便攜式動物手術床的設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】

便攜式動物手術床的設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,說明書+CAD+SOLIDWORKS,便攜式動物手術床的設計【說明書+CAD+SOLIDWORKS】,便攜式,動物,手術床,設計,說明書,仿單,cad,solidworks 便攜式動物手術床的設計 設計說明書 學生姓名 學 號 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 指導教師 日 期 2012.05 xx 大學教務處制 目 錄 前 言 .1 1 便攜式動物手術臺方案設計 .1 1.1 手術床尺寸參數的確定 .1 1.2 手術臺調節(jié)范圍 .1 1.3 手術臺承載能力 .1 1.4 手術臺整體重量 .1 2 便攜式動物手術臺的結構設計 .2 2.1 推拉式結構的設計 .2 2.1.1 大直徑手扶管件的設計 .2 2.1.2 小直徑手扶管件的設計 .2 2.1.3 定位球體的設計 .2 2.1.4 鎖緊螺帽的設計 .2 2.1.5 推拉式結構的連接 .3 2.2 折疊機構的設計 .3 2.2.1 折疊零件 1 的設計 .3 2.2.2 折疊零件 2 的設計 .3 2.2.3 床腿升降零件的設計 .3 2.2.4 床腿零件間的連接 .4 2.3 中間橫管的支撐設計 .4 2.4 繃帶在手扶管件上的鎖緊零件設計 .4 2.5 羊蹄的捆綁機構 .4 3.便攜式動物手術臺零件的力學分析 .4 3.1 大直徑手扶管件 .4 3.2 小直徑手扶管件 .5 3.3 床腿方管 .5 3.4 鍵連接的設計 .5 4.各零件材料的選用 .6 結 論 .7 致 謝 .8 參考文獻 前 言 現在對于便攜式手術床的應用主要局限于人體手術中以及家養(yǎng)寵物的小型動物手術中，并沒 有大規(guī)模應用于家養(yǎng)經濟型動物的手術中（如豬、羊、牛等） 。 便攜式動物手術床的設計研究主要為家養(yǎng)經濟型動物的手術提供方便，為動物養(yǎng)殖戶提供更 為便利的救治服務。與傳統(tǒng)動物手術床相比，研究設計便攜式動物手術床的目的主要是（1）便于 手術人員進行家養(yǎng)動物的治療手術；（2）提高家養(yǎng)經濟型動物的手術成功率。有些家養(yǎng)經濟型動 物在進行手術時，只是在地上進行，并沒有舒適、無菌、專業(yè)的手術床，造成動物手術后容易感 染，或在動物手術時受到動物的抵抗造成手術事故，使手術成功率降低。 （3）方便快捷的在不同 場地進行手術。即，便攜式手術床可以使手術人員在野外進行手術，方便快捷的手術床更便捷于 生病動物的搬運。 （4）降低手術成本，縮短手術準備時間。減少其他病菌的交叉感染。 現在國外對于便攜式手術床的研究主要是多功能化，其重量都在 100kg 以上，對于搬運攜帶 并不是很方便。此便攜式動物手術床主要從可折疊的角度進行較輕化的設計，從而更便捷于搬運 攜帶工作。 塔里木大學畢業(yè)設計 1 1 便攜式動物手術臺方案設計 1.1 手術床尺寸參數的確定 根據羊體尺寸及人機工程學確定羊體手術床的基本尺寸為床長 L=1300mm 左右；床寬 B=650mm 左右；床高 H=850mm 左右。此折疊式動物手術床的具體尺寸為床長 L=1260mm；床寬 B=635mm；床 高 H=887mm。