救護擔架車說明書

..1.緒論救護擔架車的產生背景與發展救護擔架車的產生背景在國外一些發達國家,救護擔架車應用情況要比國內好一些,對病人的二次傷害小,并在一些超級大國的專業醫院,實現了電子控制,更智能化,人性化,在運送病人的過程中醫生可隨時對其進行簡單救治。但在一些不發達地區,救護擔架車還比較簡陋,需要進一步的改進。在國內,目前,臨床使用的擔架推車存在許多局限性,給醫護人員受病人帶來諸多不便。根據臨床實用需要,現研制出一種多功胞擔架車,彌補了目前臨床急救擔架推車的不足。方便了患者。特別是減輕了護理工作量[1]。擔架車是醫院里最常用的一種運送病人的工具,一般情況下,擔架車都是四輪的,間或也有五輪或三輪的。這些類型的擔架車在使用中存在一些缺點,如輪子極易磨損；路面如果崎嶇不平,病人飽受顛簸之苦；重心不穩,極易傾倒等。醫院急癥科曾數次發生病人從車上摔下的事故,有的病人甚至被摔成骨折。這種情況在各個醫院普遍存在[2]。近幾年,各個領域生產安全事故的發生數量一直居高不下,常有自然災害和局部戰爭發生,使數以百計的人民失去了健康乃至生命,特別是隨著戰爭及自然災害的殺傷力增加,一次事故造成的傷員往往較多,常常會因為醫療救護人員或器械的不足而導致部分傷員送救不夠及時,造成無法挽回的健康或生命損失。因此對現場傷后運送醫療救護器械提出了更高的要求,即操作快速方便、占用操作人員少、對傷病人員的二次傷害小以及達到高效高質的傷后運送。針對這種情況,本文設計了一種半自動救護擔架車,用于從事發現場到救護汽車或飛機等機動運載工具的病員運送工作[3]。所以產生了——救護擔架車。救護擔架車的發展雖然現在是和平社會,但戰爭始終存在。在未來現代化戰爭中,隨著高科技武器在陸海戰場上的應用。各種火器傷發生的特點與中東戰爭及伊拉克戰爭有很大不同。空襲和精確制導武器、非致死性武器的使用造成群死群傷發生的概率大大增加,特別是海域作戰可能有大批傷員需在沿海前沿陣地向后方轉送。必將占用大量的戰斗人員而嚴重影響戰斗力。因此,以最少的人力快速安全轉送陣地傷員。確保部隊戰斗力的發揮,特別是雨天、烈日照射、沙灘等地域環境條件下傷員轉運及傷員中途輸液、吸痰器吸痰、呼吸機<充電式>輔助呼吸,是野戰醫療所轉運傷員必須解決的問題。在第一次世界大戰期間,擔架開始廣泛的應用在軍隊中。這個時期的擔架非常的簡單,用兩根竹竿,中間用一些結實的布條連接。這是最早的醫用擔架,隨著工業的發展,二十世紀四五十年代,就出現鐵質可折疊的醫用擔架,這種醫用擔架被廣泛的應用于自然災害與戰爭中,從二十世紀六十年代開始,隨著人們生活水平不斷提高,對醫療質量的要求不斷也提高,各種類型的救護擔架車,它們在救護過程中的重要做用被人們所認識,針對這些最初期的擔架車被設計出來,它有基本的值推功能和高低調節功能,節省了人力,且對病人有更好的保護。近年來,隨著科學的突飛猛進,各種優質的材料不斷的出現,特別是現代設計理論的提出,半自動,全自動救護擔架車被人們設計出來,廣泛出現在醫院與軍隊中[4]。1.2救護擔架車的研究意義我國是一個地域遼闊的大國,國民的安全占有很重要的地位。XX省地處黃土高原,是天災發生高密度區。在突發性災難〔如：地震、水災、火災等的緊急救援中,傷員的及時運送和護理是非常重要的,其中擔架起著舉足輕重的作用。當前,突發性事件較多,救援任務對救援器械功能要求越來越高,在火災、地震等重大災難發生后,經常會出現傷亡人數多、救援器械不足的情況,這會因運送傷員不及時而使傷員受到更大傷害。