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I 救護擔架車的設(shè)計 摘要 現(xiàn)有的救護擔架車有一些優(yōu)點 也有一些缺點 而這些缺點有時是致命的 結(jié)構(gòu)復雜 外觀笨重 基本沒有減震性能 不適合在在大型災難現(xiàn)場和大型事故現(xiàn)場 使用 非常容易對病人和傷員造成二次傷害 為了提高救護擔架車的穩(wěn)定性 抗震性 和舒適度 我對擔架車進行了全方位的重新設(shè)計 設(shè)計的擔架車結(jié)構(gòu)簡單 操作簡便 減小了震動帶來的沖擊力 使病人免受顛簸之苦 空間占用小 方便攜帶 人員占用 小 一個人就可以完成操作 關(guān) 鍵 詞 救 護 擔 架 車 連 桿 機 構(gòu) 懸 架 系 統(tǒng) II Ambulance stretcher car design Abstract Existing ambulance stretcher has some advantages There are some shortcomings and these shortcomings are sometimes fatal complex bulky appearance basically no damping properties not suitable for use in large scale and large scale disaster scene of the accident scene is very easy to sick and wounded cause secondary damage To enhance the stability vibration resistance and comfort ambulance stretcher the stretcher I conducted a comprehensive re design simple design stretcher structure easy operation reducing the vibration force of the impact so that the patient suffer from bumps Small footprint easy to carry takes up a small staff one person can complete the operation Keywords Emergency stretcher Linkage mechanism Suspension III IV 目 錄 摘要 I Abstract II 目錄 III 1 緒論 1 1 1 救護擔架車產(chǎn)生的背景 1 1 2 救護擔架車的意義 1 2 現(xiàn)有擔架車的分析 3 2 1 現(xiàn)有擔架車的折疊機構(gòu) 3 2 2 現(xiàn)有擔架車的折疊過程 4 2 3 目前擔架車的優(yōu)缺點 5 2 4 設(shè)計的目標 5 3 新型救護擔架車的工作原理 7 3 1 新型救護擔架車的結(jié)構(gòu)組成 7 3 2 新型救護擔架車的基本參數(shù) 8 3 3 新型救護擔架車結(jié)構(gòu)計算 11 3 3 1 自重計算 11 3 3 2 彎矩剪應力計算 11 4 減震系統(tǒng)設(shè)計 13 4 1 懸架的功能和組成 13 4 2 懸架的設(shè)計方案與彈性特性 14 4 2 1 懸架的彈性特性 14 4 2 2 彈簧的選擇 15 5 設(shè)計總結(jié) 16 參考文獻 17 致謝 18 1 1 緒論 1 1 救護擔架車產(chǎn)生的背景 救護擔架車是日常生活中常見的一種用于救護病人或傷員的器械 具有使用簡便 實用性強的特點 隨著科學技術(shù)的發(fā)展 