展開放置時的三維外形如圖 1-1 所示。 圖 1-1 手術床展開放置時的三維外形圖 手術床折疊后的尺寸控制在長 l=750mm；寬 b=450mm；高 h=400mm。手術床展開折疊放置時的 外形如圖 1-2 所示。 圖 1-2 手術床折疊后的三維外形圖 1.2 手術臺調節(jié)范圍 手術床可傾斜，其傾斜角度由一只可升高的和一只可降低的床腿調節(jié)?？缮叩拇餐扰c手扶 管件采用緊配合，隨管轉動，與地面的接觸采用線接觸的方式，在床面傾斜時，線接觸是隨腿轉 動的；可降低的床腿與手扶管件的配合采用松的間隙配合，使床面繞腿轉動，此可降低的床腿始 終是與地面垂直的。當床面傾斜到規(guī)定位置時，用鎖緊螺栓鎖緊為中間管件起支撐作用的可相對 滑動的兩管的相對位置，從而鎖緊床面與床腿的相對位置。床腿的升降調節(jié)采用螺紋調節(jié)。床腿 的可調節(jié)高度為 360mm。則床面的傾斜角度為 。06.123arcsin 1.3 手術臺承載能力 根據成年羊平均體重，給手術床設定的承載能力為 1200N。平均到四根桿上，每根桿的承載 能力為 300N。 1.4 手術臺整體重量 用 solidworks 軟件測得大直徑手扶管件的質量為 1285.9g；小直徑手扶管件的質量為 581.23g；調節(jié)床腿零件的質量為 254.91g,床體整體質量為 9385.87g。 塔里木大學畢業(yè)設計 2 2 便攜式動物手術臺的結構設計 手術床水平方向橫向和縱向的折疊主要采用推拉式結構，豎直方向采用可折疊的床腿進行折 疊。床面采用柔性無彈性的繃帶。 2.1 推拉式結構的設計 采用不同直徑的管件進行推拉。將繃帶固定于不同直徑的管件上。 2.1.1 大直徑手扶管件的設計 選用外徑為 46mm，厚度為 6mm，長度為 1000mm 的空心圓管，用折彎機折成圓角半徑為 100mm，長度分別為 650mm 和 350mm 的垂直管件；在車床上車出纏繞繃帶的深度為 4mm 的槽；在銑 床上銑出小直徑手扶管件上繃帶滑動的寬度為 6mm 的槽及床面床腿連接件繞管轉動的寬度為 4mm 的 1/4 槽；在鉆床上鉆出繃帶的定位孔及定位球體的定位孔。在最后裝配時采用自動焊接設備焊 接為小直徑手扶管件定位的短管，其尺寸外徑為 46mm，內徑為 26mm，長度為 20mm。在焊接時保 證兩短管與大直徑手扶管的同軸度為 0.2mm。三維外形如圖 2-1 所示。 圖 2-1 大直徑手扶管件的三維外形圖 2.1.2 小直徑手扶管件的設計 選用外徑為 26mm，厚度為 5mm，長度為 975mm 的空心圓管，用折彎機折成圓角半徑為 100mm，長度分別為 650mm 和 325mm 的垂直管件；在車床上車出纏繞繃帶的深度為 3mm 的槽；在銑 床上銑出定位球體滑動的寬度為 6mm 槽；在鉆床上鉆出繃帶的定位孔、定位球體的定位孔及定位 球體進入小直徑管內的孔；用自動焊接設備在長度為 325mm 的一端焊接軸徑為 34mm 同軸心的實心 短圓柱，其長度為 20mm， ；在長度為 650mm 的一端焊接偏心距為 2mm，與小直徑手扶管外側相切的 實心短圓柱,其軸徑為 30mm，長度為 20mm，以便于大直徑手扶管對其支撐。此焊接發(fā)生在與大直 徑手扶管件裝配時。