多功能可折疊擔(dān)架設(shè)計(jì)方案

1、多功能可折疊擔(dān)架設(shè)計(jì)方案需求分析在救護(hù)傷員的過(guò)程中，運(yùn)送傷員是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，包括將傷員 搬運(yùn)到運(yùn)送的車(chē)輛上和將傷員迅速送往醫(yī)院。 而在現(xiàn)場(chǎng)救護(hù)中，采取 正確的救護(hù)措施是很重要的。而傷員的受傷情況在沒(méi)有醫(yī)生在場(chǎng)的時(shí) 候很難確定。這時(shí)候只要能把傷員用擔(dān)架安放好后迅速尋找車(chē)子運(yùn)到 醫(yī)院救治才是關(guān)鍵。一床擔(dān)架對(duì)于傷員運(yùn)送是至關(guān)重要的。 擔(dān)架不僅 能將傷員舒服平穩(wěn)地被抬送到車(chē)上，而且一般的汽車(chē)座位都不適合讓 傷員直接躺上去。最好的辦法是在用汽車(chē)運(yùn)送時(shí)，也讓傷員躺倒在擔(dān) 架上。這樣就不僅能減輕汽車(chē)行駛中的顛簸， 而且能在到達(dá)醫(yī)院后直 接將傷員抬進(jìn)手術(shù)間。如此便能大大縮短傷員運(yùn)送過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)與時(shí)間。所以，在

2、緊急情況下救治傷員要是能有一架擔(dān)架， 那將能發(fā)揮很 大的作用。而如果把擔(dān)架與一般的椅子結(jié)合，防患未然、關(guān)愛(ài)生命, 相信這是很有意義的。方案比較1緊定機(jī)構(gòu)方案一：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)AB方案說(shuō)明：AB為可動(dòng)的主架，其功能相當(dāng)于曲柄，通過(guò)調(diào)節(jié)的位置可以調(diào)節(jié)擔(dān)架的角度，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)其閑置時(shí)作為椅子的功能。在BD桿上，可以開(kāi)有小孔，其與銷(xiāo)釘配合，用來(lái)固定滑塊的位置，使其能夠穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)椅子的功能。方案二：對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿機(jī)構(gòu)此方案是一個(gè)對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)手動(dòng)控制凸輪的 轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)推桿的直動(dòng)從而鎖緊行星輪，實(shí)現(xiàn)主架之間角度的 固定。方案選擇兩個(gè)方案都可通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)副之間的相對(duì)位置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)主架的調(diào)節(jié)，也可以由

3、此實(shí)現(xiàn)擔(dān)架與座椅之間的快速轉(zhuǎn)換。方案一曲柄滑塊機(jī)構(gòu)通過(guò)銷(xiāo)釘來(lái)固定，固定牢靠穩(wěn)定，而且可以實(shí)現(xiàn)一定角度的變化，但是此方案不能實(shí)現(xiàn)角度的連 續(xù)調(diào)節(jié)，而且連桿角度的變化，導(dǎo)致其位置的變化，可能會(huì)導(dǎo) 致使用者的不方便，如連桿會(huì)對(duì)使用者的胳膊造成阻礙。方案二對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿機(jī)構(gòu)通過(guò)手動(dòng)控制凸輪，但凸 輪位于近休止角時(shí)，可以調(diào)節(jié)擔(dān)架的角度，使胸肺受傷的患者 呼吸得到調(diào)節(jié)，也可調(diào)節(jié)擔(dān)架的位置，將其變?yōu)樽问褂?；當(dāng)凸 輪處于遠(yuǎn)休止角時(shí)，凸輪就會(huì)卡死連桿，使連桿與齒輪保持嚙 合，便可將擔(dān)架的具體位置固定。綜上所述，對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿機(jī)構(gòu)由于能實(shí)現(xiàn) 0180 度 的連續(xù)調(diào)節(jié)，這對(duì)胸肺受傷的患者極為重要，而且當(dāng)用作

