毕业设计担架车的结构设计

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业目录摘要……………1Abstract………………………2绪论…………………3设计的研究意义…………………31.2目前担架车的折叠机构的组成…………………51.3目前担架车的折叠机构的动作过程……………61.4目前担架车的优缺点……………71.5设计的目标………………………7担架车减震系统的设计……………82.1减震系统的总体设计思想………82.2悬架的功能和组成………………82.3悬架的设计方案…………………92.4悬架具体的结构形式设计………10零件的设计…………123.1悬架主要参数的确定……………123.1.1担架车参数……………………123.1.2悬架的空间几何参数…………123.1.3悬架的弹性特性和工作行程…………………123.1.4悬架刚度计算…………………133.2螺旋弹簧的设计…………………133.2.1螺旋弹簧的刚度………………133.3减振器结构类型的选择…………153.3.1双筒式液力减振器……………163.3.2单筒充气式液力减振器………183.3.4减振器参数的设计……………19设计总结……………224.1创新点……………224.2与同类产品比较及市场背景……………………224.3后续工作…………22致谢……………23参考文献………………………24[摘要]：传统的急救担架车的结构比较复杂，外观比较笨重，减震功能小。不宜在灾难急救中携带使用，容易对病人造成二次伤害。为了提高救护车担架车的舒适性，根据卧位人体振动响应的特点和汽车悬架系统的振动特性，本设计进行全面机构创新改革，应用连杆机构的传动原理，合理设计担架车的减震装置，并适应担架支架的结构。使其结构简单，使用方便，有效的减小了由车身输入的振动能量，提高了降低舒适限度的耐受时间。具有简便快捷、体型轻巧、结构简单、便于携带、操作，占用救护人员少、抗震度高，对伤员二次伤害小的优点。[关键词]：急救担架车、连杆机构、悬架系统

[Abstract]:Thetraditionalstructureoftheemergencystretchermorecomplex,theappearanceofrelativelybulky,cushioningsmall.Shouldnotbecarriedinadisasteremergencyuse,easytocausesecondarydamagetothepatient.Inordertoimprovethecomfortofanambulancestretcher,accordingtothecharacteristicsofsupinebodyvibrationandthevibrationcharacteristicsofvehiclesuspensionsystems,thedesignofacomprehensiveinstitutionalinnovationandreform,theapplicationofthetransmissionlinkmechanismtheory,rationaldesignofdampingstretcherdevices,andadaptthestructureofthestretcherframe.Itssimplestructure,easytouse,effectivelyreducethevibrationenergyinputfromthebody,improvethetolerancelimitstoreducethetimecomfortable.Asimpleandquick,lightweightbodyandsimplestructure,easytocarry,operate,occupylessambulancepersonnel,seismicandhighsecondarydamagetothewoundedlittleadvantages.[Keywords]:emergencystretcher;linkagemechanism;suspension

第一章绪论1.1设计的研究意义近年来，全球范围内自然灾害、灾难事故、公共卫生事件、社会安全事件等突发公共事件频发，已经严重影响了人类的生命与发展。我国每年因自然灾害、灾难事故以及社会治安等公共安全问题造成的GDP损失高达6％，并有约20万人被夺去生命。在各种灾难或事故现场,路面受到破坏,凸凹不平,使救护车无法到达现场,需要救护人员把伤病员从事故现场移送到救护车可到达的救护医疗点。然而很多伤病员由于在这段救援过程中,由于救援处理得不好,而造成了二次伤害，使得救援的效率大打折扣。担架车作为医院救护及运送病人过程中主要的搬移设备，首先应具有灵巧轻便且需要护理人员少的特点，这样才能在最短时间内对病人进行转移；其次还应具有较好的动平衡性及减震性等，以减小甚至消除病人在推送途中所受的颠簸及可能发生的二次伤害。