因此對現場傷后運送傷員的擔架提出了很高的要求,即要求它操作快速方便,占用的操作人員少,對傷員的二次傷害小,而且價格便宜,便于推廣。自發明擔架以來,擔架得到了廣泛的應用,從紅軍兩萬五千里長征到對越自衛反擊戰,從XX大地震到汶川大地震,擔架上發生了一幕幕感人的故事。長征中有巧送周副主席擔架過河,汶川大地震中有被救援的小學生在擔架上向解放軍行軍禮。擔架在各種災害救援中得到了廣泛的應用,在救援生命中發揮著舉足輕重的作用。隨著科技的進步,擔架也在不斷發展,從以前功能單一的擔架發展到現在的升降擔架、走輪擔架、鏟式擔架、負壓充氣墊式固定擔架等等,擔架的種類越來越多,功能也越來越豐富。雖然擔架得到了長足的發展,但其本身特性決定了它只能用人抬。但在汶川地震中,路面情況復雜,抬擔架非常費力,如果要從山上轉移傷員下來,則更為困難,耗時耗力,擔架車雖然可以省時省力,但其主要應用于室內的場合,用于野外的擔架車很少。[5]因此,對于擔架車的研究合設計就非常必要。1.3現代設計方法現代設計方法的特點設計方法學是研究產品設計的程序、規律及設計中思維和工作方法的一門新型綜合性科學,它是在深入研究設計過程本質的基礎上,以系統論的觀點研究設計進程和具體設計方法的科學,它研究現代設計理論及方法在設計領域的應用,本身也構成現代科學發展的一個組成部分,設計方法學的研究在總結規律性、啟發創造性的基礎上促進設計中的科學理論、合理方法及先進手段的綜合應用[6]。在產品開發和提高工程設計水平的工作中,科學的設計方法起著重要的作用,沒有高質量的設計就不可能有高質量的產品,而要達到高質量的設計就必須采用先進的設計方法和手段。近幾年來,在工業發達國家,設計方法的研究迅速發展起來。德國的學者和工程技術員比較著重研究設計的進程、步驟和規律,進行系統化的邏輯分析；英國學派偏重分析創造性開發和計算機在設計中的應用；日本則充分利用國內電子技術和計算機的優勢,在創造工程學、自動設計和價值工程方面做了不少工作。不管怎樣,他們共同的特點都是總結設計規律、啟發創造性,采用現代化的先進技術和理論方法,以達到設計出質高價廉的工程技術產品,滿足日趨尖銳的市場競爭的需要。所以現代設計方法具有以下幾個特點:〔1程式化現代設計方法研究設計的全過程,要求設計者從產品規劃、方案設計、技術設計直到施工設計、試驗、試制都要進行全面考慮,按步驟、有計劃地進行。強調設計、生產與銷售的一體化。設計不再是單純的科學技術問題,要把市場需求、社會效益、經濟成本、加工工藝、生產管理等問題統一考慮,最終反映到質高價廉的產品上?！?>創造性現代設計突出調動人的創造性,發揮集體智慧,力求探尋更多的突破性方案,開發創新產品。<3>系統性現代設計強調用系統工程處理技術問題,設計時分析各部分的有機聯系,力求系統整體最優,同時要考慮系統與外界的聯系,即人—機—環境的大系統關系。<4>優化性設計的目的是得到功能全、性能好、成本低、價值優的產品,設計不僅考慮零部件的優化,更重要的是爭取產品技術系統整體最優。<5>綜合性現代設計方法是一門綜合性的邊緣科學。它建立在系統工程、創造工程的基礎上,綜合運用信息論、優化論、相似論、模糊論、可靠性等自然科學理論及價值工程、決策論、預測論等社會科學理論,同時采用集合、矩陣、圖論等數學工具和電子計算機技術,總結設計規律提供多種解決設計問題的途徑。<6>計算機輔助設計計算機將更全面地引入設計。通過設計者和計算機的密切配合,采用先進的設計方法,提高設計質量和速度。