畢業(yè)論文定稿-可調(diào)節(jié)病床結(jié)構(gòu)設(shè)計

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I寧XX 大學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 )可調(diào)節(jié)病床結(jié)構(gòu)設(shè)計所 在 學(xué) 院專 業(yè)班 級姓 名學(xué) 號指 導(dǎo) 老 師年 月 日原版文檔，無刪減，可編輯，歡迎下載詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也顯得越來越頻繁，先進技術(shù)的發(fā)展總是不斷地從新科技的成果中獲得新的起點。目前，可調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)在電子科技、計算機技術(shù)及機器人的制造中都起著重要的作用。無論在什么情況下，可調(diào)節(jié)病床結(jié)構(gòu)要適應(yīng)的變化才能提高水平和質(zhì)量。我們只有將技術(shù)有效的結(jié)合才能更好的推動新科技的發(fā)展，因此可調(diào)節(jié)病床結(jié)構(gòu)的設(shè)計對于解決這一難題至關(guān)重要。關(guān)鍵詞：可調(diào)節(jié)病床結(jié)構(gòu)，升降機構(gòu)IIIAbstractWith the development of science and technology, the application of the adjustable structure becomes more and more frequent, the development of advanced technology are continuously from the new achievements of science and technology in the new starting point. At present, the adjustable structure in the manufacture of electronic technology, computer technology and robot plays an important role in. In any case, changes to adjustable bed structure to adapt to improve the level and quality of. We only have the technology must be combined effectively in order to better promote the development of new technology, so the adjustable bed structure design is very important for solving this problem.Keywords: adjustable bed structure, lifting mechanism詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763目 錄摘 要 IIAbstract.III目 錄 IV第 1 章 緒論.11.1 課題研究的目的 .11.2 可調(diào)節(jié)病床研究概況 .11.3 本課題的研究內(nèi)容 5第 2 章 課題總體設(shè)計.62.1 總體布置原則 .62.2 可調(diào)節(jié)病床的設(shè)計 62.2.1 可調(diào)節(jié)病床的結(jié)構(gòu)形式 62.2.2 可調(diào)節(jié)病床的設(shè)計規(guī)范及尺寸確定 .62.3 可調(diào)節(jié)病床開合的兩種機構(gòu)形式 7第 3 章 主要零部件分析計算.93.1 實例分析 93.1.1 可調(diào)節(jié)病床開合的結(jié)構(gòu)簡化 93.1.2 機構(gòu)受力分析 93.2 剪叉臂長度及安裝位置的確定 123.3 強度校核 133.3.1 剪叉臂的強度校核 .133.3.2 底架固定橫梁的強度校核 .163.4 軸的強度校核 193.4.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷軸的強度校核 .193.4.2 尾部銷軸的強度校核 193.4.3 支撐軸的強度校核 20第 4 章 絲杠結(jié)構(gòu)及傳動設(shè)計.214.1 滾珠絲桿副的選擇 .22詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 13041397634.1.1 導(dǎo)程確定 224.1.2 確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速 224.1.3 估計質(zhì)量及負重 224.1.4 確定絲桿的等效負載 224.1.5 確定絲桿所受的最大動載荷 234.1.6 精度的選擇 244.1.7 選擇滾珠絲桿型號 244.2 校核 .244.2.1 臨界壓縮負荷驗證 .254.2.2 臨界轉(zhuǎn)速驗證 254.2.3 絲桿拉壓振動與扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率 26總結(jié).28參考文獻.29致謝.301第 1 章 緒論1.1 課題研究的目的近年來，全球范圍內(nèi)自然災(zāi)害、災(zāi)難事故、公共衛(wèi)生事件、社會安全事件等突發(fā)公共事件頻發(fā)，已經(jīng)嚴重影響了人類的生命與發(fā)展。我國每年因自然災(zāi)害、災(zāi)難事故以及社會治安等公共安全問題造成的GDP損失高達6％，并有約20萬人被奪去生命。