多功能醫(yī)用護(hù)理床設(shè)計(jì)【說明書+CAD+PROE】

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多功能電動(dòng)護(hù)理床是針對(duì)生活不能自理的老年病人、危重病人和癱瘓病人的特殊需要而設(shè)計(jì)的，能隨意調(diào)節(jié)床的背部和腳部的角度。即使不能自理的者，護(hù)理人員也可通過床邊的控制器進(jìn)行操作，減少照顧病、殘患者的辛苦。課題根據(jù)國家人口老齡化這一國情的需要而設(shè)計(jì)。針對(duì)市場需求開發(fā)設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用方便的多功能護(hù)理床并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)于產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。課題根據(jù)國家和上海市中長期發(fā)展綱要確定的研究方向和企業(yè)的具體需要，設(shè)計(jì)一種用于醫(yī)院病癥病人用的多功能護(hù)理床，解決病人身體和生理方面的需要，也減輕護(hù)理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。針對(duì)市場需求開發(fā)設(shè)計(jì)一種結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用方便的多功能護(hù)理床并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真，對(duì)于產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化具有重要意義。同時(shí)進(jìn)而提高了我國護(hù)理業(yè)服務(wù)，有力的促進(jìn)了我國的醫(yī)療保健事業(yè)的發(fā)展。 2 文獻(xiàn)綜述 2.1多功能電動(dòng)護(hù)理床的發(fā)展概況 多功能電動(dòng)護(hù)理床在國內(nèi)的發(fā)展概況簡介,近幾年在市場上已經(jīng)出現(xiàn)具有綜合功能手動(dòng)或電動(dòng)護(hù)理床，他們集中各項(xiàng)護(hù)理床的優(yōu)點(diǎn)，把微電子技術(shù)應(yīng)用到護(hù)理床上來，向遙控、自動(dòng)、輕便、數(shù)字方面邁進(jìn)。目前，新鄉(xiāng)小保姆床是護(hù)理床行業(yè)的領(lǐng)頭羊，多功能護(hù)理床B型由多用型向綜合性轉(zhuǎn)變[1]，能自動(dòng)完成坐臥、接便、除臭、按摩、捶背、逍遙、保健等服務(wù)，還有尿濕感應(yīng)，自動(dòng)控制功能等。但是其價(jià)格比較昂貴，很難為患者的消費(fèi)觀念所接受。相比較而言，本設(shè)計(jì)是針對(duì)患者的消費(fèi)觀念和生活水平，價(jià)格相對(duì)合理，而且本設(shè)計(jì)的功能也符合患者的必要需求，能夠幫助病人實(shí)現(xiàn)做起，屈膝，解決了護(hù)理病人過程中的諸多不便，即使不能自理者，護(hù)理人員也可通過床邊的控制器進(jìn)行操作，減少照顧病、殘患者的勞動(dòng)強(qiáng)度。 2.2多功能電動(dòng)護(hù)理床的國外研究概況 從全球市場來看，70%的醫(yī)療器械銷售額集中在前30家企業(yè)中。盡管企業(yè)數(shù)量眾多，產(chǎn)品研發(fā)能力卻普遍較弱。對(duì)國內(nèi)醫(yī)療器械行業(yè)而言，扶持大型醫(yī)療器械龍頭企業(yè)始終是重點(diǎn)任務(wù)?？萍疾?012年印發(fā)的《醫(yī)療器械科技產(chǎn)業(yè)“十二五”專項(xiàng)計(jì)劃》表示，將重點(diǎn)支持10-15家大型醫(yī)療器械企業(yè)，扶持40-50家創(chuàng)新型高技術(shù)企業(yè)，形成8-10家產(chǎn)值超過50億元的大型醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)集團(tuán)。推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研醫(yī)聯(lián)盟建設(shè)，促進(jìn)學(xué)科交叉、技術(shù)融合和資源整合。根據(jù)《健康中國2020戰(zhàn)略計(jì)劃研究報(bào)告》 ，衛(wèi)生部計(jì)劃設(shè)立210個(gè)項(xiàng)目基金[2]。其中，100個(gè)項(xiàng)目將資助醫(yī)用耗材研發(fā)，每個(gè)項(xiàng)目2000萬元；100個(gè)項(xiàng)目資助醫(yī)療器械研發(fā)，每個(gè)項(xiàng)目5000萬元；10個(gè)項(xiàng)目用于資助大型醫(yī)用設(shè)備研制，每個(gè)項(xiàng)目3億元左右。醫(yī)療器械市場是當(dāng)今世界經(jīng)濟(jì)中發(fā)展最快、國際貿(mào)易往來最為活躍的市場之一。處于絕對(duì)領(lǐng)先地位遠(yuǎn)東三大國，中國、日本、與印度在西方經(jīng)濟(jì)學(xué)家眼中屬于“遠(yuǎn)東三大工業(yè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國” [3]。