畢業(yè)設計擔架車的結構設計

精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)專心---專注---專業(yè)精選優(yōu)質文檔-----傾情為你奉上專心---專注---專業(yè)目錄摘要……………1Abstract………………………2緒論…………………3設計的研究意義…………………31.2目前擔架車的折疊機構的組成…………………51.3目前擔架車的折疊機構的動作過程……………61.4目前擔架車的優(yōu)缺點……………71.5設計的目標………………………7擔架車減震系統(tǒng)的設計……………82.1減震系統(tǒng)的總體設計思想………82.2懸架的功能和組成………………82.3懸架的設計方案…………………92.4懸架具體的結構形式設計………10零件的設計…………123.1懸架主要參數的確定……………123.1.1擔架車參數……………………123.1.2懸架的空間幾何參數…………123.1.3懸架的彈性特性和工作行程…………………123.1.4懸架剛度計算…………………133.2螺旋彈簧的設計…………………133.2.1螺旋彈簧的剛度………………133.3減振器結構類型的選擇…………153.3.1雙筒式液力減振器……………163.3.2單筒充氣式液力減振器………183.3.4減振器參數的設計……………19設計總結……………224.1創(chuàng)新點……………224.2與同類產品比較及市場背景……………………224.3后續(xù)工作…………22致謝……………23參考文獻………………………24[摘要]：傳統(tǒng)的急救擔架車的結構比較復雜，外觀比較笨重，減震功能小。不宜在災難急救中攜帶使用，容易對病人造成二次傷害。為了提高救護車擔架車的舒適性，根據臥位人體振動響應的特點和汽車懸架系統(tǒng)的振動特性，本設計進行全面機構創(chuàng)新改革，應用連桿機構的傳動原理，合理設計擔架車的減震裝置，并適應擔架支架的結構。使其結構簡單，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、結構簡單、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。[關鍵詞]：急救擔架車、連桿機構、懸架系統(tǒng)

[Abstract]:Thetraditionalstructureoftheemergencystretchermorecomplex,theappearanceofrelativelybulky,cushioningsmall.Shouldnotbecarriedinadisasteremergencyuse,easytocausesecondarydamagetothepatient.Inordertoimprovethecomfortofanambulancestretcher,accordingtothecharacteristicsofsupinebodyvibrationandthevibrationcharacteristicsofvehiclesuspensionsystems,thedesignofacomprehensiveinstitutionalinnovationandreform,theapplicationofthetransmissionlinkmechanismtheory,rationaldesignofdampingstretcherdevices,andadaptthestructureofthestretcherframe.Itssimplestructure,easytouse,effectivelyreducethevibrationenergyinputfromthebody,improvethetolerancelimitstoreducethetimecomfortable.Asimpleandquick,lightweightbodyandsimplestructure,easytocarry,operate,occupylessambulancepersonnel,seismicandhighsecondarydamagetothewoundedlittleadvantages.[Keywords]:emergencystretcher;linkagemechanism;suspension

第一章緒論1.1設計的研究意義近年來，全球范圍內自然災害、災難事故、公共衛(wèi)生事件、社會安全事件等突發(fā)公共事件頻發(fā)，已經嚴重影響了人類的生命與發(fā)展。我國每年因自然災害、災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。在各種災難或事故現場,路面受到破壞,凸凹不平,使救護車無法到達現場,需要救護人員把傷病員從事故現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。擔架車作為醫(yī)院救護及運送病人過程中主要的搬移設備，首先應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對病人進行轉移；其次還應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。