計算機輔助設計不僅用于計算和繪圖,在信息儲存、評價決策、動態模擬特別是人工智能方面將發揮更大作用[7]。產品設計過程中的策略、方法和理論產品設計是包含創新活動的復雜過程,為了生存與發展,現代企業必須響應產品時間<T,Timetomarket>、成本<C,Cost>、質量<Q,Quality>,售后服務<S,Service>的競爭壓力。因此,在設計過程中采用適合于產品的設計策略及方法己成為新產品開發的關鍵環節之一。圍繞著T,C,Q,S這幾個因素,根據參數選擇不同,可將設計過程模型分為以下四種:<1>順序過程模型:是一種傳統的設計模型。它的支配因素是產品質量和成本,按著產品定義—方案設計—技術設計—詳細設計—原型試制及實驗的順序進行,發現設計中有不合理之處,再返回到設計的某個階段重新設計,一直到滿足設計要求為止。<2>以設計為中心的模型:此模型的支配因素是產品的質量和成本,與順序過程模型不同的是,設計人員在設計階段要考慮到制造、裝配、環境等因素,使設計過程盡可能縮短。分析是該模型的主要特征,包括運動分析、仿真、有限元計算等。<3>并行設計模型:其支配因素是產品的質量和推向市場的時間與第二種模型不同的是該模型為小組工作方式,小組成員要有不同的知識結構,要有產品開發的下游人員參加,大家為了共同的目標而努力。<4>動態過程模型:其支配因素是產品推向市場的時間,與第三種模型相比,各個設計階段同時開始,且小組之間的信息交流更為重要,因此需要更好的設計與過程的集成環境。上述四種方法各有優缺點,如順序過程模型用于新設計時風險低,而動態過程模型則風險高;但是順序過程模型成本高、設計周期長、質量低,而動態過程模型設計則成本低、周期短、質量高。不管采用那一種設計模型,總對應有以下兩種策略：<1>根據"以問題為中心"的設計思想,通過對問題的抽象,產生一系列可能的解,經過分析、比較與評價確定一個較好的解,基于該解完成后續的設計內容,該策略特別適合于新設計。<2>根據"以產品為中心"的設計思想,在對己有產品的工作原理進行分析、總結的基礎上產生一個解,經過修改、完善與評價的反復過程,最終使解達到最優。該策略適合于適應性設計和變參數設計。這里我們采用第一種策略,選擇"以問題為中心的模型",綜合市場分析和需求分析,利用系統化設計法及評價決策方法對救護車擔架減振系統進行方案設計,從多角度、多方位確定最終設計方法。如結構選材上,可以采用不銹鋼制品,其優點是可焊接,但成本高;也可以采用鋁合金,加工精度高;當然也可以采用普通鋼件。而對減振系統本身來說,可采用機械式、液壓式、氣動式等,從減振角度上可分為單自由度、二自由度及多自由度等等[8]。設計、制造過程可以說,任何產品的設計制造往往是從市場需求開始的,本課題也不例外。經過我對XX市醫院救護擔架車的初步調查,XX市設有醫療急救指揮中心,從中了解到在救護骨折病人和心腦血管病人中需這樣一種擔架自動裝置,以獲得良好的救護效果。有了這種需求,然后我們可以確定產品的性能,建立產品的總體設計方案,進行綜合分析論證。在此基礎上,設計具體結構。包括結構方案的優化、評估,幾何參數、力學特性的分析計算;最后得到產品的設計結果。完成設計工作后,須對產品的幾何形狀和制造要求作進一步分析,設計產品的加工工藝規程,進行生產準備,隨后加工制造,裝配檢測。由此我們可得出兩點結論:第一,設計、制造過程的各個階段事實上是客觀存在的,正因為這個規律的存在,為程式化的工作及計算機引入設計、制造領域提供了客規可能性。