履帶式折疊救援擔(dān)架 作品名稱(chēng)：履帶式折疊救援擔(dān)架設(shè)計(jì)者：宋健、梁贊、劉云飛、張麗麗、馮靜指導(dǎo)老師：蔡毅、臧繼嵩河北省北華航天工業(yè)學(xué)院履帶式折疊救援擔(dān)架說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)者：宋健，梁贊，劉云飛，張麗麗，馮靜指導(dǎo)老師：蔡毅，臧繼嵩（北華航天工業(yè)學(xué)院機(jī)械工程系，廊坊065000）作品內(nèi)容簡(jiǎn)介履帶式折疊救援擔(dān)架采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，如四桿機(jī)構(gòu)，鎖死機(jī)構(gòu)等，使其能夠?qū)崿F(xiàn)多種形態(tài)的變化，以適應(yīng)不同場(chǎng)合的需求，平展時(shí)可作為普通擔(dān)架，折疊后又可作為輪椅；擔(dān)架下部履帶可使其在地面上平穩(wěn)行進(jìn)，便于推入救護(hù)車(chē)，增進(jìn)運(yùn)輸過(guò)程中的平穩(wěn)性。此擔(dān)架操作簡(jiǎn)單，符合現(xiàn)代救援任務(wù)的要求，結(jié)構(gòu)靈巧獨(dú)特，能便捷地在輪椅和擔(dān)架間變動(dòng)，適應(yīng)復(fù)雜情況的急救護(hù)理。聯(lián)系人：蔡毅，聯(lián)系電話(huà)Email:。1 背景及意義在突發(fā)性災(zāi)難（如：地震、水災(zāi)、火災(zāi)等）的緊急救援中，傷員的及時(shí)運(yùn)送和護(hù)理是非常重要的，其中擔(dān)架起著舉足輕重的作用。當(dāng)前，突發(fā)性事件較多，救援任務(wù)對(duì)救援器械功能要求越來(lái)越高，在火災(zāi)、地震等重大災(zāi)難發(fā)生后，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)傷亡人數(shù)多、救援器械不足的情況，這會(huì)因運(yùn)送傷員不及時(shí)而使傷員受到更大傷害。因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傷后運(yùn)送傷員的擔(dān)架提出了很高的要求，即要求它操作快速方便，占用的操作人員少，對(duì)傷員的二次傷害小，而且價(jià)格便宜，便于推廣。我們通過(guò)查閱資料及到市場(chǎng)上調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上主要有簡(jiǎn)易擔(dān)架、（如鏟式擔(dān)架、折疊擔(dān)架）、普通擔(dān)架車(chē)、半自動(dòng)擔(dān)架車(chē)等。簡(jiǎn)易擔(dān)架的質(zhì)量輕、人員操作簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜，但在任何情況下至少要占用兩名以上的操作人員，且轉(zhuǎn)運(yùn)的速度受操作人員體力的限制；普通擔(dān)架在市場(chǎng)上比較普及，但其靈活性較差，功能單一，而且也存在占用操作人員多的缺點(diǎn)；半自動(dòng)擔(dān)架車(chē)技術(shù)已經(jīng)比較成熟，目前國(guó)內(nèi)外主要有手搖式、腳踏升降式和手閘控制式等三種主要產(chǎn)品，但是這種類(lèi)型的擔(dān)架車(chē)操作比較復(fù)雜，要求操作者必須有一定的操作技能，且質(zhì)量較大，價(jià)格昂貴，在一萬(wàn)至兩千元不等，因此此類(lèi)半自動(dòng)擔(dān)架車(chē)在國(guó)內(nèi)的普及上有局限性，不適合擔(dān)任大規(guī)模、緊急的現(xiàn)場(chǎng)救災(zāi)搶險(xiǎn)任務(wù)。針對(duì)這些情況，尤其是著眼于現(xiàn)實(shí)，我組設(shè)計(jì)的履帶式折疊擔(dān)架，使用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，不僅大大節(jié)省成本，還增加了其穩(wěn)定性，節(jié)省空間，可以實(shí)現(xiàn)不同形態(tài)的轉(zhuǎn)換滿(mǎn)足不同傷病員的需要；使用履帶結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了擔(dān)架平穩(wěn)行進(jìn)，有利于傷員的運(yùn)輸。2. 