單人救援型擔(dān)架課程設(shè)計

1、<p><b>　　課程設(shè)計</b></p><p><b>　　產(chǎn)品設(shè)計說明書</b></p><p>　　作品名稱：快捷式單人救援型擔(dān)架</p><p>　　學(xué)校全稱：南昌工程學(xué)院</p><p>　　參賽人員： </p><

2、p><b>　　摘 要</b></p><p>　　現(xiàn)如今，災(zāi)難頻頻發(fā)生，因路面受阻等原因?qū)е戮葹?zāi)現(xiàn)場人力不足且機(jī)動車和救護(hù)車無法及時到達(dá)現(xiàn)場，使救援工作無法正常有序開展，而快捷式單人救援型擔(dān)架能有效解決上述問題。</p><p>　　在此研究課題中，擔(dān)架主要包括擔(dān)架輪、擔(dān)架桿、活動把手和擔(dān)架布。同擔(dān)架輪連接的擔(dān)架桿由三個套管通過插銷連接，活動把手及套管通過螺紋

3、連接，擔(dān)架布通過擔(dān)架桿固定，整個救援過程僅需一人即可完成。將擔(dān)架桿依次收入，擔(dān)架左側(cè)輪順時針旋轉(zhuǎn)900，通過螺紋擰緊，折疊1100固定。右側(cè)輪逆時針旋轉(zhuǎn)900，用插銷固定，然后將擔(dān)架前端把手?jǐn)Q出，安裝在自行車把手處，最后安裝其他零件即可將擔(dān)架變形為自行車。</p><p>　　總之，該研究課題能很好的應(yīng)用于災(zāi)難損毀路段、城市擁擠、堵車路段、農(nóng)村窄小路段等，提高救援效率。將擔(dān)架的功能擴(kuò)展成為人們?nèi)粘Ｉ畹幕居闷罚?/p>

4、應(yīng)用于居民生活，若進(jìn)行批量流水線生產(chǎn)，能更大的降低成本，提高產(chǎn)品利潤。并且該研究課題已經(jīng)申報了相關(guān)專利和進(jìn)行了查新，結(jié)果中表明我們產(chǎn)品的新穎性、實用性、可行性等。</p><p>　　關(guān)鍵詞：擔(dān)架 自行車 小推車 變形</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一章 緒論6</p><p&g

5、t;　　1.1快捷式單人救援型擔(dān)架研究背景6</p><p><b>　　1.2研究現(xiàn)狀7</b></p><p>　　1.3本文工作和意義9</p><p>　　第二章 快捷式單人救援型擔(dān)架</p><p>　　2.1快捷式單人救援型擔(dān)架結(jié)構(gòu)10</p><p>　　2.2功能特色1

6、2</p><p>　　第三章 快捷式單人救援型擔(dān)架設(shè)計與計算</p><p>　　3.1 作品設(shè)計中TRIZ理論的應(yīng)用11</p><p>　　3.2 中醫(yī)學(xué)理論在課題研究中的應(yīng)用12</p><p>　　3.3.擔(dān)架參數(shù)設(shè)計與實踐12</p><p>　　第四章 結(jié)論與展望18</p>&l

7、t;p><b>　　參考文獻(xiàn)19</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1 快捷式單人救援型擔(dān)架研究背景</p><p>　　回首2008年，我們經(jīng)歷了天災(zāi)與人禍，也成就了輝煌與夢想。2008年5月12日——四川汶川大地震，更是一個中國人民無法忘卻的日子，因路面受損等原

8、因?qū)е戮葹?zāi)現(xiàn)場人力不足且機(jī)動車和救護(hù)車無法及時到達(dá)現(xiàn)場，救援工作無法展開，傷亡慘重[1]。我們無法阻止災(zāi)難的到來，但我們應(yīng)積極投入到防災(zāi)救災(zāi)的行動中。作為一名機(jī)械設(shè)計類的學(xué)生，我們更應(yīng)該帶著一種強(qiáng)烈的社會責(zé)任感和使命感去思考和解決災(zāi)難帶來的種種問題。我們的設(shè)計以“珍愛生命、奉獻(xiàn)社會”為出發(fā)點和落腳點，使中國的設(shè)計進(jìn)入“民生設(shè)計的時代”。</p><p>　　災(zāi)難換來的傷害是慘痛的，我國目前在救援裝備的研發(fā)、物資配