這三個(gè)國家的醫(yī)械市場銷售額合計(jì)約占亞洲醫(yī)械市場總銷售額的70%，亞洲其他國家和地區(qū)的銷售額合計(jì)只占剩余30%的份額。印度的醫(yī)械產(chǎn)業(yè)規(guī)模遠(yuǎn)遜于中國。但印度政府過去幾年來大力發(fā)展旅游醫(yī)療經(jīng)濟(jì)新產(chǎn)業(yè)，大批西方游客前來印度看病兼旅游，使印度各大醫(yī)院生意興隆，與此同時(shí)，使得印度進(jìn)口醫(yī)械與大型診斷成像儀器產(chǎn)品數(shù)量大增。過去幾年來印度醫(yī)療器械市場一直保持20%的年增長率。目前全球的醫(yī)療器械及設(shè)備市場規(guī)模約2300億美元。其中美國是世界上最大的醫(yī)療器械生產(chǎn)國和消費(fèi)國，市場40%以上的醫(yī)療器械由其供應(yīng)，同時(shí)美國市場也消費(fèi)全球37%的醫(yī)療器械。全球醫(yī)療器械行業(yè)成長優(yōu)于藥品市場，未來將為此10%-15%復(fù)合增速。雖然發(fā)達(dá)國家占據(jù)了78%的市場份額，然而以中國為代表的發(fā)展中國家市場正經(jīng)歷著快速的成長，依靠成本優(yōu)勢(shì)和研發(fā)積累提升產(chǎn)業(yè)鏈地位。不斷增加的醫(yī)療費(fèi)用支出、日益提升的消費(fèi)能力和健康意識(shí)將是推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的積極因素，醫(yī)藥衛(wèi)生體制改革給行業(yè)發(fā)展注入額外動(dòng)力，成為釋放被壓抑需求和打開未來潛在空間的誘發(fā)力量。資源配置再平衡、升級(jí)換代以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移等內(nèi)外部動(dòng)力相互交織，中國醫(yī)療器械行業(yè)復(fù)合增長率將維持在20%-30% [4]。而從中研普華電動(dòng)護(hù)理床行業(yè)分析專家領(lǐng)銜撰寫的《2014-2018年電動(dòng)護(hù)理床行業(yè)競爭格局與投資戰(zhàn)略研究咨詢報(bào)告》中，我們能更加清晰的了解電動(dòng)護(hù)理床行業(yè)的市場規(guī)模、發(fā)展?fàn)顩r，相信多功能電動(dòng)護(hù)理床的投資前景非常廣闊。 2.3多功能電動(dòng)護(hù)理床的國內(nèi)研究概況 我國是世界上的人口大國，同時(shí)又是一個(gè)人口老齡化的大國，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國六十以上的老年人以達(dá)到1.34億，按照2%的使用蓋率計(jì)算，僅國內(nèi)就有268萬張的需求[5]。我國有大中型醫(yī)院，療養(yǎng)院，敬老院，以及新興建的老年公寓，約四萬余處，假如這些醫(yī)療養(yǎng)老機(jī)構(gòu)更新五十張床位，則全國的年需求量為兩百萬張。我國大多數(shù)家庭逐漸形成塔式結(jié)構(gòu)（四個(gè)老年人，兩個(gè)青年人，一個(gè)孩子）。隨著社會(huì)生活的加快年輕人既要忙于事業(yè)又要照顧家庭，老人和孩子，顯然力不從心，當(dāng)老人生活不能自理時(shí)就十分需要一種家庭式多功能電動(dòng)護(hù)理床。協(xié)助自己日常生活的必須。護(hù)理床在國內(nèi)的設(shè)計(jì)研究尚處于初級(jí)階段，產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)、造型有待進(jìn)一步的完善。國內(nèi)護(hù)理床的研究已德國、日本偉代表，各種護(hù)理功能正在逐步善，成熟[6]。但因其價(jià)格昂貴，很難為一般的消費(fèi)者所接受。本設(shè)計(jì)針對(duì)這一問題，既能夠滿足消費(fèi)者的需要，同時(shí)其價(jià)格也能為消費(fèi)者所認(rèn)可。 3研究內(nèi)容 本設(shè)計(jì)是多功能電動(dòng)護(hù)理床,由曲腿機(jī)構(gòu)，抬背機(jī)構(gòu)，升降機(jī)構(gòu)組成。護(hù)理床的總體構(gòu)思包括機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、控制運(yùn)動(dòng)以及總體位姿協(xié)調(diào)等問題。護(hù)理床的總體構(gòu)思包括機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、控制運(yùn)動(dòng)以及總體位姿協(xié)調(diào)等問題[7]。通過分析現(xiàn)有的護(hù)理床設(shè)計(jì)，我們很容易發(fā)現(xiàn)，為了實(shí)現(xiàn)床面某一個(gè)特定的體位姿態(tài)，傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法就會(huì)設(shè)計(jì)一套特定的機(jī)構(gòu)與之對(duì)應(yīng)。當(dāng)位姿數(shù)目越來越多時(shí)，所需機(jī)構(gòu)數(shù)目也隨之增加，同時(shí)空間體積也隨之膨脹。