設(shè)計(jì)方案2.1折疊設(shè)計(jì)上身板通過(guò)1背部滑槽和2背部支撐桿可以和7支撐體成不同角度，可適于不同傷病員臥姿的需要。同時(shí)中身板和下身板以及5腿部可以同時(shí)在9底座滑槽的作用下自鎖，進(jìn)行形態(tài)的變化（擔(dān)架與輪椅之間的變化），簡(jiǎn)單易行。2.2履帶設(shè)計(jì)在傷、病員運(yùn)送過(guò)程中，保證病人的平順性非常重要。為從根本上改善傷病員運(yùn)送平順性，研制擔(dān)架床減振裝置就成為改進(jìn)傷病員運(yùn)送平順性的主要途徑。目前國(guó)內(nèi)救護(hù)車(chē)的擔(dān)架懸置多數(shù)是剛性支承，沒(méi)有減振設(shè)施，或者雖然設(shè)置了彈性支承，但由于隔振系統(tǒng)的力學(xué)參數(shù)選擇不盡合理，因而擔(dān)架的乘臥舒適性較差。履帶設(shè)計(jì)可以在很大程度上改善了擔(dān)架的平穩(wěn)性，有利于在路況不好或在車(chē)載的條件下依然保持平穩(wěn)，且有較大拓展空間。3. 理論計(jì)算3.1 基本尺寸按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T539751983，人體基本測(cè)量項(xiàng)目達(dá)57個(gè)，就其類(lèi)別而言可分為：高度：即在人體的上、下方向測(cè)量的高度 ；長(zhǎng)度：直線(xiàn)長(zhǎng)度指兩測(cè)點(diǎn)之間的直線(xiàn)距離，曲線(xiàn)長(zhǎng)度指沿人體表面過(guò)測(cè)點(diǎn)的曲線(xiàn)圍長(zhǎng)；寬度：測(cè)量頭部、面部和軀干部時(shí)，寬度指在左、右方向上對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)測(cè)點(diǎn)之間的直線(xiàn)距離；測(cè)量上肢時(shí)，寬度指繞骨側(cè)的兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的距離；測(cè)量下肢時(shí)，寬度指脛骨側(cè)和腓骨側(cè)的兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的直線(xiàn)距離；厚度：指人體前、后方向上，兩個(gè)測(cè)量點(diǎn)之間的直線(xiàn)距離；圍經(jīng)：指通過(guò)或經(jīng)過(guò)人體某一部位上的測(cè)量點(diǎn)圍長(zhǎng)。目前，國(guó)內(nèi)在人機(jī)工程方面所采取的人體尺寸數(shù)據(jù)均來(lái)自“中國(guó)成年人人體尺寸”（GB1000088），是由國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)行，反映了我國(guó)不同地區(qū)的人體尺寸差異。由于數(shù)據(jù)本身沒(méi)有提供足夠的三維信息，這就決定了在某種意義上，我們根據(jù)其建立的三維人體模型只能是一種簡(jiǎn)化的模型。我們引用并參考與我們擔(dān)架設(shè)計(jì)密切關(guān)系的人體數(shù)據(jù)。（1） 人體主要尺寸人體主要尺寸包括：身高、體重、上臂長(zhǎng)、前臂長(zhǎng)、大腿長(zhǎng)、小腿長(zhǎng)共六項(xiàng)。表1.1列出了我國(guó)成年人的人體主要尺寸。表1.1百分比數(shù)年齡分組測(cè)量項(xiàng)目男（1860）女（1855）5 50 90 955 50 90 951.1身高/mm1583 1678 1754 17751484 1570 1640 16591.2體重/kg48 59 70 7542 52 63 711.3上臂長(zhǎng)/mm289 313 333 338262 284 303 3021.4前臂長(zhǎng)/mm216 237 253 258193 213 229 2341.5大腿長(zhǎng)/mm428 465 496 505402 438 467 4761.6小腿長(zhǎng)/mm338 369 396 403313 344 370 375 （2） 人體水平尺寸人體水平尺寸包括：胸厚、肩寬、最大肩寬、臀寬和坐姿臀寬。