担架车作为搬运病人的主要工具,对其使用历来已久,人们根据各个时期对担架车提出的使用要求与功能,不断的对其进行改进,使其功能越来越强大、越来越完善。目前,已经开发出一些辅助搬运器械来解决不能独立行走病人搬运的问题，这大大降低了护理人员的工作强度及运送过程中可能对病人造成的二次伤害系数。我国对担架车的研究起步较早，就目前检索的文献看，国内最早关于担架车的专利申请是1988年戚鹏飞等研制的多功能医用担架车，其设计的担架车可以通过控制装置转换为轮椅车，这标志着我国对担架车的研究由使用阶段转变到了开发设计阶段。随其后，国内无论是对担架车的专利申请还是文献都大量增加。1990年张彦恩等人在其专利申请中介绍了一种带斜板式病院转移装置,该装置通过滚轴滑板和斜板的配合使用,在进行有高度差的床面与推车间的病人搬移时,只需将斜板在不同的高度进行固定,而后利用滑板将病人沿斜板进行推运到担架车上，此种搬运方法可实现病人的快速有效搬运。除此以外，该装置还具有结构简单,价格低等优点。1992年黄兴运在其专利设计中介绍了一种带有可变换角度靠背及车腿可收放的担架车。该担架车的研究主要针对当时我国在急救过程中运送病员时多采用两人抬担架或者固定式担架车的现状。当担架车在地上运行时，将锁止器的锁头插入推车上腿一端的空槽中，进行担架车直立推送，当担架车上救护车时，拔动锁止器锁杆，将锁止器锁头从上腿的空槽中拔出，即可轻而易举的将担架车推上救护车。使用该担架车，可在平地上进行病人的推送又可将车带人一起快速平稳的进入救护车，此设计结构简单，使用方便，同时减小了病人的痛苦。1993年马晔楠研制出的一种可升降且利用传送带进行平移的担架车及2008年刘晓妹等在专利一种床面可平移担架车中介绍了利用传送带进行平移担架车，此两种担架车都是利用传送带形式进行病人的平移操作。马晔楠所研究的担架车，其工作过程是这样的：首先通过剪式支撑臂的传动来完成担架车的升降动作，以适合病床、手术床和检测床之间的高度差；然后借助滚动轴承利用台面沿升降架上导向槽的水平推入与退出来实现病人的床位转换。该担架车运行平稳，可减轻护理人员体力劳动与病人痛苦。刘晓妹在2008年提出的担架车方案将台面取消，直接用带有软导轨的、比较厚的环形担架床面来运送病人。当病人躺在环形担架床面上时，利用手柄销转动槽轮转动，槽轮转动时通过软导轨带动环形台面转动，这样就可以带动病人移动，但此装置只能将病人移动到担架车的边缘地带，但是该担架车大大的解决了不能很好解决病人从担架车上顺利转移的问题。由此二例可见，传送带这种搬移病人的形式，能将复杂的工作简易化，系统化。1994年李向前开发了一种可升降分离板式担架车,利用分离板进行病人在床位间的搬运,避免了直接搬动病人可能带来的各种二次伤害。使用此担架车时，首先通过升降控制机构将担架车调节高度与病床或者手术床大致等高，然后平移担架板，将病人通过担架板推送至病床上或者手术床上时，将担架板分离，即可将病人放置于病床或者手术床中间位置；病人从病床或者手术床上移至担架车上的过程与前述过程恰好相反。该车利用分离板的结构形式，结构简单，操作简单，搬运病人快捷方便。同年,田庆彬与顾荣林二人在他们的申请专利中介绍了一种具有可调靠背和斜靠背、输液架两大轮两小轮可升降担架车，该担架车功能较以前的担架车形式功能较多且比较完善。1997年潘秉章等人共同开发了一种床面可平移且具有减震系统的担架车，减震系统采用人性化设计理念，减少了病人在搬运过程中的颠簸；除此之外，此车还利用了可与担架车分离且可纵向横向移动的床面，还设计了靠背装置，这极大程度简化了病人床位转换的步骤。2000年陈洪涛在其专利中介绍了一种利用液压驱动升降及横向平移的担架车，首次将液压传动应用到了担架车领域。2001年郑中富研制开发了免搬运担架车，该车升降系统采用液压控制，平移板纵向可分成两部分且前部分能折下折平，后半部分能在担架车上横向移动。当搬运病人时，利用液压控制系统对车面高度进行调节，当车面与病床或者手术床大致等高时，即可通过板的横向移动来进行病人床位转移操作。该车利用液压系统进行控制，当时在国内已达领先水平，且搬运病人容易方便，节省了时间和人力；该车还配有减震系统，减少了病人的颠簸之苦。2002年周志坤等人在总结了前人的研究成果的基础上，研制了一种运送病人水平担架车，该担架车采用新的结构形式，在以前的担架车的装置上增加了输液架、引流装置、床板减震装置、衣橱等装置，这给医护人员带来很大的便利，使他们在工作过程中能利用担架车为病员做及时有效的护理工作。2004年杨月诚等人在其专利全自动直推式担架车中提出了一种利用四杆机构进行控制的可全自动直推式上下救护车的担架车。担架车上车时，前撞杆撞到救护车底板时自动收拢，继续推担架车，后撞杆也与救护车底板相撞，也同样会自__动收起；下车过程与上车过程刚好相反。该担架车可实现单人直推，不必手动调节上下车装置；操作迅速、质轻平稳、节省救护时的人力和时间等一系列优点。2005年张其江提出在担架车的驱动方式上利用电驱动式来改变当前多人进行推送的现状，借助电力驱动来节省人力。