9、置系統(tǒng)、避險自救用品產(chǎn)銷、群眾消費觀念等四大方面與國外發(fā)達(dá)國家相比存在著較大的問題及差距。[2]問題與差距中反映出中國本質(zhì)問題——民生問題。本研究課題的設(shè)計著重關(guān)注民生，真正服務(wù)于生活，植根于生活。研究課題必定是與生活密切相關(guān)的，與生活相關(guān)的救援設(shè)備才是我們真正需要的。</p><p>　　擔(dān)架作為救援工具能夠發(fā)揮極為重要的作用，擔(dān)架的實用性、普遍性已經(jīng)成為在救援中的首要問題，專家使用大量的時間進(jìn)行探究，不斷提升

10、擔(dān)架的各種性能。本研究課題以擔(dān)架為基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)和創(chuàng)新，使它即能夠用于救援，又能用于生活。通過研究表明，課題具有可行性、切實性，在不斷的實踐過程中已實現(xiàn)實物化。</p><p><b>　　1.2研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　目前國內(nèi)對擔(dān)架的設(shè)計和改進(jìn)，主要是針對于其自身功能擴(kuò)展和增加輔助醫(yī)療工具。譬如中國解放軍第149醫(yī)院針對野外訓(xùn)練救護(hù)擔(dān)架進(jìn)行改進(jìn)，研制出了

11、便攜式多功能折疊組合擔(dān)架床[3],可作為擔(dān)架、輸液治療床、簡易手術(shù)床、普通病床使用。這些功能的擴(kuò)張主要是針對于室內(nèi)的使用，對室外急救的輔助作用甚微。而我們研制的快捷式單人救援型擔(dān)架主要針對了室外的快速救援與轉(zhuǎn)移，從不同的角度對擔(dān)架進(jìn)行重新的設(shè)計與改進(jìn)。在作品《一種多功能擔(dān)架》中[4]，雖然具備推車功能，可以用與運送物資，但不能迅速到達(dá)救援現(xiàn)場，必須通過其他交通運輸工具進(jìn)行運送。而本研究課題可以變形為自行車，使擔(dān)架自身就作為一種交通工具，

12、省去了交通運輸?shù)穆闊?。在我們對國?nèi)產(chǎn)品概況的研究中，也發(fā)現(xiàn)能夠變形為擔(dān)架的自行車，但變形較為復(fù)雜，且外觀與傳統(tǒng)自行車外形相去甚遠(yuǎn)，很難被消費者所接受。因此很難作為日常生活中出行的交通工具。我們的作品不僅外觀與普通擔(dān)架一致，同時兼具了折疊自行車、折疊小推車的功能，方便放置。</p><p>　　1.3本文工作和意義</p><p>　　研究內(nèi)容：本課題以擔(dān)架為基礎(chǔ)進(jìn)行創(chuàng)新，從現(xiàn)有的擔(dān)架調(diào)查分

13、析，顯見有適用范圍小、價格昂貴、人員上有限制（單人無法進(jìn)行救援）等弊端。該研究課題主要包括擔(dān)架輪、擔(dān)架桿、活動把手和擔(dān)架布，與擔(dān)架輪連接的擔(dān)架桿由三個套管通過插銷連接，活動把手及套管通過螺紋連接， 擔(dān)架布通過擔(dān)架桿固定，整個救援過程僅需一人即可完成。將擔(dān)架桿依次收入，擔(dān)架左輪順時針旋轉(zhuǎn)900，通過螺紋擰緊，折疊1100固定。右輪逆時針旋轉(zhuǎn)900，用插銷固定，然后將擔(dān)架前端把手?jǐn)Q出，安裝在自行車把手處，最后安裝其他零件即將擔(dān)架變形為自行車