焊接偏心短圓柱其主要用意是小直徑手扶管及其繃帶與卡體在大直徑手扶管 內的的徑向上兩邊都有 4mm 的空隙，一是為大直徑繃帶卡體內的短圓柱留余量，便于小直徑管在 大直徑管內移動；二是為小直徑管添加支撐，使小直徑管在大直徑管內有一個短圓柱支撐和一個 線支撐。其三維外形如圖 2-2 所示。 圖 2-2 小直徑手扶管件的三維外形圖 2.1.3 定位球體的設計 定位球體的作用主要是定位大直徑手扶管件與小直徑手扶管件的相對位置。球體裝入小直徑 手扶管件內，細長螺桿通過 6mm 的槽露于外面，定位球體可在大小手扶管件 6mm 槽內移動。確定 位置后，球體卡在小直徑手扶管件的內壁。其細小圓柱卡在小直徑手扶管件 8mm 的孔內。其三維 外形如圖 1-5 所示。 圖 2-3 定位球體的三維外形圖 2.1.4 鎖緊螺帽的設計 鎖緊螺帽的作用主要是使定位球體上的過渡短圓柱卡在小直徑手扶管的定位孔內，球與小直 塔里木大學畢業(yè)設計 3 徑手扶管的內壁相切，從而對小直徑手扶管件進行定位；軸徑為 8mm 的一端擰入大直徑手扶管的 定位孔內，對大直徑手扶管件進行定位。從而固定大小直徑手扶管件的相對位置。其三維外形如 圖 2-4 所示。 圖 2-4 鎖緊螺帽的三維外形圖 2.1.5 推拉式結構的連接 采用小直徑手扶管件與大直徑手扶管件交替的方式進行裝配，其之間用定位球體固定。這樣 即便于折疊也利于力的合理分配。其三維外形圖如圖 2-5 所示。 圖 2-5 推拉式結構的三維設計圖 2.2 折疊機構的設計 折疊機構的主要設想是一個零件可繞另一個零件轉動 90，此折疊機構零件 2 可繞零件 1 轉 動 180。用 M10 螺栓進行連接，B 型平鍵進行定位。 2.2.1 折疊零件 1 的設計 折疊零件 1 采用鑄造方式，然后在銑床上用盤銑刀銑出鍵槽，三維外形如圖 2-6 所示。折疊 零件 1 與鍵的配合采用緊配合。 圖 2-6 折疊零件 1 的三維外形圖 2.2.2 折疊零件 2 的設計 折疊零件 2 采用鑄造方式，然后在銑床上用盤銑刀銑出鍵槽，三維外形如圖 2-7 所示。折疊 零件 2 與鍵的配合采用松配合。 圖 2-7 折疊零件 2 的三維外形圖 2.2.3 床腿升降零件的設計 對床腿升降零件的要求是在旋轉的過程中，床面與床腿接觸的地方和腿腳與地面接觸的地方 塔里木大學畢業(yè)設計 4 不能旋轉。所以采用如圖 2-8 所示的升降零件結構?？變炔迦胧直?。 圖 2-8 升降零件結構圖 2.2.4 床腿零件間的連接 圖 2-9 床腿零件連接圖 2.3 中間橫管的支撐設計 中間橫管的支撐設計主要是支撐中間橫管，進而對手術床的中間兩側添加支撐。中間橫管的 設計原理與手扶管橫向方向的設計原理相同，中間橫管對手扶管件的支撐采用一端固定，一端移 動，這樣更便于折疊。所以對于中間橫管的支撐也是采用一端固定，一端可伸縮。其固定端與活 動端支撐的三維外形圖如圖 2-10 所示。活動端與中間橫管配合的部分切除長 70mm 的 1/2 圓柱， 使在旋轉的過程中不與固定端相干涉。 圖 2-10 中間橫管的支撐 2.4 繃帶在手扶管件上的鎖緊零件設計 繃帶在手扶管件上的鎖緊選用繃帶卡體，三維外形如圖 2-11 所示。這是一種有彈性易變性的 塑料，在安裝時，先將繃帶纏在手扶管件上，只纏繞 3/4 圈，然后拉大繃帶卡體上的槽，將卡體 卡在已經纏繞繃帶的手扶管上，小圓柱卡在繃帶和手扶管的孔內，用緊定螺釘進行鎖緊。 圖 2-11 繃帶卡體零件三維外形圖 2.5 羊蹄的捆綁機構 由于是對動物進行手術，所以對于動物蹄子的捆綁必不可少，羊蹄的捆綁機構主要固定在手 扶管上，主要由兩個零件組成，兩零件間用螺栓連接，用螺母鎖緊。