新型共享陪护床的机械结构设计

张晗，姬柯鑫，金文中

(成都理工大学 机电工程学院，四川 成都 610059)

关键字: 新型陪护床；机械结构创新；机构分析

0 引言

现有的陪护床功能较为单一，在使用过程中难以满足用户的需求。另外，其结构较为简单，床体太窄，陪护人员在翻身的时候容易摔到地上，受到伤害。同时现有的陪护床大都是单人床，一次只能睡一个人，超出的人员只能再租用其它的陪护床，这样不仅会增加租用费用，还会占用更多的空间。

针对现有问题，本实用新型提供一种高宽可变的新型陪护床，在保留现有陪护床功能的情况下，床板高度可进行三级调高，床板宽度可进行三级加宽，以此提高陪护床的实用性能，节约医疗资源，更加方便陪护人员操作使用，为陪护人员提供舒适的休息环境。

1 共享陪护床机械结构设计

此高宽可变的新型陪护床，包括升高机构、折叠机构、加宽机构和箱体。

本实用新型可实现陪护床的加高、折叠和加宽功能，该装置包括有升高机构、折叠机构、加宽机构和箱体。其特点是高度可变，利用卡销机构，可实现多级升高功能；宽度可变，利用抽屉式拉伸机构，提升折叠床舒适度；可伸缩折叠，利用四杆折叠机构可作为临时病床[1-2]。

该装置增加了陪护床功能的多样性，提高了陪护床的实用性能，节约了医疗资源，更加方便陪护人员操作使用，为陪护人员提供舒适的休息环境。下面将结合附图对新型陪护床技术方案的实施进行详细的描述。

1.1 升高机构

创新性地采用了卡销机构，将内腿设计成了顶销机构，外腿滑槽内安装卡销和弹簧。升高时，只需拉动床板上的护栏和条带，即可在固定高度的位置发生卡死；下降时，只需手动拨动卡销，在重力作用下，床板自动下降。

升高机构包括小车轮、内腿、外腿、连杆、卡销和弹簧，小车轮与内腿通过销钉连接；内腿嵌套于外腿内的轨道中；连杆与两条外腿固定连接；卡销通过百叶铰接于外腿内阶梯处；弹簧固定于外腿内凹陷坑处；加高机构与折叠机构通过螺纹副联接。可进行三级调高，每次调高20cm，可以实现床面离地46cm～86cm。要升高时，可拉动床板；下降时，在重力作用下床板自动下降。

升高机构包括小车轮1、内腿2、外腿3、连杆4、卡销5和弹簧6。小车轮1与内腿2通过销钉连接；内腿2嵌套于外腿3内的轨道中；连杆4与两条外腿3固定连接；卡销5通过百叶铰接于外腿3内阶梯处；弹簧6固定于外腿3内凹陷坑处。加高机构与折叠机构通过销钉进行间隙连接。

图1 升高机构

1.2 加宽机构

采用抽屉式的拉伸机构，用户使用时，将加宽拉出；拉伸后可翻转 90 度，将原来的宽度扩大20cm。

加宽机构包括床板、内床板、长弹簧和软床板，床板固定于折叠机构的上连杆上；内床板通过弹簧与另一块内床板预紧连接，并装于床板内；软床板与内床板通过销钉进行销链接。床板可加宽10-20cm，同时保证了陪护床的舒适度。

加宽机构包括床板11、内床板12、长弹簧13和软床板14。床板11固定于折叠机构的上连杆上；内床板12通过长弹簧13与另一块内床板预紧连接，并装于床板11内；软床板14与内床板12通过销钉进行间隙链接。

图2 加宽机构

1.3 折叠机构

创新性地采用四杆机构，在满足强度刚度要求的同时，可实现相邻腿之间不同高度的调整功能。

折叠机构包括上连杆7、活块8、下连杆9和矩形框体10。上连杆7一端与加高机构中的外腿3上端通过销钉进行间隙连接，另一端与活块8通过销钉进行间隙连接；下连杆9一端与加高机构中的外腿3下部通过销钉进行间隙连接，另一端与矩形框体10通过销钉进行间隙连接；活块8固定于矩形框体10上。