救護擔架車也在不斷進步 在國外的一些科 技發(fā)展領(lǐng)先的國家 救護擔架車已經(jīng)發(fā)展的相當成熟 主要表現(xiàn)在兩個方面 一是二 次傷害小 病人和傷員躺在擔架車上會非常安全 二是擔架車初步實現(xiàn)了智能化 數(shù) 字化 加入了一些高科技元素 大大加強了救護擔架車的功能性 在運送病人的同時 醫(yī)護人員就可以利用擔架車上的一些設(shè)備對病人進行簡單的救治 但是 在一些科技 水平落后的國家和地區(qū) 擔架救護車還只是簡單的純機械設(shè)備 還有很大的改進空間 目前 我國的擔架車和國外發(fā)達國家相比 同樣存在很多不足 在日常的使用中 不僅給醫(yī)生帶來了一些不方便 而且偶爾也會對病人造成二次傷害 擔架車這種很常 見的器械 為什么國內(nèi)沒有跟上國外的腳步呢 這個問題困擾了我很久 所以我決定 設(shè)計一種簡單的擔架車 在我國現(xiàn)在使用的擔架車中 大部分的是四輪的 當然也有 一些三輪的 在我的走訪調(diào)查中發(fā)現(xiàn) 這些擔架車用了很多年 但是問題還是很多 有一些缺點很嚴重 比如輪子的材料不好 很容易摩擦損壞 又比如說擔架車的減震 效果不好 遇到戶外一些不平的路面 顛簸的很厲害 非常容易發(fā)生意外 對病人或 傷員造成二次傷害 隨著社會的進步 人們的生活水平在不斷提高 但是隨之而來的一些安全隱患也在 威脅著人們 各種安全事故層出不窮 近幾年 中東地區(qū)的局勢也極其動蕩 戰(zhàn)爭紛 起 恐怖分子橫行 再加上一些自然災害 這些威脅每時每刻都關(guān)系到了我們的生命 安全 而且往往一次事故一次戰(zhàn)爭會造成大量的傷員 醫(yī)護人員本就人數(shù)缺乏 如果 再沒有一個好的擔架車 那真是雪上加霜 因此 急需一種簡便又功能強大的擔架車 所以 我設(shè)計了一種專門用于救災現(xiàn)場和大型事故現(xiàn)場的緊急救護用擔架車 1 2 救護擔架車的意義 最近幾年 全世界的各種災難事故一直在發(fā)生 這些問題已經(jīng)嚴重影響到了全人類 的安全 各國人民也非常重視 我們中國每年也會因為這些安全問題損失慘重 比如 08 年的汶川地震 前幾年的沉船事故等等 這些重大安全事件不僅奪去了很多人的生 命 同時也造成了很大的經(jīng)濟損失 我國每年因為這些事故損失的 GDP 達到了 6 在 2 這些安全事件發(fā)生的現(xiàn)場 路面往往都受到了很嚴重的損害 救護車一般很難到達第 一線 這就需要救護人員用擔架車到現(xiàn)場把傷員運送到救護車的位置 這段路程對擔 架車有很高的要求 非常容易發(fā)生意外 對病人或傷員造成二次傷害 所以 各種救援現(xiàn)場對擔架車有著很高的要求 首先擔架車不能太過笨重 必須具 有重量輕 可折疊 方便使用的特點 而且使用擔架車的醫(yī)護人員盡可能的少 這樣 才能做到人員最大使用率 在很短的時間運送傷員 其次還必須有良好的減震系統(tǒng) 保證傷員和病人在凹凸不平的路面不會受到二次傷害 3 4 2 現(xiàn)有擔架車的分析 2 1 現(xiàn)有擔架車的折疊機構(gòu) 圖 2 1 機構(gòu)運動簡圖 現(xiàn)在常用的擔架車的機構(gòu)運動簡圖如上圖 臺板是病人躺下的地方 臺板上通過多 個轉(zhuǎn)動副連接了幾個支桿 支桿之間又有連桿 這種擔架車一共有兩組輪 張開狀態(tài) 用一組 折疊以后還有一組 一組 4 個輪子 一共八個 都是萬向輪 可以任意旋轉(zhuǎn) 這種擔架車有兩種工作狀態(tài) 展開狀態(tài)和折疊狀態(tài) 展開狀態(tài)是在急救時推病人前進 時所用 而折疊狀態(tài)是用來上車和抬病人時用的 展開工作狀態(tài) 當醫(yī)護人員將傷員救出事故現(xiàn)場時 打開旁邊的 掛鉤 然后扣動觸板連桿 此時 內(nèi)部的支桿展 開 