4、椅子 時(shí)，可以調(diào)節(jié)背靠的角度，極大的提升了使用者的舒適度，且 操作簡(jiǎn)便可行，因此緊定機(jī)構(gòu)選擇對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿機(jī)構(gòu)。2輪架位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)方案一：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)方案說(shuō)明：如圖所示。支架，主架，連架桿共同組成曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，其中AB作為原動(dòng)件，可以帶動(dòng)CD-起運(yùn)動(dòng)，對(duì)支架角度 的調(diào)節(jié)，利用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)既可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)輪子位置， 使 擔(dān)架不但能在平地上平穩(wěn)行走，而且可以輕松地與救護(hù)車(chē) 對(duì)接，又實(shí)現(xiàn)了可折疊的性能。方案二套筒機(jī)構(gòu)方案說(shuō)明：層導(dǎo)管可在套筒滑動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié) AB之間的距離來(lái)實(shí) 現(xiàn)AC,CD之間距離的調(diào)節(jié)，通過(guò)銷(xiāo)釘來(lái)固定，十分牢 靠；便可實(shí)現(xiàn)兩者之間的角度調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)主架與支 架之間的角度，實(shí)現(xiàn)不同路況

5、的搬運(yùn)，可滿足設(shè)計(jì)要 求方案選擇以上啷個(gè)方案都可滿足設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了輪架位置的調(diào)節(jié)及其固 定。但是，方案一利用四桿機(jī)構(gòu)， 簡(jiǎn)單易操作， 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便，工藝性好。 方案二利用可伸縮的套筒來(lái)實(shí)現(xiàn)主架與支架之間距離的調(diào)節(jié)， 雖然可 達(dá)到要求，但是不利于整體機(jī)構(gòu)的折疊，從而影響其便捷性，綜合以 上各種因素，我選擇曲柄搖桿機(jī)構(gòu)作為輪架位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)步驟1設(shè)計(jì)擔(dān)架總體尺寸要求參考實(shí)際擔(dān)架尺寸及人體相關(guān)數(shù)據(jù)，并且考慮到擔(dān)架折疊后的 尺寸。2 設(shè)計(jì)輪架位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)要求支架能在一定角度圍擺動(dòng)，能方便的調(diào)節(jié)支架的角度。3設(shè)計(jì)緊定機(jī)構(gòu)通過(guò)手動(dòng)控制來(lái)調(diào)節(jié)主架之間角度及其固定， 必須穩(wěn)定可靠， 考慮 到其可操作性。1

6、擔(dān)架主要尺寸的確定1.1 主架長(zhǎng)度的確定擔(dān)架主尺寸的確定主要出于其使用要求的考慮，一般定在 2000m以上，但為了搬運(yùn)方便，我們最終確定其尺寸為1200mm*2既方便搬運(yùn)，又可節(jié)省材料。1.2 支架長(zhǎng)度的確定支架考慮到可折疊及折疊后的尺寸，采用50mn為佳1.3 擔(dān)架寬度的確定擔(dān)架上除了傷員修養(yǎng)及日常的椅子功能外，還得考慮到方便布料 的安放及必要時(shí)醫(yī)療器械的安置， 應(yīng)當(dāng)適當(dāng)加寬，最終綜合考慮， 選擇 600mm。整體構(gòu)架如下圖所示套筒2輪架位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu) 方案曲柄搖桿機(jī)構(gòu)2.1設(shè)計(jì)步驟根據(jù)主架的尺寸，合理確定 A點(diǎn)位置。主架的長(zhǎng)度為1200mm由于A點(diǎn)的位置即是支架的位置，為保證其穩(wěn)定性，AE&