2005年孙建发明的轨道侧移式病员搬运转运担架车、2006年华婷研制的换床单架车与2007年徐于保发明的一种方便病人搬运的担架车,都能实现担架板相对车架的侧向滑移,将病人进行床位转换。孙建研究的担架车利用手摇装置和齿轮驱动主担架在支撑担架上进行平移，利用液压控制系统进行升降控制；此外，该担架车还配备了供氧装置、储物柜、可移动储物筐、输液架、弹簧式减震器等辅助装置。该车运转平稳，功能完善，推进方向一人可控，但由于使用了液压控制，相对于纯机械，可能有漏油现象且该车结构较复杂。华婷研制的担架车利用上下滑块的相对滑动进行担架床面的平移，搬运病人时，先调节升降车高度以适应搬运需求，而后只需将担架面沿水平推出即可实现搬运。该车利用防倾覆护栏减少了搬运过程中倾倒的可能性，该车结构合理，进行病人床位转移时操作简便。徐于保利用传送带的形式进行病人的搬运且床面可与担架车成一定角度转换，其研制的担架车可便捷的搬运病人。2006年华晓度提出了一种利用电机驱动多块水平床板移动且电力驱动升降的担架车，将电力驱动应用到了担架车研发领域。2008年刘晓妹等利用齿轮传动及螺纹自锁原理研制了一种可升降式担架车，利用手摇装置对齿轮进行驱动，一对啮合的锥齿轮的被动齿轮的内螺纹与螺杆的外螺纹相咬合，进行升降控制，该结构简单合理，具有一定的理论意义与实践意义。2003年许志华研制了一种半自动担架救护车，并对该担架车进行了运动仿真，将担架车的研制理论化、系统化。2003年倪勇猛提出了担架推车的人性化改进，在担架车的病人头部位置增加了一组减震装置，减轻了病人，特别是头部受伤的病人的痛苦。2010年王志学等人利用复杂的连杆机构进行了折叠式担架车的创新设计并已经取得成功。在国外，人们也已经开发了多种辅助工具用于病人的床位转移，如滑行垫、滑动板和滑动担架等装置，由于使用上述设备时都要使病人倾斜,有些设备使用时不免要对病人进行拉扯，这些操作都容易对病人造成二次伤害，因此这些设备很难得到大力的推广与应用。如果需要对病人进行水平搬移，则只能依靠人力，这对护理人员来说需要很大的体力支出。基于上述问题，国外的研究人员将工作重心转移到了机电一体化产品开发上，因此各种辅助搬移病人的机电设备应运而生。典型设备有由FUJIDA[32]提出的“Torancemover”。该设备主要是由安装在担架车上的驱动电机和控制器来驱动安装在上下两金属板上的皮带旋转来搬移病人。TAKAOKA等和KAKUTANI等开发了一种助力搬移设备,这种设备主要是利用控制杆来控制搬移金属板进行病人的搬运。日本DAIHEN公司开发的担架与搬运车分离的搬运设备，该担架车采用传送带传送形式，利用控制算法驱动电机对传送带进行控制，此搬运装置有两种类型：（1）KASAGAMI等提出的插入板较厚的搬移设备；（2）王洪波、笠上文男提出的插入板较薄的搬移设备。第二种采用能够提高系统稳定性和可靠性的模块化设计和体积小、功能多、高智能的嵌入式控制系统使设备能平稳的插入病人身下对病人实行平移搬运，该设备搬运时分为抬升、移动、放下三部分，通过控制不同驱动电机的运转情况进行皮带的驱动，这样既可以实现三个工作部分的有机结合。通过临床试验，该设备护士的可操作性高，可实现病人不变体位进行床位转移，大大减少护士的体力劳动。就国内的情况可知，国内的多数研究人员__的开发与研究主要还是集中在机械式的担架车，担架车的功能逐渐趋于完善，且结构也相对简单；而国外已经进入了机电设备研发阶段。虽然机电设备护士的可操作性高，但由于目前人们对电的恐惧感，很多病人在通过机电设备的搬移设备时，总不免会紧张，甚至有些患者不适应这些机电设备，且由于机电设备造价昂贵，因此一直未能打开市场；液压设备的漏油现象对医院这种需要严格消毒的场所不免有些局限性，且液压设备也相对较贵，结构复杂，所以要求简单轻便的担架车目前还很少采用液压式的。虽然多种多样的担架车已在医院里应用，但都没有很好的解决不变体位的进行病人转移操作。现在辅助搬移病人的机电设备是一个研究热点，很多医疗器械企业及科研工作者都将研究重心放在了机电设备的开发上，但由于目前在这方面的技术还并未成熟，所以目前机电辅助搬移设备还很少，但是随着科学的进步及技术的发展，机电一体化或者机电液（气）一体化,甚至复杂机电系统的辅助搬移设备必将成为主要发展方向。通过本次毕业设计将对担架推车领域有一个全新的认识，传统的急救担架车的结构比较复杂，外观比较笨重，减震功能小。不宜在灾难急救中携带使用，容易对病人造成二次伤害。为了提高救护车担架车的舒适性，根据卧位人体振动响应的特点和汽车悬架系统的振动特性，本设计进行全面机构创新改革，应用连杆机构的传动原理，合理设计担架车的减震装置，并适应担架支架的结构。使其结构简单，使用方便，有效的减小了由车身输入的振动能量，提高了降低舒适限度的耐受时间。具有简便快捷、体型轻巧、结构简单、便于携带、操作，占用救护人员少、抗震度高，对伤员二次伤害小的优点。对于灾难中对生命的及时抢救有着重要作用。1.2目前担架车的折叠机构的组成担架车的机构运动简图如图1-1所示图1-1担架车的机构运动简图其中台板承担病人，支杆和连杆通过若干个转动副与台板相连。