馬依煒 朱麗 章張江 劉謀德 李兵 魏玉蘭

摘 要：我國已經(jīng)步入人口老齡化階段，而且老齡化的趨勢正在不斷加劇，基于現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)計理論，研發(fā)了一款可平移式老年轉(zhuǎn)移床，優(yōu)化設(shè)計普通床的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)更換床位和轉(zhuǎn)移就醫(yī)的技術(shù)要求。本文主要內(nèi)容包括轉(zhuǎn)移床的尺寸長度制定，轉(zhuǎn)移床的主床體框架設(shè)計和升降轉(zhuǎn)移床的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并詳細(xì)介紹了該床在實際生活中的具體操作。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)移;升降;結(jié)構(gòu)設(shè)計

1 緒論

老年人處于年齡結(jié)構(gòu)的頂端，身體素質(zhì)和社會角色隨著年齡增加而發(fā)生改變，家庭養(yǎng)老問題將會日益突出。人口學(xué)家和官員對中國持續(xù)增長的老年人口有著眾多的擔(dān)心。據(jù)估計，到2020年60歲以上的人口占總?cè)丝诒戎貙⑸仙?1.8%[1]。人口老齡化這一問題，給家庭和社會帶來了一系列挑戰(zhàn)。針對臥床老年人更換床位和移駕就醫(yī)過程繁瑣，容易對老年人造成二次傷害的現(xiàn)實存在的問題，我們對老年人的起居環(huán)境、方式和過程進(jìn)行深入研究。運用機(jī)械設(shè)計的方式，設(shè)計一種可平移式老年護(hù)理轉(zhuǎn)移床，其有利于提升老年人的生活品質(zhì)。在國外，普通床雖然具有先進(jìn)的技術(shù)，老年人的生活品質(zhì)得到良好的保障和提高，但是昂貴的價格，普通家庭并不能適用，具有一定的局限性[2]。而我們的這類產(chǎn)品，與國外產(chǎn)品相比具有造價低的特點，更具競爭性。在國內(nèi)，目前還沒有一個體系能將老年人從床上安全轉(zhuǎn)移到其他位置的設(shè)備[3]，所以設(shè)計并研發(fā)一款便于老年人更換床位和移駕就醫(yī)的普通床迫在眉睫。

2 轉(zhuǎn)移床原理及結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 轉(zhuǎn)移床原理和整體設(shè)計

可平移式轉(zhuǎn)移床的基本原理：利用滾珠絲杠的螺母，隨絲杠的轉(zhuǎn)動角度，按照對應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)程轉(zhuǎn)化成直線運動[4]，從而將床板在需要使用時平移轉(zhuǎn)出，將床板放回主床架上時轉(zhuǎn)進(jìn)。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和實際設(shè)計要求，并且考慮到轉(zhuǎn)移功能的實現(xiàn)[5]，最終決定可平移式轉(zhuǎn)移床的整體外形尺寸是：長×寬×高=2000mm×1500mm×50mm。

2.2 轉(zhuǎn)移床的組成

該產(chǎn)品由兩大部分組成，一個是主床體框架，另一個是主床體框架下的升降轉(zhuǎn)移床。主床體框架的主要組成部分是床架、一根滾珠絲杠、兩根起導(dǎo)向作用的光杠、一個減速電機(jī)、一個控制器、四個限位開關(guān)、一個小手輪和升降轉(zhuǎn)移床等。升降轉(zhuǎn)移床在不使用時縱向置于主床體框架下。

2.3 主床體框架設(shè)計

床架是可平移式老年轉(zhuǎn)移床的重要組成部分。四根支撐柱支撐起整個床。床頭側(cè)邊焊接一個限制升降轉(zhuǎn)移床高度和前后的90°合頁，合頁的設(shè)置不僅是為了控制升降轉(zhuǎn)移床升降的高度，也是為了避免升降轉(zhuǎn)移床出現(xiàn)前后晃動的現(xiàn)象，提高在轉(zhuǎn)移過程中轉(zhuǎn)移床的穩(wěn)定性和保障老年人的安全性。滾珠絲杠和兩根光杠均布在床板下，滾珠絲杠的一端用BK固定端固定，另一端用BF支持段支持，兩根光杠的兩端均用BF支持端固定，兩根光杠的導(dǎo)向作用是為了避免床板在轉(zhuǎn)移過程中發(fā)生偏移。兩根光杠上的導(dǎo)向滑塊與滾珠絲杠的螺母座用帶有兩個凸塊的工作臺連接，兩個凸塊分別置于距工作臺兩端處（如圖2），與之相對應(yīng)的床板下有能鑲嵌凸塊的凹塊，兩組凹、凸塊配合工作，帶動床板移動。

