可平移式老年轉移床結構設計

馬依煒 朱麗 章張江 劉謀德 李兵 魏玉蘭

摘 要：我國已經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)代化機械設計理論，研發(fā)了一款可平移式老年轉移床，優(yōu)化設計普通床的結構，實現(xiàn)更換床位和轉移就醫(yī)的技術要求。本文主要內容包括轉移床的尺寸長度制定，轉移床的主床體框架設計和升降轉移床的結構設計，并詳細介紹了該床在實際生活中的具體操作。

關鍵詞：轉移;升降;結構設計

1 緒論

老年人處于年齡結構的頂端，身體素質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。人口學家和官員對中國持續(xù)增長的老年人口有著眾多的擔心。據估計，到2020年60歲以上的人口占總人口比重將上升到11.8%[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、方式和過程進行深入研究。運用機械設計的方式，設計一種可平移式老年護理轉移床，其有利于提升老年人的生活品質。在國外，普通床雖然具有先進的技術，老年人的生活品質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]。而我們的這類產品，與國外產品相比具有造價低的特點，更具競爭性。在國內，目前還沒有一個體系能將老年人從床上安全轉移到其他位置的設備[3]，所以設計并研發(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 轉移床原理及結構設計

2.1 轉移床原理和整體設計

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

2.2 轉移床的組成

該產品由兩大部分組成，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、兩根起導向作用的光杠、一個減速電機、一個控制器、四個限位開關、一個小手輪和升降轉移床等。升降轉移床在不使用時縱向置于主床體框架下。

2.3 主床體框架設計

床架是可平移式老年轉移床的重要組成部分。四根支撐柱支撐起整個床。床頭側邊焊接一個限制升降轉移床高度和前后的90°合頁，合頁的設置不僅是為了控制升降轉移床升降的高度，也是為了避免升降轉移床出現(xiàn)前后晃動的現(xiàn)象，提高在轉移過程中轉移床的穩(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，兩根光杠的導向作用是為了避免床板在轉移過程中發(fā)生偏移。兩根光杠上的導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置一個限位開關。當滑塊接觸到限位開關，床板即刻停止工作。減速電機通過兩個傘齒輪嚙合將動力傳動到滾珠絲杠，滾珠絲杠將旋轉運動轉化為直線運動，其具有傳動的可逆性[6]，既可以將床板運出去，又可以通過電機反轉將床板運回來?？紤]到視覺美觀和人身安全問題，將電機和各個按鈕置于床尾。手輪邊上配有小轉動手柄，用手握住小轉動手柄任意方向360°旋轉帶動手輪、機械工作。

2.4 升降轉移床結構設計

升降轉移床也是可平移式老年轉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移床從床底拉出，通過液壓升降裝置進行升降[7]，腳踩上升，手捏手柄下降，并配有剎車萬向輪。護工或者家屬休息時，將拉桿豎起并把萬向輪上的剎車片扣下，防止升降轉移床移動。用于老年人轉移時，床板移至升降轉移床后，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 升降轉移板處于最高位置時的總體力學模型（如圖4）

4 具體操作

首先，將升降轉移床從床底拉出，拉起折疊的手柄。升降轉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）。打開控制器開關并調整電機速度，確保轉移時床板運行平穩(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向作用的滑塊工作，工作臺帶動床板移動。當發(fā)生斷電、電機發(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，此時的升降轉移板已經在液壓升降控制下，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，床板的運行停止，床板從主床體上平移到升降轉移板上?？巯聫娏Υ羁?，將主床板固定在升降轉移床板上。

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

將老年人移回主床體時，升降轉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，床板停止運行，回到主床體上，關閉急停開關和電源。遇到停電等這類特殊情況，也不必擔心，打開床一側的手輪的手柄，反向搖動就可以將床板運回。

5 結論

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

參考文獻：

[1]劉倩倩.多功能護理床的結構設計與力學分析[D].中國地質大學（北京），2011.

[2]Xi Pei Ma，Bing Feng Qian，Huan Huan Zhang，Song Jie Zhang.Research on Mechanical Structure of the Multi-Function Nursing Bed Robot[J].Advanced Materials Research，2014，3593.

[3]張建云，陶衛(wèi)軍，吳衛(wèi)兵，白慧芳，賈永祥.多功能護理床結構設計研究[J].機電工程，2015，32（09）：1186-119.

[4]楊武旭，范元勛，劉明輝，董輝立.高載荷下滾珠絲杠的動力學特性分析[J].機械傳動，2020，44（03）：131-136.

[5]郎建志，孫碩偉，李欣澤，趙祥民.多功能護理床的結構設計[J].機電信息，2019（18）：132-133.

[6]張冬，周守勝.國內滾珠絲杠和直線導軌應用現(xiàn)狀及技術動向[J].門窗，2014（11）：469.

[7]孫磊博.剪叉式液壓升降平臺結構優(yōu)化[D].齊魯工業(yè)大學，2015.

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

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