7、gt;600mp考慮到其載荷分布均勻，采用AE=700m。根據(jù)手扶間距，確定FM,MB勺距離。按照使用方便的設(shè)計(jì)要求，選取 FM=150mm,MB=110mm根據(jù)A,B的位置，可以確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的兩固定支座的距離為 AB=240mm確定其余各桿件的尺寸。根據(jù)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)曲柄能夠存在的條件(1) 最短桿為連架桿或機(jī)架；(2) 最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其余兩桿長(zhǎng)度 之和。選取BC作為曲柄，AD為最長(zhǎng)桿，有BC<ABAB+CD>AD+BC2.142因?yàn)锳P=500m，所以選取AD=300m,由此得到方程BC<240mmIBC<CD<300mmBC+300mm

8、<CD+240mm方便制造，選取整數(shù)，初步確定各連桿的尺寸如下AB=240mmBC=200mmCD=280mmAD=300mm2.2初步簡(jiǎn)圖如下說(shuō)明；1圖中轉(zhuǎn)動(dòng)副表示可轉(zhuǎn)動(dòng)且可折疊的部件。2僅在左邊有曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，利用曲柄 BC在不同的位置調(diào)節(jié)輪 子位置，使擔(dān)架不但能在平地上平穩(wěn)行走，而且可以輕松地與 救護(hù)車(chē)對(duì)接。右邊可實(shí)現(xiàn)折疊功能。2.3計(jì)算說(shuō)明231曲柄搖桿機(jī)構(gòu)存在兩次主動(dòng)件與從動(dòng)件共線的位置，即死點(diǎn)（我們知道，當(dāng)從動(dòng)件連架桿與連桿處于共線，拉直共線或重疊 共線位置時(shí)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)角為零，即機(jī)構(gòu)處于死點(diǎn)位置，機(jī)構(gòu)在死點(diǎn)位置上無(wú)法啟動(dòng)且具有運(yùn)動(dòng)不確定性，因而我們有必 要對(duì)其進(jìn)行計(jì)算說(shuō)明。

9、死點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)情形如圖所示，圖示夾角即為搖桿處于極限位置時(shí)的角度，由此可計(jì)算出搖桿的擺角。-0.575=0.981根據(jù)余弦定理,24*24+30*30-48*48cos?仁1= 1252*24*3024*24+30*30-8*8cos? 2=2=11.32*24*30由此算得搖桿的擺角? =125.1-11.32=113.78擺動(dòng)圍為 11.32113.78 ,該曲柄搖桿設(shè)計(jì)要求擺角必須大于 90,以保證其正常使用，由以上 計(jì)算可知，設(shè)計(jì)的尺寸即擺角滿足設(shè)計(jì)要求。極位夾角與急回系數(shù)極位夾角：通常把從動(dòng)件處于極限位置時(shí)曲柄 AB所處的兩極限位置AB1 AB2所夾的銳角稱(chēng)為極位夾角？。極回系數(shù)：18

10、0+ ?K=180- ?由于擔(dān)架在救護(hù)傷員中所起的重要，要求其盡可能平穩(wěn)，所以限定其極回系數(shù)K<2.8。下面根據(jù)CAD軟件確定該機(jī)構(gòu)的極位夾角：（1）確定曲柄搖桿機(jī)構(gòu)兩個(gè)死點(diǎn)的位置；（2）利用CAD軟件提供的測(cè)量功能，直接測(cè)量出該曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極位夾角如下圖所示根據(jù)CAD測(cè)量工具求得此曲柄搖桿的極位夾角? =78曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的極回系數(shù)180+?K=2.53K<2.8滿足設(shè)計(jì)要求曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的實(shí)物模型圖3緊定機(jī)構(gòu)方案對(duì)心直動(dòng)尖頂推桿機(jī)構(gòu)3.1設(shè)計(jì)步驟3.1.1 凸輪機(jī)構(gòu)：該機(jī)構(gòu)通過(guò)凸輪來(lái)控制推桿的前進(jìn)，推桿通過(guò)前進(jìn)后退實(shí)現(xiàn)對(duì)齒輪的卡死與松開(kāi)；3.1.2 咬合機(jī)構(gòu)：通過(guò)定軸齒輪與行星輪

