下载文档原格式
多功能护理床一、总功能描述1、可辅助病人由仰卧位改为坐位2、可辅助实现床的加宽功能，从而3、所有动作均由手动或电动完成二、功能分析与求解1、功能分析如图所示2、功能分解将多功能护理床从结构上分为电源，控制系统部分，平面连杆机构（包括伸缩机构），齿轮齿条机构以及床的面板与框架。
三、功能元求解功能一：由仰卧位改为坐位方案一：机构简图1——背部支板2——连杆3——电动推杆4——机架方案分析：机构依靠电动推杆3的相对运动是长度发生变化，由于长度的变化使得构件2发生转动，从而使背部支板1 绕铰链点转动实现支背运动。
该机构原动件为1，自由度为1，具有确定的运动。
方案二：机构简图1——背部支板2——电动推杆3——机架方案分析：电动推杆2的长度变化直接带动背部支板1绕铰链转动，该机构原动件为1，自由度为1，具有确定的运动，并且结构简单，占用的空间小。
功能四：小腿弯曲（坐立）功能方案一：机构简图：1——小腿支撑板2——电动推杆3——机架功能分析：当电动推杆2伸长时，直接带动小腿支撑板1绕铰链点转动。
该机构原动件为1，自由度为1，具有确定的运动，并且结构简单，占用的空间小，易于实现。
久卧的病人需要坐立，此时支背机构与曲腿机构同时或分开运动，实现病人的坐立。
而且当病人需要排便时，也可以使曲腿机构动作，更加方便病人排便。
方案二：机构简图：1——小腿支撑板2——滑块3——连杆4——电动推杆5——机架功能分析：当电动推杆4伸长时，使得连杆3绕着转动副转动，从而带动滑块2和小腿支撑板发生相对运动，使得支撑板绕铰链转动，辅助病人完成去小腿及坐立的功能。
四、总功能求解1、动力装置此多功能护理床采用电机驱动或手动，电动驱动方式响应速度快，传动平稳，容易控制，并且工作状态不会受到环境的影响。
考虑到家庭用电以及床下的空间，采用交流电机和直线电动推杆。
它们的机械特性以及过载能力较强，低速平稳性好，控制方便，还可以实现正反转，自动化程度高，所以采用。
多功能病床设计1.2设计目标及要求。
31.3设计原则及方法。
42多功能病床详细设计。
42.1总体框架设计。
42.2抬腿部件设计。
52.3抬背部件设计。
62.4整床升降设计。
73多功能病床控制系统设计。
83.1控制系统结构设计。
83.2控制系统功能设计。
94多功能病床建模和分析。
104.1建模过程。
104.2分析结果。
115结论。
12参考文献。
13正文一、多功能病床总体设计1.1 研究背景及意义随着我国社会人口结构老龄化趋势日趋明显，对医护护理行业有了更高的要求。
因此，设计一款多功能病床，以满足危重病人、瘫痪病人及行动不便的病人的需求，具有重要的现实意义和应用价值。
1.2 设计目标及要求本文设计的多功能病床具有帮助病人坐起、屈膝、排便、翻身等功能。
同时，该病床还要具有质量可靠性高、操作方便、安全稳定等特点。
设计过程中，需要考虑到病人的舒适度和护理人员的工作便利性。
1.3 设计原则及方法本文采用自顶向下的设计方法，先拟定病床的整体设计方案，再对主要部件进行详细设计。
在设计过程中，采用先进的计算机辅助设计软件solidworks对多功能病床进行建模和分析，确保机构运行的安全性和稳定性。
二、多功能病床详细设计2.1 总体框架设计多功能病床的总体框架采用高强度钢材制作，具有承重能力强、结构稳定等特点。
床头和床尾各自设置一个操作面板，方便病人和护理人员操作。
床面采用高密度海绵垫和透气的皮革面料，舒适度高。
2.2 抬腿部件设计抬腿部件由电机、减速器、齿轮、导杆等组成。
通过电机驱动齿轮，带动导杆上下运动，实现抬腿功能。
同时，为了保证病人的安全性，设计了电机过载保护装置。
2.3 抬背部件设计抬背部件由气动缸、导杆、减速器等组成。
通过气动缸将导杆带动，实现抬背功能。
为了保证病人的安全性，设计了气动缸行程限制装置。
2.4 整床升降设计整床升降部件由电机、减速器、齿轮、导轨等组成。
通过电机驱动齿轮，带动导轨上下运动，实现整床升降功能。
多功能治疗床
多功能治疗床是一种为病人提供各种治疗方式的床，它具有多项功能，可以适应不同病人的需求。
这种床的设计理念是提供一个舒适和安全的治疗环境，以便病人能够更好地进行康复和治疗。
首先，多功能治疗床具有调节高度的功能。
不同病人的身高和病情不同，因此床的高度应该能够随意调节。
这样可以确保医护人员在进行治疗时能够更好地接触到病人，并且病人也能够更轻松地上下床。
其次，多功能治疗床还配备了一个可调节角度的床头。
有些病人可能需要保持半坐姿进行呼吸或消化系统的恢复，而有些病人则需要保持平躺姿势进行休息。
通过调整床头的角度，病人可以选择适合自己病情的姿势，以获得更好的治疗效果。
此外，多功能治疗床还具有升降床轮和安全围栏。
升降床轮可以帮助医护人员更方便地移动床位，使病人能够轻松地进行康复活动。
安全围栏则可以保护病人免受意外摔落的伤害。
还有，多功能治疗床还装备有注射泵和滴液架。
这些设备可以在病人需要接受药物或静脉输液时提供便利，确保医疗护理的顺利进行。
最后，多功能治疗床还配备有电动控制面板。
病人可以通过触摸屏幕或按钮来调节床的各种功能，如升降高度、调节角度和开启灯光等。
这种设计让病人能够在床上自主控制自己的舒适
度，提高了病人的参与感和满意度。
综上所述，多功能治疗床是一种能够为病人提供全方位治疗的床。
它具有调节高度和角度的功能，配备了升降床轮和安全围栏，还有注射泵和滴液架。
而且，它还配备了电动控制面板，让病人能够自主控制床的各种功能。
这种床的设计可以大大提高病人的治疗效果和生活质量，为医护人员提供更方便的工作环境。
多功能病床课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解多功能病床的基本结构及其工作原理，掌握相关科学知识。
2. 学生能够描述多功能病床在不同医疗场合的应用，了解其在现代医疗领域的重要性。
技能目标：1. 学生能够通过观察、分析、实践等方式，培养解决问题的能力和创新思维。
2. 学生能够运用所学的知识，设计简单的多功能病床模型，提高动手实践能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对多功能病床产生浓厚的兴趣，激发对医学科技领域的探索热情。
2. 学生通过学习，认识到科技发展对医疗事业的重要推动作用，增强社会责任感和关爱他人的意识。
3. 学生在团队合作中，学会互相尊重、协作，培养良好的沟通能力和团队精神。
课程性质：本课程为科技实践活动课，结合学生所在年级的知识深度，以多功能病床为主题，引导学生学习相关知识，培养实践能力和创新精神。
学生特点：六年级学生具有较强的求知欲和动手能力，对新鲜事物充满好奇心，具备一定的团队合作意识。
教学要求：教师应关注学生的个体差异，提供丰富的教学资源，引导学生积极参与实践，鼓励创新思维，确保学生在课程中取得具体的学习成果。
同时，注重情感态度价值观的培养，使学生在学习过程中形成正确的价值观。