然后再次轉(zhuǎn)動掛鉤 將其插入銷中鎖死 擔 架車此時展開 可以向前推行 醫(yī)護人員人員可 以非常方便的救助病人 折疊工作狀態(tài) 此時兩套支桿都并攏在一起 擔架車處于折疊 折疊時 擔架車上有 4 個車輪工作 和展開時不 是同一組 這時再旋轉(zhuǎn)掛鉤進行鎖死操作 在收 到外力的作用下不會自動展開 因為擔架車通常 使用的地方是在地面凹凸不平的地面上 所以減 5 震很差 表 2 1 兩種工作狀態(tài) 2 2 現(xiàn)有擔架車的折疊過程 折疊擔架車步驟 1 旋轉(zhuǎn)掛鉤 7 2 向前推擔架車 這時 支桿 3 碰到車邊 扣向里面 E 點此時會向右上方移動 連桿 6 被帶動 同時帶動 3 桿 3 受力后會向內(nèi)扣 3 然后 b 點到達左上方 支桿 6 被拉動 同時 又給支桿 3 受力 向內(nèi)移動 這 時就完成了擔架車的折疊 4 擔架車折疊完成后 旋轉(zhuǎn)掛鉤 插到柱銷上 實現(xiàn)鎖死 其示意圖如圖 2 2 所示 1 臺板 2 萬向輪 3 支桿 4 觸板連桿 AB 5 短連桿 BC 6 長連桿 BH 6 長連桿 DE 5 短連 桿 EF 4 觸板連桿 GE 7 鎖死掛鉤 3 支桿 圖 2 2 擔架車折疊情況示意圖 擔架車展開步驟 1 旋轉(zhuǎn) L 點處掛鉤 向靠外的方向扣動下方的觸板連桿 6 2 如果扣動連桿 4 短連桿 5 和 4 這時會到達同一直線上 支桿 3 受力后會展開 h 點向靠下的方向移動 同時聯(lián)動 4 和 5 組成的一條直線 3 展開 3 這時擔架車處于展開狀態(tài) 將掛勾插入柱銷中 完成鎖死 其示意圖如圖 2 3 所示 圖 2 3 擔架車折疊 2 3 目前擔架車的優(yōu)缺點 優(yōu)點 1 該擔架車能實現(xiàn)折疊功能 而且結(jié)構(gòu)簡單 操作簡便 空間占用也很小 攜帶方便 擔架車的折疊和展開都非常迅速 能夠快速使用 實用性強 又能推又能 抬 在救災中能夠非常迅速的將病人抬出 大大的節(jié)約了救援時間 為病人創(chuàng)造了良 好的生存機會 2 能夠鎖死 而且很簡單 只需要把掛鉤旋轉(zhuǎn) 然后扣動觸板連桿 鎖死之后穩(wěn) 定性好 在劇烈的運動中也能保持穩(wěn)定性 不會自己打開 3 價格低廉 性價比高 缺點 1 沒有減震設(shè)計 如果遇到路況差的時候 很有可能會對病人造成二次傷害 加 重病情 2 功能少 結(jié)構(gòu)簡單帶來的是功能單一 沒有輸液桿和輪子自鎖功能 擔架車在 坡上容易溜坡 安全性很不合理 2 4 設(shè)計的目標 如何采取更簡單的機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)救護擔架車的全部功能 減輕車體重量 采取什么 樣的避震設(shè)計才能使擔架車在凹凸不平的路面上減少顛簸 避免二次傷害 這是目前 7 面臨的一個難題 擔架車是用來運送病人和傷員的 平穩(wěn)是最重要的一點 要求使用 簡單功能強大的同時 更應該保證病人和傷員的舒適度 不論是地面推行時還是隨車 行駛時 根據(jù)我的走訪調(diào)查和圖書館查閱資料 結(jié)合醫(yī)護人員的使用習慣和實際使用過程中 病人和傷員遇到的問題 我設(shè)計了一種新的救護擔架車 該擔架車能夠?qū)崿F(xiàn)折疊 自 動收腿 自鎖等非常實用的功能 而且很關(guān)鍵的是我設(shè)計了非常強大的減震系統(tǒng) 讓 病人和傷員舒適了很多 減少了發(fā)生二次傷害的可能 我設(shè)計的擔架車的結(jié)構(gòu)也很簡 單 操作簡便 一般只需要 1 2 人即可完成操作 大大減少了需要的人數(shù) 8 3 新型救護擔架車的工作原理 3 1 新型救護擔架車的結(jié)構(gòu)組成 圖 3 1 和圖 3 2 為新型救護擔架車的機構(gòu)運動簡圖 其中 