气动护理助力机械的设计 Design of a pneumatic power assisting device for nursing use

多亏了老师的谆谆教导，我的毕业设计在规定的时间内完成了。

在此再次地感谢关老师。

另外，我要感谢在我做毕业设计过程中给我帮助的同学们，有了你们，我有了做毕业设计的动力，有了你们，我有了做毕业设计的实力，有了你们，我完成了毕业设计。

感谢学部相关领导对本科生毕业设计做出的相关努力。

根据计算结果，查阅机械设计手册，选择结构为，公称直径为的不锈钢丝绳。

应用站立时，由于人体重力等作用，使方轴与链条之间产生相对运动，自锁链条工作，防止方轴与链条产生运动，腿部单元长度不变当人体要抬腿时，下肢单元的自锁装置中的套筒会由于弹簧的作用弹起，顶起自锁链条，自锁装置解锁，方轴和链条之间产生相对运动，腿部长度减少，人体可以完成曲腿的动作。

气缸的选型气压传动的优点和缺点气压传动简称气动，是指以压缩空气为工作介质来传递动力和控制信号，控制和驱动各种机械和设备，以实现生产过程机械化自动化的门技术。

它是流体传动及控制学科的个重要分支。

因为以压缩空气为工作介质具有防火防爆防电磁干扰，抗振动冲击辐射，无污染，结构简单，工作可靠等特点，所以气动技术与液压机械电气和电子技术起，互相补充，已发展成为实现生产过程自动化的个重要手段，在机械工业冶金工业轻纺食品工业化工交通运输航空航天国防建设等各个部门已得到广泛的应用。

气压传动的优点空气随处可取，取之不尽，节省了购买贮存运输介质的费用和麻烦用后的空气直接排入大气，对环境无污染，处理方便。

不必设置回收管路，因而也不存在介质变质补充相更换等问题。

因空气粘度小约为液压油的万分之，在管内流动阻力小。

压力损失小，便于集中供气和远距离输送。

即使有泄漏，也不会像液压油样污染环境。

与液压相比，气动反应快，动作迅速，维护简单，管路不易堵塞。

④气动元件结构简单制造容易，适于标准化系列化通用化。

气动系统对工作环境适应性好，特别在易燃易爆多尘埃强磁辐射振动等恶劣工作环境中工作时，安全可靠性优于液压电子和电气系统。

空气具有可压缩性，使气动系统能够实现过载自动保护，也便于贮气罐贮存能量，以备急需。

排气时气体因膨胀而温度降低，因而气动设备可以自动降温，长期运行也不会发生过热现象。

气压传动的缺点由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性稍差。

但采用气液联动装置会得到较满意的效果。

因工作压力低般为，又因结构尺寸不宜过大，总输出力不宜大于。

噪声较大，在高速排气时要加消声器。

④气动装置中的气信号传递速度在声速以内，比电子及光速慢，因此，气动控制系统不宜用于元件级数过多的复杂回路。

对于本助力装置而言，所要实现的搬运重物功能，使用气动可以方便控制支撑力的大小，同时可以增加整个装置的安全性能，在换脚迈步过度时还可以有效地起到定的缓冲的作用。

鉴于气压传动的种种优点，采用气压传动作为步行助力装置的传动方式是合适也是合理的。

气缸的类型与应用气缸是将气体的压力能变为机械能的能量转换装置。

在气压传动系统中，他是执行元件。

用来带动夹紧机构。

定位机构，分度装置等。

气缸的类型按活塞机构可分为活塞式气缸与膜片式气缸按安装方式可以分为固定式气缸，摆动式气缸与回转式气缸按气体作用力方向可分为单向作用气缸与双向作用气缸按气路连接方式可分为管式连接气缸与板式连接气缸。

活塞式气缸与膜片式气缸的比较在气动装置中，活塞式气缸与膜片式气缸均有应用。

两者各有优缺点。

为了更形象的说明选用结果，我们将这两种气缸的比较列在表表活塞式膜片式同直径时的作用力较大较小活塞行程不受结构限制受结构限制同作用力时的体积大小同作用力时的重量重略小寿命万次往复左右无要求维修较难不难，般不漏本毕业设计采用自行开发的便携式空压源干冰空压源作为动力源。