二、教学内容1. 多功能病床概述- 了解多功能病床的定义、发展历程及其在现代医疗领域的地位。
- 教材章节：《科技与生活》中的“医疗科技发展与应用”。
2. 多功能病床的结构与原理- 学习多功能病床的主要组成部分、功能及其工作原理。
- 教材章节：《物理》中的“简单机械与电器”及《科技与生活》中的“医疗设备原理”。
3. 多功能病床的应用- 探讨多功能病床在临床治疗、康复护理等方面的应用。
- 教材章节：《科技与生活》中的“医疗设备应用”。
4. 设计与制作多功能病床模型- 学习如何设计多功能病床模型，并进行实际制作。
- 教材章节：《科技制作》中的“设计与制作”。
5. 多功能病床相关案例分析- 分析国内外多功能病床的创新案例，激发学生创新思维。
Mechanism Design and Simulation Analysis of MultifunctionalNursing BedAbstract--This research develops a new multifunctional nursing bed that can realize the movements of turning left and right sides and defecating on the bed for clinical use. And use the ADAMS to analysis the effects to the motor torque from the force on the rotated board, friction of contact pair and space position. By analysis of dynamic on the model of the main mechanism can get the curves and the influences of torque, which plays an important guiding role in selecting appropriate motor and installation structure.Keywords-- nursing bed、ADAMS、dynamic analysisI. INTRODUCTIONNursing beds as parts of medical equipments are necessary for hospital care, and has been widely used in hospitals, nursing homes, retirement homes and many other fields. However, the prices of good quality nursing beds are expensive, the new study can reduce the cost and the difficult of care, for example, to the patients resting on the bed for a long time, their turning over and lifting back required nurses have sufficient physical strength. Common beds just have head up, leg flexion and extension functions, this bed adds the function as rolling around, defecating on the bed and so on as needed [1].II. MECHANISM DESIGNThe nursing bed can be divided into four parts by the structure and function as: bed body, control cabinet, a framework for activities, removable bed pan. Block diagram as in Fig. 1.In the control cubicle, the installment has the master control board, the motor-driven board, the transformer, the switching power supply and so on. The control cubicle connects with the nursing bed by the connection. Except the fixed mechanism, the bed body also includes the drive motor and the vane organization. The active frame installmenthas the wheels, which may be separated from the nursing bed. In the frame there are the water tank, stool which can rise and fall and the hot air blower. The transportable bed pan also installs wheels and can insert into the active frame. In addition, the control system also includes the wire operators, the LCD and so on. In the system there are six DC motors which complete the actions of rising and falling of the head, the flexion of the leg, rolling around of the left and right, opening and closing of the vane and rising and falling of the stool and so on.A. Bed FunctionThe bed activity functions including the rising and falling of the head, the flexion of the leg and the bed body turn sides which satisfied patient's active request basically, favors the patients to improve their blood