擔架車作為搬運病人的主要工具,對其使用歷來已久,人們根據各個時期對擔架車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。我國對擔架車的研究起步較早，就目前檢索的文獻看，國內最早關于擔架車的專利申請是1988年戚鵬飛等研制的多功能醫(yī)用擔架車，其設計的擔架車可以通過控制裝置轉換為輪椅車，這標志著我國對擔架車的研究由使用階段轉變到了開發(fā)設計階段。隨其后，國內無論是對擔架車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擔架車上，此種搬運方法可實現病人的快速有效搬運。除此以外，該裝置還具有結構簡單,價格低等優(yōu)點。1992年黃興運在其專利設計中介紹了一種帶有可變換角度靠背及車腿可收放的擔架車。該擔架車的研究主要針對當時我國在急救過程中運送病員時多采用兩人抬擔架或者固定式擔架車的現狀。當擔架車在地上運行時，將鎖止器的鎖頭插入推車上腿一端的空槽中，進行擔架車直立推送，當擔架車上救護車時，拔動鎖止器鎖桿，將鎖止器鎖頭從上腿的空槽中拔出，即可輕而易舉的將擔架車推上救護車。使用該擔架車，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，此設計結構簡單，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擔架車及2008年劉曉妹等在專利一種床面可平移擔架車中介紹了利用傳送帶進行平移擔架車，此兩種擔架車都是利用傳送帶形式進行病人的平移操作。馬曄楠所研究的擔架車，其工作過程是這樣的：首先通過剪式支撐臂的傳動來完成擔架車的升降動作，以適合病床、手術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向槽的水平推入與退出來實現病人的床位轉換。該擔架車運行平穩(wěn)，可減輕護理人員體力勞動與病人痛苦。劉曉妹在2008年提出的擔架車方案將臺面取消，直接用帶有軟導軌的、比較厚的環(huán)形擔架床面來運送病人。當病人躺在環(huán)形擔架床面上時，利用手柄銷轉動槽輪轉動，槽輪轉動時通過軟導軌帶動環(huán)形臺面轉動，這樣就可以帶動病人移動，但此裝置只能將病人移動到擔架車的邊緣地帶，但是該擔架車大大的解決了不能很好解決病人從擔架車上順利轉移的問題。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擔架車,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。使用此擔架車時，首先通過升降控制機構將擔架車調節(jié)高度與病床或者手術床大致等高，然后平移擔架板，將病人通過擔架板推送至病床上或者手術床上時，將擔架板分離，即可將病人放置于病床或者手術床中間位置；病人從病床或者手術床上移至擔架車上的過程與前述過程恰好相反。該車利用分離板的結構形式，結構簡單，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靠背和斜靠背、輸液架兩大輪兩小輪可升降擔架車，該擔架車功能較以前的擔架車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)的擔架車，減震系統(tǒng)采用人性化設計理念，減少了病人在搬運過程中的顛簸；除此之外，此車還利用了可與擔架車分離且可縱向橫向移動的床面，還設計了靠背裝置，這極大程度簡化了病人床位轉換的步驟。2000年陳洪濤在其專利中介紹了一種利用液壓驅動升降及橫向平移的擔架車，首次將液壓傳動應用到了擔架車領域。2001年鄭中富研制開發(fā)了免搬運擔架車，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，后半部分能在擔架車上橫向移動。當搬運病人時，利用液壓控制系統(tǒng)對車面高度進行調節(jié)，當車面與病床或者手術床大致等高時，即可通過板的橫向移動來進行病人床位轉移操作。該車利用液壓系統(tǒng)進行控制，當時在國內已達領先水平，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了前人的研究成果的基礎上，研制了一種運送病人水平擔架車，該擔架車采用新的結構形式，在以前的擔架車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擔架車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擔架車中提出了一種利用四桿機構進行控制的可全自動直推式上下救護車的擔架車。擔架車上車時，前撞桿撞到救護車底板時自動收攏，繼續(xù)推擔架車，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。該擔架車可實現單人直推，不必手動調節(jié)上下車裝置；操作迅速、質輕平穩(wěn)、節(jié)省救護時的人力和時間等一系列優(yōu)點。