的最简单的自由度为零的构件组称为基本杆组或阿苏尔杆组，简称杆组。根据上面的分析可知，任何机构都可以看作是由若干基本杆组依次连接于原动件和机架上而构成的。对曲腿机构简图如图所示进行基本杆组的拆分。图曲腿机构简图对该机构进行高副低代，并进行基本杆组的拆分。由图曲腿机构高副低代简图和图机构分拆图所示，最简单的基本杆组是由个构件和个低副构成的，所以该机构称为Ⅱ级杆组。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文图曲腿机构高副低代简图图机构分拆图曲腿机构运行过程中各构件的数据通过软件的旋转功能确定各个床板翻转过程中的每个位置各构件的转动角度以及螺母的行程。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文表曲腿过程中各构件的运行数据臀部支杆旋转角度臀部床板翻转角度腿部支杆旋转角度腿部床板翻转角度脚部床板翻转角度螺母运动行程曲腿机构电动机的选择电动机的功率计算取曲腿所用总时间，臀部床板的极限旋转角度，臀部支杆的旋转角度为，所以曲腿支杆的角速度曲腿支杆的速度取负载，则曲腿支杆传递的功率忽略背部支杆的自重电动机的需用功率忽略轴的转动惯量及抬背支杆的自重滚子轴承联轴器丝杠许查表得，丝杠的传动效率丝杠，凸缘联轴器的传动效率联轴器，深沟球轴承的传动效率轴承，滚子的传动效率滚子，代入得滚子轴承联轴器丝杠许河南理工大学万方科技学院本科毕业论文电动机的实际功率许查表，选用额定功率为的单相电容式减速电动机。电动机的转速计算由图所示，曲腿时螺母滑块的行程距离为。设定丝杠的螺纹间距，由此可以得到电动机的最低转速为所以，电动机的转速选用。本章小结本章对抬背机构和曲腿机构进行了基本尺寸的设计，并对其进行了自由度计算，确认所设计的机构满足自由度的要求。在设计过程中，对机构运行中的每个位置进行了计算，确定各个机构在运行中的运行状态和运行位置。最后选出与本机构相适应的电动机。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文第章零件的设计和校核丝杠的设计与校核因为在使人体坐起的支背丝杠与使人体曲腿的曲腿丝杠二者中，支背丝杠受力最大，故只需对该丝杠进行校核即可。抬背丝杠尺寸的设计为了保证丝杠具有足够的强度用于完成机构的运动，查表梯形螺纹基本尺寸得，确定丝杠直径选定为，螺距的梯形螺纹由于丝杠承受较大的轴向载荷，故选用角接触球轴承，查表角接触轴承确定轴承的型号的联轴器选用凸缘联轴器，查表凸缘联轴器确定其型号为。为使人体完成整个抬背动作，螺母滑块机构在丝杠上的行程为。由以上零件的基本尺寸，初步确定丝杠的长度，螺纹长度选，材料选用钢。抬背丝杠的强度校核丝杠的传动校核假设多功能床的负载为，丝杠的轴向最大为，根据丝杠螺母副的传动设计计算公式李国军，王成金多功能病床式中，轴向载荷螺纹伸角，当量摩擦角螺纹中径，查表得支撑面平均直径摩擦系数，取河南理工大学万方科技学院本科毕业论文由此得出螺纹最小扭曲为建模用对多功能床的各部分零部件进行建模零，主要零部件的建模图如下所示。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文抬背连杆抬背丝杠河南理工大学万方科技学院本科毕业论文抬背支杆臀部支杆曲腿支杆河南理工大学万方科技学院本科毕业论文床架多功能床的装配图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文多功能床坐起图图模型仿真在中，可以进行机构的运动仿真设置，并能将其结果输入到模块中，以便进步进行力学分析，也可以将机构带入设计动画中创造个动画序列。