而床體的總體積是有一定限制的，即床體的長、寬、高、尺寸必須按照有關(guān)護(hù)理床標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定限制在某一個(gè)空間范圍之內(nèi)，才能夠滿足病人的舒適感的要求又滿足空間限制要求。多機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)的技術(shù)是源于模仿人體的運(yùn)動(dòng)，人體的運(yùn)動(dòng)具有極大的柔性。受此啟發(fā)將護(hù)理床的床面板進(jìn)一步加以細(xì)分，成為彼此之間相互獨(dú)立的面板[8]。 圖：多功能電動(dòng)護(hù)理床的外觀 4 研究方案 4.1總體方案 多功能電動(dòng)護(hù)理床在結(jié)構(gòu)上和功能上分為：床框架、平面連桿機(jī)構(gòu)、床板、控制系統(tǒng)組成。床框架除了固定的機(jī)構(gòu)以外，還包括各個(gè)電機(jī)安裝模塊。平面連桿機(jī)構(gòu)包括：曲腿機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、抬背機(jī)構(gòu)[9]。整臺(tái)多功能電動(dòng)護(hù)理床中共有四臺(tái)電機(jī)，分別完成頭部升降、腿部屈伸、整體升降等動(dòng)作。 圖：多功能電動(dòng)護(hù)理床三維模型 4.2機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.2.1屈腿機(jī)構(gòu) 屈腿機(jī)構(gòu)是電動(dòng)護(hù)理床上的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，主要實(shí)現(xiàn)腿部床板的向下彎曲。在向下彎曲的時(shí)候，腳板必須處于水平位置。多功電動(dòng)護(hù)理床的屈腿機(jī)構(gòu)是由電動(dòng)推桿連架桿I為腳踏板、連架桿II的位置放置小腿、電動(dòng)推桿固定于機(jī)架上。電動(dòng)推桿于連架桿I相連，電動(dòng)推桿利用電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)完成推桿動(dòng)作改變杠桿力臂長度，可以增大或加大行程。當(dāng)電動(dòng)推桿的行程最大時(shí)，桿力臂長度最大，此時(shí)連架桿I和連架桿II處于同一直線上；當(dāng)電動(dòng)推桿的力臂變小時(shí)，帶動(dòng)連架桿I向下轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)屈腿[10]。 連架桿II 電動(dòng)推桿 連桿I 機(jī)架 圖4.2.1屈腿機(jī)構(gòu) 4.2.2抬背機(jī)構(gòu) 抬背機(jī)構(gòu)是多功能醫(yī)用護(hù)理床上的一個(gè)關(guān)鍵機(jī)構(gòu)，其主要的功能實(shí)現(xiàn)患者在護(hù)理床的抬背及端坐功能多功能電動(dòng)護(hù)理床的抬背機(jī)構(gòu)，由抬背連桿、背板、電動(dòng)推桿以及部分床架組成[11]。電動(dòng)推桿一端鉸接于床架上，另一端交接與抬背連桿，電動(dòng)推桿的推動(dòng)使得抬背連桿繞著床架發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，通過滾子的作用，使得背板繞著轉(zhuǎn)軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。其機(jī)構(gòu)原理圖如下: 背板 電動(dòng)推桿 床架 圖4.2.2抬背機(jī)構(gòu) 4.2.3升降機(jī)構(gòu) 升降機(jī)構(gòu)是多功能醫(yī)用護(hù)理床的另一個(gè)重要的機(jī)構(gòu),它能實(shí)現(xiàn)護(hù)理床的整體高度調(diào)整,讓患者有一個(gè)舒服的姿勢(shì)[12]。升降機(jī)構(gòu)由床板、電動(dòng)推桿、升降連桿、以及部分床架組成[13]。兩個(gè)電動(dòng)推桿固定于床架上，電動(dòng)推桿的推動(dòng)電動(dòng)連桿上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)床板的升降。其機(jī)構(gòu)原理圖如下： 床板 電動(dòng)推桿 升降連桿 升降連桿 圖4.2.3升降機(jī)構(gòu)原理圖 4.3基本參數(shù)的設(shè)定 1、承重150KG；2、床結(jié)構(gòu)外型尺寸2000×900×500 (~700)；3、具有整體升降，整體舉升500mm至700mm，任意調(diào)節(jié)；抬背，0至70度，任意調(diào)節(jié)；下屈腿，0-45度，任意調(diào)節(jié)；4、電機(jī)電壓≤36V。 4.4電機(jī)的選擇 整臺(tái)多功能電動(dòng)護(hù)理床中共有四臺(tái)電機(jī)，采用電動(dòng)推桿，電動(dòng)推桿是一種將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電力驅(qū)動(dòng)裝置，英文名Linear Actuator，又稱推桿電機(jī)、電動(dòng)缸及線性致動(dòng)器。