在各種災(zāi)難或事故現(xiàn)場,路面受到破壞,凸凹不平,使救護車無法到達現(xiàn)場,需要救護人員把傷病員從事故現(xiàn)場移送到救護車可到達的救護醫(yī)療點。然而很多傷病員由于在這段救援過程中,由于救援處理得不好,而造成了二次傷害，使得救援的效率大打折扣?？烧{(diào)節(jié)病床作為醫(yī)院救護及運送病人過程中主要的搬移設(shè)備，首先應(yīng)具有靈巧輕便且需要護理人員少的特點，這樣才能在最短時間內(nèi)對病人進行轉(zhuǎn)移；其次還應(yīng)具有較好的動平衡性及減震性等，以減小甚至消除病人在推送途中所受的顛簸及可能發(fā)生的二次傷害?？烧{(diào)節(jié)病床作為病人的主要工具,對其使用歷來已久,人們根據(jù)各個時期對可調(diào)節(jié)病床提出的使用要求與功能,不斷的對其進行改進,使其功能越來越強大、越來越完善。目前,已經(jīng)開發(fā)出一些輔助搬運器械來解決不能獨立行走病人搬運的問題，這大大降低了護理人員的工作強度及運送過程中可能對病人造成的二次傷害系數(shù)。1.2 可調(diào)節(jié)病床研究概況我國對可調(diào)節(jié)病床的研究起步較早，就目前檢索的文獻看，國內(nèi)最早關(guān)于可調(diào)節(jié)病床的專利申請是1988年戚鵬飛等研制的多功能醫(yī)用可調(diào)節(jié)病床，其設(shè)計的可調(diào)節(jié)病床可以通過控制裝置轉(zhuǎn)換為輪椅車，這標志著我國對可調(diào)節(jié)病床的研究由使用階段轉(zhuǎn)變到了開發(fā)設(shè)計階段。隨其后，國內(nèi)無論是對可調(diào)節(jié)病床的專利申請還是文獻都大量增加。1990年張彥恩等人在其專利申請中介紹了一種帶斜板式病院轉(zhuǎn)移裝置,該裝置通過滾軸滑板和斜板的配合使用,在進行有高度差的床面與推車間的病人搬移時,只需將斜板在不同的高度進行固定,而后利用滑板將病人沿斜板進行推運到可調(diào)節(jié)病床上，此種搬運方法可實現(xiàn)病人的快速有效搬運。除此以外，該裝置還具有結(jié)構(gòu)簡單,價格低等優(yōu)點。1992年黃興運在其專利設(shè)計中介紹了一種帶有可變換角度靠背及車腿可收放的可調(diào)節(jié)病床。該可調(diào)節(jié)病床的研究主要針對當(dāng)時我國在急救過程中運送病員時多采用詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763兩人抬擔(dān)架或者固定式可調(diào)節(jié)病床的現(xiàn)狀。當(dāng)可調(diào)節(jié)病床在地上運行時，將鎖止器的鎖頭插入推車上腿一端的空槽中，進行可調(diào)節(jié)病床直立推送，當(dāng)可調(diào)節(jié)病床上救護車時，拔動鎖止器鎖桿，將鎖止器鎖頭從上腿的空槽中拔出，即可輕而易舉的將可調(diào)節(jié)病床推上救護車。使用該可調(diào)節(jié)病床，可在平地上進行病人的推送又可將車帶人一起快速平穩(wěn)的進入救護車，此設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，同時減小了病人的痛苦。1993年馬曄楠研制出的一種可升降且利用傳送帶進行平移的可調(diào)節(jié)病床及2008年劉曉妹等在專利一種床面可平移可調(diào)節(jié)病床中介紹了利用傳送帶進行平移可調(diào)節(jié)病床，此兩種可調(diào)節(jié)病床都是利用傳送帶形式進行病人的平移操作。馬曄楠所研究的可調(diào)節(jié)病床，其工作過程是這樣的：首先通過剪式支撐臂的傳動來完成可調(diào)節(jié)病床的升降動作，以適合病床、手術(shù)床和檢測床之間的高度差；然后借助滾動軸承利用臺面沿升降架上導(dǎo)向槽的水平推入與退出來實現(xiàn)病人的床位轉(zhuǎn)換。該可調(diào)節(jié)病床運行平穩(wěn)，可減輕護理人員體力勞動與病人痛苦。劉曉妹在2008年提出的可調(diào)節(jié)病床方案將臺面取消，直接用帶有軟導(dǎo)軌的、比較厚的環(huán)形擔(dān)架床面來運送病人。當(dāng)病人躺在環(huán)形擔(dān)架床面上時，利用手柄銷轉(zhuǎn)動槽輪轉(zhuǎn)動，槽輪轉(zhuǎn)動時通過軟導(dǎo)軌帶動環(huán)形臺面轉(zhuǎn)動，這樣就可以帶動病人移動，但此裝置只能將病人移動到可調(diào)節(jié)病床的邊緣地帶，但是該可調(diào)節(jié)病床大大的解決了不能很好解決病人從可調(diào)節(jié)病床上順利轉(zhuǎn)移的問題。由此二例可見，傳送帶這種搬移病人的形式，能將復(fù)雜的工作簡易化，系統(tǒng)化。1994年李向前開發(fā)了一種可升降分離板式可調(diào)節(jié)病床,利用分離板進行病人在床位間的搬運,避免了直接搬動病人可能帶來的各種二次傷害。使用此可調(diào)節(jié)病床時，首先通過升降控制機構(gòu)將可調(diào)節(jié)病床調(diào)節(jié)高度與病床或者手術(shù)床大致等高，然后平移擔(dān)架板，將病人通過擔(dān)架板推送至病床上或者手術(shù)床上時，將擔(dān)架板分離，即可將病人放置于病床或者手術(shù)床中間位置；病人從病床或者手術(shù)床上移至可調(diào)節(jié)病床上的過程與前述過程恰好相反。該車利用分離板的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡單，搬運病人快捷方便。同年,田慶彬與顧榮林二人在他們的申請專利中介紹了一種具有可調(diào)靠背和斜靠背、輸液架兩大輪兩小輪可升降可調(diào)節(jié)病床，該可調(diào)節(jié)病床功能較以前的可調(diào)節(jié)病床形式功能較多且比較完善。1997年潘秉章等人共同開發(fā)了一種床面可平移且具有減震系統(tǒng)的可調(diào)節(jié)病床，減震系統(tǒng)采用人性化設(shè)計理念，減少了病人在搬運過程中的顛簸；除此之外，此車還利用了可與可調(diào)節(jié)病床分離且可縱向橫向移動的床面，還設(shè)計了靠背裝置，這極大程度簡化了病人床位轉(zhuǎn)換的步驟。