多功能护理床的结构设计
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1 总体方案
1.1 护理床相关要求 （1）能够实现病人所需的各个体位要求，如背起、屈膝、侧
翻等位姿。 （2） 活动床板的撑起角度范围应参照有关医疗护理方面
的相关要求[3]。 1.2 护理床的组成
除 固 有 机械 结 构 外 ，床 架 整 体 框 架 还 包 括 各 种 电 机 安 装 模块。整个多功能护理床内有四个直流直线电动电机，分别执 行背起、屈膝、左右侧翻等动作。 1.3 护理床的基本参数 1.3.1 整体尺寸确定
关键词：老龄化；多功能护理床；结构优化
0 引言
与 国 外 各种 功 能 完 善 的 智 能 护 理 床 产 品 相 比 ，我 国 护 理 床多数停留在手动操作、功能单一的技术水平[1]。如何实现康 复床的人性化、智能化和集成化发展，成为当下研究的热点问 题，对应的研究成果也成为市场极力追逐的目标[2]。
3 关键零部件校核
整 个 床 的 重 量 都 压 在 床 底 架 的 长 杆 上 ，底 架 长 杆 设 计 尺 寸的长度设置为1 440 mm，在床底架长杆上设置了两个支撑 点，假设床体的重量为400 kg，病人的重量为150 kg，总重量为 550 kg，受力如图5所示。
［参考文献］ [1] 郑静.长期 卧床 病 人的 家庭 护理[J].科 学生 活 ，2014（10）：
（哈尔滨理工大学荣成学院，山东 威海 264300）
摘 要：我国作为一个人口众多的国家，社会正逐渐进入老龄化，如何更好地照顾老人及残障人士已经成为亟待解决的问题。现针 对多功能护理床的结构进行优化设计，提出了一套新型多功能护理床的总体设计方案，介绍了护理床整体结构以及床框架和平面连杆 机构等各个零部件的详细设计，最终实现了预期设计技术要求。
版社，2008.
收稿日期：2019-05-21 作者简介：孙士永（1977—），男，河南开封人，工程师，研究方 向：机型设计与制造。
132
Sheji yu Fenxi◆设计与分析
图3 屈膝机构示意图 2.4 床架设计
床架作为多功能护理床的重要组成部分之一，包括床板、 床架和脚轮，如图4所示。床架主要用来承受载荷，因此需要保 证它的承受能力，从而延长护理床的使用寿命[6]。
图6 床底架的长杆各段所受的剪力及弯矩 整体而言，床架力学性能优良，受力情况满足机构设计要求。
根据中华人民共和国行业标准YY 0003—1990《病床》的 有关规定，并参考市场上现有护理床相关尺寸，最终确定整体 外形尺寸为：长×宽×高=2 110 mm×1 160 mm×1 065 mm。 1.3.2 床板转动角度
根据中华人民共和国行业标准YY 0003—1990 《病床》的 有关规定，并参考市场上现有护理床相关尺寸，最终确定各个 位姿床板转动角度为：
背起角度在0毅～75毅范围内，并且随着背起功能开始实现 动作的作用。
侧翻角度在0毅～75毅范围内，可根据病人要求随意调整床 体左右侧翻的角度，实现病人自然舒适的侧翻身。
曲膝角度在0毅～45毅范围内，腿部床板开始弯曲，实现病人 腿部的自然状态放置。
2 具体结构设计
2.1 背起机构设计 电动推杆一端铰接于床架上，另一端铰接于背起连杆上，
背 起 连 杆 的 一 端 铰 接 于 床 架 上，另 一 端 通过 滚 子 与背 部 支 撑
项 目 名 称 ：国 家 级 大 学 生 创 业 实 践 项 目“基 于 PLC 的 智 能 康 复床控制系统设计和多功能护理床的结构设计” （201910214041）
板进行连接，臀部பைடு நூலகம்撑板焊接固定于床架上，电动推杆的推动 使背起连杆绕着床架发生转动，从而实现背起运动[4]。具体结 构如图1所示。
2具体结构设计21背起机构设计电动推杆一端铰接于床架上另一端铰接于背起连杆上背起连杆的一端铰接于床架上另一端通过滚子与背部支撑板进行连接臀部支撑板焊接固定于床架上电动推杆的推动使背起连杆绕着床架发生转动从而实现背起运动4
设计与分析◆Sheji yu Fenxi
多功能护理床的结构设计
郎建志 孙硕伟 李欣泽 赵祥民
（上接第131页）
对于产品结构的优化方法很多，如有限元分析、响应面法 等等 ，对 于 技 术 设 计 人 员 来 说 ，它 们 都 具 有 一 定 的 实 践 意 义 ，希望本文的介绍能够为产品设计方面的技术人员提供一 些借鉴。
[2] AutoCAD Mechanical 2014版[Z].