A 為救護擔架車擔架部 分 b 為定位塊定位部分 c 為鎖死機構(gòu)定位 BE 為前車腿 AF 為后車腿 CD 為前 后連桿 DG 為限定為桿 其中 G 點裝有滑塊 可在 b 上水平滑動 HJ HK 分別為臥 立限定為卡 HI 為手柄 GL 位復位彈簧 12 圖 3 1 新型救護擔架車的立式機構(gòu)運動簡圖 圖 3 2 新型救護擔架車的臥式機構(gòu)運動簡圖 工作原理 1 立式 臥式 患者上擔架 9 操作者控制手柄 HI 向右推動手柄并稍用力下壓擔架車 后腿 AF 通過連桿 CD 帶動 前腿 BE 向后方收回 當滑塊 G 移動到限位 J 處時被限制 達到臥式狀態(tài) 2 立式 臥式 擔架上車 當擔架車前腿 BE 接觸到救護車尾時 操作者控制手柄 HI 向右推動并向前推動擔 架車 前腿 BE 收回 通過連桿 CD 帶動后腿 AF 同時收回 當滑塊 G 移動到限位 J 處 時被限制 達到臥式狀態(tài) 3 臥式 立式 患者上擔架之后 患者下車過程 操作者控制手柄 HI 向右推動并向左或左上方拉動擔架車 車子在復位彈簧 GL 的 作用下自動抬起 當擔架車達到 K 點時被限定位 擔架車達到立式狀態(tài) 3 2 新型救護擔架車的基本參數(shù) 產(chǎn)品 最大載重 自重 立式尺寸 臥式尺寸 主材料 新型救護 擔架車 100kg 15k g 1950 600 600 900 1950 600 28 0 380 鋁合金 表 3 1 擔架車基本參數(shù) 圖 3 2 新型救護擔架車裝配圖 擔架車最大載重為 100KG 自重 15KG 擔架車基本參數(shù)如表 3 1 所示 車架主要 10 材料采用結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且自重較輕的鋁合金結(jié)構(gòu) 床面及護欄采用具有柔性的人體工程學 塑料 擔架車結(jié)構(gòu)如圖 3 2 所示 1 為輸液桿 2 為減震簧 3 為護欄 4 為低位保護輪 5 為前車腿 6 為前輪 7 為連桿 8 為后輪 9 為制動踏板 10 為后腿 11 為緩沖桿 12 為滑塊滑槽 13 為高低位調(diào)節(jié)手柄 14 為扶手 15 護欄鎖 16 為滑塊限制裝置 13 其中輸液桿可以起落 在不使用時可以放倒在車旁 不影響車輛正常使用 護欄也 可起落 傷員上車時可以降下 上車后升起防止傷員滾下 其左后腿 左后輪和剎車 結(jié)構(gòu)如圖 3 3 所示 圖中 1 為后腿主腿 2 為副腿 主腿和副腿為套管形式 在主腿上 有間隔相等的銷眼 方便后腿的長短調(diào)節(jié) 進而調(diào)節(jié)車體高度 3 是制動踏板轉(zhuǎn)動軸 4 是后輪軸 5 是后輪 6 是后輪架 7 是制動片 左后輪采用萬向結(jié)構(gòu) 方便擔架車 轉(zhuǎn)向 當后面的醫(yī)護人員遇到緊急情況需要制動時只需用腳踩動制動踏板即可制動車 輛 右后輪采取凹槽結(jié)構(gòu) 當踩下右后輪后踏板時可鎖死右后輪 從而使車輪不會轉(zhuǎn) 動 當需要車輛移動時可踩下右后輪前踏板 松開鎖死結(jié)構(gòu) 14 右后輪結(jié)構(gòu)如圖 3 4 所示 圖 3 3 擔架車左后輪 11 圖 3 4 右后輪及鎖死結(jié)構(gòu) 圖 3 5 為前腿及前輪 車輪均采取 尼龍輪 輕便且穩(wěn)定 主前腿上有銷子 孔 方便調(diào)整車輛高度 前輪方向向前 固定 轉(zhuǎn)向輪為后輪 其中前后輪均采 取 100mm 直徑車輪 輪寬 50mm 圖 3 6 為擔架車懸架上的滑槽 滑塊和彈簧 通過回位拉簧及滑塊上方的滑塊限制結(jié) 構(gòu) 使擔架車可停留在高位與低位 此 外 回位拉簧還可在車輛從低位到高位 的運動時 起到助理作用 不會使救護 人員過于用力 滑塊被牢牢限制在滑槽 圖 3 5 