2000年陳洪濤在其專利中介紹了一種利用液壓驅(qū)動升降詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763及橫向平移的可調(diào)節(jié)病床，首次將液壓傳動應(yīng)用到了可調(diào)節(jié)病床領(lǐng)域。2001年鄭中富研制開發(fā)了免搬運可調(diào)節(jié)病床，該車升降系統(tǒng)采用液壓控制，平移板縱向可分成兩部分且前部分能折下折平，后半部分能在可調(diào)節(jié)病床上橫向移動。當(dāng)搬運病人時，利用液壓控制系統(tǒng)對車面高度進行調(diào)節(jié)，當(dāng)車面與病床或者手術(shù)床大致等高時，即可通過板的橫向移動來進行病人床位轉(zhuǎn)移操作。該車利用液壓系統(tǒng)進行控制，當(dāng)時在國內(nèi)已達領(lǐng)先水平，且搬運病人容易方便，節(jié)省了時間和人力；該車還配有減震系統(tǒng)，減少了病人的顛簸之苦。2002年周志坤等人在總結(jié)了前人的研究成果的基礎(chǔ)上，研制了一種運送病人水平可調(diào)節(jié)病床，該可調(diào)節(jié)病床采用新的結(jié)構(gòu)形式，在以前的可調(diào)節(jié)病床的裝置上增加了輸液架、引流裝置、床板減震裝置、衣櫥等裝置，這給醫(yī)護人員帶來很大的便利，使他們在工作過程中能利用可調(diào)節(jié)病床為病員做及時有效的護理工作。2004年楊月誠等人在其專利全自動直推式可調(diào)節(jié)病床中提出了一種利用四桿機構(gòu)進行控制的可全自動直推式上下救護車的可調(diào)節(jié)病床?？烧{(diào)節(jié)病床上車時，前撞桿撞到救護車底板時自動收攏，繼續(xù)推可調(diào)節(jié)病床，后撞桿也與救護車底板相撞，也同樣會自__動收起；下車過程與上車過程剛好相反。該可調(diào)節(jié)病床可實現(xiàn)單人直推，不必手動調(diào)節(jié)上下車裝置；操作迅速、質(zhì)輕平穩(wěn)、節(jié)省救護時的人力和時間等一系列優(yōu)點。2005年張其江提出在可調(diào)節(jié)病床的驅(qū)動方式上利用電驅(qū)動式來改變當(dāng)前多人進行推送的現(xiàn)狀，借助電力驅(qū)動來節(jié)省人力。2005年孫建發(fā)明的軌道側(cè)移式病員搬運轉(zhuǎn)運可調(diào)節(jié)病床、2006年華婷研制的換床單架車與2007年徐于保發(fā)明的一種方便病人搬運的可調(diào)節(jié)病床,都能實現(xiàn)擔(dān)架板相對車架的側(cè)向滑移,將病人進行床位轉(zhuǎn)換。孫建研究的可調(diào)節(jié)病床利用手搖裝置和齒輪驅(qū)動主擔(dān)架在支撐擔(dān)架上進行平移，利用液壓控制系統(tǒng)進行升降控制；此外，該可調(diào)節(jié)病床還配備了供氧裝置、儲物柜、可移動儲物筐、輸液架、彈簧式減震器等輔助裝置。該車運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，功能完善，推進方向一人可控，但由于使用了液壓控制，相對于純機械，可能有漏油現(xiàn)象且該車結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。華婷研制的可調(diào)節(jié)病床利用上下滑塊的相對滑動進行擔(dān)架床面的平移，搬運病人時，先調(diào)節(jié)升降車高度以適應(yīng)搬運需求，而后只需將擔(dān)架面沿水平推出即可實現(xiàn)搬運。該車利用防傾覆護欄減少了搬運過程中傾倒的可能性，該車結(jié)構(gòu)合理，進行病人床位轉(zhuǎn)移時操作簡便。徐于保利用傳送帶的形式進行病人的搬運且床面可與可調(diào)節(jié)病床成一定角度轉(zhuǎn)換，其研制的可調(diào)節(jié)病床可便捷的搬運病人。2006年華曉度提出了一種利用電機驅(qū)動多塊水平床板移動且電力驅(qū)動升降的可調(diào)節(jié)病床，將電力驅(qū)動應(yīng)用到了可調(diào)節(jié)病床研詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763發(fā)領(lǐng)域。2008年劉曉妹等利用齒輪傳動及螺紋自鎖原理研制了一種可升降式可調(diào)節(jié)病床，利用手搖裝置對齒輪進行驅(qū)動，一對嚙合的錐齒輪的被動齒輪的內(nèi)螺紋與螺桿的外螺紋相咬合，進行升降控制，該結(jié)構(gòu)簡單合理，具有一定的理論意義與實踐意義。2003年許志華研制了一種半自動擔(dān)架救護車，并對該可調(diào)節(jié)病床進行了運動仿真，將可調(diào)節(jié)病床的研制理論化、系統(tǒng)化。2003年倪勇猛提出了可調(diào)節(jié)病床的人性化改進，在可調(diào)節(jié)病床的病人頭部位置增加了一組減震裝置，減輕了病人， 特別是頭部受傷的病人的痛苦。2010年王志學(xué)等人利用復(fù)雜的連桿機構(gòu)進行了折疊式可調(diào)節(jié)病床的創(chuàng)新設(shè)計并已經(jīng)取得成功。在國外，人們也已經(jīng)開發(fā)了多種輔助工具用于病人的床位轉(zhuǎn)移，如滑行墊、滑動板和滑動擔(dān)架等裝置，由于使用上述設(shè)備時都要使病人傾斜,有些設(shè)備使用時不免要對病人進行拉扯，這些操作都容易對病人造成二次傷害，因此這些設(shè)備很難得到大力的推廣與應(yīng)用。如果需要對病人進行水平搬移，則只能依靠人力，這對護理人員來說需要很大的體力支出?；谏鲜鰡栴}，國外的研究人員將工作重心轉(zhuǎn)移到了機電一體化產(chǎn)品開發(fā)上，因此各種輔助搬移病人的機電設(shè)備應(yīng)運而生。