［参考文献］ [1] 成大先.机械设计手册 第1、3卷[M].5版.北京：化学工业出
22-23. [2] 廖翼.智能护理床的发展现状与趋势[J].医疗装备，2013，26
（10）：5-7. [3] 刘方圆.多功能护理床的创新设计与运动动力研究[D].淄
博：山东理工大学，2015. [4] 王玉昭.面向多功能护理床的机构设计与分析[D].上海：上
海工程技术大学，2016. [5] 朱凤武，岳仕达，闫东旭，等.单总线二路电动推杆控制系统
4 结语
本 文 主 要 对 多 功 能 护 理 床 的 结 构 进 行 设 计 ，提 出 了 总 体 的设计方案，根据各个原动件的运动规律，确定各个机构的运 动性能，从而验证各机构的合理性。最后，通过对机构的运动 分析可知，多功能护理床的运动平稳性良好，床板受力均匀， 达到预期设计要求。
图4 床架结构示意图
的研究[J].中国农机化学报，2015，36（5）：251-254. [6] 石成瑜.面向瘫痪老人的多功能护理床设计与研究[D].大
连：大连交通大学，2014.
图5 床底架受力示意图 计算床底架的长杆各段所受的剪力及弯矩，如图6所示。
收稿日期：2019-05-07 作者简介：郎建志（1998—），男，黑龙江大庆人，研究方向：机 械电子工程。
图1 背起机构示意图 2.2 侧翻机构设计
电动推杆、翻转连杆与背起机构的连接类似；床侧板通过 螺栓与臀部支撑板铰接。电动推杆的运动使翻转连杆绕床架 转动，从而实现侧翻运动[5]。具体结构如图2所示。
图2 侧翻机构示意图 2.3 屈膝机构设计
电动 推 杆 一 端 铰 接 于 床 架 上 ，另 一 端 铰 接 于 屈 腿 连 杆 Ⅰ 上，屈腿连杆Ⅰ又和屈膝连杆Ⅱ相铰接，屈膝连杆Ⅱ再和大腿 支撑板铰接；屈膝连杆Ⅰ和大腿支撑板通过不同的铰接分别 固定于床架上。电动推杆的推动使得屈膝连杆绕着床架发生 转动，通过屈膝连杆Ⅱ与大腿支撑板相铰接，从而实现屈膝运 动。具体结构如图3所示。
1.1 护理床相关要求 （1）能够实现病人所需的各个体位要求，如背起、屈膝、侧
翻等位姿。 （2） 活动床板的撑起角度范围应参照有关医疗护理方面
的相关要求[3]。 1.2 护理床的组成
除 固 有 机械 结 构 外 ，床 架 整 体 框 架 还 包 括 各 种 电 机 安 装 模块。整个多功能护理床内有四个直流直线电动电机，分别执 行背起、屈膝、左右侧翻等动作。 1.3 护理床的基本参数 1.3.1 整体尺寸确定
关键词：老龄化；多功能护理床；结构优化
0 引言
与 国 外 各种 功 能 完 善 的 智 能 护 理 床 产 品 相 比 ，我 国 护 理 床多数停留在手动操作、功能单一的技术水平[1]。如何实现康 复床的人性化、智能化和集成化发展，成为当下研究的热点问 题，对应的研究成果也成为市场极力追逐的目标[2]。
3 关键零部件校核
整 个 床 的 重 量 都 压 在 床 底 架 的 长 杆 上 ，底 架 长 杆 设 计 尺 寸的长度设置为1 440 mm，在床底架长杆上设置了两个支撑 点，假设床体的重量为400 kg，病人的重量为150 kg，总重量为 550 kg，受力如图5所示。
［参考文献］ [1] 郑静.长期 卧床 病 人的 家庭 护理[J].科 学生 活 ，2014（10）：
（哈尔滨理工大学荣成学院，山东 威海 264300）
摘 要：我国作为一个人口众多的国家，社会正逐渐进入老龄化，如何更好地照顾老人及残障人士已经成为亟待解决的问题。现针 对多功能护理床的结构进行优化设计，提出了一套新型多功能护理床的总体设计方案，介绍了护理床整体结构以及床框架和平面连杆 机构等各个零部件的详细设计，最终实现了预期设计技术要求。
版社，2008.