circulation and prevents the bedsore. This nursing bed has designed the flexion of the leg conforms to human body's movement characteristic. The bed body side turns may divide into three movements: the left side to turn, the right side to turn and the even side. Fig. 2, Fig. 3, Fig. 4 is the bed body's three movements.B. Nursing FunctionThe defecation function is rare in other electric nursing bed whichsuits the paralysis patient especially. In the middle of the bed body there is a rectangular opening, where can only seen two vanes in the normal condition. When defecating, the vane turns down to makes a breach, then the defecation device rise. After the defecation completed, the vane upturns continues to fill the gap. The defecation device is composed of the active frame and the motion bed pan which can inserts into the frame, and the entire frame can coordinate to load the bed body. The nursing bed can also provide the functions of spraying water and drying. In the active frame installed the water tank, the hot air blower and the solenoid valve. The water tank has a water pump, heater, the temperature sensor and the water level sensor. It can be realized that the water temperature establishment, the water temperature maintains and the water tank volume automatic increase and so on under the controller's control.The patient who is sick bed in long-term is the major recipients of this nursing bed. Before defecate, press the key "stool raise" on the remote control, two vanes open, and then the stool raise, plate of the stool erects automatically, and so as to the bed pan. The patient can defecate after these movements completed. After the defecation completes, press corresponding key, carries on the flushing first, then uses hot blast drying, which has manifested the human nursing function. The water for flushing is preserved in the tank, and use heating wire to maintain the temperature. It's needed to gather and process of the temperature in order to realize the control of it, the gather can completed by the sensor, the process and control can completed by the monolithic integrated circuit. As a result of the patient's defecate time is uncertainty, and requests maintains the temperature constant, for the aim of providing appropriate temperature momentarily.III. SYSTEM MODELINGA. ModelingNursing bed is a very complex structure, which can divided into the mechanical component of the bed body, the active frame, the transportable bed pan, the electronic control system and the motor driven system by the structure and the function. Fig. 5 is the geometric modeling graph of the vane [2].B. Contact Pairs ProcessingFig. 