设计人员可以模拟机构的运动仿真，观察设计是否可行,运动仿真是产生制造钎的种检查过程和方法。为了达到高效和有力的生产，所以运动仿真是设计制造前的重要操作环节。对多功能床进行的运动仿真之前，要对其进行零部件的装配，装配过程中对运动配合部分施加合适的约束，如丝杆与螺母滑块之间使用滑块约束，背部支杆与床架上的铰链使用销钉约束等。约束完成后，进入河南理工大学万方科技学院本科毕业论文的仿真页面，对各个部分的运动约束添加电机，并设置合适的运动速度，接着对该多功能床机械机构分析，设置各个运动机构的先后顺序和运动时间，完成后点击确定，并运行查看多功能床的运动仿真。多功能床的运动仿真见附件。本章小结本章总结和整理上文多功能床的设计数据，应用三维机械设计软件对多功能床的各个零部件进行建模装配，并进行多功能床的运动仿真，检查多功能床是否可以完成预定的运动，以及检查整个机构是否在运动过程中发生干涉。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文第章设计总结方案的评价与成本的估算本文所设计的多功能床的主体传动装置采用的是丝杠螺母与连杆机构的组合机构，简单实用的传动方式与灵活的连接形式使其轻松的克服了各项功能相互干涉的弊端。本方案避免了以往设计中为了实现床的多项功能而不断添加单机构使多功能床机构越来越多，体积越来越笨重的缺点，以简单的传动原理实现了各项功能。从经济性和实用性上考虑，由于丝杠螺母副和连杆机构结构简单容易加工，使得多功能床的成本较低。另外，该多功能床适用范围广，包括普通人群，老人以及患者等都可以使用。成本估算电动机两台约元标准件螺栓轴承联轴器等约元各种钢材约元加工费零件加工较为简单约元表面处理约元合计元。多功能床的主要优点本文所设计的多功能床机构简单，制造容易，且可以实现各功能的自动化控制，很好的解决了市面上许多多功能床结构复杂，成本昂贵的确定。该多功能床将床板分为块，用合叶相连接，置于床架上，使得使用者可以安全可靠的平躺坐起和曲腿。床板与传动装置的支杆使用滚子进行接触连接，而不是二者铰河南理工大学万方科技学院本科毕业论文接在起，可接触可分离，避免了各功能在运行中发生干涉，并且使得床板可以拆卸方便。各功能之间采用独立的电动机驱动，在电路设计上根据动作的需要，可以设置相应的自锁和互锁机构，并用行程开关限位。使用者可以根据自己的需要来自由设定体位，可以得到最舒适的位姿。设计中存在的问题和改进建议虽然本设计的机构较为简单，并且可以的完成预设的运动，但是还是存在定的问题，具体问题如下本文所设计的多功能床的功能还是较为简单，只有抬背抬臀和曲腿功能。为了能够使人们在使用中更为方便，应该在本设计的基础上添加书桌功能翻背功能等。本文所设计的多功能床未进行床体控制方面的设计。为了多功能床更方便，更具自动化，应该为多功能床添加自动控制功能，最好是使用无线遥控。本文应用对传动机构零件进行建模，并将各个零部件进行装配，组装成为个整体。最后度多功能床进行运动仿真。在进行仿真的过程中，由于本人对能力有限，所以有些约束在仿真中并没有完全实现或实现情况不太理想。应该在以后的学习中更加注重这方面的训练。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文致谢首先，我要感谢河南理工大学万方科技学院，感谢机械与动力工程系对我四年的培养，让我学到了许许多多的知识，感谢各位老师在这些年里对我的关怀与照顾，在此致以我深深的谢意。本论文从选题到最后定稿成文，指导老师吕鲲教授直给予了悉心指导，吕老师那种严谨求实的作风，广博深邃的洞察力，孜孜不倦的开拓精神和敬业精神令我深受启迪和教益，谨向我的指导老师吕鲲教授致以深深的谢意。