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多功能护理床的结构设计与力学分析

作　者: 刘倩倩
导　师: 杨义勇
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 机械工程
关键词: 多功能护理床 机构设计 运动学分析 有限元分析
分类号: TH789
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


世界范围内人口老龄化的大背景下,我国也进入老龄化行列。据统计到2008年底,我国60岁以上的人口约达到1.6亿,老龄化率为12%,据预测到2020年我国老龄化水平将达17.17%,到2050年我国老龄化水平将推至30%以上。据资料显示,约79.1%的老人至少有一种慢性病。慢性病使病人长期卧床不起、产生褥疮等并发症,并且由此引发的肢体运动性障碍显著增加。定时为病人翻身可预防或减少褥疮的发生;定时对病人的肢体进行康复训练可大大增强病人肌体的活性,提高自身免疫力。本文针对上肢正常下肢丧失或者暂时丧失运动能力的老年病人以及残障人士设计了一种多功能护理床。该护理床可帮助病人实现支背、曲腿、侧翻等动作,亦可对病人下肢进行康复训练,加快肢体功能的恢复。本文主要包括以下内容:1)提出了设计要求和设计指标;确定了护理床的尺寸长度及各床板所需达到的角度;确定了各功能模块机构的空间位置;设定选择各机构的原则,并依据该原则选定满足要求的机构构型。2)分别建立支背机构、曲腿机构、侧翻机构的运动学模型,对各机构进行运动学分析;分别设定各机构中所有杆件的尺寸以及各杆件的转动角度范围;采用矢量方程解析法得出各杆件位移、速度、加速度的函数表达式并对其进行分析。3)对整体床架进行结构设计和材料选择;对多功能护理床的支背、曲腿、侧翻功能模块进行结构设计;对各机构进行力学分析,从而确定驱动电机型号;展示多功能护理床在各功能状态下的三维立体图。4)运用ANSYS软件分别对床架以及升降横梁进行应力应变分析,根据分析结果得出该零部件具有较高的刚度和强度,能够满足设计要求。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-20
  1.1 课题的研究背景  10-11
  1.2 课题研究的目的及意义  11-12
  1.3 国内外医疗器械相关领域的发展状况及技术  12-18
    1.3.1 多功能护理床的发展现状  14-16
    1.3.2 下肢康复治疗设备的发展现状  16-18
  1.4 本文主要研究的内容  18-20
第2章 多功能护理床的总体方案设计  20-38
  2.1 多功能护理床的设计要求和设计指标  20-24
  2.2 多功能护理床的整体方案设计  24-35
    2.2.1 总体布局  24-26
    2.2.2 多功能护理床的参数设计  26
    2.2.3 多功能护理床中各功能模块机构的方案设计与选定  26-35
  2.3 多功能护理床的控制系统方案  35-36
  2.4 多功能护理床的驱动形式与能源供给  36
  2.5 本章小结  36-38
第3章 多功能护理床的机构设计与运动学分析  38-51
  3.1 支背机构的参数设计与运动分析  38-42
    3.1.1 支背机构的参数设计  38-39
    3.1.2 支背机构的运动分析  39-42
  3.2 曲腿机构的参数设计与运动分析  42-48
    3.2.1 曲腿机构的参数设计  42-44
    3.2.2 曲腿机构的运动分析  44-48
  3.3 侧翻机构的参数设计与运动分析  48-49
    3.3.1 侧翻机构的参数设计  48-49
    3.3.2 侧翻机构的运动分析  49
  3.4 本章小结  49-51
第4章 多功能护理床的结构设计  51-68
  4.1 整体床架的结构设计和材料选择  51-54
    4.1.1 整体床架的结构设计  52-53
    4.1.2 整体床架的材料选择  53-54
  4.2 多功能护理床的各功能部件的结构设计  54-65
    4.2.1 支背部件的结构设计  54-57
    4.2.2 侧翻部件的结构设计  57-63
    4.2.3 曲腿部件的结构设计  63-65
  4.3 多功能护理床的整体结构  65-67
  4.4 本章小结  67-68
第5章 关键零部件的有限元分析  68-79
  5.1 有限元分析法简介  68
  5.2 ANSYS 软件介绍  68-70
  5.3 床架的有限元分析  70-74
  5.4 升降横梁的有限元分析  74-78
  5.5 本章小结  78-79
第6章 结论与展望  79-81
  6.1 结论  79
  6.2 创新点  79-80
  6.3 对后续工作的展望  80-81
致谢  81-82
参考文献  82-86
作者简介及在读期间成果  86

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 仪器、仪表 > 医药卫生器械 > 其他医疗器械
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