14、。災(zāi)難發(fā)生時，可將作品變形為自行車，迅速到達(dá)現(xiàn)場進(jìn)行救援，而整個救援過程只需一人，在關(guān)鍵時刻不僅節(jié)省人力，而且提高了救援效率。</p><p>　　現(xiàn)有擔(dān)架類救援產(chǎn)品只針對本身設(shè)計進(jìn)行修改。該研究課題的設(shè)計在傳統(tǒng)擔(dān)架的基礎(chǔ)上，大膽創(chuàng)新。在體現(xiàn)擔(dān)架的基本用途同時，可變形為折疊自行車和小推車。該課題研究的主要作用還在于它的戶外救援功能。其次變?yōu)榱巳藗內(nèi)粘Ｉ罱煌üぞ?，大大增加了他的使用范圍。眾所周知，在汶川大地震中?/p>

15、由于路面損壞交通受阻，機(jī)動車輛無法通行，為我們的救援帶來諸多的不便。本作品能變?yōu)樽孕熊囇杆俚竭_(dá)現(xiàn)場就行傷員的救援與轉(zhuǎn)移，能有效的節(jié)約救援時間，提高救援效率。同時在城市交通擁擠帶來的交通不便，農(nóng)村偏遠(yuǎn)山區(qū)路面狹小甚至沒有公路，這些情況都會為我們大型車輛的救援帶來不便。我們的作品便彌補了這些方面的不足，并且對于日常生活中的一些突發(fā)狀況也能起到一定的幫助作用。</p><p>　　第二章 快捷式單人救援型擔(dān)架</

16、p><p>　　2.1快捷式單人救援型擔(dān)架結(jié)構(gòu)</p><p>　　圖2-1為擔(dān)架的主要結(jié)構(gòu)示意圖，擔(dān)架由擔(dān)架輪、擔(dān)架布、擔(dān)架桿、活動把手等結(jié)構(gòu)組成，其中擔(dān)架桿為主要結(jié)構(gòu)，擔(dān)架布通過套口套在擔(dān)架桿上。擔(dān)架桿為三根套管組成的伸縮管。擔(dān)架輪與擔(dān)架桿連接，方便擔(dān)架在平路上推行。整個救援過程只需一個人操作，可在關(guān)鍵時刻節(jié)省救援現(xiàn)場人力，在機(jī)動車無法及時到達(dá)現(xiàn)場時，此擔(dān)架可快速變形為自行車，并快速進(jìn)入現(xiàn)

17、場進(jìn)行救援，可有效縮短對傷員救援的時間。</p><p>　　將擔(dān)架變形為自行車需要經(jīng)過如下步驟：</p><p>　　安裝坐墊，使用螺帽固定</p><p>　　將擔(dān)架前端的把手?jǐn)Q出，安裝在自行車把手處，通過螺紋擰緊</p><p>　　前輪在以地面為基準(zhǔn)的平面上順時針旋轉(zhuǎn)90度，使用螺釘螺帽固定連接，將前輪以零件9為基準(zhǔn)的平面上旋轉(zhuǎn)110

18、度，用折疊扣固定</p><p>　　后輪在以地面為基準(zhǔn)的平面上逆時針旋轉(zhuǎn)90度，用螺釘和螺</p><p>　　帽固定在零件11底部。</p><p>　　如圖2-2所示就是變形后自行車，基本原理就是將人行走時用到的靜摩擦以滾動摩擦的形式展現(xiàn)出來。以減少損耗，所以人騎車才感覺比走路輕松。 自行車由車架、車胎、腳踏、鏈條等部件構(gòu)成。其中，車架是自行車的骨架，它所承受

19、的人和貨物的重量最大。按照各部件的工作特點，大致可將其分為導(dǎo)向系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、制動系統(tǒng)： </p><p>　　導(dǎo)向系統(tǒng)：由車把、前叉、前軸、前輪等部件組成。乘騎者可以通過操縱車把來改變行駛方向并保持車身平衡。 </p><p>　　驅(qū)動（傳動或行走）系統(tǒng)：由腳蹬、中軸、鏈輪、曲柄、鏈條、飛輪、后軸、后輪等部件組成。人的腳的蹬力是靠腳蹬通過曲柄，鏈輪、鏈條、飛輪、后軸等部件傳動的，從而使自