折叠机构不同于普通陪护床的内翻式折叠机构，创新性地设计了一种四杆折叠机构，在满足折叠要求的同时，实现相邻腿部不同高度的调节[3]。

图3 折叠机构

1.4 箱体设计

箱体包括显示器15、柜体16、蓝牙锁17和车轮18。显示器15嵌于柜体16柜顶处；所述柜体16内存放由升高机构、折叠机构和加宽机构组成的折叠床；蓝牙锁17装于柜体16内；车轮18装于柜体16底部。

小车轮直径7cm，通过销钉与内腿进行间隙连接。内腿通过U形凹槽以滑动连接方式插入外腿内。卡销通过直径4X2mm百叶铰链与外腿内阶梯处连接。弹簧规格为0.3X2X10mm，一端嵌入外腿内2X2X5mm的凹坑内，另一端用卡销固定。下连杆一端通过3X10mm销钉与外腿连接，并在连接底部用卡块固定，以起到限制转动及支撑作用；另一端通过3X20mm销钉与矩形框体连接，并在连接顶部用卡块固定，以起到限制转动及支撑作用。长弹簧规格为2X10X250mm，一端与左内床板固定，另一端与右床板固定。软床板上表面覆盖软床垫，其规格为100X250X10mm，通过直径1mm的圆柱铰链与内床板铰接。

图4 箱体设计

2 共享陪护床结构分析

柜体材料为冷轧钢板，重量23.5kg，屈服极限140-240Mpa，抗拉极限270-410Mpa，尺寸为600X530X1010mm。折叠床部分主要材料为聚丙烯，重量8.3kg，屈服极限：30-38Mpa，抗拉极限：31-33Mpa。

2.1 静力学分析

2.1.1 升高机构升高机构由内腿1、外腿2、卡销3、弹簧4构成。

升高时，可直接抬升床上的护栏，构件4、构件3、构件1起作用，伸缩腿自动卡死；

下降时，手动拨动构件3，使伸缩腿解除卡死状态，重力作用下床板下降。

图5 升高机构

2.1.2 加宽机构

加宽机构，采用抽屉式的拉伸机构。

如图6，使用时，将构件1拉出，构件2翻转90度，即可获得舒适的使用体验。

图6 加宽机构

2.1.3 折叠机构

采用了四杆机构，在满足折叠的强度刚度要求的同时，还实现了相邻腿之间不同高度的调节，这一设计使得本产品不仅仅可作为陪护床，还可在医院病床不足的情况下，充当病床使用。

图7 折叠机构

2.2 动力学分析

2.2.1 升高机构

对三级升高机构进行了动力学仿真，得出了其上升高度与时间的函数关系，表明其可以较平稳的运动，满足人体工程学的要求[4]。

2.2.2 加宽机构

对加宽机构进行了动力学仿真[5]，得出了其床板翻转角度与时间的函数关系，表明其可以较平稳的运动，满足人体工程学的要求。

2.2.3 折叠机构

对四杆折叠机构进行了动力学仿真，得出了其床板倾斜高度与床板倾斜角度的函数关系，表明其可以较平稳的运动，满足人体工程学的要求。

图8 升高机构

图9 加宽机构

图10 折叠机构

3 结束语

本装置可实现新型陪护床的加高、折叠和加宽功能，该装置包括有升高机构、折叠机构、加宽机构和箱体。可进行三级调高，每次调高20cm，可以实现床面离地46cm～86cm。升高时，拉动床板，床板在固定高度卡死，下降时，在重力作用下床板自动下降。折叠机构不同于普通陪护床的内翻式折叠机构，创新性地设计了一种四杆折叠机构，在满足折叠要求的同时，实现相邻腿部不同高度的调节，为产品的靠背功能创造了条件。床板可加宽10-20cm，保证了陪护床的舒适度。该装置提高了陪护床功能的多样性，提升了陪护床的实用性能，节约了医疗资源，方便陪护人员操作使用，为陪护人员提供舒适的休息环境。