電動(dòng)推桿是一種將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的電力驅(qū)動(dòng)裝置[14]?？捎糜诟鞣N簡單或復(fù)雜的工藝流程中作為執(zhí)行機(jī)械使用，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制、集中控制或自動(dòng)控制。 4.4控制系統(tǒng) 整臺(tái)多功能電動(dòng)護(hù)理床中共有四臺(tái)電機(jī)以單片機(jī)為主要控制芯片，控制四臺(tái)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)整臺(tái)護(hù)理床工作。實(shí)現(xiàn)床面的多種姿態(tài)的切換，達(dá)到滿足護(hù)理要求的多功能電動(dòng)護(hù)理床。PLC對(duì)護(hù)理床多軸運(yùn)動(dòng)控制主要的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：有足夠容量的存儲(chǔ)單元和大量的高速運(yùn)算指令，能夠進(jìn)行各種接口、通信、數(shù)據(jù)邏輯運(yùn)算及復(fù)雜的邏輯控制。然而PLC的高可靠性、靈活高速的運(yùn)算指令并不能彌補(bǔ)其昂貴的價(jià)格和有限的擴(kuò)展性。而MCS—51系列單片機(jī)系統(tǒng)卻低成本、高集成、速度快、易擴(kuò)展，所以本設(shè)計(jì)選用單片機(jī)為主要控制芯片，控制四臺(tái)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)整臺(tái)護(hù)理床工作。 5 論文工作量及預(yù)期進(jìn)度 2014年1月---- 2014年1月17日：收集資料，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案，翻譯有關(guān)外文資料及閱讀技術(shù)文獻(xiàn)，了解技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。 2014年1月18日----2014年2月4日：進(jìn)行方案論證,進(jìn)行機(jī)構(gòu)總體原理方案的確定。 2014年2月5日----2014年3月6日：動(dòng)力分析、主要傳動(dòng)參數(shù)的確定、總體結(jié)構(gòu)的初步確定。 2014年3月9日----2014年3月20日：機(jī)械系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)。 2014年3月21日---- 2014年4月： 電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 2014年4月5日---2014年4月20日： 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、虛擬裝配 2014年4月21日--2014年5月12日： 繪制樣機(jī)總圖、零件圖及關(guān)鍵零件加工工藝制定。 2014年5月13日—2014年5月30日：撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書、提交設(shè)計(jì)資料、答辯準(zhǔn)備。 參考文獻(xiàn) [1] 王知行，鄧宗全.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2000. 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[15][德]S.弗羅尼斯. 設(shè)計(jì)學(xué)：傳動(dòng)零件.王汝霖, 等譯. 北京： 高等教育出版社， 1988. 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 評(píng)議小組意見 1、論文選題：□有理論意義；□有工程背景；□有實(shí)用價(jià)值；□意義不大。 2、論文的難度：□偏高；□適當(dāng)；□偏低。 3、論文的工作量：□偏大；□適當(dāng)；□偏小。 4、設(shè)計(jì)或研究方案的可行性：□好；□較好；□一般；□不可行。 5、學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)資料及課題的了解程度：□好；□較好；□一般；□較差。 6、學(xué)生在論文選題報(bào)告中反映出的綜合能力和表達(dá)能力： □好；□較好；□一般；□較差。 7、學(xué)生在論文選題報(bào)告中反映出的創(chuàng)新能力： □好；□較好；□一般；□較差。 8、對(duì)論文選題報(bào)告的總體評(píng)價(jià)：□好；□較好；□一般；□較差 （在相應(yīng)的方塊內(nèi)作記號(hào)“√”） 二級(jí)學(xué)院所確定評(píng)議小組名單 （3-5人） 組長： 、 組員： 、 、 、 單位蓋章 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日 評(píng)議結(jié)論 評(píng)議小組組長簽名： 評(píng)議小組組員簽名： 年 月 日