20、行車不斷前進(jìn)。 </p><p><b>　　2.2功能特色</b></p><p>　　快捷式單人救援型擔(dān)架選用高強(qiáng)度無縫鋼管材料制成，外形美觀新穎，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，整個擔(dān)架零部件都是標(biāo)準(zhǔn)件，制作簡單，價格低廉，易于批量生產(chǎn)，并有以下特點：</p><p>　　擔(dān)架床面采用帆布，使傷病員躺臥舒適，并且具有一定的緩沖作用，能承載至少100K

21、G體重的人。</p><p>　　擔(dān)架長度可在一定角度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，適合各類病員救護(hù)需求</p><p>　　擔(dān)架底端設(shè)有活動把手，便于抬起擔(dān)架車(需抬起時，通過螺紋擰上即可)。</p><p>　　擔(dān)架設(shè)計了兩個支撐桿，便于在現(xiàn)場救援人員作簡單休息。</p><p>　　第三章 快捷式單人救援型擔(dān)架設(shè)計與計算</p><p

22、>　　3.1 作品設(shè)計中TRIZ理論的應(yīng)用</p><p>　　TRIZ理論是解決發(fā)明問題的理論，是實現(xiàn)發(fā)明創(chuàng)造、創(chuàng)新設(shè)計、概念設(shè)計的最有效方法。它是以前蘇聯(lián)海軍專利部G.S.Altshuller[12]為首的專家對數(shù)以百萬計的專利文獻(xiàn)加以分析、歸納和總結(jié)，然后提煉出來的一套系統(tǒng)化的理論。TRIZ理論中的一系列普適性工具能幫助研究、設(shè)計人員盡快獲得滿意的解決方案 。在我們作品的最初設(shè)計中，我們結(jié)合了TRIZ

23、理論與頭腦風(fēng)暴法，對大量作品、設(shè)計進(jìn)行總結(jié)歸納，團(tuán)隊內(nèi)討論聯(lián)想，確定方案實現(xiàn)策略。</p><p>　　TRIZ是一種建立在技術(shù)系統(tǒng)演變規(guī)律基礎(chǔ)上的問題解決系統(tǒng)。我們利用它技術(shù)系統(tǒng)演變的8個模式、39個通用工程參數(shù)、40條發(fā)明原理、39X39沖突解決矩陣、76個標(biāo)準(zhǔn)解、發(fā)明問題解決算法(T R I z )以及工程知識效應(yīng)庫等一整套方法體系來解決我們遇到的實際問題。其解決問題的模型如圖3-1所示{}</p&g

24、t;<p>　　圖3-1 TRIZ理論</p><p>　　3.2 中醫(yī)學(xué)理論在課題研究中的應(yīng)用</p><p>　　擔(dān)架救援環(huán)節(jié)中，擔(dān)架分為硬式和軟式兩種。除特殊情況下（如脊柱斷裂等）必須采用硬式擔(dān)架，普通情況下兩種擔(dān)架均可。下面分別是采用兩種擔(dān)架就行救援的數(shù)據(jù)[13]。</p><p>　　表3-1兩種搬運法使用時間情況比較 n=50例&

25、lt;/p><p>　　表3-2兩種搬運法對患者疼痛影響情況 n=50例 </p><p>　　由表3-1可知：軟式擔(dān)架的平均搬運時間顯著低于硬式擔(dān)架；由表</p><p>　　3-2可知：對患者搬運過程中疼痛程度比較，軟式擔(dān)架的疼痛顯著低于硬式擔(dān)架。</p><p>　　硬式擔(dān)架與軟式擔(dān)架的重量也是一個考慮因素，過重的擔(dān)架也會嚴(yán)重影響

26、到救援運輸?shù)乃俣?、減輕傷員的二次受傷程度。</p><p>　　3.3.擔(dān)架參數(shù)設(shè)計與實踐</p><p><b>　　1.兩桿間距</b></p><p>　　通過對人體平均寬度和臥睡的舒適度的調(diào)查研究，以及在實際</p><p>　　救援下，人體的受傷部位有所區(qū)別。同時，變形后的自行車騎姿設(shè)計時應(yīng)以人體尺寸為基礎(chǔ)，以

