（毕业设计全套）多功能医用护理床的结构优化设计（打包下载）

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《（毕业设计全套）多功能医用护理床的结构优化设计（打包下载）》修改意见稿

1、“.....机构的受力状况得到了有效的改善，达到了预期的效果，即电机受力的最大值最小化。.曲腿机构动力学分析为了真实的模拟曲腿机构在运行过程中的受力性能，以及线性推杆的受力状况，所以对曲腿机构在运动学仿真的基础之上进行次动力学仿真，为了得到较为真实的机构运行状况，并进行优化仿真，得到理想机构设计参数。为机构添加外力综合考虑人体的自身重量以及床板的重量，在小腿板的质心处及脚板的质心处各添加竖直向下的力，大小为。曲腿机构动力学仿真以运动学优化的数据作为动力学优化的初始数据，进行动力学优化，优化的目标函数为电机受力最大值的最小化。首先，对各个设计变量进行设计研究，设计研究的报表如下根据上述的设计研究的结果对七变量，作为优化设计时的设计变量，进行动力学优化仿真。图曲腿机构动力学优化前后电机受力曲线图观察图可以得知，经过动力学优化后的电机受力的最大值由原来的减小为优化后的，电机的受力大大的减小，从而保证了机构运行的安全性及运行的稳定性......”。

2、“.....在优化设计时选取上述设计变量作为优化设计时的设计变量，进行动力学优化，经过动力学优化之后，各关键点的坐标取值为如表.所示表各关键点实际取值初始值.优化值.此时，样机的线性推杆的受力最小且各支点的受力也达到了最小化满足了机构的设计要求。优化前后机构杆件尺寸变化见表。表优化前后构件尺寸变化表初始值.优化值.本章小结本章在运动学分析的基础之上的，利用运动学分析的数据作为动力学分析的初始数据，对机构进行动力学分析在满足机构运动学要求的基础上改善机构的动力学性能及机架的受力性能。使得样机的运动性能及受力性能达到最好，满足人体工学以及机构在工作过程中的稳定性及安全性。本章是进行样机物理设计的依据。护理床的力学分析.引言多功能医用护理床在满足运动学及动力学性能要求的基础上，需要对其中的些主要零件进行强度校核，以便在设计的时候合理的选材，在保证多功能医用护理床安全性和稳定型以及尽可能的降低生产成本。......”。

3、“.....不可避免的会使床的质量增加。由于整床的重量将全部压在床底架长杆上，所以底架长杆将会是受力最大的杆件，根据设计尺寸，底架长杆的长度为，床底架长杆上有两个支撑点，假设床身的质量为，人体的质量为，总重为。具体计算如下所示图床底架受力示意图根据的称重功能，测得床的质量为，假设床身的质量为，人体的质量为，总重为。所以,。根据力矩平衡公式得.得.通过上述已知条件，计算杆各段所受的剪力及弯矩以为原点，在端内剪力.，方向向下弯矩得.•，方向为逆时针方向在段内剪力.，方向向上弯矩.得•，方向为逆时针方向在段内剪力.，方向向上弯矩得.•，方向为逆时针方向所以，根据计算分析，得出的结果为点的受力最大且弯矩也最大，所以点所在在截面为危险截面。计算后的剪力图及弯矩图如图所示。图床底架剪力及弯矩图根据剪力及弯矩图说明了床底架杆在整体上的受力并没有发生突变，同时也不存在在段的力值特别大的现象，所以从整体上而言，床框架的力学性能良好......”。

4、“.....抬背杆校核多功能医用护理床在抬背的时候，其抬背摆杆将是受力较大的杆件，由于人的背部质量较大，所以其将会时比较危险的杆件，对其的力学计算如下。图抬背杆受力示意图按照人体的质量及床板的质量均分，则圆整后的数据为，方向向上。。，在段剪力，方向向上弯矩，得•，方向为顺时针方向在段剪力，方向向下弯矩.得.•，方向逆时针方向.得•，方向逆时针方向所以，根据上述计算结果，得知点的剪力最大且所受的弯矩也是最大，综上所述，点所在的截面为危险截面。根据计算结果画出的剪力图及弯矩图如图所示。图抬背杆所受剪力及弯矩图根据剪力及弯矩图说明了抬背杆在段的受力最大，前后两端均受到压力使之变形，中部的受力变形则是由于前后两端分别受到向下的压力，所以导致了中部产生了拱起现象的受力。由于抬背杆整体上的受力并没有发生突变不存在在段的力值特别大的现象，所以从整体上而言，床框架的力学性能良好，受力情况满足了机构的设计要求。抬背杆在三种机构中最危险......”。

5、“.....所以侧翻和曲腿杆满足设计要求。.本章小结本章通过材料力学分析的方法，检验了多功能医用护理床中主要零件的受力性能，从用户使用的安全性及可靠性出发，保证机构运行的安全性。本章是检验机构运行安全的个重要环节，是保证机构运行的安全的基础。护理床控制系统设计.引言为了实现多功能医用护理床各个机构的运动，对护理床进行控制部分的设计。控制系统由单片机构成主控制以及各个辅助模块，对运动的控制，实质是对四台直流电机正反转和速度的控制。将控制系统分为几个模块进行设计，采用软件绘制电路图。.直流电机控制原理直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑方便，调速范围广，过载能力大，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速起动制动和反转能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动系统领域中得到了广泛的应用。直流电动机的转速调节主要有三种方法调节电枢供电的电压减弱励磁磁通和改变电枢回路电阻。针对三种调速方法，都有各自的特点......”。