2005年張其江提出在擔架車的驅動方式上利用電驅動式來改變當前多人進行推送的現狀，借助電力驅動來節(jié)省人力。2005年孫建發(fā)明的軌道側移式病員搬運轉運擔架車、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擔架車,都能實現擔架板相對車架的側向滑移,將病人進行床位轉換。孫建研究的擔架車利用手搖裝置和齒輪驅動主擔架在支撐擔架上進行平移，利用液壓控制系統(tǒng)進行升降控制；此外，該擔架車還配備了供氧裝置、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，可能有漏油現象且該車結構較復雜。華婷研制的擔架車利用上下滑塊的相對滑動進行擔架床面的平移，搬運病人時，先調節(jié)升降車高度以適應搬運需求，而后只需將擔架面沿水平推出即可實現搬運。該車利用防傾覆護欄減少了搬運過程中傾倒的可能性，該車結構合理，進行病人床位轉移時操作簡便。徐于保利用傳送帶的形式進行病人的搬運且床面可與擔架車成一定角度轉換，其研制的擔架車可便捷的搬運病人。2006年華曉度提出了一種利用電機驅動多塊水平床板移動且電力驅動升降的擔架車，將電力驅動應用到了擔架車研發(fā)領域。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擔架車，利用手搖裝置對齒輪進行驅動，一對嚙合的錐齒輪的被動齒輪的內螺紋與螺桿的外螺紋相咬合，進行升降控制，該結構簡單合理，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架救護車，并對該擔架車進行了運動仿真，將擔架車的研制理論化、系統(tǒng)化。2003年倪勇猛提出了擔架推車的人性化改進，在擔架車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年王志學等人利用復雜的連桿機構進行了折疊式擔架車的創(chuàng)新設計并已經取得成功。在國外，人們也已經開發(fā)了多種輔助工具用于病人的床位轉移，如滑行墊、滑動板和滑動擔架等裝置，由于使用上述設備時都要使病人傾斜,有些設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，因此這些設備很難得到大力的推廣與應用。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移到了機電一體化產品開發(fā)上，因此各種輔助搬移病人的機電設備應運而生。典型設備有由FUJIDA[32]提出的“Torancemover”。該設備主要是由安裝在擔架車上的驅動電機和控制器來驅動安裝在上下兩金屬板上的皮帶旋轉來搬移病人。TAKAOKA等和KAKUTANI等開發(fā)了一種助力搬移設備,這種設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)的擔架與搬運車分離的搬運設備，該擔架車采用傳送帶傳送形式，利用控制算法驅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備；（2）王洪波、笠上文男提出的插入板較薄的搬移設備。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計和體積小、功能多、高智能的嵌入式控制系統(tǒng)使設備能平穩(wěn)的插入病人身下對病人實行平移搬運，該設備搬運時分為抬升、移動、放下三部分，通過控制不同驅動電機的運轉情況進行皮帶的驅動，這樣既可以實現三個工作部分的有機結合。通過臨床試驗，該設備護士的可操作性高，可實現病人不變體位進行床位轉移，大大減少護士的體力勞動。就國內的情況可知，國內的多數研究人員__的開發(fā)與研究主要還是集中在機械式的擔架車，擔架車的功能逐漸趨于完善，且結構也相對簡單；而國外已經進入了機電設備研發(fā)階段。雖然機電設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備的搬移設備時，總不免會緊張，甚至有些患者不適應這些機電設備，且由于機電設備造價昂貴，因此一直未能打開市場；液壓設備的漏油現象對醫(yī)院這種需要嚴格消毒的場所不免有些局限性，且液壓設備也相對較貴，結構復雜，所以要求簡單輕便的擔架車目前還很少采用液壓式的。雖然多種多樣的擔架車已在醫(yī)院里應用，但都沒有很好的解決不變體位的進行病人轉移操作。現在輔助搬移病人的機電設備是一個研究熱點，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備的開發(fā)上，但由于目前在這方面的技術還并未成熟，所以目前機電輔助搬移設備還很少，但是隨著科學的進步及技術的發(fā)展，機電一體化或者機電液（氣）一體化,甚至復雜機電系統(tǒng)的輔助搬移設備必將成為主要發(fā)展方向。通過本次畢業(yè)設計將對擔架推車領域有一個全新的認識，傳統(tǒng)的急救擔架車的結構比較復雜，外觀比較笨重，減震功能小。不宜在災難急救中攜帶使用，容易對病人造成二次傷害。