文档介绍：多参数手术床背部支承机构仿真分析 1研究背景   手术床作为野战医疗机构的必备卫生装备,电动手术床为伤病员提供多功能救治平台。其功能为支承伤病员的身体、调整手术体位、充分暴露手术野,使医护人员在方便、舒适的条件下顺利完成各种手术。目前装备部队的野战手术床,在卫勤保障中发挥了重要作用,但在几年的使用中,也暴露一些缺点,需要升级换代。本文提出研制一种轻便型野战手术床,具备功能齐全、操作方便、展收迅速、便于携行等特点。   2轻便型野战手术床的结构   如图1为所提出的轻便型野战手术床的结构示意图,主要由床面板、调节用可控气弹簧、可伸缩的丝杠机构、床架支承机构等组成。采用脚轮与马蹄脚的配合使用,提高床体的稳定性;为了减轻重量,设计了壁更薄、结构更合理的铝合金型材作为支承框架。通过多级丝杠调节控制手术床床面的升降,使得调节范围更大,背板、坐板、腿板均采用大行程可控气弹簧支承机构,使得调节体位非常方便。作者对手术床的稳定性、各部分的强度、刚度分别进行了计算,设计了合理的结构,本文以背部支承机构的设计为例,进行介绍。   3支承机构设计分析   野战手术床通过调节机构改变床面板不同部分的夹角,实现体位调节。由于气动支承机构具有无级调节、可调范围大等优点,在设计中引入大行程可控气动支承手术床床面,依靠自身的伸缩改变与之相连的床面角度的变化,最终得到手术床的期待体位。      根据手术床设计标准,手术床背板相对于坐板可进行上折65°、下折18°,在这之间的任意位置,背板必须承受75kg的均布载荷。同时为了满足野战手术床的便携性,要求背板能下折大于84°,这就为支承机构的设计增加了难度。图2为背部支承机构的力学模型,坐板支承点长为a,背板支承点长为b,背部支承点与旋转轴距离为c,背板与坐板的夹角为α,可控气弹簧的行程为x,支承长度为y,最大支承力为F,背部均布载荷p。背部支承机构的运动轨迹如图3所示,支承机构三角形形状不断改变,标出了典型的四种状态,①为上折65°位置,②为床面水平位置,③为下折18°位置,④为床面下折84°位置。在任意位置,背部支承机构的力平衡方程(1):支承机构在状态①到③范围内,为工作状态,需要较大的支承力需要满足力平衡方程,并且在状态②需要的可控气弹簧支承力最大。在状态③到④范围内,为非工作状态,不需要很大的支承力,主要满足支承机构的几何关系。      本文在Pro/E多体动力仿真分析模块中,对上面的物理模型进行分析。计算参数a、b、c变化的情况下,满足力平衡方程和几何关系的x、y、F值,得出使支承机构受力状态最理想的系列参数,设计合理的可控气弹簧。图4是在某一参数时,气弹簧的支承力随角度的变化而变化的情况,从运动曲线可以看出,在床面水平位置,气弹簧需要的支承力最大。      表1为可控气弹簧伸长量在最大、最小处与a值、c值的关系,假定b=20mm,从表可以看出,a值一定的情况,可控气弹簧的行程随c值变化不大,但c值越大,越易满足气弹簧的几何设计要求;c值一定的情况,可控气弹簧的行程随a值增大而增大,a值越小,越易满足气弹簧的几何设计要求。从分析可知,状态②需要的可控气弹簧支承力最大。表2为可控气弹簧所需最大支承力maxF与a值、c值的关系,从表可看出a值一定的情况,支承机构需要