典型設(shè)備有由FUJIDA[32]提出的“Torancemover”。該設(shè)備主要是由安裝在可調(diào)節(jié)病床上的驅(qū)動電機和控制器來驅(qū)動安裝在上下兩金屬板上的皮帶旋轉(zhuǎn)來搬移病人。TAKAOKA等和KAKUTANI等開發(fā)了一種助力搬移設(shè)備,這種設(shè)備主要是利用控制桿來控制搬移金屬板進行病人的搬運。日本DAIHEN公司開發(fā)的擔(dān)架與搬運車分離的搬運設(shè)備，該可調(diào)節(jié)病床采用傳送帶傳送形式，利用控制算法驅(qū)動電機對傳送帶進行控制，此搬運裝置有兩種類型：（1）KASAGAMI等提出的插入板較厚的搬移設(shè)備；（2）王洪波、笠上文男提出的插入板較薄的搬移設(shè)備。第二種采用能夠提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性的模塊化設(shè)計和體積小、功能多、高智能的嵌入式控制系統(tǒng)使設(shè)備能平穩(wěn)的插入病人身下對病人實行平移搬運，該設(shè)備搬運時分為抬升、移動、放下三部分，通過控制不同驅(qū)動電機的運轉(zhuǎn)情況進行皮帶的驅(qū)動，這樣既可以實現(xiàn)三個工作部分的有機結(jié)合。通過臨床試驗，該設(shè)備護士的可操作性高，可實現(xiàn)病人不變體位進行床位轉(zhuǎn)移，大大減少護士的體力勞動。就國內(nèi)的情況可知，國內(nèi)的多數(shù)研究人員__的開發(fā)與研究主要還是集中在機械式的可調(diào)節(jié)病床，可調(diào)節(jié)病床的功能逐漸趨于完善，且結(jié)構(gòu)也相對簡單；而國外已經(jīng)進入了機電設(shè)備研發(fā)階段。雖然機電設(shè)備護士的可操作性高，但由于目前人們對電的恐懼感，很多病人在通過機電設(shè)備的搬移設(shè)備時，總不免會緊張，甚至有些患者不適應(yīng)詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763這些機電設(shè)備，且由于機電設(shè)備造價昂貴，因此一直未能打開市場；液壓設(shè)備的漏油現(xiàn)象對醫(yī)院這種需要嚴格消毒的場所不免有些局限性，且液壓設(shè)備也相對較貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以要求簡單輕便的可調(diào)節(jié)病床目前還很少采用液壓式的。雖然多種多樣的可調(diào)節(jié)病床已在醫(yī)院里應(yīng)用，但都沒有很好的解決不變體位的進行病人轉(zhuǎn)移操作?，F(xiàn)在輔助搬移病人的機電設(shè)備是一個研究熱點，很多醫(yī)療器械企業(yè)及科研工作者都將研究重心放在了機電設(shè)備的開發(fā)上，但由于目前在這方面的技術(shù)還并未成熟，所以目前機電輔助搬移設(shè)備還很少，但是隨著科學(xué)的進步及技術(shù)的發(fā)展，機電一體化或者機電液（氣）一體化,甚至復(fù)雜機電系統(tǒng)的輔助搬移設(shè)備必將成為主要發(fā)展方向。通過本次畢業(yè)設(shè)計將對可調(diào)節(jié)病床領(lǐng)域有一個全新的認識，傳統(tǒng)的急救可調(diào)節(jié)病床的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，外觀比較笨重，減震功能小。不宜在災(zāi)難急救中攜帶使用，容易對病人造成二次傷害。為了提高救護車可調(diào)節(jié)病床的舒適性，根據(jù)臥位人體振動響應(yīng)的特點和汽車懸架系統(tǒng)的振動特性，本設(shè)計進行全面機構(gòu)創(chuàng)新改革，應(yīng)用連桿機構(gòu)的傳動原理，合理設(shè)計可調(diào)節(jié)病床的減震裝置，并適應(yīng)擔(dān)架支架的結(jié)構(gòu)。使其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，有效的減小了由車身輸入的振動能量，提高了降低舒適限度的耐受時間。具有簡便快捷、體型輕巧、結(jié)構(gòu)簡單、便于攜帶、操作，占用救護人員少、抗震度高，對傷員二次傷害小的優(yōu)點。對于災(zāi)難中對生命的及時搶救有著重要作用。1.3 本課題的研究內(nèi)容本設(shè)計主要研究的內(nèi)容有：可調(diào)節(jié)病床結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算、可調(diào)節(jié)病床機構(gòu)的設(shè)計計算、傳動裝置選型，并用總布置草圖表達主要底盤部件的改動和重要工作裝置的布置；最后通過正確的計算，完成部部件設(shè)計選型，達到工藝合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的設(shè)計要求，并附之以總裝配圖，清楚表達設(shè)計。詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第 2 章 課題總體設(shè)計2.1 總體布置原則在進行總體布置時應(yīng)按照以下原則：盡量避免對可調(diào)節(jié)病床各總成位置的變動因為一些總成部件位置的變動，不僅會增加成本，而且也可能影響到整車性能。但有時為了滿足專用工作裝置的性能要求，也需要作一些改動，如截短原可調(diào)節(jié)病床的后懸、燃油箱和備胎架的位置作適當(dāng)調(diào)整等。但改變的原則是不影響整車性能。應(yīng)滿足專用工作裝置性能的要求，使專用功能得到充分發(fā)揮應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求 例如對整車的長、寬、高、后懸等尺寸在相關(guān)法規(guī)中部有明確的規(guī)定，一定不能超出標準的要求。