為了提高救護車擔架車的舒適性，根據臥位人體振動響應的特點和汽車懸架系統(tǒng)的振動特性，本設計進行全面機構創(chuàng)新改革，應用連桿機構的傳動原理，合理設計擔架車的減震裝置，并適應擔架支架的結構。使其結構簡單，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、結構簡單、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。對于災難中對生命的及時搶救有著重要作用。1.2目前擔架車的折疊機構的組成擔架車的機構運動簡圖如圖1-1所示圖1-1擔架車的機構運動簡圖其中臺板承擔病人，支桿和連桿通過若干個轉動副與臺板相連。該設備中應用了8個萬向輪，同高度的4個為一組，展開時一組工作，折疊時另一組工作。連桿之間由轉動副連接，該擔架車由2套這種桿機構組合而成，其中左右對稱的支桿－觸板連桿－短連桿分別組成2套復合鉸鏈。根據需要該車有2個工作狀態(tài):高位工作狀態(tài)和低位工作狀態(tài)。高位工作狀態(tài)是該車作為擔架車急救時推行所用;而低位工作狀態(tài)則是該車作為擔架或進入救護車時所用。高位工作狀態(tài):當急救人員將病人抬出災難場所時，將掛在臺板側面的掛鉤旋轉打開，隨后扳動一個觸板連桿，則扣入內部的支桿展開，之后旋轉掛鉤，將其掛在支桿上進行鎖死，實現高位工作狀態(tài)，遠距離推行。這樣急救人員可以節(jié)省大量的體力和急救時間。低位工作狀態(tài):此時2套支桿全部向里收攏到極限位置，車體處于折疊狀態(tài)，由固定在臺板上的4個萬向輪工作。掛鉤掛在工作臺板側面進行鎖死，使高位支桿不會因為重力或外力展開，而影響擔用時的功能。因為災難或事故往往發(fā)生在凹凸不平急救車開不進去的地面上，這樣就可以實現擔架車作為擔架的擔用功能。1.3目前擔架車的折疊機構的動作過程當需要將擔架車折疊或將其推上救護車時，只需要挨著鎖死掛鉤的急救人員將掛鉤7旋轉就可以打開，如圖2所示。其后面的急救人員用力向前推，前面的支桿3'撞到車沿，向里面扣進來。由長連桿6'，短連桿5'和觸板連桿4'組成的桿機構也就是E點向右上方移動，之后帶動長連桿6'，在連桿6'的作用下，向右拉動支桿3，支桿3也隨動向里面扣進去。隨后由觸板連桿4，短連桿5和長連桿6組成的桿機構，也就是B點向左上方移動，帶動長連桿6。同時又給支桿3'一個向里面扣的力。這樣就實現了自動平穩(wěn)折疊的功能。在支桿全部收進去后，旋轉掛鉤，掛在車體的臺板L點的柱銷上，就實現了折疊時的鎖死。其示意圖如圖1-2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1-2折疊式擔架車示意圖如果想要將擔架車展開，只要將L點掛鉤旋轉，向外扳動一個觸板連桿。例如扳動觸板連桿4'，如圖3所示，由連桿組成的轉動副短連桿5'和觸板連桿4'運動到一條直線上。連在E點的長連桿6'驅動支桿3展開。長連桿6也就是H點向右下方運動，同時驅動觸板連桿4，短連桿5組成的轉動副成一條直線，驅動支桿3展開，最后經長連桿之間它們相互作用成展開狀態(tài)。展開后將掛鉤掛在支桿的柱銷上進行鎖死。操作十分簡便。折疊過程與展開過程正好相反。其示意圖如圖1-3所示。圖1-3折疊式擔架車的折疊狀態(tài)1.4目前擔架車的優(yōu)缺點優(yōu)點：（1）通過一套結構簡捷的連桿機構，可使擔架車實現折疊功能。折疊后的擔架車只占用一小部分空間，便于在急救車中攜帶。高低位的轉換十分迅速，即能擔用又能推用，大大節(jié)省了急救所需要的時間。（2）采用掛鉤進行鎖死。操作時只要將掛鉤進行旋轉，之后扳動觸板連桿就可以實現折疊和展開功能，既簡單又實用。缺點：擔架車在推行過程中無法有效地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，減輕病人痛苦。由于擔架車在急救車上時也無法有效的減震，病人的舒適度無法和汽車駕駛員相比，這明顯是不合理的。1.5設計的目標如何采取有效的方法避免甚至消除二次傷害，已經成為救援工作的一大難題。對于運送傷病員為主要功能的擔架車，其平順性是重要的性能指標。要求擔架車在行駛時盡量減小路面不平度所造成的震動和沖擊，保證安全迅速地運送傷病員，同時使傷病員感到舒適和平穩(wěn)。結合護理業(yè)的實際情況和病人的實際需要，我設計了一種新型的可折疊減震多功能急救擔架車。該擔架車能夠有效地減少震動，避免其對病人的二次傷害。并且減震系統(tǒng)將不會妨礙到折疊系統(tǒng)的操作，保持了傳統(tǒng)擔架車方便簡潔的折疊功能。使擔架車的結構仍舊簡單，方便操作，上下救護車只需一到兩人操作。對以往人員匱乏、傷員搬運路途顛簸，以及搬運時間過長等救護缺點有著積極的作用。