27、蹬踏的用力階段、關(guān)節(jié)處于舒適度的活動范圍為出發(fā)點，來確定影響騎姿和車把手的位置，以提高騎行的舒適性。車把與鞍座之間的相對位置決定了騎乘者上半身的姿勢。車把過低會使騎行者的上肢承受很大的靜壓，時間稍長手臂和手掌易發(fā)生疲勞，同時過低的上身也會壓迫腹部，但力容易傳遞到車。提高車把高度可使背部彎曲度變淺，可以避免對腹部的壓迫但力不易傳遞到前輪。[14]故取兩桿間距為555mm。能滿足以上兩要求。</p><p><

28、b>　　2．離地高度</b></p><p>　　由人機(jī)工程學(xué)知，在肢體活動的最大角度范圍內(nèi)存在一個舒適</p><p>　　的調(diào)節(jié)范圍，是指人體處于某種姿勢時對應(yīng)的關(guān)節(jié)處于舒適的調(diào)節(jié)范圍,舒適調(diào)節(jié)范圍對人機(jī)界面的工效設(shè)計影響甚大。[]考慮到人體平均高度為170cm.手的自然垂直高度及其發(fā)力情況，故擔(dān)架兩桿所在平面離地高度為H=630mm。</p><

29、p><b>　　3.變形過程</b></p><p>　　在最快的時間內(nèi)把擔(dān)架變形為自行車趕回受災(zāi)現(xiàn)場救援其他傷</p><p>　　員是耽誤之急。鑒此：采用如下操作能有效減少時間：擔(dān)架左輪順時針旋轉(zhuǎn)900，通過螺紋擰緊，折疊1100固定。右側(cè)輪逆時針旋轉(zhuǎn)900，用插銷固定，然后將擔(dān)架前端把手?jǐn)Q出，安裝在自行車把手處，最后安裝其他零件即可將擔(dān)架變形為自行車。&l

30、t;/p><p><b>　　4.同軸設(shè)計</b></p><p>　　為方便擔(dān)架抬運以及變形后自行車蹬踏的難易程度。同時考慮</p><p>　　擔(dān)架本身重量。采用小直徑車輪減輕重量，可選擇16寸車輪?？諝鈮褐睆綖镽0=170mm,滿氣壓直徑R1=200mm。如圖3-2可得后輪圓心O2到中軸垂直距離</p><p>　　L

31、=H-R1=430mm</p><p>　　圖 3-2后輪 圖3-3 前輪</p><p>　　如圖3-3折疊扣L2=35mm，∠LO1H=20°，R1=200mm,H=430mm,L=410mm 可算得θ：θ=110°</p><p>　　由以上設(shè)計與計算：兩擔(dān)架輪圓心可處于同軸同水平面位置。</p&

32、gt;<p><b>　　5.桿間固定</b></p><p>　　鑒于本產(chǎn)品的變形靈活性和便捷性，同時考慮不同年齡段人的身</p><p>　　高，我們采用可伸縮性套管來控制擔(dān)架的長度。由此必然涉及到套管間的連接固定設(shè)計。為了快捷方便的變形，綜合考慮采用螺桿連接既能滿足其連接強(qiáng)度要求，又能滿足變形的快捷性和產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性。</p><

33、p><b>　　第四章 結(jié)論與展望</b></p><p>　　針對目前醫(yī)用擔(dān)架通常用于室內(nèi)救援與搬運而導(dǎo)致不能有效、快速的用于室外救援，擔(dān)架功能單一，生活實用性不強(qiáng)等缺點，本文創(chuàng)新性的對普通擔(dān)架進(jìn)行大膽創(chuàng)新與改進(jìn)，自主研發(fā)并制造了快捷式單人救援型擔(dān)架，討論了該作品的可行性，并較為系統(tǒng)的結(jié)合人機(jī)工程學(xué)原理對擔(dān)架變形為自行車后的舒適性進(jìn)行理論研究，參數(shù)設(shè)計，最后結(jié)和醫(yī)學(xué)理論，對擔(dān)架救援的