捆綁機構可隨動物蹄子的 大 小不同，可任意調節(jié)。其裝配如圖 2-12 所示。 圖 2-12 羊蹄捆綁機構三維外形圖 3.便攜式動物手術臺零件的力學分析 3.1 大直徑手扶管件 在 solidworks 中演示出大直徑手扶管件的變形如圖 1-2 所示。支撐在兩端較小的面上，由于 一端撲捉不到外支撐面，故用里側內一小支撐面代替，受力方向與水平面夾角為 45，受力為 300N，測得最低安全系數為 1.5346。考慮到是在變應力下，以疲勞極限作為極限應力，受力部分 存在焊接，支撐面比實際支撐面小，故綜合分析，1.5346 處于合理安全系數 1.31.7 之間。 塔里木大學畢業(yè)設計 5 圖 3-1 大直徑手扶管件的受力變形圖 3.2 小直徑手扶管件 在 solidworks 中演示出小直徑手扶管件的變形如圖 1-4 所示。支撐在兩端較小的面上，受力 方向與水平面夾角為 45，受力為 300N，測得最低安全系數為 1.41913。考慮到是在變應力下， 以疲勞極限作為極限應力，受力部分存在焊接，支撐面比實際支撐面大，故綜合分析，1.41913 處于合理安全系數 1.31.7 之間。 圖 3-2 小直徑手扶管件的受力變形圖 3.3 床腿方管 在 solidworks 中演示出床腿方管車槽處的變形如圖 3-3 所示。支撐在底面靠近槽孔處，受力 方向與水平面夾角為 45，受力為 600N，測得最低安全系數為 2.31712。考慮到是在變應力下， 以疲勞極限作為極限應力，受力部分存在焊接，支撐面比實際支撐面小，故綜合分析，2.31712 雖不處于合理安全系數 1.31.7 之間，但接近于安全系數的范圍之內。 圖 3-3 床腿方管車槽處的受力變形圖 3.4 鍵連接的設計 （1）尺寸確定 根據床腿折疊機構的鍵連接方式選用 B 型平頭平鍵； 根據床腿床面連接件的截面尺寸、長度以及尺寸系列選用鍵的尺寸為：bhL=4414; 查國標值得鍵的尺寸為 b= ; h= ;L=03.4075.043.1 （2）材料選擇 塔里木大學畢業(yè)設計 6 根據床面床腿連接件與床腿 1 的連接方式以及轉動力矩選用鍵的材料為 45 鋼。 （3）鍵的強度校核計算： 鍵在連接中主要為床面床腿連接件與床腿 1 定位以及為床面床腿連接件隨床腿 1 轉動起輔助 作用。故此平鍵的主要失效原因為工作面被壓潰。因此只需對工作面上的擠壓應力進行強度校核 計算 由羊體體重及手術床面重量知 F 最大不超過 800N; 查機械設計 P106 表 6-2 知鋼靜連接輕微沖擊時的許用擠壓應力為 ;MPap20MPakldTpp 63.81547.022 故，此平鍵的連接是合理的。 4.各零件材料的選用 大直徑手扶管件選用成型加工特性良好，耐腐性高，焊接性好，強度適中，質量較輕的 3003 鋁合金管。小直徑手扶管件選用成型加工特性良好，耐腐性性高，焊接性好，強度比 3003 鋁合金 好，質量較輕的 3003-H34 棒材鋁合金管?？噹Эw均采用 1060 鋁合金，調節(jié)床腿零件的材料選 用 3003-H12 鋁合金?？紤]到加工性，焊接性以及力的傳遞，折疊零件 1、折疊零件 2 以及支撐管 均選用 3003 鋁合金。繃帶可選擇有柔性且無彈性的帆布。定位球體零件選用尼龍棒材料，定位球 體螺帽選用塑料。羊蹄的捆綁零件 1 可選擇橡膠材質。對于捆綁零件 2 不能選擇比 3003 鋁合金強 度更強的材料，但強度也不能太弱，故可選擇 3003 鋁合金。 