本课题的题目为多功能床的可调角度设计，通过对现有多功能床的分析和研究，提出了自己的套完整的多功能床解决方案，对其进行了传动机构设计，各机构的尺寸设计，并对各主要零部件进行了校核，最后运用软件进行零部件的建模和运动仿真。但是，由于笔者水平有限，在理论的描述资料的运用等方面难免有不当不深，不周之处，有些观点和计算也尚欠成熟，敬请各位老师批评指正。最后，我还要向所有曾经帮助过我的同学和朋友们致敬。你们的鼓励和帮助永远是我前进的动力。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文参考文献孙恒，陈作模机械原理版北京高等教育出版社，孟宪源现代机构手册北京机械工业出版社，梁崇高，等平面连杆机构的计算设计北京高等教育出版社，濮良贵，纪名刚机械设计版北京高等教育出版社，詹启贤自动机械设计北京中国轻工业出版社，邹慧君机械运动方案设计手册上海上海交通大学出版社，宁涛，王飞中文版基础教程北京清华大学出版社，黄圣杰，等高级开发实例北京电子工业出版社，钟日铭，等从入门到精通北京工业出版社，王志伟，孟玲琴机械设计基础课程设计北京北京理工大学出版社，河南理工大学万方科技学院本科毕业论文附录外文资时即可将负载支起。电动机提供给丝杠的转矩为故符合要求。丝杠强度校核机械设计式中，轴向压力为螺纹段的危险截面，为螺纹小径为丝杠螺纹抗扭截面系数，为丝杠所受扭矩。经计算得，前面已选定钢，经查表等，因此，故安全。曲腿丝杠的尺寸设计为了保证丝杠具有足够的强度用于完成机构的运动，查表梯形螺纹基本尺寸得，确定丝杠直径选定为，螺距的梯形螺纹由于丝杠承受较大的轴向载荷，故选用轴承时，应选择可以承受轴向力的角接触球轴承，查表角接触轴承确定轴承的型号的联轴器河南理工大学万方科技学院本科毕业论文选用凸缘联轴器，查表凸缘联轴器确定其型号为。为了使人体完成整个曲腿动作，螺母滑块机构在丝杠上的行程为。由以上零件的基本尺寸，初步确定丝杠的长度，螺纹长度选，材料选用钢。插杆轴的设计和校核插杆轴的设计初步确定插杆轴的材料根据床板之间的运动情况和床板之间的空间要求，初步确定插杆轴的长度为。根据实际经验以及查找相关资料确定插杆轴为直径为的号钢质材料。插杆轴的强度校核由于多功能床在刚开始运动时受到的力最大，所以在计算时应该选择这时刻进行插杆轴的强度校核。设床板受到的最大的载荷为，插杆轴的受力分析图如所示。图插杆轴的受力分析图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文载荷载荷其中，载荷。计算得插杆轴的最大拉应力为机械设计查表得，插杆轴的许用应力,因为，所以该机构安全。抬背机构中的零件的设计和校核抬背连杆的设计初步确定抬背连杆材料根据传动角度范围及整个机构的空间要求，初步确定抬背连杆的长度为。根据实际经验及查找相关资料确定连杆为宽为厚为的矩形钢材，调制处理。抬背连杆强度校核由于抬背连杆在抬背机构刚开始运动时受力最大，如图所示，所河南理工大学万方科技学院本科毕业论文以在计算时应选择这时刻进行计算。图抬背连杆受力图抬背连杆的强度计算式中，，抬背连杆所受弯矩最大为。材料的需用应力。因为，故安全。抬背支杆的设计初步确定抬背支杆材料根据抬背支杆支点的位置及床整体结构，确定抬背支杆的尺寸如图所示。材料的机构为冷弯矩形空心型钢，宽度，壁厚为。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文图抬背支杆抬背支杆强度校核由于抬背支杆在抬背机构刚开始运动时受力最大，如图所示，所以在计算时应选择这时刻进行计算。抬背连杆的强度计算式中，，抬背连杆所受弯矩最大为