第二章?lián)苘嚋p震系統(tǒng)的設計2.1減震系統(tǒng)的總體設計思想目前國內救護車的擔架懸置多數是剛性支承，沒有減震設施，或是設置了彈性支承，但由于隔振系統(tǒng)的力學參數選擇不合理，因而擔架上的乘坐舒適性較差，其振動加速度的水平遠遠超過了駕駛員座椅。這對于以運輸傷病員為主要功能的擔架車來說顯然是不合理的。于是在此次設計中擔架車的減震系統(tǒng)中我引入了簡易的汽車懸架減震系統(tǒng)。本設計的擔架車的懸架最主要的功能是傳遞作用在車輪和車架(或車身)之間的一切力和力矩，并緩和擔架車駛過不平路面時所產生的沖擊，衰減由此引起的承載系統(tǒng)的振動，以保證擔架車的行駛平順性。因此必須在車輪與車架或車身之間提供彈性聯(lián)接，依靠彈性元件來傳遞車輪與車架或車身之間的垂向載荷，并依靠其變形來吸收能量，達到緩沖的目的。采用彈性聯(lián)接后，擔架車可以看作是由懸掛質量(即簧載質量)、非懸掛質量(即非簧載質量)和彈簧(彈性元件)組成的振動系統(tǒng)，承受來自不平路面和傳動系的激勵。為了迅速衰減不必要的振動，懸架中還必須包括阻尼元件，即減振器。此外，懸架中確保車輪與車架或車身之間所有力和力矩可靠傳遞并決定車輪相對于車架或車身的位移特性的連接裝置統(tǒng)稱為導向機構。導向機構決定了車輪跳動時的運動軌跡和車輪定位參數的變化，以及擔架車前后側傾中心及縱傾中心的位置，從而在很大程度上提高了整車的操縱穩(wěn)定性和抗縱傾能力?？傊瑧壹艿脑O計關系到擔架車的操縱穩(wěn)定性、轉向輕便性、舒適性、車輪壽命和擔架車的運動干涉等諸多方面。2.2懸架的功能和組成懸架是車架與車輪之間彈性連接裝置的總稱。本設計中懸架所需擁有的功能有：1.傳遞它們之間一切的力（反力）及其力矩（包括反力矩）。2.緩和，抑制由于不平路面所引起的振動和沖擊，以保證擔架車良好的平順性，操縱穩(wěn)定性。3.迅速衰減車身的振動。懸架系統(tǒng)的在擔架車上所起到的這幾個功用是緊密相連的。要想迅速的衰減振動、沖擊，就應該降低懸架剛度。但這樣，又會降低整車的操縱穩(wěn)定性。必須找到一個平衡點，即保證操縱穩(wěn)定性的優(yōu)良，又能具備較好的平順性。懸架結構形式和性能參數的選擇合理與否，直接對擔架車行駛平順性、操縱穩(wěn)定性和舒適性有很大的影響。不管懸架的類型如何演變，從結構功能而言，它都是由彈性元件、減震裝置和導向機構三部分組成。他們分別起到緩沖、減震、力的傳遞、限位和控制控制擔架車側傾角度的作用。彈性元件是懸架的最主要部件，因為懸架最根本的作用是減緩地面不平度對車身造成的沖擊，即將短暫的大加速度沖擊化解為相對緩慢的小加速度沖擊。使人不會造成傷害及不舒服的感覺；對病人可減少其被二次傷害的可能性。彈性元件主要有鋼板彈簧、螺旋彈簧、扭桿彈簧、空氣彈簧等常用類型。除了板彈簧自身有減振作用外，配備其它種類彈性元件的懸架必須配備減振元件，使已經發(fā)生振動的擔架車盡快靜止。螺旋彈簧作為彈性元件，結構簡單、制造方便及有高的比能容量，應用相當普遍。螺旋彈簧在懸架布置中可在彈簧內部安裝減震器、行程限位器或導向柱使結構緊湊。通過采用變節(jié)距或用變直徑彈簧鋼絲繞制的或兩者同時采用的彈簧結構，可以實現變剛度特性。本文選擇螺旋彈簧。減振器是為了加速衰減由于彈性系統(tǒng)引起的振動，減振器有筒式減振器，阻力可調式新式減振器，充氣式減振器。它是懸架機構中最精密和復雜的機械件。減振元件主要起減振作用。為加速車架和車身振動的衰減，以改善擔架車的推行平順性。減振器和彈性元件是并聯(lián)安裝的。液力減振器的作用原理是當車架與車橋作往復相對運動時，而減振器中的活塞在缸筒內也作往復運動，則減振器殼體內的油液便反復地從一個內腔通過一些窄小的孔隙流入另一內腔。此時，孔壁與油液間的摩擦及液體分子內摩擦便形成對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉化為熱能，而被油液和減振器殼體所吸收，然后散到大氣中。導向機構用來傳遞車輪與車身間的力和力矩，同時保持車輪按一定運動軌跡相對車身跳動，通常導向機構由控制擺臂式桿件組成。種類有單桿式或多連桿式的。用鋼板彈簧作為彈性元件時，可不另設導向機構，它本身兼起導向作用。傳力構件及導向機構：車輪相對于車架和車身跳動時，車輪的運動軌跡應符合一定的要求，否則對擔架車的操縱穩(wěn)定性有不利的影響。因此，懸架中某些傳力構件同時還承擔著使車輪按一定軌跡相對于車架和車身跳動的任務，因而這些傳力構件還起導向作用，故稱導向機構。對車輪導向機構的要求：（1）懸架上載荷變化時，保證輪距變化不超過+4.0mm，輪距變化大會引起輪胎早期磨損；（2）懸架上載荷變化時，前輪定位參數要有合理的變化特性，車輪不應產生縱向加速度；（3）汽車轉彎行駛時，應使車身側傾角小。在0.4g側向加速度作用下，車身側傾角≤6-7度。并使車輪與車身的傾斜同向，以增強不足轉向效應。（4）制動時，應使車身有抗前俯作用；加速時，有抗后仰作用。（5）具有足夠的疲勞強度和壽命，可靠地傳遞除垂直力以外的各種力和力矩。2.3懸架的設計方案按控制形式不同懸架分為被動式懸架和主動式懸架。目前多數汽車上都采用被動懸架，也就是說汽車姿態(tài)只能被動地取決于路面及行駛狀況和汽車的彈性元件，導向機構以及減振器這些機械零件。對于本擔架車的懸架，我設計了兩種方案。方案一：獨立懸架，如圖2-1所示：圖2-1獨立懸架獨立懸架是兩側車輪分別獨立地與車架彈性地連接，當一側車輪受沖擊，其運動不直接影響到另一側車輪，獨立懸架所采用的車橋是斷開式的。有利于降低擔架車重心，并使結構緊湊。獨立懸架允許車輪有大的跳動空間，有利于轉向，便于選擇軟的彈簧元件使平順性得到改善。同時獨立懸架非簧載質量小，可提高擔架車車輪的附著性。