该设备中应用了8个万向轮，同高度的4个为一组，展开时一组工作，折叠时另一组工作。连杆之间由转动副连接，该担架车由2套这种杆机构组合而成，其中左右对称的支杆－触板连杆－短连杆分别组成2套复合铰链。根据需要该车有2个工作状态:高位工作状态和低位工作状态。高位工作状态是该车作为担架车急救时推行所用;而低位工作状态则是该车作为担架或进入救护车时所用。高位工作状态:当急救人员将病人抬出灾难场所时，将挂在台板侧面的挂钩旋转打开，随后扳动一个触板连杆，则扣入内部的支杆展开，之后旋转挂钩，将其挂在支杆上进行锁死，实现高位工作状态，远距离推行。这样急救人员可以节省大量的体力和急救时间。低位工作状态:此时2套支杆全部向里收拢到极限位置，车体处于折叠状态，由固定在台板上的4个万向轮工作。挂钩挂在工作台板侧面进行锁死，使高位支杆不会因为重力或外力展开，而影响担用时的功能。因为灾难或事故往往发生在凹凸不平急救车开不进去的地面上，这样就可以实现担架车作为担架的担用功能。1.3目前担架车的折叠机构的动作过程当需要将担架车折叠或将其推上救护车时，只需要挨着锁死挂钩的急救人员将挂钩7旋转就可以打开，如图2所示。其后面的急救人员用力向前推，前面的支杆3'撞到车沿，向里面扣进来。由长连杆6'，短连杆5'和触板连杆4'组成的杆机构也就是E点向右上方移动，之后带动长连杆6'，在连杆6'的作用下，向右拉动支杆3，支杆3也随动向里面扣进去。随后由触板连杆4，短连杆5和长连杆6组成的杆机构，也就是B点向左上方移动，带动长连杆6。同时又给支杆3'一个向里面扣的力。这样就实现了自动平稳折叠的功能。在支杆全部收进去后，旋转挂钩，挂在车体的台板L点的柱销上，就实现了折叠时的锁死。其示意图如图1-2所示。1台板;2万向轮;3支杆;4触板连杆AB;5短连杆BC;6长连杆BH;6'长连杆DE;5'短连杆EF;4'触板连杆GE;7锁死挂钩;3'支杆。图1-2折叠式担架车示意图如果想要将担架车展开，只要将L点挂钩旋转，向外扳动一个触板连杆。例如扳动触板连杆4'，如图3所示，由连杆组成的转动副短连杆5'和触板连杆4'运动到一条直线上。连在E点的长连杆6'驱动支杆3展开。长连杆6也就是H点向右下方运动，同时驱动触板连杆4，短连杆5组成的转动副成一条直线，驱动支杆3展开，最后经长连杆之间它们相互作用成展开状态。展开后将挂钩挂在支杆的柱销上进行锁死。操作十分简便。折叠过程与展开过程正好相反。其示意图如图1-3所示。图1-3折叠式担架车的折叠状态1.4目前担架车的优缺点优点：（1）通过一套结构简捷的连杆机构，可使担架车实现折叠功能。折叠后的担架车只占用一小部分空间，便于在急救车中携带。高低位的转换十分迅速，即能担用又能推用，大大节省了急救所需要的时间。（2）采用挂钩进行锁死。操作时只要将挂钩进行旋转，之后扳动触板连杆就可以实现折叠和展开功能，既简单又实用。缺点：担架车在推行过程中无法有效地减小甚至消除病人在推送途中所受的颠簸及可能发生的二次伤害，减轻病人痛苦。由于担架车在急救车上时也无法有效的减震，病人的舒适度无法和汽车驾驶员相比，这明显是不合理的。1.5设计的目标如何采取有效的方法避免甚至消除二次伤害，已经成为救援工作的一大难题。对于运送伤病员为主要功能的担架车，其平顺性是重要的性能指标。要求担架车在行驶时尽量减小路面不平度所造成的震动和冲击，保证安全迅速地运送伤病员，同时使伤病员感到舒适和平稳。结合护理业的实际情况和病人的实际需要，我设计了一种新型的可折叠减震多功能急救担架车。该担架车能够有效地减少震动，避免其对病人的二次伤害。并且减震系统将不会妨碍到折叠系统的操作，保持了传统担架车方便简洁的折叠功能。使担架车的结构仍旧简单，方便操作，上下救护车只需一到两人操作。对以往人员匮乏、伤员搬运路途颠簸，以及搬运时间过长等救护缺点有着积极的作用。

第二章担架车减震系统的设计2.1减震系统的总体设计思想目前国内救护车的担架悬置多数是刚性支承，没有减震设施，或是设置了弹性支承，但由于隔振系统的力学参数选择不合理，因而担架上的乘坐舒适性较差，其振动加速度的水平远远超过了驾驶员座椅。这对于以运输伤病员为主要功能的担架车来说显然是不合理的。于是在此次设计中担架车的减震系统中我引入了简易的汽车悬架减震系统。本设计的担架车的悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩，并缓和担架车驶过不平路面时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证担架车的行驶平顺性。因此必须在车轮与车架或车身之间提供弹性联接，依靠弹性元件来传递车轮与车架或车身之间的垂向载荷，并依靠其变形来吸收能量，达到缓冲的目的。采用弹性联接后，担架车可以看作是由悬挂质量(即簧载质量)、非悬挂质量(即非簧载质量)和弹簧(弹性元件)组成的振动系统，承受来自不平路面和传动系的激励。为了迅速衰减不必要的振动，悬架中还必须包括阻尼元件，即减振器。此外，悬架中确保车轮与车架或车身之间所有力和力矩可靠传递并决定车轮相对于车架或车身的位移特性的连接装置统称为导向机构。