6 is the geometric modeling graph of the vane lever and actuating arm. The axis of one of the vane lever end fixed with the vane, the other end has a curve groove. Both sides of the vane actuating arm are round axes, whose axle centers are parallel. One axis is linked with the motor and fixed, the other coordinated with the curve groove to form a contact. The motor caused the actuating arm to reverse, which can realize opening and closing of the vane.IV. SIMULATION ANALYSISThe purpose of dynamics simulation of the vane is to analysis the influence to the torque in the different condition, and guide to improve the design and select the appropriate drive motor [3].A. Influence to Torque from ActionThe sizes of the left and right vanes are not equal, but the motors are same. Select the right one which has a greater area and force to analysis [4]. Select the action point in middle of the two vanes, and the arm of the force is 15 cm. The fiction coefficient of the steel is 1.2 to 1.4, and 0.02 to 0.05 after lubricated, takes the fiction coefficient of 0.05.The curves are not smooth seen from Fig.7 and Fig.8, as the high frequency component coupling to them analyzed mathematically, which were considered to be vibration in actual. It is also discovered that the vane has a phenomenon of vibration, which meet with the simulated data when testing. The vibration has a relation to the stress, nature of material, rigidity of material, osculating curve of rigid body, fiction coefficient and so on. It is inferred from the simulation analysis that the bigger stress the smaller vibration. Make sure the contact surfaces are smooth when design the curve groove of the vane lever to reduces the nonessential vibration. Fig.9 is the angular velocity when the stress is 500N, the vibration situation can be observed obviously [5].The actual action to the vane from the patient is not constant but increases gradually when the vane turns to the level position nearby. So that, select the larger motor torque as far as possible to prevent overloading.B. Influence to Torque from Friction CoefficientThere are three kinds of restraints altogether in the vane simulation:fixed restraint, hinge restraint and contact restraint. The fixed restraint cannot cause the fiction force, but the hinge restraint and the contact restraint can. The hinge to the hinge restraint can be processed as sliding bearing. The fiction coefficient of sliding bearing is small. The dynamic fiction coefficient of sliding bearings is 3.0 x 错误！未找到引用源。
多功能病床的设计目录摘要 (3)关键词 (3)Abstrac (3)Key words (3)第1章绪论 (4)1.1设计的目的和意义 (4)1.2设计的目标和任务 (4)第2章方案的比较和选择 (5)2.1 方案一 (5)2.1.1 床板结构示意图 (5)2.1.2坐起及曲膝的方案 (5)2.1.3左右翻身的方案 (6)2.1.4床上排便的方案 (7)2.1.5吃饭装置的方案 (7)2.2 方案二 (8)2.2.1 床板结构示意图 (8)2.2.2坐起及曲膝的方案 (9)2.2.3左右翻身的方案发 (10)2.2.4床上排便的方案 (10)2.2.5吃饭装置的方案 (11)2.3 方案的对比和选择 (11)第3章机构设计 (11)3.1基本参数的设计 (11)3.2电动机的选择 (12)3.3坐起及曲膝机构的设计 (15)3.4翻转机构的设计 (15)3.5排便活门机构设计 (15)3.6餐桌机构的设计 (16)第4章零件设计 (17)4.1纵轴的设计与校核 (17)4.2横轴一、横轴二的设计与校核 (17)4.3螺杆的设计与校核 (18)4.4翻身机构中零件的设计与校核 (20)4.5坐起机构中零件的设计与校核 (21)4.6曲腿机构中零件设计与校核 (21)第5章设计总结 (22)5.1方案的评价与成本估算 (22)5.2与相近产品的比较及主要创新点 (22)5.3应用前景 (23)5.4存在的问题和改进建议 (23)参考文献 (23)多功能病床的设计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。