2.2 可調(diào)節(jié)病床的設(shè)計2.2.1 可調(diào)節(jié)病床的結(jié)構(gòu)形式可調(diào)節(jié)病床一般是由前欄板、左右側(cè)欄板，圖 2-3 為典型的底板橫剖面呈矩形的后傾式可調(diào)節(jié)病床結(jié)構(gòu)。為避免裝載時物料下落碰壞駕駛室頂孟，通?？烧{(diào)節(jié)病床前欄板加做向上前方延伸的防護擋板。可調(diào)節(jié)病床底板固定在可調(diào)節(jié)病床底架之上。可調(diào)節(jié)病床的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強筋。2.2.2 可調(diào)節(jié)病床的設(shè)計規(guī)范及尺寸確定將全金屬焊接可調(diào)節(jié)病床設(shè)計成等剛度體可調(diào)節(jié)病床是自卸汽車設(shè)計的重點.但是很難既能保證高強度又能保證輕量化。就整車而言，可以看成由車輪、前軸、后橋殼、懸架、車架、可調(diào)節(jié)病床及其橡膠緩沖塊等不同剛度單元組合而成的彈性體，受力時，將按照各自的剛度產(chǎn)生各自的變形，其變形量與剛度成反比，吸收的能量與剛度成正比?？烧{(diào)節(jié)病床剛度，無論是彎曲剛度還是扭轉(zhuǎn)剛度，都會增加車架的相應(yīng)剛度，兩者的剛度是相輔相成、互相補償?shù)摹．?dāng)汽車前后左右車輪處于高差較大的路面，車架扭詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763曲較大時，可調(diào)節(jié)病床應(yīng)該有一定的扭轉(zhuǎn)隨動性。如果車相的扭轉(zhuǎn)剛度過大，當(dāng)車架扭轉(zhuǎn)到一定程度時，可調(diào)節(jié)病床前支承緩沖塊相應(yīng)的一側(cè)壓到極限位置，可調(diào)節(jié)病床縱梁的另一側(cè)可能離開緩沖塊，可調(diào)節(jié)病床前端的一大部分重量轉(zhuǎn)移到一側(cè)的車架縱梁上，縱梁可能超載損壞。如果可調(diào)節(jié)病床扭轉(zhuǎn)剛度過小，能與車架扭轉(zhuǎn)隨動，當(dāng)車架產(chǎn)生較大扭曲時，可調(diào)節(jié)病床可能因變形過大而早期損壞。全金屬焊接等剛度可調(diào)節(jié)病床設(shè)計的規(guī)范化的定量的設(shè)計計算方法并不是很完善，根據(jù)一些經(jīng)驗，可以知道一些設(shè)汁規(guī)范和經(jīng)驗數(shù)據(jù)：2.3 可調(diào)節(jié)病床開合的兩種機構(gòu)形式圖 2-1 機構(gòu)一圖 2-2 機構(gòu)二后可調(diào)節(jié)病床開合的兩種機構(gòu)形式如圖 2-1 和圖 2-2 所示，它們只是兩側(cè)相同機構(gòu)的一側(cè)。由以上兩圖可看出，機構(gòu)一（圖 2-1）是全部為固定鉸支座的兩平行桿同步運動的結(jié)構(gòu)，機構(gòu)二（圖 2-2）是兩固定鉸支座和兩個滑動鉸支座的剪叉式結(jié)構(gòu)。這兩種機構(gòu)都可以實現(xiàn)上板臺面升降的運動，但相比較之下，機構(gòu)一有三點不足：a) 機構(gòu)一在升降過程中上板不僅有豎直方向的位移變化，而且還有水平方向的位移變化，而機構(gòu)二的上板在升降過程中只有豎直方向的位移變化。這樣，在總體尺寸一樣的情況下，機構(gòu)二升降時所需的空間較小。b) 機構(gòu)一在升降的過程中，所載物體的質(zhì)心相對機構(gòu)的支撐中心的變化很大，這樣就要求更大的動力，即要求推力更大的。結(jié)果會增加安裝尺寸和生產(chǎn)成本。詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763c) 機構(gòu)一的穩(wěn)定性沒有機構(gòu)二的對角雙三角的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。綜上所述，機構(gòu)二較機構(gòu)一更合理。所以，在結(jié)構(gòu)上選擇機構(gòu)二。詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第 3 章 主要零部件分析計算3.1 實例分析3.1.1 可調(diào)節(jié)病床開合的結(jié)構(gòu)簡化3.1.2 機構(gòu)受力分析1.以整體作為研究對象，如圖 3-2 所示圖 3-2 整體受力分析圖 將 分解到 a、b 兩端，則有2/G(3.1)?cosLPFy??.(3.2)2by??(3.3)?cosLGPffFayx?(3.4)2faxb(3.5)fcyx??式中： —a 點所受水平方向上的力；F—a 點所受豎直方向上的力；y—b 點所受水平方向上的力；x—b 點所受豎直方向上的力；y—c 點所受水平方向上的力；xF—c 點所受豎直方向上的力。y2.分別以 aed 及 ceb 桿為研究對象，如圖 3-2 和圖 3-3 所示詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-2 aed 桿受力分析圖 圖 3-3 ceb 桿受力分析圖 列平衡方程式，有當(dāng) d 點力矩平衡，即 時，則0??Md(3.6)0cossincos2sin2)i(2)(in11 ?????? ????? ???????LFLF LFlTlTayaxey ex當(dāng) b 點力矩平衡，即 時，則0?b(3.7)cossincs2in2??????LFy cxeyex又 aed 及 ceb 桿的水平與豎直方向受力平衡，即有 和 ，0??XY當(dāng) 時，有0??X詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763(3.8)0cos2????axedx FTF?.(3.9)?excbx當(dāng) 時，有??0Y(3.10)0os2????ayedy FTF?