导向机构决定了车轮跳动时的运动轨迹和车轮定位参数的变化，以及担架车前后侧倾中心及纵倾中心的位置，从而在很大程度上提高了整车的操纵稳定性和抗纵倾能力。总之，悬架的设计关系到担架车的操纵稳定性、转向轻便性、舒适性、车轮寿命和担架车的运动干涉等诸多方面。2.2悬架的功能和组成悬架是车架与车轮之间弹性连接装置的总称。本设计中悬架所需拥有的功能有：1.传递它们之间一切的力（反力）及其力矩（包括反力矩）。2.缓和，抑制由于不平路面所引起的振动和冲击，以保证担架车良好的平顺性，操纵稳定性。3.迅速衰减车身的振动。悬架系统的在担架车上所起到的这几个功用是紧密相连的。要想迅速的衰减振动、冲击，就应该降低悬架刚度。但这样，又会降低整车的操纵稳定性。必须找到一个平衡点，即保证操纵稳定性的优良，又能具备较好的平顺性。悬架结构形式和性能参数的选择合理与否，直接对担架车行驶平顺性、操纵稳定性和舒适性有很大的影响。不管悬架的类型如何演变，从结构功能而言，它都是由弹性元件、减震装置和导向机构三部分组成。他们分别起到缓冲、减震、力的传递、限位和控制控制担架车侧倾角度的作用。弹性元件是悬架的最主要部件，因为悬架最根本的作用是减缓地面不平度对车身造成的冲击，即将短暂的大加速度冲击化解为相对缓慢的小加速度冲击。使人不会造成伤害及不舒服的感觉；对病人可减少其被二次伤害的可能性。弹性元件主要有钢板弹簧、螺旋弹簧、扭杆弹簧、空气弹簧等常用类型。除了板弹簧自身有减振作用外，配备其它种类弹性元件的悬架必须配备减振元件，使已经发生振动的担架车尽快静止。螺旋弹簧作为弹性元件，结构简单、制造方便及有高的比能容量，应用相当普遍。螺旋弹簧在悬架布置中可在弹簧内部安装减震器、行程限位器或导向柱使结构紧凑。通过采用变节距或用变直径弹簧钢丝绕制的或两者同时采用的弹簧结构，可以实现变刚度特性。本文选择螺旋弹簧。减振器是为了加速衰减由于弹性系统引起的振动，减振器有筒式减振器，阻力可调式新式减振器，充气式减振器。它是悬架机构中最精密和复杂的机械件。减振元件主要起减振作用。为加速车架和车身振动的衰减，以改善担架车的推行平顺性。减振器和弹性元件是并联安装的。液力减振器的作用原理是当车架与车桥作往复相对运动时，而减振器中的活塞在缸筒内也作往复运动，则减振器壳体内的油液便反复地从一个内腔通过一些窄小的孔隙流入另一内腔。此时，孔壁与油液间的摩擦及液体分子内摩擦便形成对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转化为热能，而被油液和减振器壳体所吸收，然后散到大气中。导向机构用来传递车轮与车身间的力和力矩，同时保持车轮按一定运动轨迹相对车身跳动，通常导向机构由控制摆臂式杆件组成。种类有单杆式或多连杆式的。用钢板弹簧作为弹性元件时，可不另设导向机构，它本身兼起导向作用。传力构件及导向机构：车轮相对于车架和车身跳动时，车轮的运动轨迹应符合一定的要求，否则对担架车的操纵稳定性有不利的影响。因此，悬架中某些传力构件同时还承担着使车轮按一定轨迹相对于车架和车身跳动的任务，因而这些传力构件还起导向作用，故称导向机构。对车轮导向机构的要求：（1）悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过+4.0mm，轮距变化大会引起轮胎早期磨损；（2）悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应产生纵向加速度；（3）汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角≤6-7度。并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。（4）制动时，应使车身有抗前俯作用；加速时，有抗后仰作用。（5）具有足够的疲劳强度和寿命，可靠地传递除垂直力以外的各种力和力矩。2.3悬架的设计方案按控制形式不同悬架分为被动式悬架和主动式悬架。目前多数汽车上都采用被动悬架，也就是说汽车姿态只能被动地取决于路面及行驶状况和汽车的弹性元件，导向机构以及减振器这些机械零件。对于本担架车的悬架，我设计了两种方案。方案一：独立悬架，如图2-1所示：图2-1独立悬架独立悬架是两侧车轮分别独立地与车架弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。有利于降低担架车重心，并使结构紧凑。独立悬架允许车轮有大的跳动空间，有利于转向，便于选择软的弹簧元件使平顺性得到改善。同时独立悬架非簧载质量小，可提高担架车车轮的附着性。独立悬架的特点：独立悬架的车轴分成两段，每只车轮用螺旋弹簧独立地，弹性地连接安装在车架下面，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮，独立悬架所采用的车桥是断开式的。优点：结构紧凑，响应速度快，占用空间少。缺点：刚度小，稳定性较差，转弯侧倾明显。