獨立懸架的特點：獨立懸架的車軸分成兩段，每只車輪用螺旋彈簧獨立地，彈性地連接安裝在車架下面，當一側車輪受沖擊，其運動不直接影響到另一側車輪，獨立懸架所采用的車橋是斷開式的。優(yōu)點：結構緊湊，響應速度快，占用空間少。缺點：剛度小，穩(wěn)定性較差，轉彎側傾明顯。方案二：非獨立懸架，如圖2-2所示：圖2-2非獨立懸架其特點是兩側車輪安裝于一整體式車橋上，當一側車輪受沖擊力時會直接影響到另一側車輪上，當車輪上下跳動時定位參數變化小。若采用鋼板彈簧作彈性元件，它可兼起導向作用，使結構大為簡化，降低成本。非獨立懸架由于非簧載質量比較大，高速行駛時懸架受到沖擊載荷比較大，平順性較差。優(yōu)點：結構大為簡化，成本低。缺點：質量大，平順性差。綜上所述，由于本設計中擔架車懸架主要對平順性，抗震性，病人的舒適性要求高，所以本設計采用方案一。2.4懸架總體的結構形式設計本設計最終懸架結構，如圖2-3，2-4所示：圖2-31、床身2、減振器3、彈簧4、車橋圖2-4為了提高救護車擔架車的舒適性，根據臥位人體振動響應的特點和汽車懸架系統(tǒng)的振動特性，本設計進行全面機構創(chuàng)新改革，應用連桿機構的傳動原理，合理設計擔架車的減震裝置，并適應擔架支架的結構。使其結構簡單，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。這是一種減震器作滑動支柱和彈性元件并聯(lián)，并與下控制臂鉸接組成的一種懸架形式,與其它懸架系統(tǒng)相比,結構簡單、性能好、布置緊湊,占用空間少。減振器裝在彈簧中使得占用空間小，同時不影響到擔架車下支柱的折疊。該懸架可與擔架車的折疊系統(tǒng)共同使用，方案可行。具有簡便快捷、體型輕巧、結構簡單、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。

第三章零件的設計3.1懸架主要參數的確定3.1.1擔架車參數：長/寬/高(mm)1920/540/830輪距（mm）440滿載質量（kg）200空車質量（kg）40滿載前軸允許負荷<105kg滿載后軸允許負荷<105kg3.1.2懸架的空間幾何參數：在確定零件尺寸之前，需要先確定懸架的空間幾何參數。懸架的受力圖如圖3-1所示：圖3-1懸架受力圖根據車輪尺寸，確定G點離地高度大致為600mm，根據車身高度確定C大致高度為700mm，O點距車輪中心平面25mm，減震器安裝角度14°。3.1.3懸架的彈性特性和工作行程（1）懸架頻率的選擇：大多數懸掛質量分配系數ε=0.8～1.2，因而可以近似地認為ε=1，即前后橋上方車身部分的集中質量的垂直振動是相互獨立的，并用偏頻，表示各自的自由振動頻率，偏頻越小，則擔架車的平順性越好。約為1～1.3Hz（60～80次/min），約為1.17～1.5Hz（70～90次/min），非常接近人體步行時的自然頻率。取n=1.2HZ（2）懸架的工作行程：懸架的工作行程由靜撓度與動撓度之和組成。由n(3-1)式中QUOTEfc—————懸架靜撓度得懸架靜撓度：(3-2)則懸架動撓度：=（0.5—0.7）QUOTEfc取=0.5QUOTEfc=0.5×17.36＝8.68mm為了得到良好的平順性，因當采用較軟的懸架以降低偏頻，但軟的懸架在一定載荷下其變形量也大，懸架總工作行程（靜擾度與動擾度之和）應當不小于16mm。而=17.36+8.68=26.04mm>16mm符合要求3.1.4懸架剛度計算已知：已知整車裝備質量：m=40kg，取簧上質量為35kg；取簧下質量為5kg，則由軸荷分配圖知：空載前軸單輪軸荷取60%：=10.5kg滿載前軸單輪軸荷取50%：QUOTEm2=（1340+5×60）×55%2懸架剛度：=3.2螺旋彈簧的設計3.2.1螺旋彈簧的剛度由于存在懸架導向機構的關系，懸架剛度C與彈簧剛度是不相等的，其區(qū)別在于懸架剛度C是指車輪處單位撓度所需的力；而彈簧剛度僅指彈簧本身單位撓度所需的力。（1）懸架剛度C的計算方法：如下圖3-2所示。圖3-2選定下擺臂長：EH=123.88mm；半輪距：B=220mm；減震器布置角度：β=14°，高度100mm可知懸架剛度與彈簧剛度的關系如下：由圖可知：C=(uCosδ/PCosβ)Cs（3-3）式中C——懸架剛度，Cs——彈簧剛度已知u=1995.95mmp=2103.02mmδ=4°β=14°得：9.76N/mm（2）計算彈簧鋼絲直徑d；根據下面的公式可以計算：式中i——彈簧有效工作圈數，先取8G——彈簧材料的剪切彈性模量，取Mpa——彈簧中徑，取55mm代入計算得：d=5.9mm確定鋼絲直徑d=5.9mm，彈簧外徑D=60.9mm，彈簧有效工作圈數n=8；（3）彈簧校核①彈簧剛度校核；彈簧剛度的計算公式為：代入數據計算可得彈簧剛度為：N/mm 所以彈簧選擇符合剛度要求。②彈簧表面剪切應力校核；彈簧在壓縮時其工作方式與扭桿類似，都是靠材料的剪切變形吸收能量，彈簧鋼絲表面的剪應力為：式中C——彈簧指數（旋繞比），——曲度系數，為考慮簧圈曲率對強度影響的系數，P——彈簧軸向載荷