(3.11)?byecy整理解得：.(3.12))sin()cosin(21 ??????flGLfT【靜態(tài)時： 】)i(1?l(3.13))cosin(2????fLPFcy(3.14))cosin(2????fLGcyx.(3.15))si(o2???fLPfFex.(3.16))cosin(c2csinin2?????? fLffey.(3.17)?osTFexadx??(3.18)in2eyady式中： —的推力；T—d 點所受水平方向上的力；xF—d 點所受豎直方向上的力；y—e 點所受水平方向上的力；x—e 點所受豎直方向上的力。y3.確定 角與 角的函數(shù)關(guān)系??角與 角的幾何關(guān)系見圖 3-1詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763)cos(inta12??????l即 .(3.19))(irta12l4.受力分析結(jié)論（1）各鉸點處的受力（包括推力）與載荷 成正比；G（2） 、 、 、 、 、 值隨 值的增大而增大，在 值確定時，這些力axFybxcFydx?l又與 值成正比 ;而 、 值隨 值的增大而減小，在 值確定時，它們隨 值得減Pyd lP小而增大；（3）在計算推力 時，動態(tài)值比靜態(tài)值增大了 ；T )sin()cosin(21 ?????flPf（4）的推力 與 值成反比；1l（5）力 、 隨 值的增大而增大。dxFy3.2 剪叉臂長度及安裝位置的確定1.剪叉臂的長度確定為了使工作臺面下降至最低位置時不至于脫離滑道，剪叉臂的長度 應(yīng)該比底座L的長度 b 小一些，一般可取.(3.20)bL)9.0~8(?由設(shè)計參數(shù)可知：， ， 。初選底座長度 ，系數(shù)為 0.8，則根NG5?m150?據(jù)式(3.20)可得剪叉臂的長度 。m122.安裝位置的確定由圖 3-4 可知 .(3.21)?sinLh?則 maxaxsinLh?mini所以， 567.018sinm?即 ?5.34ax?而 0min?初選 ， ， , , ， 。?2?l1ml5402?NG50mP6?01.?f而液壓機構(gòu)的有效垂直升降高度 為h?.(3.22))sin(imiaxinmax ????Lh詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763根據(jù) ，上下交接點 g、f 的距離 S（即的瞬時長度）為dgf?(3.23))cos(211??????llS兩交接點之間的最大距離和最小距離分別為)(max2121maxllcosinin ?S設(shè)的有效行程為 ，為了使兩鉸接點之間的距離為最小值時，柱塞不抵到缸底，?并考慮結(jié)構(gòu)尺寸 和 （如圖 3-6 所示） ，一般應(yīng)取1K2.(3.24)SKS???21min同樣，為了使兩鉸接點之間的距離為最大值時，柱塞不會脫離中的導(dǎo)向套，一般應(yīng)取(3.25)SS?21max式（3.24）和式（3.25）中的 和 根據(jù)的具體結(jié)構(gòu)決定。K3.3 強度校核整個機構(gòu)，受力較大的零部件有內(nèi)剪叉臂，的支撐橫梁，銷軸等，所以進行校核時，只需對這些受力較大的零件校核即可。3.3.1 剪叉臂的強度校核由圖 3-9 和圖 3-10 可知，內(nèi)剪叉臂 aed 受力要遠大大于外剪叉臂 bec，所以這里只校核外臂。外剪叉臂受力如圖 3-1 所示。又由圖 4-8 可知， 的角度越小，則推力 的?T詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763值越大。若 取最大值時滿足強度要求，則該剪叉臂即滿足強度要求。當(dāng)機構(gòu)在最低T位置時， 的值最小，即 值最大。參照圖 3-1，剪叉臂所受的力都與剪叉臂有一定的?T夾角，為方便受力分析，將所有的力都按沿剪叉臂方向和垂直剪叉臂方向分解，有下列式子：.(7.1)?cossin1xcyF??.(7.2) i2?.(7.3)ssi1exey.(7.4)inco2??(7.5))s(1???TFg.(7.6)in2.(7.7)sico1dydx??.(7.8)?i2F?圖 3-1 內(nèi)剪叉臂 aed 受力圖各力分解后的受力圖如圖 3-2(a)所示，彎矩圖見圖 3-2(c)詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-2 內(nèi)剪叉臂 aed 的軸向及徑向分解受力圖剪叉臂的 g 處由于是有一個肋板作用，可看作力 作用在剪叉臂上為均布載荷2/T。由圖 3-2（c）中可知，最大彎矩發(fā)生在 k 點處，但需校核 e、k 兩點處的強度，且q圖中有 ， ， 。又已知剪叉臂的橫截面寬和高分別為mlq20?l1062gqFl??， ， ，如圖 3-3 所示，圖 3-3（a）是 e 點處的截面圖，bhd2圖 3-3（b）是 k 點處的截面圖。e 點處的抗彎截面系數(shù)為 363922332121 107.1060/1// mbdhbhdIWz ???????????k 點處的抗彎截面系數(shù)為 363922 10260mbhk ????詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-3 剪叉臂 e、k 兩點處的截面圖因為當(dāng) 時，此時 e、 k 兩點的彎矩最大，且由式（7.8）得 ，?6?? NFd291?，則NFg97.832 mmNlFlMqgqdk ????????? 843.06.097.68330.291)/()(22maxLe ?7856.045.1/ MPaaWkk 783axax????ee 4.106.25maxax ?選擇材料為 ，參照參考文獻[1]， ，所以是安全的。3QPab25?3.3.2 底架固定橫梁的強度校核底架固定橫梁（如圖 3-4 所示）選擇的是 60 號方鋼，其受力情況如圖 3-5 所示；已知 60 號鋼的邊長為 60mm，推力 作用點到坐標系 O 的距離為 65mm， ， 分別TxTy為推力 在 X，Y 軸上的分力，且 ， 。