方案二：非独立悬架，如图2-2所示：图2-2非独立悬架其特点是两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上，当车轮上下跳动时定位参数变化小。若采用钢板弹簧作弹性元件，它可兼起导向作用，使结构大为简化，降低成本。非独立悬架由于非簧载质量比较大，高速行驶时悬架受到冲击载荷比较大，平顺性较差。优点：结构大为简化，成本低。缺点：质量大，平顺性差。综上所述，由于本设计中担架车悬架主要对平顺性，抗震性，病人的舒适性要求高，所以本设计采用方案一。2.4悬架总体的结构形式设计本设计最终悬架结构，如图2-3，2-4所示：图2-31、床身2、减振器3、弹簧4、车桥图2-4为了提高救护车担架车的舒适性，根据卧位人体振动响应的特点和汽车悬架系统的振动特性，本设计进行全面机构创新改革，应用连杆机构的传动原理，合理设计担架车的减震装置，并适应担架支架的结构。使其结构简单，使用方便，有效的减小了由车身输入的振动能量，提高了降低舒适限度的耐受时间。这是一种减震器作滑动支柱和弹性元件并联，并与下控制臂铰接组成的一种悬架形式,与其它悬架系统相比,结构简单、性能好、布置紧凑,占用空间少。减振器装在弹簧中使得占用空间小，同时不影响到担架车下支柱的折叠。该悬架可与担架车的折叠系统共同使用，方案可行。具有简便快捷、体型轻巧、结构简单、便于携带、操作，占用救护人员少、抗震度高，对伤员二次伤害小的优点。

第三章零件的设计3.1悬架主要参数的确定3.1.1担架车参数：长/宽/高(mm)1920/540/830轮距（mm）440满载质量（kg）200空车质量（kg）40满载前轴允许负荷<105kg满载后轴允许负荷<105kg3.1.2悬架的空间几何参数：在确定零件尺寸之前，需要先确定悬架的空间几何参数。悬架的受力图如图3-1所示：图3-1悬架受力图根据车轮尺寸，确定G点离地高度大致为600mm，根据车身高度确定C大致高度为700mm，O点距车轮中心平面25mm，减震器安装角度14°。3.1.3悬架的弹性特性和工作行程（1）悬架频率的选择：大多数悬挂质量分配系数ε=0.8～1.2，因而可以近似地认为ε=1，即前后桥上方车身部分的集中质量的垂直振动是相互独立的，并用偏频，表示各自的自由振动频率，偏频越小，则担架车的平顺性越好。约为1～1.3Hz（60～80次/min），约为1.17～1.5Hz（70～90次/min），非常接近人体步行时的自然频率。取n=1.2HZ（2）悬架的工作行程：悬架的工作行程由静挠度与动挠度之和组成。由n(3-1)式中QUOTEfc—————悬架静挠度得悬架静挠度：(3-2)则悬架动挠度：=（0.5—0.7）QUOTEfc取=0.5QUOTEfc=0.5×17.36＝8.68mm为了得到良好的平顺性，因当采用较软的悬架以降低偏频，但软的悬架在一定载荷下其变形量也大，悬架总工作行程（静扰度与动扰度之和）应当不小于16mm。而=17.36+8.68=26.04mm>16mm符合要求3.1.4悬架刚度计算已知：已知整车装备质量：m=40kg，取簧上质量为35kg；取簧下质量为5kg，则由轴荷分配图知：空载前轴单轮轴荷取60%：=10.5kg满载前轴单轮轴荷取50%：QUOTEm2=（1340+5×60）×55%2悬架刚度：=3.2螺旋弹簧的设计3.2.1螺旋弹簧的刚度由于存在悬架导向机构的关系，悬架刚度C与弹簧刚度是不相等的，其区别在于悬架刚度C是指车轮处单位挠度所需的力；而弹簧刚度仅指弹簧本身单位挠度所需的力。（1）悬架刚度C的计算方法：如下图3-2所示。图3-2选定下摆臂长：EH=123.88mm；半轮距：B=220mm；减震器布置角度：β=14°，高度100mm可知悬架刚度与弹簧刚度的关系如下：由图可知：C=(uCosδ/PCosβ)Cs（3-3）式中C——悬架刚度，Cs——弹簧刚度已知u=1995.95mmp=2103.02mmδ=4°β=14°得：9.76N/mm（2）计算弹簧钢丝直径d；根据下面的公式可以计算：式中i——弹簧有效工作圈数，先取8G——弹簧材料的剪切弹性模量，取Mpa——弹簧中径，取55mm代入计算得：d=5.9mm确定钢丝直径d=5.9mm，弹簧外径D=60.9mm，弹簧有效工作圈数n=8；（3）弹簧校核①弹簧刚度校核；弹簧刚度的计算公式为：代入数据计算可得弹簧刚度为：N/mm 所以弹簧选择符合刚度要求。②弹簧表面剪切应力校核；弹簧在压缩时其工作方式与扭杆类似，都是靠材料的剪切变形吸收能量，弹簧钢丝表面的剪应力为：式中C——弹簧指数（旋绕比），——曲度系数，为考虑簧圈曲率对强度影响的系数，P——弹簧轴向载荷