6、“.....直流电机调速基本原理是改变电机的电压就可以改变转速了。改变电压的方法很多，直流调速系统与可控整流式调速系统相比有下列优点由于调速系统的开关频率较高，仅靠电枢电感的滤波作用就可获得平稳的直流电流，低速特性好稳速精度高调速范围宽。同样，由于开关频率高,快速响应特性好,动态抗干扰能力强，可以获得很宽的频带开关器件只工作在开关状态，因此主电路损耗小装置效率高直流电源采用不可控整流时，电网功率因数比相控整流器高。因此最常用的定是脉宽调制，调节电机的输入占空比就可以控制电机的平均电压，控制转速。电机调速般分为三个级，控制级，驱动级和反馈级。单片机属于前端的控制级，只需要能够产生可调的波形就可以很多单片机都有专用输出功能，有定时器就能做到。驱动级，在控制级后。因为单片机弱电不能直接驱动电机这样的强电，所以需要用功率开关器件来驱动电机。基本思路就是通过弱点控制强电。通常，驱动级和控制级还需要电气隔离光耦器件保证安全。反馈级是为了实现精确调速的......”。

7、“.....也有用转速反馈的，也有电流转速双闭环反馈控制的。输出的占空比具体是多少由单片机通过反馈的信息综合运算得到是负反馈控制。具体的原理图要根据具体的电机。.控制系统方案控制部分采用模块化，控制系统方案框图如图所示图控制系统框图控制模块的方案控制系统的主控制采用单片机，是个低功耗，高性能位单片机，片内含的可反复擦写次的只读程序存储器，器件采用公司的高密度非易失性存储技术制造，兼容标准指令系统及引脚结构，芯片内集成了通用位中央处理器和存储单元，功能强大的微型计算机的可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。由于本身资源有限，所以扩展了片芯片用做程序存储器，存放系统底层程序扩展了片芯片用做数据存储器，存放用户程序输入输出口的扩展选用了并行接口芯片，些进出的信号均做了隔离放大。电机驱动模块方案采用专用的电机驱动芯片，例如等电机驱动芯片，由于它内部已经考虑到了电路的抗干扰能力，安全可靠行......”。

8、“.....所以此种方案的电路设计简单抗干扰能力强可靠性好。设计者不需要对硬件电路设计考虑很多，可将重点放在算法实现和软件设计中，大大的提高了工作效率。限位模块当连杆机构运动到设计要求的角度时，通过传感器使机构运动停止，同时反馈位置信息到单片机进行调节。显示模块采用液晶显示器，该显示器功率低，驱动方法和硬件连接电路较复杂，显示屏幕大可对汉字和字符进行显示。键盘模块采用行列式键盘，这种键盘的特点是行线列线分别接输入线输出线。按键设置在行列线的交叉点上，利用这种矩阵结构只需根行线和根列线就可组成个按键的键盘，因此矩阵式键盘适用于按键数量较多的场合。但此种键盘的软件结构较为复杂。电源模块通过固定芯片对整流后的电压进行降压稳压处理如等，此方案可靠性安全性高，对能源的利用率高，并且电路简单容易实现。综上所述控制模块采用单片机电机驱动模块采用直流电机驱动芯片实现限位模块采用传感器显示模块采用液晶显示模块键盘模块采用标准的矩阵式键盘电源模块采用芯片实现。......”。

9、“.....它直接关系到系统能否运行。在本系统中直流电机需要电源，而单片机显示模块等其它电路需要的电源，因此电路中选用和两种稳压芯片，其最大输出电流为.，能够满足系统的要求，其电路如图所示。图电源电路电机驱动电路设计驱动模块是控制器与执行器之间的桥梁，在本系统中单片机的口不能直接驱动电机，只有引入电机驱动模块才能保证电机按照控制要求运行，在这里选用电机驱动芯片驱动电机，该芯片是由四个大功率晶体管组成的桥电路构成，四个晶体管分为两组，交替导通和截止，用单片机控制达林顿管使之工作在开关状态，通过调整输入脉冲的占空比，调整电动机转速。其中输出脚和用来连接电流检测电阻，接逻辑控制的电源。为电机驱动电源。输入引脚为标准逻辑电平信号，用来控制桥的开与关即实现电机的正反转，引脚则为使能控制端，用来输入信号实现电机调速。其电路如图.所示，利用两个光电耦合器将单片机的与驱动电路进行隔离，保证电路安全可靠......”。

多功能医用护理床的结构设计及优化CAD截图01 多功能医用护理床的结构设计及优化CAD截图02 多功能医用护理床的结构设计及优化CAD截图03 多功能医用护理床的结构设计及优化CAD截图04 多功能医用护理床的结构设计及优化CAD截图05 多功能医用护理床的结构设计及优化CAD截图06