塔里木大學畢業(yè)設計 7 結 論 通過本次畢業(yè)設計，我深深體會到自己在理論知識方面的欠缺，同時也感到自己在知識的運 用上也不夠靈活，這也說明我在學習知識的過程中存在著一些缺點，總結有以下幾點： 1.在初定方案過程中，由于自己所見實物過少，使方案進行了多次修改，耽誤了大量的時間。 尤其在五月中期檢查后對方案的更改，時間上顯得特別倉促。 2.在推拉式機構的設計中，由于尺寸設計的不夠合理，從而進行了多次修改，不過經修改后 的尺寸理論上可以實現其功能。 3.在折疊機構的設計中，基本尺寸也是經過了多次的修改，最后利用三維實體軟件進行實體 繪制及模擬，由于時間上的緊迫性，其最終結果自己認為并不是很理想。這也是本次設計比較遺 憾的地方。 總體來說，在這次畢業(yè)設計中，收獲還是很大的，平時在學習知識的時候，總是認為好多知 識用不到，所以就沒有更深一步去理解。在此次設計中，我感到自己的知識面很窄，對知識掌握 得不夠，在設計時，考慮問題太片面，導致方案及零部件進行多次修改。期望能夠在以后的學習 中，避免類似情況的發(fā)生。 塔里木大學畢業(yè)設計 8 致 謝 對于這次畢業(yè)設計的完成，首先感謝母校大學的辛勤培育，感謝學校給我提供了如此難 得的學習環(huán)境和機會，使我將以前學到的知識又重新回顧了一遍，知道了學習的可貴與獲取知識 的辛勤。承蒙指導老師的耐心指導，使我順利地完成了畢業(yè)設計。在此，深深地感謝指導老師， 給予了我耐心的指導和幫助，體現出了你們對工作高度負責的精神，特別是老師，她利用上班的 休息時間為我指導。在整個設計的過程中，她耐心的指導，才使我的設計順利完成，同時也感謝 在這幾年中給予我知識的各位老師。 對于這次畢業(yè)設計，由于設計方案一直在改，時間倉促和自己所學軟件掌握熟練程度等因素， 使這次畢業(yè)設計的沒有達到最完美的效果，這不能不說是本次設計的遺憾之處。不過，它至少啟 發(fā)了我的思維，提高了我的動手能力，使我應用了以前 solid works 軟件中沒有用到的工具，同 時，使我將以前所學的書本知識又重新復習了一遍，這為我在今后的工作崗位上發(fā)揮自己的才能 奠定了堅實的基礎。 最后，再一次衷心的感謝學校能夠給予我這次機會，使我將所學理論知識與實踐相結合，以 及在這次設計中給予我指導的所有老師。你們傳授的知識使我受用一生，你們的恩情我會銘記一 生。 塔里木大學畢業(yè)設計 9 參考文獻 1 吳宗澤,羅盛國.機械設計課程設計手冊.3 版.北京:高等教育出版社. 2006.5. 2 濮良貴,紀名剛.機械設計.8 版.北京:高等教育出版社. 2006.5. 3 毛謙德,李振清.袖珍機械設計手冊.2 版.北京:機械工業(yè)出版社 2002. 4 楊克,趙小東.工程材料及機械制造基礎().北京:高等教育出版社. 2005. 5 韓進宏.互換性與技術測量.北京:機械工業(yè)出版社. 2004.7. 6 胡名璽,高萬玉,張彥軍,杜振杰. 輕便型野戰(zhàn)手術床結構設計研究. 機械設計與制造. 2009.09. 7 杜振杰,胡名璽,孫秋明.便攜式手術床床體輕量化設計與試驗研究.機械設計.2007.24(8). 8 劉永翔.產品設計中形態(tài)創(chuàng)造途徑與方法.工程圖學學報.2004.3. 9 孫曉軍,王太勇.便攜式手術臺關鍵技術研究.天津大學機械工程學院.2008.