该空压源具有恒定压力为个大气压，小型轻量，无噪音，放出的二氧化碳气体无毒无臭等特点。

关于该便携式空压源的详细资料。

气缸的选用原则根据工作情况确定气缸的类型，安装方式，联结形式及大致结构。

根据载荷确定气缸需要输出的轴向力。

根据输出力和气缸工作压力确定活塞的直径。

根据和材料许用应力确定活塞杆直径。

根据经验数据查表确定缸筒壁厚，必要时进行强度验算。

确定密封与防尘结构，进而确定活塞厚度。

根据需要的行程长度和活塞厚度确定气缸长度，。

必要时，计算气缸的耗气量。

根据气缸详细参数及密封风防尘形式进行结构设计画装配图，零件图如选用通用气缸，则可按产品样本或有关手册进行选取。

根据气缸的工作要求，确定技术条件，包括确定零件的材料，热处理，精度，表面粗糙度等方面的要求。

气缸的选定根据我们的设计要求，及需要的气缸的工作要求。

我们应该选择活塞式气缸。

主要原因如下根据设计需要，行程为。

算是比较大的行程。

膜片式气缸的小行程再此受到很大的限制约束。

而活塞式气缸则能满足要求。

作用力方面，机体采用铝合金加上被起重物重量等问题设计起重重量为总体重量比较大。

所以要求气缸能提供较大的作用力。

因本毕业设计主要进行搬运助力工作，所以对气缸运动速度无太大要求。

根据上述材料，再结合本次设计的相关参数，手部单元的两个气缸选择产品中的带导杆气缸，型号。

腰部和腿部单元的气缸型号公司的单作用弹簧压回汽缸。

单作用弹簧压回气缸公司系列气缸其主要是由缸筒端盖活塞活塞杆和密封件组成，内部结构如上图所示缸筒缸筒的内径大小代表了气缸输出力的大小。

活塞要在缸接件成本。

外购件总价估算外购件花销见下表名称单价数量合计元备注下肢用导轨上肢用导轨下肢用气缸腰部用气缸总计自加工件成本估算自加工件包括手臂杆组踏板气缸座相关连接件等，其成本可以按每吨元估算，铝的密度约为，总体积约为。

成本吨元吨元。

合计成本为元结论为了迎接社会老龄化的到来，打好提前量，不致于让人们感到手足无措，我们设计了可穿戴型气动护理助力机械。

从刚开始接到任务书，到找寻相关文献，研究可行方案从制定设计方案，到修改设计方案再到最后确定设计方案从设计三维模型到绘制二维图纸再到编写毕业设计论文，都倾注了老师和我的所有精力和心血。

本次设计着重于对该可穿戴型气动护理助力机械的上肢的机构组成与结构尺寸的设计。

对于上肢的设计方案进行了深刻的剖析，所确定的方案也是改了又改，力求能够以最简单的机械结构完成复杂的护理动作，所幸，在老师的帮助下，本次设计完成了对上肢结构的设计，借助个平行四边形机构顺利的完成了上肢手臂的护理动作，机构简单，结构稳定。

通过将两个推力气缸的直线运动转化成为手臂的空间运动，实现了既定动作。

腰部单元的结构也经过了番深思熟虑，由于在抬病人的时候，腰部几乎承担了所有的重量，腰乃是人发力的根本，所以再设计腰部单元的时候，注意需要满足腰部既要能够接受力气，又不能限制护理人员的动作。

这样，在腰部单元加个助力气缸的设想遭到了指导老师的怀疑，就是这个气缸加上后会不会影响护理人员的动作灵活性，另外在护理病人的时候，护理人员的腰部是健康的，所以老师觉得在腰部可以不加气缸，但是我觉得腰部气缸是必要的，这样可以保护护理人员的肌肉，减少劳动强度，通过改变腰部单元的尺寸，选择正确的气缸型号及形成，实现了要腰部单元大范围活动的目的。

下肢单元的结构主要是参考了相关文献，加上老师的帮助，将下肢单元设计成了直线导轨加自锁机构加气缸的结构，设计结构直观，简单可靠。

通过几个月的努力，设计出的气动护理助力机械能够完成任务所需要的动作，机械活动范围足够大，能够帮助护理人员减轻劳动强度。

综合起来本设计内容归纳如下针对当前社会现状，综合当前国内外护理行业的现状以及相关的辅助装置的研究状况，我们进行了分析，认识到了设计个辅助动力装置的必要性以及可行性，就此确定设计任务。

详细的阐述了我们进行设计的设计思路，设计原理，设计过程，并对相关设计的计算进行了详细的描述。

绘制气动护理机械的装配图以及零件图，并对装置需要进行强度校核的位置进行了强度校核，保证该气动机械运行的稳定与安全。

对整机进行了经济性分析，对本机的价值进行个初步的评估，并估计其未来的市场前景。

参考文献濮良贵，纪名刚，机械设计第八版，高等教育出版社，孙靖民，米成秋，柯尊忠，机械设计手册，机械工业出版社，申永胜，机械原理教程，清华大学出版社，工程自动化用零件简体版王三民机械设计计算手册北京化学工业出版社，王岚，王婷，张立勋等助力机器腿仿真研究机械设计，陈峰可穿戴型助力机器人技术研究合肥中国科学技术大学检测技术与自动化装置，大连理工大学工程图学研究室机械制图第六版北京高等教育出版社，公司，综合产品目录，无详细出版社，中国有限公司，现代实用气动技术，北京机械工程出版社，吴宗泽机械设计师手册第二版上册北京机械工业出版社，，，龙飞，完全自学教程北京希望电子出版社，邓丽，栾振兴，机械设计中国铁道出版社，，，致谢毕业设计到此就告于段落了，回顾我的毕业设计路程，可谓是有喜有悲，在做出东西的刹那，很高兴，很有成就感，但同时也被接下来的繁重任务搞得焦头烂额。

做毕业设计过程中得到了很多实际的知识，在此，我要感谢我的毕业设计老师关山老师，关老师把我从稚嫩的新手带到现在知道了些设计类的相关流程，在做毕业设计期间，老师不断的想尽办法的让我成长，从制定任务到修改机构，老师都时刻不忘在指导我的过程中不断的透露出相关的机械知识，让我在和老师的交流过程中，能够不断的吸取专业知识，增长自己的见识，扩筒内做平稳的往复滑动，缸筒内表面的表面粗糙度应达到。

对钢管缸筒，内表面还应镀硬铬，以减小摩擦阻力和磨损，并能防止锈蚀。

缸筒材质除使用高碳钢管外，还是用高强度铝合金和黄铜。

小型气缸有使用不锈钢管的。

带磁性开关的气缸或在耐腐蚀环境中使用的气缸，缸筒应