第二,人為的研究、分析、總結這個規律是為了更好地把握這個規律,運用這個規律,科學地、有計劃地、按步驟地實施設計與制造。基于以上分析,利用設計方法學的觀點,從方案設計著手,沿著產品設計、制造過程逐步深入,以期最終開發出滿足市場需求的質優價廉的產品。1.4救護擔架車設計的研究內容方法本課題要研究或解決的問題〔1救護擔架車的自動收腿及高度調節設計。〔2救護擔架車的車輪轉動設計?！?救護擔架車制動系統的相關設計?！?救護擔架車的護欄起落設計?！?救護擔架車的輸液器部分設計。研究內容在分析現有擔架車的原理及結構技術的基礎上,應用現代設計方法、機械原理、機械設計等相關理論,進行擔架車的結構方案、工作原理設計與主要零部件設計計算。要求能實現擔架車的折疊與直推功能,車腿能根據救護車高度變化做相應調節,能實現自動收腿功能?，F代滿足醫療救護器械具有運動平穩、操作快速方便、對傷員的二次傷害小[9]。擬采用的研究手段1.參考大型專業醫院的救護擔架車的實例,并進行相關數據測量。2.應用solidwroks做出結構設計,并實現自動收腿、折疊等動作的動畫。3.咨詢導師及相關醫務工作者此次設計的合理性及經濟適用性等。同時救護擔架車需要有可收放護欄及可伸縮輸液架,手搖控制半躺裝置,以及在運送傷員、病人過程中的急停動作,此動作需要使救護擔架車車輪錯位,實現急停。在救護擔架車車輪方面,本次設計需要設計前排兩側單輪,后排雙輪兩側單輪,兩前輪可以隨時自動轉向,最后排兩側單輪也可實現相同功能。至于救護擔架車的減震系統設計,還需要再做調查,依情況而定。同時,還應該防止因為傷員、病人重心不穩而跌倒,輪子容易磨損等缺點[10]。如下圖,本次設計想實現可以控制病人成半躺狀態的連動機構設計,這樣可以給病人以最大限度的方便與舒適。此設計需要在擔架車的躺板下方安裝彈簧裝置,控制躺板的形狀,然后用手搖的方式實現基本的對躺板的收放操作。圖1.1輪椅模式1.5救護擔架車的工作原理救護擔架車的工作原理是：在車體主板1下部設有前、后輪收放輪架系統。前輪收放輪架系統由前輪撐桿15、前輪16和主板1組成；后收放輪架系統由后輪撐桿9、后輪連桿7、后輪8和主板1組成。上車時,前輪收放輪架的前輪撐桿15遇到救護汽車底板時,捏左側控制閘3,松開前部定位銷14,前輪16即可收起,并由前輪托架11托住,在這一過程中,車體前部由前導輪13支撐,同時復位彈簧18被拉伸,車體繼續向前運動,捏右側控制閘3松開限位舌5,后輪連桿7在滑槽4內向后滑動,后輪8隨之收起,上車動作即完成；下車時,捏右側控制閘3,后輪8由于自身重量落下,后輪連桿7在滑槽4內向前滑動,并通過連桿特殊形狀的滑塊6與限位舌5的相互作用鎖死,然后前輪16在自身重力和復位彈簧18的共同作用下恢復到放下位置,下車動作即完成。<圖1.3>[11]圖1.2前后輪放下位側視圖1：車體主板；2：把手；3：控制閘；4：滑槽；5：限位舌；6：滑塊；7：后輪連桿；8：后輪；9：后輪撐桿；10：后輪支架；11：前輪托架；12：前導輪支架；13：前導輪；14：定位銷；15：前輪撐桿；16：前輪；17：前輪支架；18：復位彈簧；19：救護車底板.1～18：同圖1.圖1.3前后輪收上位側視圖2．救護擔架車的性能介紹及工作原理介紹此次設計的內容,思路,具體零件和裝配情況。2.1性能參數此擔架車的主題結構由Mg,Al合金組成,質量約為15kg,最大載重100kg。