收稿日期：2019-05-21 作者简介：孙士永（1977—），男，河南开封人，工程师，研究方 向：机型设计与制造。
132
Sheji yu Fenxi◆设计与分析
图3 屈膝机构示意图 2.4 床架设计
床架作为多功能护理床的重要组成部分之一，包括床板、 床架和脚轮，如图4所示。床架主要用来承受载荷，因此需要保 证它的承受能力，从而延长护理床的使用寿命[6]。
图6 床底架的长杆各段所受的剪力及弯矩 整体而言，床架力学性能优良，受力情况满足机构设计要求。
根据中华人民共和国行业标准YY 0003—1990《病床》的 有关规定，并参考市场上现有护理床相关尺寸，最终确定整体 外形尺寸为：长×宽×高=2 110 mm×1 160 mm×1 065 mm。 1.3.2 床板转动角度
根据中华人民共和国行业标准YY 0003—1990 《病床》的 有关规定，并参考市场上现有护理床相关尺寸，最终确定各个 位姿床板转动角度为：
背起角度在0毅～75毅范围内，并且随着背起功能开始实现 动作的作用。
侧翻角度在0毅～75毅范围内，可根据病人要求随意调整床 体左右侧翻的角度，实现病人自然舒适的侧翻身。
曲膝角度在0毅～45毅范围内，腿部床板开始弯曲，实现病人 腿部的自然状态放置。
2 具体结构设计
2.1 背起机构设计 电动推杆一端铰接于床架上，另一端铰接于背起连杆上，
背 起 连 杆 的 一 端 铰 接 于 床 架 上，另 一 端 通过 滚 子 与背 部 支 撑
项 目 名 称 ：国 家 级 大 学 生 创 业 实 践 项 目“基 于 PLC 的 智 能 康 复床控制系统设计和多功能护理床的结构设计” （201910214041）
板进行连接，臀部பைடு நூலகம்撑板焊接固定于床架上，电动推杆的推动 使背起连杆绕着床架发生转动，从而实现背起运动[4]。具体结 构如图1所示。
2具体结构设计21背起机构设计电动推杆一端铰接于床架上另一端铰接于背起连杆上背起连杆的一端铰接于床架上另一端通过滚子与背部支撑板进行连接臀部支撑板焊接固定于床架上电动推杆的推动使背起连杆绕着床架发生转动从而实现背起运动4
设计与分析◆Sheji yu Fenxi
多功能护理床的结构设计
郎建志 孙硕伟 李欣泽 赵祥民
（上接第131页）
对于产品结构的优化方法很多，如有限元分析、响应面法 等等 ，对 于 技 术 设 计 人 员 来 说 ，它 们 都 具 有 一 定 的 实 践 意 义 ，希望本文的介绍能够为产品设计方面的技术人员提供一 些借鉴。
[2] AutoCAD Mechanical 2014版[Z].
［参考文献］ [1] 成大先.机械设计手册 第1、3卷[M].5版.北京：化学工业出
22-23. [2] 廖翼.智能护理床的发展现状与趋势[J].医疗装备，2013，26
（10）：5-7. [3] 刘方圆.多功能护理床的创新设计与运动动力研究[D].淄
博：山东理工大学，2015. [4] 王玉昭.面向多功能护理床的机构设计与分析[D].上海：上
海工程技术大学，2016. [5] 朱凤武，岳仕达，闫东旭，等.单总线二路电动推杆控制系统
4 结语
本 文 主 要 对 多 功 能 护 理 床 的 结 构 进 行 设 计 ，提 出 了 总 体 的设计方案，根据各个原动件的运动规律，确定各个机构的运 动性能，从而验证各机构的合理性。最后，通过对机构的运动 分析可知，多功能护理床的运动平稳性良好，床板受力均匀， 达到预期设计要求。
图4 床架结构示意图
的研究[J].中国农机化学报，2015，36（5）：251-254. [6] 石成瑜.面向瘫痪老人的多功能护理床设计与研究[D].大
连：大连交通大学，2014.
图5 床底架受力示意图 计算床底架的长杆各段所受的剪力及弯矩，如图6所示。
收稿日期：2019-05-07 作者简介：郎建志（1998—），男，黑龙江大庆人，研究方向：机 械电子工程。
图1 背起机构示意图 2.2 侧翻机构设计
电动推杆、翻转连杆与背起机构的连接类似；床侧板通过 螺栓与臀部支撑板铰接。电动推杆的运动使翻转连杆绕床架 转动，从而实现侧翻运动[5]。具体结构如图2所示。
图2 侧翻机构示意图 2.3 屈膝机构设计
电动 推 杆 一 端 铰 接 于 床 架 上 ，另 一 端 铰 接 于 屈 腿 连 杆 Ⅰ 上，屈腿连杆Ⅰ又和屈膝连杆Ⅱ相铰接，屈膝连杆Ⅱ再和大腿 支撑板铰接；屈膝连杆Ⅰ和大腿支撑板通过不同的铰接分别 固定于床架上。电动推杆的推动使得屈膝连杆绕着床架发生 转动，通过屈膝连杆Ⅱ与大腿支撑板相铰接，从而实现屈膝运 动。具体结构如图3所示。