为老年患者服务的护理型病床的需求正不断增加。
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翻身、坐起、屈膝、排便及吃饭，解决了护理病人过程中的诸多不便，进而增强了我国护理业服务，有力地促进了我国的医疗保健事业的发展。
多功能家庭护理床设计说明书设计者：肖锋，程萌，刘龙雨，马月，王守波指导教师：马强，王震沈阳理工大学多功能家庭护理床设计说明书设计者：肖锋，程萌，刘龙雨，马月，王守波指导教师：马强，王震（沈阳理工大学机械工程学院）作品内容简介该护理床主要针对失去自理能力或能简单自理的人群设计，包括体弱的老人，全身、下肢瘫痪在床的病人以及严重伤员等。
病人或护理者可通过遥控操作实现病人的起身、屈腿等基本动作，并专为上肢能自如活动的病人提供了一个多功能活动平台，无需护理人的帮助便能自主完成饮食、阅读、吐痰、处理垃圾等活动。
同时该床能有效预防褥疮，并能减轻换床单的工作，必要时还可用于紧急转移病人。
1 研制背景及意义随着社会经济的迅速发展，人民生活水平的不断提高，伴随着人口寿命的不断增长，城市人口正逐步进入老龄化。
所以解决因身体虚弱卧床不起或因疾患导致生活不能自理的老年人的看护与照顾问题，是人口老龄化国家所面临的共同问题。
卧床病人所面临的问题：体弱、免疫力减退、有许多并发症。
单一的卧床姿势，个人卫生得不到及时的照顾，大小便、褥疮等问题日夜困扰着病人。
而繁琐的护理过程却会给病人带来生理和心理上的痛苦，同时也给护理人员带来负担。
目前市场上的一些护理床虽能解决病人起翻身，大小便等基本问题，但由于其在透气性与卫生性方面的缺陷，始终没有很好地解决病人的褥疮问题。
一些特殊病人，如骨折病人，心脏病患者在突发情况转移时不能随意搬动，容易给伤者造成二次伤害，严重者甚至死亡，这为救援工作造成很大阻碍。
另外，普通病人在危急时刻需要救援时也需要快速的转移设施与手段以及时拯救患者生命。
2 设计方案本作品为一款以电动为主，以手动为辅的多功能家庭护理床。
主要结构为：床体，电机升降系统，电机控制系统，可离合、可折叠担架以及可折叠护栏与可滑动桌面等构成。
所有主要结构均采用模块化设计理念与创新理念组合在一起，形成一个多功能的，可根据不同的理念和需求进行改装、升级的新产品。
摘要多功能医用护理床是一种针对危重病人和瘫痪病人的特殊需要而设计的，能随意调节床的背部和脚部的角度。
即使不能自理者，护理人员也可通过床边的控制器进行操作，减少照顾病、残患者的劳动强度。
本文针对上述情况，提出了一种新型的多功能医用护理床，采用三维数字化设计软件soliderworks对其进行建模和装配，然后导出到CAD进行修改。
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；以角加速度最大值的最小化作为优化目标函数进行运动学优化，以线性推杆受力的最大值最小化作为动力学优化目标函数，得到满足设计要求的机构参数。
采用力学理论分别对多功能医用护理床的主要零件进行力学计算，保证了机构运动的安全性及稳定性。
控制系统采用单片机控制，通过单片机控制，实现各个机构的运动，安装传感器来控制机构所转过的角度。
利用单片机为主的控制系统，达到控制要求。
关键词：多功能医用护理床，干涉检验，运动学优化，动力学优化，控制系统ABSTRACTMultifunction Nursing-bed is designed for those critically ill patients and the special needs of paralyzed patients designed bed is able to adjust the angle of the back and feet. Even if we can not take care of themselves, the nursing staff can also be operated bedside controller to reduce the care of sick and disabled patients with the labor intensity. In this paper, the above situation, a new type of multi-functional medical care beds, the use of digital three-dimensional design software for modeling and soliderworks its assembly, then export to CAD and correct it. 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; to angular acceleration The minimum value of objective function as for kinematic optimization, linear putting maximum stress as a dynamic optimization to minimize the objective function. Have to meet the design requirements of the body parameters. Finite calibration methods of mechanics of materials, respectively, of multi-bed medical care for the mechanical parts of the main check to ensure the safety of the movement and stability. Control system adopts microcomputer control, through MCU control, to achieve the movement of various agencies, to install sensors to control the body turn angle. Use of microcomputer-based control system to control demand.Key words:Multifunction Nursing-bed, interfere check, kinematics optimization, dynamics optimization, control system目录1 绪论 (1)1.1课题的目的及意义 (1)1.2 国内外研究状况及发展趋势 (1)1.3 本文主要研究内容........................................................ 错误！未定义书签。