我國(guó)成年人的人體水平尺寸如表1.2，表1.2年齡分組百分位數(shù)測(cè)量項(xiàng)目男（1860）女（1855）5 50 90 955 50 90 952.1胸厚/mm186 212 237 245 170 199 230 2392.2肩寬/mm344 375 397 403320 351 371 3772.3最大肩寬/mm398 431 460 469363 397 428 4382.4臀寬/mm282 306 327 334290 317 340 3462.5坐姿臀寬/mm285 321 347 355310 344 374 382這是以某種人體尺寸極限作為設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)的最大尺寸參考選擇人體尺寸的低百分位，設(shè)計(jì)的最小尺寸參考選擇人體尺寸的高百分位；受人體伸及度限制的尺寸應(yīng)該根據(jù)低百分位確定，受人體屈曲限制的尺寸應(yīng)該根據(jù)高百分位確定。設(shè)計(jì)中優(yōu)先采用可調(diào)式結(jié)構(gòu)?？烧{(diào)的尺寸范圍應(yīng)根據(jù)第5百分位和第95百分位去確定。由以上參考資料確定其床的總長(zhǎng)尺寸：1.為了適用于大多數(shù)人群，我們選用1800mm長(zhǎng)度，且考慮到腳部分還要起到抬起作用，所以留出一定的長(zhǎng)度，選用1850mm2.腿部長(zhǎng)度選用650mm，這樣可以把把手的余量也留出來(lái)，滿(mǎn)足了使用功能。3.2擔(dān)架具體結(jié)構(gòu)擔(dān)架由1背部滑槽、2背部支撐桿、3支撐塊、4下支撐桿、5腿部、6履帶、7支撐體、8把手、9底座滑槽、10履帶輪、（大、小，裝于支撐體中不可見(jiàn)）及上身板、中身板、下身板、輪子組成組成，零件對(duì)應(yīng)如圖3.1。背部滑槽把手把手背部支撐桿履帶支撐塊支撐體腿部下支撐桿底座滑槽圖3.1 擔(dān)架結(jié)構(gòu)示意圖（1）上身板抬起（曲柄導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)）固定于上身板上的1背部滑槽與固定于7支撐體上的2背部支撐桿組成曲柄導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，當(dāng)上身板抬起時(shí)，在1背部滑槽中的2背部支撐桿隨之而動(dòng)，上身板轉(zhuǎn)動(dòng)到所需位置時(shí)輕放，2落于1中相應(yīng)滑槽里，通過(guò)滑槽的齒形面內(nèi)凹槽頂住2，從而達(dá)到鎖死的目的，如圖3.2。 橫桿主軸圖3.2 上身板抬起 圖3.3 腿部旋轉(zhuǎn)（2）腿部旋轉(zhuǎn)，擔(dān)架與輪椅狀態(tài)轉(zhuǎn)換（四桿機(jī)構(gòu)）5腿部與7支撐體間有主軸連接牢固，9底座滑槽固定于中身板上。當(dāng)旋轉(zhuǎn)腿部時(shí)，腿部上端橫桿在9底座滑槽中相應(yīng)移動(dòng)，帶動(dòng)9繞主軸旋轉(zhuǎn)從而使中身板抬起，使擔(dān)架輪椅間形態(tài)轉(zhuǎn)換，中身板轉(zhuǎn)動(dòng)到所需位置時(shí)，使5的上橫桿落于9中相應(yīng)滑槽里，通過(guò)滑槽的齒形面內(nèi)凹槽頂住橫桿，從而達(dá)到鎖死的目的。當(dāng)腿部收起時(shí)，會(huì)收入7內(nèi)側(cè)，而腿部由7上橫梁限位而不會(huì)過(guò)轉(zhuǎn)，如圖3.3。（3）下身板支撐（四桿機(jī)構(gòu)） 圖3.4 下支撐桿左極限位置（擔(dān)架狀態(tài)） 圖3.5 下支撐桿右極限位置（輪椅狀態(tài)）當(dāng)在擔(dān)架狀態(tài)下時(shí)，下身板平放于3支撐塊上，此時(shí)4下支撐桿處于7支撐體上滑槽的最右端，利用右端極限位置使下身板保持水平，如圖3.4當(dāng)在輪椅狀態(tài)時(shí)，4處于7的滑槽上最左端，利用極限位置，使病人腿放在下身板上時(shí)，下身板位置鎖緊，如圖3.5。（4）履帶系統(tǒng)（帶傳動(dòng)）履帶系統(tǒng)是由6履帶和10履帶輪組成，其中10包含四個(gè)支撐輪，四個(gè)張緊輪。當(dāng)擔(dān)架水平拖動(dòng)時(shí)，履帶可輔助擔(dān)架前進(jìn)，加快運(yùn)輸速度和節(jié)省救援人員體力。圖3.6 履帶輪系前視圖圖3.7 履帶輪系等側(cè)軸視圖（5）把手把手用時(shí)可伸出，不用時(shí)收回，兩端用銷(xiāo)釘限位。 圖3.8 把手伸出 圖3.9 把手縮回3.3擔(dān)架形態(tài)（1）擔(dān)架形態(tài)：此種形態(tài)下5腿部收入7支撐體內(nèi)側(cè)，2背部支撐桿滑至1背部滑槽上端，5的上橫桿換至9底座滑槽右端，上、中、下身板通過(guò)3支撐塊保持水平。