2.2工作原理課題設計的救護擔架車如圖2.1、圖2.2中所示。9786541231697865412316圖2.1擔架車三維裝配圖1141113121015141113121015圖2.2擔架車三維裝配圖21為擔架車床板,此床板沒有完全固定,在必要時可以松開鎖緊,單獨當做擔架使用。2為擔架車扶手,供醫護人員推動擔架車前進。3為擔架車收腿及高度調節限制桿。4為擔架車車腿支架,與擔架車連接。5為擔架車制動踏板。6為擔架車車腿。7為護欄控制桿零件。8為護欄聯動桿。9為擔架車進入救護車所需車輪,當自動收腿后,此部位搭到救護車車廂邊緣,可將擔架車送入救護車內部。10為收腿聯動滑塊。11為車腿連接桿零件。12為擔架車輸液器控制螺栓。13為擔架車輸液器放置零件。14為擔架車自動收腿與高度調節控制桿零件。15為擔架車自動收腿與高度調節控制桿限制零件。16為彈簧零件。救護擔架車上車過程如上圖所示,擔架車上車過程中,拉動控制桿14,使3平行向內移動,滑塊零件開始運動,在彈簧彈力作用下,連接桿零件3向地面運動,拉動車腿向內側收起,從而實現車腿的收起動作。救護擔架車移動過程如上圖所示,在移動中,零件3,零件14,零件15控制收腿的高度,通過零件14穿過零件3的孔來控制,在零件15作用下,零件3及滑塊零件被定位,實現擔架車的高度調節。3.救護擔架車的零件設計圖4.2車輪轉動零件與擔架腿的重合配合④添加面重合配合1。單擊裝配體工具欄的"配合"圖標,在圖形區域中選擇圖中救護擔架車孔面和螺栓面,選擇"配合"屬性管理器中的"重合",查看"重合"配合關系添加的結果預覽,根據方向的正確與否,選擇"配合對齊"中的"同向對齊"或"反向對齊"。其他項目接受默認設置,單擊"確定"圖標完成,結果如圖4.2所示。⑤添加軸線重合配合2。單擊裝配體工具欄的"配合"圖標,在圖形區域中選擇圖4.3所示的車腿和車輪轉動零件的面,選擇"配合"屬性管理器中的"重合",查看"重合"配合關系添加的結果預覽,根據方向的正確與否,選擇"配合對齊"中的"同向對齊"或"反向對齊"。其他項目接受默認設置,單擊"確定"圖標完成,結果如圖4.3所示。圖4.3車輪轉動零件與擔架車的面重合配合其它裝配就不一一說明,裝配模型如圖4.4所示；圖4.4救護擔架車5.總結5.1小結這種救護擔架車是面向中小型醫院用的救護擔架車。文中在介紹了國內、外救護擔架車的演變與發展的基礎上,提出了自己的設計思路,通過學習SolidWorks軟件,對具體結構進行了優化設計,實現三維建模,運用Solidworks三維模型制作動畫仿真,簡單直觀的反應設計結構,經過調試,能夠實現救護擔架車的調節高低和自動收腿,護欄起落,車輪轉動等功能,可以滿足傷員及醫院的需要。5.2創新與不足根據現在醫院的實際狀況,針對現有的救護擔架車功能上的不足,設計了一個比較折中的救護擔架車。本車能夠實現上車時的自動收腿,平移過程中的調節高低,節省了寶貴的時間和保證了最小限度的占用人員。但在一些細節方面還有很多的不足,比如在防震系統及擔架板高度調節的設計上,沒能更好的優化。比如說對于減震系統的設計,一開始的想法如下圖所示如上圖所示,擔架車的輪子是由一個大輪子和三個小輪子組成萬向輪,而且方向可以360°旋轉。它比單純的大輪子的減震效果要好,但遇到石塊時,大輪子不動,小輪子沿著大輪子的內軌道上升,小輪子平滑地上升,擔架車也平滑地上升,而如果是一個單純的大輪子則會越過石頭,擔架車高度會有一個突變,因而三個小輪一個大輪