，有以下几方面要求：1、 综合考虑两种状态下的尺寸、稳定性和强度要求；2、布局要使各个模块的机构运动相对简单，并解决好干涉问题；3、分配好每个部件的尺寸，最大限度地利用床下有限的空间；4、要尽可能地把传动部件隐藏给人以安全感，避免心理恐慌。从以上设计角度除法，根据前文确定的设计原则，确定护理床采用床面大尺寸，支撑框架略小的结构，有利于空间的节约；移动方式为前面布置两个万向轮，从而使得转弯半径较小；各个功能模块机构初步选用连杆结构，以方便实现各床面板的运动规律，其驱动元件均布置于支撑框架下层，以保证机构传动角和框架强度要求；各零部件近似对称布置于床面之下，使机器人重心始终处于机构中间位置，以增强整体稳定性和使用者的心理安全感。2.3.2床面设计多功能护理床床面设计的特点在于要实现的运动较多，而且每块床板都必须能够沿相互垂直的方向转动，这就给床板之间的连接提出了很高的要求，结合所需实现的功能，本文提出采用分体式双层床面结构（如图2.3所示)。图2.3 床面结构示意图其中，床板1为背板，2为臀板：3为大腿板，4为小腿板，各床板之间通过铰链相互连接，整体床面则通过臀部下层板固定到支撑框架之上。护理床所需的各个动作都能够通过传动部件带动相应的床板组联动实现（参见表2.2）。表2.2 各床板X向尺寸尺寸项具体数值背板370臀部板130大腿板200小腿板300各床板的尺寸基于GB10000-88常用人体测量数据确定。参考市场上的护理床尺寸，根据专家给出的数据进行选择后，最终尺寸见表2.3。表2.3 多功能护理床实现功能所需的床板联动功能项相关参数备注平躺各床板均水平抬背背板与水平面夹角为080o 1、2、11床板组合联动，绕Y1轴翻转曲/伸腿 大腿板与水平面夹角035o小腿板与水平面夹角为-20o0 5、6、13床板组合联动，绕Y2轴翻转；7、8、14床板组合联动，绕Y3轴翻转2.3抬背、腿机构的设计抬腿机构的构型相对来讲和抬背机构是相同的，抬背机构和抬腿机构总体的简图如图2.6，图2.7所示。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”。图2.6 抬背机构简图图2.7 抬腿机构简图3设计的基本内容、拟解决的主要问题3.1设计基本内容结合病人的实际情况和病人的实际需要，我们这款多功能病床主要实现以下功能：1. 帮助病人坐起功能，使病人可以在任何自己感觉舒适的位置坐下。2. 帮助病人屈膝功能，使病人腿部处于所需的舒适位置。3.2拟解决的主要问题1、多功能护理床运动结构的设计2、多功能护理床的机构的设计3、多功能护理床的零件的设计4、多功能护理床的三维建模4 技术路线1.收集资料，分析研究资料，明确设计内容；2.根据设计技术要求，完成总体结构方案的拟订；3.零件的加工的设计；4.床体整体框架的搭建；5.步进电机安装的设计；6.利用CAD绘制总体装配图及零件工作图；7.整理设计说明书。5 进度安排2月27日3月15日：查找相关资料，完成文献综述。 3月16日4月19日：撰写开题报告。初步确定设计总体方案。4月20日5月24日：大体完成各部分的设计和绘制装配图和相应零件图撰写设计说明书。5月25日6月7日： 提交正式设计教师审核。6月8日6月15日： 按照学院的规范要求排版打印设计说明书。上交毕业设计文件准备毕业答辩，参加毕业答辩。 6 参考文献1 孙桓，陈作模.机械原理（第六版）.高等教育出版社.2001.5.2 刘鸿文.材料力学.高等教育出版社. 2002.93 范钦珊，殷雅俊. 材料力学.北京，清华大学出版社.20044 濮良贵，纪名刚.机械设计. 高等教育出版社.2001.4 第7版5 李杞仪，赵韩主编. 机械原理. 武汉：武汉理工大学出版社，2009.86 吴宗泽.机械零件设计手册.机械工业出版社.2004.17 王昆等.机械设计课程设计.高等教育出版社.1995.128 王文斌等.机械设计手册. 第3版.北京，机械工业出版社.2004.89 朱冬梅，胥北澜.画法几何及机械制图.第5版.高等教育出版社.2000.1210 白建军，张华，刘继忠轮椅床智能座便器的设计【J】机械设计与研究， 2010，26(1)：121-12411 吴剑机器人化多功能护理床的研究与开发【D】华南理工大学，2003