已知=55mm，d=5.9mm，可以算出弹簧指数C和曲度系数：=55/5.9=9.32P=N则弹簧表面的剪切应力：Mpa[τ]=0.63[σ]=0.63×1000Mpa，因为τ<[τ]，所以弹簧满足要求。③小结；综上可以最终选定弹簧的参数为：弹簧钢丝直径d=5.9mm，弹簧外径D=60.9mm，弹簧有效工作圈数n=8。3.3减振器结构类型的选择减振器的功能是吸收悬架垂直振动的能量，并转化为热能耗散掉，使振动迅速衰减。其作用原理是，当车架与车桥作往复相对运动时，减震器中的活塞在缸筒内业作往复运动，于是减震器壳体内的油液反复地从一个內腔通过另一些狭小的孔隙流入另一个內腔。此时，孔与油液见的摩擦力及液体分子内摩擦便行程对振动的阻尼力，使车身和车架的振动能量转换为热能，被油液所吸收，然后散到大气中。减振器大体上可以分为两大类，即摩擦式减振器和液力减振器。故名思义，摩擦式减振器利用两个紧压在一起的盘片之间相对运动时的摩擦力提供阻尼。由于库仑摩擦力随相对运动速度的提高而减小，并且很易受油、水等的影响，无法满足平顺性的要求，也具有质量小、造价低、易调整等优点。液力减振器首次出现于1901年，其两种主要的结构型式分别为摇臂式和筒式。与筒式液力减减振器振器相比，摇臂式减振器的活塞行程要短得多，因此其工作油压可高达75-30MPa，而筒式只有2.5-5MPa。筒式减振器的质量仅为摆臂式的约1/2，并且制造方便，工作寿命长，因而现代汽车几乎都采用筒式减振器。筒式减振器最常用的三种结构型式包括:双筒式、单筒充气式和双筒充气式。3.3.1双筒式液力减震器双筒式液力减振器双筒式液力减振器的工作原理如图3-3所示。其中A为工作腔，C为补偿腔，两腔之间通过阀系连通，当担架车车轮上下跳动时，带动活塞1在工作腔A中上下移动，迫使减振器液流过相应阀体上的阻尼孔，将动能转变为热能耗散掉。车轮向上跳动即悬架压缩时，活塞1向下运动，油液通过阀Ⅱ进入工作腔上腔，但是由于活塞杆9占据了一部分体积，必须有部分油液流经阀Ⅳ进入补偿腔C;当车轮向下跳动即悬架伸张时，活塞1向上运动，工作腔A中的压力升高，油液经阀Ⅰ流入下腔，提供大部分伸张阻尼力，还有一部分油液经过活塞杆与导向座间的缝隙由回流孔6进人补偿腔，同样由于活塞杆所占据的体积，当活塞向上运动时，必定有部分油液经阀Ⅲ流入工作腔下腔。减振器工作过程中产生的热量靠贮油缸筒3散发。减振器的工作温度可高达120摄氏度，有时甚至可达200摄氏度。为了提供温度升高后油液膨胀的空间，减振器的油液不能加得太满，但一般在补偿腔中油液高度应达到缸筒长度的一半，以防止低温或减振器倾斜的情况下，在极限伸张位置时空气经油封7进入补偿腔甚至经阀Ⅲ吸入工作腔，造成油液乳化，影响减振器的工作性能。图3-3双筒式减振器工作原理图1-活塞；2-工作缸筒；3-贮油缸筒；4-底阀座；5-导向座；6-回流孔活塞杆；7-油封；8-防尘罩；9-活塞杆图3-4减振器的特性可用图3-4所示的示功图和阻尼力-速度曲线描述。减振器特性曲线的形状取决于阀系的具体结构和各阀开启力的选择。一般而言，当油液流经某一给定的通道时，其压力损失由两部分构成。其一为粘性沿程阻力损失，对一般的湍流而言，其数值近似地正比于流速。其二为进入和离开通道时的动能损失，其数值也与流速近似成正比，但主要受油液密度而不是粘性的影响。由于油液粘性随温度的变化远比密度随温度的变化显著，因而在设计阀系时若能尽量利用前述的第二种压力损失，则其特性将不易受油液粘性变化的影响，也即不易受油液温度变化的影响。不论是哪种情形，其阻力都大致与速度的平方成正比，如图3-5所示。图中曲线A所示为在某一给定的A通道下阻尼力F与液流速度v的关系，若与通道A并联一个直径更/大的通道B，则总的特性将如图中曲线A+B所示。如果B为一个阀门，则当其逐渐打开时，可获得曲线A与曲线A+B间的过渡特性。恰当选择A,B的孔径和阀的逐渐开启量，可以获得任何给定的特性曲线。阀打开的过程可用三个阶段来描述，第一阶段为阀完全关闭，第二阶段为阀部分开启，第三阶段为阀完全打开。通常情况下，当减振器活塞相对于缸筒的运动速度达到0.lm/s时阀就开始打开，完全打开则需要运动速度达到数米每秒。图3-5阀的开启程度对减振器特性影响示意图图3-6给出了三种典型的减振器特性曲线。第一种为斜率递增型的，第二种为等斜率的(线性的)，第三种为斜率递减型的。其中第一种在小速度时，阻尼力较小，有利于保证平坦路面上的平顺性，第三种则在相当宽的振动速度范围内都可提供足够的阻尼力，有利于提高车轮的接地能力和汽车的行驶性能。根据汽车的型式、道路条件和使用要求，可以选择恰当的阻尼力特性。图3-6典型的减振器特性曲线需要注意的是，在大部分汽车上，减振器不是完全垂直安装，如图2-1所示为刚性桥非独立悬架的情况。这时减振器本身的阻尼力与车轮处的阻尼力之间存在差异，当左右车轮同向等幅跳动时，阻尼力的传递比，由于角度(见图5-7)同时造成车轮处力的减小和减振器行程的减小，因此减振器的阻尼系数应为车轮处阻尼系数的倍。当车身侧倾时，相应的传递比，式中B为轮距，b为减振器下固定点的安装距。3.3.2单筒充气式液力减震器单筒充气式减振器的工作原理如图3-7所示。其中浮动活塞3将油液和气体分开并且将缸筒内的容积分成工作腔4和补偿腔2两部分。当车轮下落即悬架伸张时，活塞杆8带动活塞5下移，压迫油液经过伸张阀10从工作腔下腔流入上腔。此时，补偿腔2中的气体推动活塞3下移以补偿活塞杆抽出造成的容积减小;车轮上跳时，活塞5向上运动，油液通过压缩阀6由上腔流入下腔，同时浮动活塞向上移动以补偿活塞杆在油液中的体积变化。