11、的嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)擔(dān)架與座椅之間的轉(zhuǎn) 換并調(diào)節(jié)座椅的傾斜角度。3.2計(jì)算及相關(guān)說(shuō)明321 齒輪的選定考慮到與擔(dān)架整體的尺寸相配合，該齒輪的尺寸不應(yīng)太大, 但是太小則不能滿足強(qiáng)度要求，查閱相關(guān)資料，選定齒輪 的參數(shù)如下：模數(shù) m=2.75mm壓力角a =20齒數(shù)z=20齒距 p=3.14*m=6.46mm全齒高 h=2.25m=6.19mm分度圓直徑 d=m*z=2.75*20=55mm322凸輪的設(shè)計(jì)及選定3.2.2.1凸輪通過(guò)推程與回程來(lái)控制推桿的運(yùn)動(dòng)，推桿來(lái)控制齒輪的鎖定與松開(kāi):3.2.2.2 凸輪推程的距離根據(jù)齒輪的全齒高來(lái)確定。全齒高為2.25mm由于其松開(kāi)時(shí)會(huì)留有間隙，限定凸輪推程最大距離

12、為5mm3.2.2.3 凸輪基圓直徑的確定為了安裝方便及美觀處理，選定凸輪的基圓直徑與齒輪的分度圓直徑大致相等，為50mm322.4凸輪推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選定為保證機(jī)構(gòu)運(yùn)行的平穩(wěn)性，推程運(yùn)動(dòng)是阻力分布均勻,采用平滑的曲線，凸輪位移曲線如下圖所示凸輪從動(dòng)件位移曲線凸輪機(jī)構(gòu)有關(guān)參數(shù)說(shuō)明推程角36近休止角144遠(yuǎn)休止角144回程角36推程過(guò)程中，要盡量平滑，使得阻力分布均勻，此位移曲線無(wú)尖點(diǎn)，使得其推動(dòng)較為方便，有利于操作上圖為實(shí)體模型，具體輪廓形狀見(jiàn) A1圖紙上凸輪的輪廓曲線。323推桿的尺寸選定322.1推桿是凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件，可以控制齒輪的嚙合，推桿尺寸 確定的是否合適，關(guān)系到該緊定機(jī)構(gòu)是否能完好

13、嚙合。根據(jù)主架的尺寸，確定推桿的尺寸如下長(zhǎng) 120mm-a圓面直徑18mm頂端厚度8.6mm其中，頂端厚度是參照齒輪的齒距 8.64mm使其略小，方便 其嚙合牢靠。模型圖如下324機(jī)構(gòu)整體功能的實(shí)現(xiàn)為使機(jī)構(gòu)工作時(shí)提高其穩(wěn)定性，防止凸輪與推桿之間的嚙合不穩(wěn)，在推桿固定機(jī)構(gòu)中加入彈簧，給其一個(gè)向上的彈力，使其能夠始終保持力，加高其工作穩(wěn)定性。緊定機(jī)構(gòu)三維模型圖創(chuàng)新點(diǎn)1將擔(dān)架與椅子結(jié)合，使擔(dān)架能夠在緊急情況下由椅子快速變形投入使用。2整個(gè)擔(dān)架包括底座部分均可以折疊，折疊后體積小，很方便攜帶 或放置于各種汽車(chē)上。3使用齒輪嚙合加凸輪鎖緊的混合機(jī)構(gòu)控制靠背的旋轉(zhuǎn)，靠背角度 的調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單又可靠，調(diào)節(jié)圍大（0