前腿及前輪 中 起到了穩(wěn)定車身的作用 15 滑塊于下方的緩沖桿相連 緩沖桿連接后腿并通過前 后連桿連接前腿 使車輛整體不論高位低位前后輪均處于同一平面上 圖 3 6 滑槽 滑塊及回位拉簧 12 如圖 3 7 所示為左后方視 圖 圖中 1 為滑塊限制裝置 2 為滑槽 3 為滑塊限制裝置固定 軸 4 為減震簧 5 為護欄限制 裝置 6 為車架 7 為護欄 8 為扶手 其中滑塊限制裝置與 后方的手柄相連 通過手柄控 制裝置上下移動起到限制滑塊 移動作用 護欄限制裝置可沿 軸旋轉(zhuǎn) 通過旋轉(zhuǎn)到上下位置 鎖死護欄 防止護欄翻下 16 圖 3 7 新型救護擔架 車左后視圖 3 3 新型救護擔架車結(jié)構(gòu)計算 3 3 1 自重計算 經(jīng)查數(shù)據(jù)有 25 25 2 5mm 鋁合金方管質(zhì)量為 0 675kg m 20 20 1 2mm 鋁合金方管 質(zhì)量為 0 271kg m 經(jīng)分析擔架車共使用 25 25 2 5mm 鋁合金方管約 13m 使用 20 20 1 2mm 鋁合金方管約 2m 則質(zhì)量 317 92 0675 13kgm 加上人體工程學塑料床板和尼龍輪 螺栓 銷釘?shù)?質(zhì)量可保證在 15kg 以下 符 合要求 3 3 2 彎矩剪應力計算 在此擔架系統(tǒng)中 車腿采用 25 25 2 5mm 的鋁合金方管套 20 20 1 2mm 的鋁合金 方管的套管結(jié)構(gòu) 以實現(xiàn)高度調(diào)節(jié) 連接腿與主架結(jié)構(gòu)的軸是最容易出問題的 前后 腿上的四個軸承承受了所有的壓力 軸的直徑 根據(jù)老師給出任務書的要求 mD10 擔架車的最大載重為 100kg 自重為 15kg 每條腿受力相同 設(shè) 為承重是主軸1NF2 壁對軸的作用力 為腿對軸的支撐力 則 1F2 875 4028 91521FN 13 軸面積 1085 70 5 1432 2 mRW 所以軸的最大剪應力為 MPaaF max 所以軸的選擇符合要求 后腿上部采用 25 25 2 5mm 的方管 當后腿為最大伸長距離且車輛最大載重時則 75 2841kgP a5 0mc 15 0mcaL 有后腿上部彎矩 19 75 07 28 kgLPM 則 3 2 0 5 02 19 MPaWF 有 Pa13 符合標準 后腿下半部分采用 20 20 1 2mm 的方管 當后腿為最大伸長距離且車輛最大載重 時則 kg75 28 ma1 0c4 5 041 mcaL 有后腿下部彎矩 320 7528 kgPM 則 5 1 01 2 0 3 MPaWF 有 Pa7 已知整車裝備質(zhì)量 從上文 4 3 1 可以得到簧上質(zhì)量為 5kg 簧下質(zhì)量 為 10kg 空載前軸單輪軸荷取 60 5 12 601kg 滿載前軸單輪軸荷取 50 滿載時車上一名病人 2 6 2 km 重 100kg 懸架剛度 82 1436 7952 mNfgFCc 4 2 2 彈簧的選擇 假設(shè)選擇彈簧鋼絲直徑 d 4mm 彈簧外徑 D 20mm 彈簧有效工作圈數(shù) n 10 因 為彈簧的剪切彈性模量 MPaG4103 8 則有 彈簧剛度 符合要求 22 2 323 43 CmNnDdCs 17 5 設(shè)計總結(jié) 這次我的畢業(yè)設(shè)計為救護擔架車的設(shè)計 我設(shè)計的救護擔架車相比較現(xiàn)有的擔架車 來說 具有很多的優(yōu)點 安全系數(shù)很高 病人在車上的舒適度非常好 在救護車上時 病人的舒適程度甚至能和司機一樣 這樣的擔架車我非常滿意 相比于傳統(tǒng)的擔架車 主要優(yōu)點如下 1 我設(shè)計的擔架車使用了全新的機械結(jié)構(gòu) 材料使用了鋁合金材料 質(zhì)量輕 大 概在 10kg 