34、效率，舒適度進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。</p><p>　　通過系統(tǒng)研究，得出以下結(jié)論：</p><p>　　針對救援現(xiàn)場人力不足的現(xiàn)狀，設(shè)計了一種由單人操作實施救援的單人擔(dān)架，整個救援過程只需一人即可完成，可充分節(jié)省救援現(xiàn)場的人力資源。</p><p>　　在機(jī)動車無法及時到達(dá)現(xiàn)場時，此擔(dān)架可快速變形為自行車，并快速進(jìn)入現(xiàn)場進(jìn)行救援，可有效縮短對傷員救援的時間。</p&

35、gt;<p>　　本擔(dān)架在救援現(xiàn)場還可作為人力推車使用，實施救援現(xiàn)場物資運輸功能。</p><p><b>　　特色：</b></p><p>　　整個擔(dān)架零部件都是標(biāo)準(zhǔn)件，制作簡單，價格低廉，易于批量生產(chǎn)。</p><p><b>　　作品先進(jìn)性：</b></p><p>　　該研究

36、課題已經(jīng)通過中國查新機(jī)構(gòu)驗證查新，同時已經(jīng)申請國家專利（見附頁）。該研究課題涉及理論分析、力學(xué)計算、實驗研究、</p><p>　　產(chǎn)品制作等多個方面，研究工作是力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計等學(xué)科</p><p>　　的交叉和融合?？旖菔絾稳司仍蛽?dān)架為擔(dān)架的廣泛性應(yīng)用提供了快捷性、方便性、多功能性及普遍性。在地震、礦難、山體滑坡等突發(fā)災(zāi)害或者城市中機(jī)動車無法進(jìn)入救援現(xiàn)場等特殊情況時，為搶救人

37、民生命和財產(chǎn)，具有重要意義。</p><p><b>　　作品展望：</b></p><p>　　本產(chǎn)品不僅能在救援中發(fā)揮巨大用處，而且還在日常生活中也能得到充分應(yīng)用。譬如在郊游能當(dāng)做野行床應(yīng)用。同時如果本產(chǎn)品能實行流水線生產(chǎn)還能大大減少制作成本。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><

38、;p>　　[１]國務(wù)院抗震救災(zāi)總指揮部，國新辦通報災(zāi)害和救災(zāi)進(jìn)展：有一線希望就決不放棄[N]．人民日報，2008．</p><p>　　[２]彥峰，馬新華．建立中國的緊急救援產(chǎn)業(yè)[J]．中國減災(zāi)，2002．</p><p>　　楊宗學(xué); 王長春; 曾宏逵. </p><p>　　[３]便攜式多功能折疊組合擔(dān)架床的研制. 東南國防醫(yī)藥，2002.02期.<

39、/p><p>　　[４]陳忠新．一種多功能擔(dān)架：中國，CN96217801.2[P]．1997-05-28．</p><p>　　[５]鄒和明．多用桌面車頭坐躺式騎椅：中國，CN96221618.6[P]．1997-12-10</p><p>　　[６]劉德仁．一種多功能車式擔(dān)架：中國，CN88219837.8[P]．1989-05-10</p><

40、p>　　[７]王心田,辛惠霞.離合式擔(dān)架(車)：中國，CN91209767.1[P]．1991-11-20．</p><p>　　[８]于鳳三．醫(yī)療急救擔(dān)架車：中國，CN200320106482.6[P]．2004-12-08．</p><p>　　[９]劉大軍．擔(dān)架推車：中國，CN91231243.2 [P]．1992-06-24．</p><p>　　[1

41、0]鄭殿芳.一種新型多功能擔(dān)架推車：中國，CN02208358.8[P]．2003-08-27．</p><p>　　[11]崔福霞. 創(chuàng)新設(shè)計(TRIZ理論)在機(jī)械設(shè)計中的應(yīng)用 大眾科技 1008-1151（2010）02-0101-01.</p><p>　　[12]鄧春蓉,陳海燕,孫小荔. 簡易擔(dān)架在院前急救中的應(yīng)用 論著 1004-7484（2009）04-0003-02.