T?cosx??sinTy?當(dāng)在最小角度，即工作臺在最低位置時，推力最大，雖然此時 最小，即, ，分力 最大，所以由式(3.19)可得 ，則N3158max??6?x ?85.17。57.04cosa?當(dāng)在最大角度，即工作臺在最高位置時，雖然推力最大，此時 最?大，即 , ，分力 最大，所以由式(3.19)可得 ，則T62.18min ?.3?yT?5.39?。Ny 590sax?詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-4 與底架連接的橫梁圖 3-5 與底架連接的橫梁截面圖把它們平移到 O 點后，有(1) 對于 X 軸方向，其受力如圖 3-6 所示詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763圖 3-6 橫梁 X 軸方向的受力圖因為梁的抗彎截面系數(shù) ，3639310610mhW?????所以 MPaMx 5103684.9?????（2）對于 Y 軸方向，固定橫梁受力如圖 3-7圖 3-7 橫梁 Y 軸方向的受力圖又梁的抗彎截面系數(shù) ，3610mW???則 MPaMy 24.71036.2????（3）當(dāng) 作用點平移到 O 點時，會產(chǎn)生一個扭矩，該扭矩的大小為xT又 ，其中 ， 此zsIhF82ma? 4941233 06062mbhIz ?????? NTFxs57.3064?詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763時，該扭矩對橫梁截面產(chǎn)生的剪切力為 MPamNIhFzsxy 58.371036857.04492622ma ??????參照參考文獻[7]，又由第四強度理論 )(])()()[(21 22222 zxyxxzzyyxe ????? ???帶入并化簡： MPae 72.9)058.37(])90()24.73().95[( 22?????又選材料為 ，參照參考文獻 [7]，2QMPas??取安全系數(shù)為 2，則 ，所以是安全的。es???5.1/][3.4 軸的強度校核由圖分析可知，剪叉臂受力最大的地方為 g 點和 d 點，所以只需校核該兩處的銷軸即可。3.4.1 內(nèi)剪叉臂固定端銷軸的強度校核因為銷軸較短，所以只受切應(yīng)力。依圖 3-2 可知，剪叉臂固定端（即 d 點）銷軸所受的力為 。當(dāng)機構(gòu)面處于最低位置，即 時，銷軸受到的剪力最大，根據(jù)式1dF?6??(7.7)得 。N4.8?又銷軸的直徑為 ，導(dǎo)油孔直徑為 ，則其橫截面積為25?4?262622 103.7810)()( mDA ????????又銷軸受力情況見圖 3-8，從圖中可知銷軸受剪力為雙剪切，又參照參考文獻[7]， MPaFd 6.241059.324861max????銷軸的材料為 35 鋼，經(jīng)表面熱處理，參照參考文獻[7]，35 鋼的許用應(yīng)力。取安全系數(shù)為 2，則有 ，所以滿足要MP0][? ][36.4968.2??????MPa求。3.4.2 尾部銷軸的強度校核尾部銷軸的受的力即為的推力 ，如圖 3-8 所示，因為銷軸較短，所以只受切應(yīng)力。T又銷軸的直徑為 ，導(dǎo)油孔的直徑為 ，則銷軸的橫截面積為25?4?詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763262622 103.478104)5(4)( mdDA ????????圖 3-8 尾部銷軸的受力圖參照 3.2.2 節(jié)，有MPaAT02.313.478256max ?????選擇銷軸材料為 35，又 35 鋼的許用應(yīng)力 ，取安全系數(shù)為 2，則有1][??，所以設(shè)計的銷軸滿足要求。][032max ????PaM3.4.3 支撐軸的強度校核依圖 3-2 可知，頭部支撐軸（即 g 點）所受的力為 。當(dāng)機構(gòu)面處于最低位置，即T時，受到的推力最大，即 。又銷軸的直徑為 ，導(dǎo)油孔直徑為?6??NT3158?m50?，則其抗彎截面系數(shù)為m4? 363933 027.2105mdW?????又銷軸受力情況見圖 3-9，參照參考文獻[7]，校核軸的彎曲強度為圖 3-9 頭部支承軸的受力圖 MPaWlTMAC2067.12430582??????軸的材料為 鋼，經(jīng)表面熱處理，參照參考文獻[7]， 鋼的許用應(yīng)力Q235Q。所以滿足要求。Pa5][詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763第 4 章 絲杠結(jié)構(gòu)及傳動設(shè)計表 4-1 滾珠絲桿副支承支承方式簡圖 特點一端固定一端自由結(jié)構(gòu)簡單，絲桿的壓桿的穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速都較低設(shè)計時盡量使絲桿受拉伸。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度底，僅僅適用于短絲桿。一端固定一端游動需保證螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，絲桿的軸向剛度與兩端相同，壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長度的較高，絲桿有膨脹余地，這種安裝方式一般用在絲桿較長，轉(zhuǎn)速較高的場合，在受力較大時還得增加角接觸球軸承的數(shù)量，轉(zhuǎn)速不高時多用更經(jīng)濟的推力球軸承代替角接觸球軸承。兩端固只有軸承無間隙，絲桿的軸向剛度為一端固定的四倍。一般情況下，絲桿不會受壓，不存在壓桿詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763定 穩(wěn)定問題，固有頻率比一端固定要高?？