已知=55mm，d=5.9mm，可以算出彈簧指數C和曲度系數：=55/5.9=9.32P=N則彈簧表面的剪切應力：Mpa[τ]=0.63[σ]=0.63×1000Mpa，因為τ<[τ]，所以彈簧滿足要求。③小結；綜上可以最終選定彈簧的參數為：彈簧鋼絲直徑d=5.9mm，彈簧外徑D=60.9mm，彈簧有效工作圈數n=8。3.3減振器結構類型的選擇減振器的功能是吸收懸架垂直振動的能量，并轉化為熱能耗散掉，使振動迅速衰減。其作用原理是，當車架與車橋作往復相對運動時，減震器中的活塞在缸筒內業(yè)作往復運動，于是減震器殼體內的油液反復地從一個內腔通過另一些狹小的孔隙流入另一個內腔。此時，孔與油液見的摩擦力及液體分子內摩擦便行程對振動的阻尼力，使車身和車架的振動能量轉換為熱能，被油液所吸收，然后散到大氣中。減振器大體上可以分為兩大類，即摩擦式減振器和液力減振器。故名思義，摩擦式減振器利用兩個緊壓在一起的盤片之間相對運動時的摩擦力提供阻尼。由于庫侖摩擦力隨相對運動速度的提高而減小，并且很易受油、水等的影響，無法滿足平順性的要求，也具有質量小、造價低、易調整等優(yōu)點。液力減振器首次出現于1901年，其兩種主要的結構型式分別為搖臂式和筒式。與筒式液力減減振器振器相比，搖臂式減振器的活塞行程要短得多，因此其工作油壓可高達75-30MPa，而筒式只有2.5-5MPa。筒式減振器的質量僅為擺臂式的約1/2，并且制造方便，工作壽命長，因而現代汽車幾乎都采用筒式減振器。筒式減振器最常用的三種結構型式包括:雙筒式、單筒充氣式和雙筒充氣式。3.3.1雙筒式液力減震器雙筒式液力減振器雙筒式液力減振器的工作原理如圖3-3所示。其中A為工作腔，C為補償腔，兩腔之間通過閥系連通，當擔架車車輪上下跳動時，帶動活塞1在工作腔A中上下移動，迫使減振器液流過相應閥體上的阻尼孔，將動能轉變?yōu)闊崮芎纳⒌?。車輪向上跳動即懸架壓縮時，活塞1向下運動，油液通過閥Ⅱ進入工作腔上腔，但是由于活塞桿9占據了一部分體積，必須有部分油液流經閥Ⅳ進入補償腔C;當車輪向下跳動即懸架伸張時，活塞1向上運動，工作腔A中的壓力升高，油液經閥Ⅰ流入下腔，提供大部分伸張阻尼力，還有一部分油液經過活塞桿與導向座間的縫隙由回流孔6進人補償腔，同樣由于活塞桿所占據的體積，當活塞向上運動時，必定有部分油液經閥Ⅲ流入工作腔下腔。減振器工作過程中產生的熱量靠貯油缸筒3散發(fā)。減振器的工作溫度可高達120攝氏度，有時甚至可達200攝氏度。為了提供溫度升高后油液膨脹的空間，減振器的油液不能加得太滿，但一般在補償腔中油液高度應達到缸筒長度的一半，以防止低溫或減振器傾斜的情況下，在極限伸張位置時空氣經油封7進入補償腔甚至經閥Ⅲ吸入工作腔，造成油液乳化，影響減振器的工作性能。圖3-3雙筒式減振器工作原理圖1-活塞；2-工作缸筒；3-貯油缸筒；4-底閥座；5-導向座；6-回流孔活塞桿；7-油封；8-防塵罩；9-活塞桿圖3-4減振器的特性可用圖3-4所示的示功圖和阻尼力-速度曲線描述。減振器特性曲線的形狀取決于閥系的具體結構和各閥開啟力的選擇。一般而言，當油液流經某一給定的通道時，其壓力損失由兩部分構成。其一為粘性沿程阻力損失，對一般的湍流而言，其數值近似地正比于流速。其二為進入和離開通道時的動能損失，其數值也與流速近似成正比，但主要受油液密度而不是粘性的影響。由于油液粘性隨溫度的變化遠比密度隨溫度的變化顯著，因而在設計閥系時若能盡量利用前述的第二種壓力損失，則其特性將不易受油液粘性變化的影響，也即不易受油液溫度變化的影響。不論是哪種情形，其阻力都大致與速度的平方成正比，如圖3-5所示。圖中曲線A所示為在某一給定的A通道下阻尼力F與液流速度v的關系，若與通道A并聯(lián)一個直徑更/大的通道B，則總的特性將如圖中曲線A+B所示。如果B為一個閥門，則當其逐漸打開時，可獲得曲線A與曲線A+B間的過渡特性。恰當選擇A,B的孔徑和閥的逐漸開啟量，可以獲得任何給定的特性曲線。閥打開的過程可用三個階段來描述，第一階段為閥完全關閉，第二階段為閥部分開啟，第三階段為閥完全打開。通常情況下，當減振器活塞相對于缸筒的運動速度達到0.lm/s時閥就開始打開，完全打開則需要運動速度達到數米每秒。圖3-5閥的開啟程度對減振器特性影響示意圖圖3-6給出了三種典型的減振器特性曲線。第一種為斜率遞增型的，第二種為等斜率的(線性的)，第三種為斜率遞減型的。其中第一種在小速度時，阻尼力較小，有利于保證平坦路面上的平順性，第三種則在相當寬的振動速度范圍內都可提供足夠的阻尼力，有利于提高車輪的接地能力和汽車的行駛性能。根據汽車的型式、道路條件和使用要求，可以選擇恰當的阻尼力特性。圖3-6典型的減振器特性曲線需要注意的是，在大部分汽車上，減振器不是完全垂直安裝，如圖2-1所示為剛性橋非獨立懸架的情況。這時減振器本身的阻尼力與車輪處的阻尼力之間存在差異，當左右車輪同向等幅跳動時，阻尼力的傳遞比，由于角度(見圖5-7)同時造成車輪處力的減小和減振器行程的減小，因此減振器的阻尼系數應為車輪處阻尼系數的倍。當車身側傾時，相應的傳遞比，式中B為輪距，b為減振器下固定點的安裝距。3.3.2單筒充氣式液力減震器單筒充氣式減振器的工作原理如圖3-7所示。其中浮動活塞3將油液和氣體分開并且將缸筒內的容積分成工作腔4和補償腔2兩部分。當車輪下落即懸架伸張時，活塞桿8帶動活塞5下移，壓迫油液經過伸張閥10從工作腔下腔流入上腔。此時，補償腔2中的氣體推動活塞3下移以補償活塞桿抽出造成的容積減小;車輪上跳時，活塞5向上運動，油液通過壓縮閥6由上腔流入下腔，同時浮動活塞向上移動以補償活塞桿在油液中的體積變化。