14、180°）,實(shí)現(xiàn)從擔(dān)架到靠背椅 再到完全折疊的連續(xù)變化。4 擔(dān)架配備上下兩個(gè)手柄，可輕松實(shí)現(xiàn)不同路況條件下的搬運(yùn)要求平路推行時(shí)用高手柄， 走山路爬樓梯及搬送上車(chē)時(shí)用低手柄5 擔(dān)架配備變形靈活的底座，高度可調(diào)節(jié)。輪子位置可以改變，不 但能在平地上平穩(wěn)行走，而且可以輕松地將擔(dān)架與救護(hù)車(chē)對(duì)接。6 將各種機(jī)構(gòu)靈活巧妙地運(yùn)用到擔(dān)架的設(shè)計(jì)中，如齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪 機(jī)構(gòu)、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、可伸縮機(jī)構(gòu)、可折疊機(jī)構(gòu)等，并多處利用 機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)對(duì)擔(dān)架進(jìn)行固定。市場(chǎng)前景這種折疊擔(dān)架意義巨大， 對(duì)于救死扶傷能提供巨大幫助。 且本設(shè)計(jì)機(jī) 構(gòu)簡(jiǎn)單，制造難度不是很大，容易做出。市場(chǎng)前景光明，成果出來(lái)后 應(yīng)該很受歡迎的。課程

15、設(shè)計(jì)心得體會(huì)急躁和焦慮可能是這兩周以來(lái)的主旋律了。幾乎整天都被這樣的 心情困擾著。因?yàn)橹暗娜兆映粤恕凹痹辍辈簧俚奶?，所以拼命地?誡自己一定要把速度慢下來(lái)，心情要平靜下來(lái)，減緩行動(dòng)，一步一步 踏踏實(shí)實(shí)地把設(shè)計(jì)做好。我深知，課程設(shè)計(jì)的目的不是要那么一圖紙和一份設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，而是整個(gè)的設(shè)計(jì)過(guò)程，是我們一遍一 遍重復(fù)翻閱手冊(cè)時(shí)的不耐煩，是我們一次一次修改參數(shù)時(shí)的悔恨 （為 什么當(dāng)初算的時(shí)候不小心一點(diǎn)呢?。u漸地體會(huì)到，做一名優(yōu)秀機(jī)械工程師真的很難。當(dāng)草圖畫(huà)完之 后，發(fā)現(xiàn)一大堆的問(wèn)題出來(lái)了，這也就意味著以前的計(jì)算幾乎白費(fèi)， 所有的參數(shù)又要重新選擇。因?yàn)檫@樣，我困惑了一陣，到底要不要改， 要不要重新算過(guò)

16、，自己有時(shí)也再勸說(shuō)自己“算了吧，誰(shuí)看啊，重新再 算還不是一樣” “只要知道怎么算的就行了”可后來(lái)又覺(jué)得自己 一直都要求自己成為一名優(yōu)秀的機(jī)械工程師， 如果一名優(yōu)秀的機(jī)械工 程師就這樣地對(duì)待他的工作，就這樣地對(duì)待他的項(xiàng)目，那“優(yōu)秀”這 樣的頭銜，他戴得起嗎？于是，毅然決然，從頭再來(lái)，把所有錯(cuò)掉的 數(shù)據(jù)重新修改了一遍，這樣才安心地繼續(xù)向下走。什么時(shí)候我們可以不將自己局限于這些手冊(cè)之中，不受這些參 數(shù)的控制，而自由的想象，這只是我的想法，不知這樣想是否正確。這樣的想法很有可能是自己在受到這樣的“折磨”之后冒出來(lái)的。因 為每一個(gè)參數(shù)的選擇都是有一定的界限標(biāo)準(zhǔn)的， 所以計(jì)算機(jī)程序可以 依據(jù)這樣的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選取，進(jìn)而替代人手工的查閱，也就是說(shuō)，當(dāng)我 們發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)出來(lái)的東西尺寸結(jié)構(gòu)不合理時(shí)， 我們只需要改動(dòng)幾個(gè)地方 其他的運(yùn)算過(guò)程就可以由電腦自動(dòng)輔助完成， 我們已經(jīng)成功的甩掉了 模板，相信甩掉手冊(cè)也不是不可能的。只不過(guò)這樣的工程著實(shí)浩大， 需要大量的人長(zhǎng)時(shí)間