在每根光杠的兩端支撐座前各設(shè)置一個限位開關(guān)。當(dāng)滑塊接觸到限位開關(guān)，床板即刻停止工作。減速電機(jī)通過兩個傘齒輪嚙合將動力傳動到滾珠絲杠，滾珠絲杠將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，其具有傳動的可逆性[6]，既可以將床板運出去，又可以通過電機(jī)反轉(zhuǎn)將床板運回來?？紤]到視覺美觀和人身安全問題，將電機(jī)和各個按鈕置于床尾。手輪邊上配有小轉(zhuǎn)動手柄，用手握住小轉(zhuǎn)動手柄任意方向360°旋轉(zhuǎn)帶動手輪、機(jī)械工作。

2.4 升降轉(zhuǎn)移床結(jié)構(gòu)設(shè)計

升降轉(zhuǎn)移床也是可平移式老年轉(zhuǎn)移床的重要組成部分。它縱向置于床底（如圖3），需要用時直接將升降轉(zhuǎn)移床從床底拉出，通過液壓升降裝置進(jìn)行升降[7]，腳踩上升，手捏手柄下降，并配有剎車萬向輪。護(hù)工或者家屬休息時，將拉桿豎起并把萬向輪上的剎車片扣下，防止升降轉(zhuǎn)移床移動。用于老年人轉(zhuǎn)移時，床板移至升降轉(zhuǎn)移床后，為了防止床板在推送過程中滑移，使用強力搭扣將床板固定。轉(zhuǎn)移過程中遇到下坡，使用手剎控制車速，以免車速過快造成意外事故。

3 升降轉(zhuǎn)移板處于最高位置時的總體力學(xué)模型（如圖4）

4 具體操作

首先，將升降轉(zhuǎn)移床從床底拉出，拉起折疊的手柄。升降轉(zhuǎn)移板在液壓升降裝置的控制下，勻速上升，抬升至與床同高（如圖5）。打開控制器開關(guān)并調(diào)整電機(jī)速度，確保轉(zhuǎn)移時床板運行平穩(wěn)，打開急停旋鈕，按下正向移動按鈕，滾珠絲杠的螺母座與做導(dǎo)向作用的滑塊工作，工作臺帶動床板移動。當(dāng)發(fā)生斷電、電機(jī)發(fā)生故障等特殊情況時，可通過手搖的方式使床板移動。

其次，此時的升降轉(zhuǎn)移板已經(jīng)在液壓升降控制下，升降至與床同高，主床板也在平穩(wěn)運行中，兩根光杠的滑塊觸碰到行程限位開關(guān)，床板的運行停止，床板從主床體上平移到升降轉(zhuǎn)移板上?？巯聫娏Υ羁?，將主床板固定在升降轉(zhuǎn)移床板上。

最后，再次慢慢平穩(wěn)地抬升升降轉(zhuǎn)移板，使床板的凹塊與主床體工作臺上的凸快分離，即可推走升降轉(zhuǎn)移床，老年人成功轉(zhuǎn)移。

將老年人移回主床體時，升降轉(zhuǎn)移板在液壓升降裝置的控制下，勻速下降，下降至與主床體同高。轉(zhuǎn)移板上的凹塊與主床體工作臺上的凸塊鑲嵌。按下反向移動按鈕，床板運回。同樣，兩根光杠的滑塊觸碰到形成限位開關(guān)，床板停止運行，回到主床體上，關(guān)閉急停開關(guān)和電源。遇到停電等這類特殊情況，也不必?fù)?dān)心，打開床一側(cè)的手輪的手柄，反向搖動就可以將床板運回。

5 結(jié)論

本文通過對現(xiàn)有普通床的優(yōu)缺點進(jìn)行分析，抓住市場空白，對普通床進(jìn)行了改造和創(chuàng)新，主要基于現(xiàn)代化結(jié)構(gòu)理論，提出可平移式老年轉(zhuǎn)移床結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計方案，介紹了該床的整體結(jié)構(gòu)、工作原理、工作的合理性以及實際的具體操作。該平移床在國內(nèi)不僅具有遠(yuǎn)大的市場前景，還具有前沿性和新穎性。

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基金項目：國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（項目編號：201910347033）

*通訊作者：魏玉蘭（1980—），女，河北邢臺人，博士，講師，主要研究方向為機(jī)器人運動及振動控制、圖像處理與模式識別。