梢灶A(yù)拉伸，預(yù)拉伸后可減少絲桿自重的下垂和熱膨脹的問題，結(jié)構(gòu)和工藝都比較困難，這種裝置適用于對剛度和位移精度要求較高的場合。4.1 滾珠絲桿副的選擇滾珠絲桿副就是由絲桿、螺母和滾珠組成的一個機構(gòu)。他的作用就是把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)和直線運動進行相互轉(zhuǎn)換。絲桿和螺母之間用滾珠做滾動體，絲杠轉(zhuǎn)動時帶動滾珠滾動。設(shè)最大行程為 300mm,最快進給速度為 18m/min,大概質(zhì)量為 200kg,。4.1.1 導(dǎo)程確定轉(zhuǎn)速 ，則絲杠的導(dǎo)程為cmkgfMrn .2min,/150maxmax ??最 大 轉(zhuǎn) 矩取 Ph=12mmVPH150/18/axee4.1.2 確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速基本公式 in)/(rPnh=最大進給速度是絲桿的轉(zhuǎn)速 min)/(1502/8max rV=最小進給速度是絲桿的轉(zhuǎn)速 3./inih絲桿的等效轉(zhuǎn)速 式中i)/(/)(212i1axrtttm+=取 故21t min)/(03.)/((212in1ax rttnm+4.1.3 估計工作臺質(zhì)量及負重 重量 NXgG02??4.1.4 確定絲桿的等效負載工作負載是指機床工作時，實際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力，他的數(shù)值用進給牽引力的實驗公式計算。選定導(dǎo)軌為滑動導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為 0.03，K 為顛覆力矩影詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763響系數(shù)，一般取 1.1~1.5，本課題中取 1.3，則絲桿所受的力為 NGFGFGfKFZx 215-)2(03.3.12-)2( 3y12yma =++=++= ）（）（）（0in其等效載荷按下式計算（式中取 ， ）21t1nNtnFFm49)(321mi3ax=+=4.1.5 確定絲桿所受的最大動載荷 316mhkahtwm10)nT(ffCarfw-------負載性質(zhì)系數(shù)， （查表：取 fw=1.2）ft--------溫度系數(shù)（查表：取 ft=1）fh-------硬度系數(shù)（查表：取 fh =1）fa-------精度系數(shù)（查表：取 fa =1）fk-------可靠性系數(shù)（（查表：取 fk =1）Fm------等效負載nz-------等效轉(zhuǎn)速Th ----------工作壽命，取絲桿的工作壽命為 15000h由上式計算得 Car=17300N表 4-1-1 各類機械預(yù)期工作時間 Lh詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763表 4-1-2 精度系數(shù) fa表 4-1-3 可靠性系數(shù) fk表 4-1-4 負載性質(zhì)系數(shù) fw4.1.6 精度的選擇滾珠絲杠副的精度對電氣機床的定位精度會有影響，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，導(dǎo)程誤差對機床定位精度是最明顯的。一般在初步設(shè)計時設(shè)定絲杠的任意 300 行程變m動量 應(yīng)小于目標設(shè)定定位精度值的 1/3～1/2,在最后精度驗算中確定。 ，選用滾珠30V絲杠的精度等級 X 軸為 1～3 級（1 級精度最高） ，Z 軸為 2～5 級，考慮到本設(shè)計的定位精度要求及其經(jīng)濟性，選擇 X 軸 Y 軸精度等級為 3 級，Z 軸為 4 級。4.1.7 選擇滾珠絲桿型號計算得出 Ca=Car=17.3KN,則 Coa=(2~3)Fm=（34.6~51.9）KN公稱直徑 Ph=12mm則選擇 FFZD 型內(nèi)循環(huán)浮動返向器，雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲桿副，絲桿的型號為FFZD4010—3。公稱直徑 d0=40mm 絲桿外徑 d1=39.5mm 鋼球直徑 dw=7.144mm 絲桿底徑d2=34.3mm 圈數(shù)=3 圈 Ca=30KN Coa=66.3KN 剛度 kc=973N/μm4.2 校核滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓震動固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負荷的滾珠絲桿副的拉壓系統(tǒng)剛度 KO有絲桿本身詳細圖紙可扣扣咨詢 414951605 或 1304139763的拉壓剛度 KS，絲桿副內(nèi)滾道的接觸剛度 KC，軸承的接觸剛度 Ka，螺母座的剛度 Kn，按不同支撐組合方式計算而定。4.2.1 臨界壓縮負荷驗證絲桿的支撐方式對絲桿的剛度影響很大，采用一端固定一端支撐的方式。臨界壓縮負荷按下列計算： NFKLEIfFcr max201e=?式中 E------材料的彈性模量 E 鋼 =2.1X1011（N/m 2）LO-------最大受壓長度（m）K1-------安全系數(shù)，取 K1=1.3Fmax-------最大軸向工作負荷（N）f1-------絲桿支撐方式系數(shù)：f 1=15.1I=絲桿最小截面慣性距（m 4）42)2.1_(6woddI?=式中 do--------是絲桿公稱直徑（mm）dw------------滾珠直徑（mm） ，絲桿螺紋不封閉長度 Lu=工作臺最大行程+螺母長度+兩端余量Lu=300+148+20X2=488mm支撐距離 LO應(yīng)該大于絲桿螺紋部分長度 Lu，選取 LO=620mm代入上式計算得出 Fca=5.8X108N可見 Fca＞F max， 臨界壓縮負荷滿足要求。