15kg 非常方便攜帶 一個人就能拿好幾個 整個擔架車按照現(xiàn)在的市場價 格 加上制造的成本大概在 650 元左右 如果聯(lián)系廠商進行批量生產(chǎn) 哪么價格肯定 還會更低 而在我的實地調(diào)查下 發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在醫(yī)院常用的擔架車價格大多在 1000 元左右 有的甚至更貴 我的擔架車 簡單的設(shè)計 低廉的價格 性價比非常高 一旦進入市 場 一定會收到歡迎 對于生產(chǎn)廠商和醫(yī)院來說都是一件好事 2 我設(shè)計的擔架車 不僅能夠折疊 方便攜帶 而且還能良好的減震 節(jié)約了急 救的時間 而且對于病人和傷員來說 也給他們帶來了很好的舒適度 極大的減少了 發(fā)生二次傷害的概率 18 參 考 文 獻 1 王慶吾 于集 江蕙等 汶川大地震四川省醫(yī)療救治工作紀實 J 中國醫(yī)學志 2008 8 10 797 802 2 章包開 多功能擔架車 J 醫(yī)療衛(wèi)生裝備 2009 2 3 溫新 一種新型擔架車的研制 J 中國醫(yī)學文獻 2008 2 0 3 279 280 4 安辰洋 半自動救護擔架車的研制與應用 J 第四軍醫(yī)大學學報 2006 24 9 863 864 5 吾學記 擔架車的人性化改進 J 中國醫(yī)學雜志 2009 27 6 462 463 6 張建剛 王回春 李季蘭 張瑤 折疊式擔架車的設(shè)計 J 機械設(shè)計 2012 27 8 95 96 7 陳健年 張?zhí)烀?專用救護車的設(shè)計 J 特殊車輛 2010 2 46 8 趙高枝 平面進桿機構(gòu) M 北京 高等教育出版社 1999 138 45 9 江天天 吾笑成 平面連桿機構(gòu) M 北京 高等教育出版社 1990 10 醫(yī)療器械行業(yè)標準 GB GB T 19001 ISO9001 YY T 1000 2005 11 陳濤 許健斌 杜基健等 災難現(xiàn)場擔架車的研究 J 醫(yī)學研究出版社 2007 9 5 344 12 申永勝 機械原理 M 北京 清華大學出版社 1991 34 69 12 陳智慧 李曉鋼 機械設(shè)計基礎(chǔ) M 北京 高等教育出版社 1988 11 9 30 13 王蒙 周杰 機械震動學 M 浙江大學出版社 2000 12 3 14 郝天強 郭偉鋼 汽車機械基礎(chǔ) M 同濟大學出版社 2001 1 6 15 同濟大學力學教研室 理論力學 M 第 6 版 高等教育出版社 16 東南大學機械原理及機械零件教研室 機械設(shè)計 M 第八版 高等教育出版社 17 Jae Wook Jeon Efficient acceleration and deceleration technique for short distance movement in CNC machine tools M ELECTRONICS LETTERS 13th April 2000 16 17 18 Jae Wook Jeon Yun Ki Kim FPCA based acceleration and deceleration circuit for industrial robots and CNC machine tools J Mechatronics12 2002 63 65 19 ADAMS User Guide J Mechanical Dynamics Inc 1998 20 Mechanical Dynamics Inc M Getting started using ADAMS Hydraulics V11 0 21 Diederich J 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