与前述的双筒式减振器相比，单筒充气式减振器具有以下优点:①工作缸筒n直接暴露在空气中，冷却效果好;②在缸筒外径相同的前提下，可采用大直径活塞，活塞面积可增大将近一倍，从而降低工作油压;③在充气压力作用下，油液不会乳化，保证了小振幅高频振动时的减振效果;④由于浮动活塞将油、气隔开，因而减振器的布置与安装方向可以不受限制。其缺点在于:①为保证气体密封，要求制造精度高;②成本高;③轴向尺寸相对较大;④由于气体压力的作用，活塞杆上大约承受190-250N的推出力，当工作温度为100℃图3-7双筒充气式减振器的优点有:①在小振幅时阀的响应也比较敏感;②改善了坏路上的阻尼特性;③提高了行驶平顺性;④气压损失时，仍可发挥减振功能;⑤与单筒充气式减振器相比，占用轴向尺寸小，由于没有浮动活塞，摩擦也较小。因而本次设计选择双筒式减振器。3.3.4减震器参数的设计（1）相对阻尼系数ψ相对阻尼系数ψ的物理意义是：减震器的阻尼作用在与不同刚度C和不同簧上质量的悬架系统匹配时，会产生不同的阻尼效果。ψ值大，振动能迅速衰减，同时又能将较大的路面冲击力传到车身；ψ值小则反之，通常情况下，将压缩行程时的相对阻尼系数取小些，伸张行程时的相对阻尼系数取得大些，两者之间保持=（0.25-0.50）的关系。设计时，先选取与的平均值ψ。相对无摩擦的弹性元件悬架，取ψ=0.25-0.35；对有内摩擦的弹性元件悬架，ψ值取的小些，为避免悬架碰撞车架，取=0.5取ψ=0.3，则有：，计算得：=0.4，=0.2（2）减震器阻尼系数的确定减震器阻尼系数。因悬架系统固有频率，所以理论上。实际上，应根据减震器的布置特点确定减震器的阻尼系数。我选择下图的安装形式，则起阻尼系数为：根据公式，可得出：满载时计算前悬刚度N/m代入数据得：=6.3HZ，取,按满载计算有：簧上质量kg，代入数据得减震器的阻尼系数为：（3）减震器最大卸荷力的确定为减小传到车身上的冲击力，当减震器活塞振动速度达到一定值时，减震器打开卸荷阀。此时的活塞速度称为卸荷速度，按上图安装形式时有：式中，为卸荷速度，一般为0.15~0.3m/s，A为车身振幅，取；为悬架振动固有频率。代入数据计算得卸荷速度为：符合在0.15~0.3m/s之间范围要求。根据伸张行程最大卸荷力公式：可以计算最大卸荷力。式中，c是冲击载荷系数，取c=1.5；代入数据可得最大卸荷力为：（4）减震器工作缸直径D的确定根据伸张行程的最大卸荷力计算工作缸直径D为：其中，——工作缸最大压力，在3Mpa~4Mpa,取=3Mpa；——连杆直径与工作缸直径比值，=0.4~0.5，取=0.4。代入计算得工作缸直径D为：减震器的工作缸直径D有30mm，40mm，45mm，50mm，65mm，等几种。选取时按照标准选用，按下表选择。表5-1工作缸直径D基长L贮油直径吊环直径φ吊环直径宽度B活塞行程S30110（120）44（47）2924230、240、250、260、270、28040140（150）543932120、130、140、150、270、28050170（180）70（75）4740120、130、140、150、160、170、180652102106250120、130、140、150、160、170、180、190所以选择工作缸直径D=30mm的减震器，对照上表选择起长度：活塞行程S=230mm，基长L=110mm，则：（压缩到底的长度）（拉足的长度）取贮油缸直径=44mm，壁厚取2mm。

第四章设计总结4.1创新点运用悬架系统，达到减震作用，使病人在担架车上更舒适更平稳。在急救车上时甚至可以达到汽车驾驶员的舒适度。4.2与同类产品比较及市场背景（1）创新设计后的新型担架车具备优质、高效的特性。该产品若采用铝合金材料，质量在10～15kg，比目前所用的担架轻很多，便于携带。按照目前的市场价格，加上制造成本，价格达到700元左右，若批量生产，价格会更低，而市场上的同类产品多在千元左右，有的甚至达到几千元。显然，简单的创新设计大大降低了担架的制造成本，既经济又实用，必将形成广阔的市场需求。若能及早使这一科研成果产业化，必将带来极大的经济效益，同时也会产生良好的社会效益。（2）应用前景。新型担架车的设计成功，实现了担架车既可以折叠又可以减震的功能，具备节省急救时间的设计理念和目标，将会给担架车带来一场深刻变革，它为担架车的改造，积累了宝贵的经验，最终会使担架车以其优良的性能，在急救领域设备行列中占有比以前更重要的地位，大大拓宽了它在急救行业的应用市场。根据查询检索到的资料，目前国内外尚没有见到采用连杆机构实现担架车自动折叠功能方面的报道。既然本设计的担架车消除了以前所有的不足，呈现了巨大的优越性，以一个崭新的面貌展现在世人面前，那么它一定会受到企业界的瞩目，会倍受人们的欢迎，它的市场前景一定是可观的。4.3后续工作由于时间仓促，所提出的方案还有不完善之处，包裹细节部分的设计还不够详尽，电动控制方案没有设计，后面都要加以实施，随着专业知识的进一步学习，我会设计出更为有效的