與前述的雙筒式減振器相比，單筒充氣式減振器具有以下優(yōu)點:①工作缸筒n直接暴露在空氣中，冷卻效果好;②在缸筒外徑相同的前提下，可采用大直徑活塞，活塞面積可增大將近一倍，從而降低工作油壓;③在充氣壓力作用下，油液不會乳化，保證了小振幅高頻振動時的減振效果;④由于浮動活塞將油、氣隔開，因而減振器的布置與安裝方向可以不受限制。其缺點在于:①為保證氣體密封，要求制造精度高;②成本高;③軸向尺寸相對較大;④由于氣體壓力的作用，活塞桿上大約承受190-250N的推出力，當工作溫度為100℃圖3-7雙筒充氣式減振器的優(yōu)點有:①在小振幅時閥的響應也比較敏感;②改善了壞路上的阻尼特性;③提高了行駛平順性;④氣壓損失時，仍可發(fā)揮減振功能;⑤與單筒充氣式減振器相比，占用軸向尺寸小，由于沒有浮動活塞，摩擦也較小。因而本次設計選擇雙筒式減振器。3.3.4減震器參數的設計（1）相對阻尼系數ψ相對阻尼系數ψ的物理意義是：減震器的阻尼作用在與不同剛度C和不同簧上質量的懸架系統(tǒng)匹配時，會產生不同的阻尼效果。ψ值大，振動能迅速衰減，同時又能將較大的路面沖擊力傳到車身；ψ值小則反之，通常情況下，將壓縮行程時的相對阻尼系數取小些，伸張行程時的相對阻尼系數取得大些，兩者之間保持=（0.25-0.50）的關系。設計時，先選取與的平均值ψ。相對無摩擦的彈性元件懸架，取ψ=0.25-0.35；對有內摩擦的彈性元件懸架，ψ值取的小些，為避免懸架碰撞車架，取=0.5取ψ=0.3，則有：，計算得：=0.4，=0.2（2）減震器阻尼系數的確定減震器阻尼系數。因懸架系統(tǒng)固有頻率，所以理論上。實際上，應根據減震器的布置特點確定減震器的阻尼系數。我選擇下圖的安裝形式，則起阻尼系數為：根據公式，可得出：滿載時計算前懸剛度N/m代入數據得：=6.3HZ，取,按滿載計算有：簧上質量kg，代入數據得減震器的阻尼系數為：（3）減震器最大卸荷力的確定為減小傳到車身上的沖擊力，當減震器活塞振動速度達到一定值時，減震器打開卸荷閥。此時的活塞速度稱為卸荷速度，按上圖安裝形式時有：式中，為卸荷速度，一般為0.15~0.3m/s，A為車身振幅，??；為懸架振動固有頻率。代入數據計算得卸荷速度為：符合在0.15~0.3m/s之間范圍要求。根據伸張行程最大卸荷力公式：可以計算最大卸荷力。式中，c是沖擊載荷系數，取c=1.5；代入數據可得最大卸荷力為：（4）減震器工作缸直徑D的確定根據伸張行程的最大卸荷力計算工作缸直徑D為：其中，——工作缸最大壓力，在3Mpa~4Mpa,取=3Mpa；——連桿直徑與工作缸直徑比值，=0.4~0.5，取=0.4。代入計算得工作缸直徑D為：減震器的工作缸直徑D有30mm，40mm，45mm，50mm，65mm，等幾種。選取時按照標準選用，按下表選擇。表5-1工作缸直徑D基長L貯油直徑吊環(huán)直徑φ吊環(huán)直徑寬度B活塞行程S30110（120）44（47）2924230、240、250、260、270、28040140（150）543932120、130、140、150、270、28050170（180）70（75）4740120、130、140、150、160、170、180652102106250120、130、140、150、160、170、180、190所以選擇工作缸直徑D=30mm的減震器，對照上表選擇起長度：活塞行程S=230mm，基長L=110mm，則：（壓縮到底的長度）（拉足的長度）取貯油缸直徑=44mm，壁厚取2mm。

第四章設計總結4.1創(chuàng)新點運用懸架系統(tǒng)，達到減震作用，使病人在擔架車上更舒適更平穩(wěn)。在急救車上時甚至可以達到汽車駕駛員的舒適度。4.2與同類產品比較及市場背景（1）創(chuàng)新設計后的新型擔架車具備優(yōu)質、高效的特性。該產品若采用鋁合金材料，質量在10～15kg，比目前所用的擔架輕很多，便于攜帶。按照目前的市場價格，加上制造成本，價格達到700元左右，若批量生產，價格會更低，而市場上的同類產品多在千元左右，有的甚至達到幾千元。顯然，簡單的創(chuàng)新設計大大降低了擔架的制造成本，既經濟又實用，必將形成廣闊的市場需求。若能及早使這一科研成果產業(yè)化，必將帶來極大的經濟效益，同時也會產生良好的社會效益。（2）應用前景。新型擔架車的設計成功，實現了擔架車既可以折疊又可以減震的功能，具備節(jié)省急救時間的設計理念和目標，將會給擔架車帶來一場深刻變革，它為擔架車的改造，積累了寶貴的經驗，最終會使擔架車以其優(yōu)良的性能，在急救領域設備行列中占有比以前更重要的地位，大大拓寬了它在急救行業(yè)的應用市場。根據查詢檢索到的資料，目前國內外尚沒有見到采用連桿機構實現擔架車自動折疊功能方面的報道。既然本設計的擔架車消除了以前所有的不足，呈現了巨大的優(yōu)越性，以一個嶄新的面貌展現在世人面前，那么它一定會受到企業(yè)界的矚目，會倍受人們的歡迎，它的市場前景一定是可觀的。4.3后續(xù)工作由于時間倉促，所提出的方案還有不完善之處，包裹細節(jié)部分的設計還不夠詳盡，電動控制方案沒有設計，后面都要加以實施，隨著專業(yè)知識的進一步學習，我會設計出更為有效的