圖3.10 正面圖3.11 底面（2）輪椅形態(tài)：此種形態(tài)下上身板支起，腿部旋轉(zhuǎn)使中身板抬起，4下支撐桿至7支撐體上滑槽的上極限位。圖3.12 輪椅形態(tài)（3）仰臥形態(tài)：圖3.13 仰臥形態(tài)3.4 運(yùn)動(dòng)學(xué)及動(dòng)力學(xué)分析的主要內(nèi)容3.4.1受力分析(1)上身板抬起角度經(jīng)模型簡(jiǎn)化得圖如下：1背部滑槽2背部支撐桿圖3.14 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖3.15 實(shí)際圖片 （2）背部支撐桿長(zhǎng)為270mm，根據(jù)表1.1、1.2取，則背部滑槽長(zhǎng)度為150mm，當(dāng)時(shí)，為擔(dān)架狀態(tài)，上身板水平放置；當(dāng)時(shí)，上身板處于仰臥抬起最大狀態(tài)。（2）整體分析經(jīng)模型簡(jiǎn)化得圖如下：AB200mm650mm800mm200mm5腿部7支撐體9底座滑槽（中身板） 取加于輪椅上總力為G，設(shè)倆腿間距離為A，地面到底座滑槽距離為B，G對(duì)整體受力分析F2F1cdF2F1G列力平衡方程： 即 （3-1）解得 （3-2） 對(duì)腿部受力分析 即 (3-3)對(duì)支撐體受力分析 即 （3-4） （3-5）由（3-3）（3-4）（3-5）解得 （3-6） 設(shè)計(jì)，分為三個(gè)檔位， 當(dāng)，處于左極限位置，此時(shí)底座滑槽據(jù)水平面抬起角度為20，底座滑槽據(jù)地面高度B為700mm，兩腿間最大距離A為1100mm；當(dāng)，底座滑槽據(jù)水平面抬起角度為10，底座滑槽據(jù)地面高度B為650mm，兩腿間最大距離A為1185mm；當(dāng)，處于輪椅形態(tài)右極限位置，此時(shí)底座滑槽據(jù)水平面抬起角度為0，底座滑槽據(jù)地面高度B為600mm，兩腿間最大距離A為1260mm。 擔(dān)架狀態(tài)時(shí)，處于右極限位置，底座滑槽總長(zhǎng)度為200mm。3.4.2道路承載分析（履帶分析）設(shè)傷員體重，救援擔(dān)架重則 水平放置時(shí)，對(duì)地面總重力 履帶總面積 則履帶受力 3.5 實(shí)驗(yàn)修正 1、 實(shí)際過(guò)程中經(jīng)調(diào)試，1背部滑槽和9底座滑槽可節(jié)省滑槽位置，調(diào)整為34個(gè)滑槽位即可滿(mǎn)足大多數(shù)平時(shí)使用要求，且減少加工時(shí)間。 2、后輪使用萬(wàn)向輪，增加輪椅狀態(tài)下靈活性，且對(duì)腿部的橫桿進(jìn)行加固，使穩(wěn)定性增加。3、增加兩側(cè)護(hù)欄，使傷員不致于因運(yùn)輸而掉下。4主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)我們針對(duì)擔(dān)架在各種救災(zāi)環(huán)境的特殊要求，設(shè)計(jì)了此款履帶式折疊救援擔(dān)架，使其在一定條件下能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易擔(dān)架、普通擔(dān)架車(chē)和半自動(dòng)擔(dān)架車(chē)的主要功能，以節(jié)省寶貴的救援時(shí)間和保證最小限度地占用人員。1 多形態(tài)的變化，滿(mǎn)足多種情況下的病人急救情況。2 履帶可以在地面平穩(wěn)行進(jìn)，大大提高了救援過(guò)程的穩(wěn)定性。3 純機(jī)械結(jié)構(gòu)，廉價(jià)易推廣。4 可以將其折疊存放，減小了占用空間，使用方便、安全可靠、省時(shí)省力。5 應(yīng)用前景分析通過(guò)上面的分析及論證可知，本擔(dān)架克服了前面提到的主流擔(dān)架車(chē)的缺點(diǎn)，集合了多種擔(dān)架的優(yōu)點(diǎn)，滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)的需求。在設(shè)計(jì)中，從選材到結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都經(jīng)過(guò)了多次實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明比較合理。另外，本擔(dān)架安全穩(wěn)定、便于推廣，達(dá)到了設(shè)計(jì)使用的目的。尤其，當(dāng)前突發(fā)性事件較多，救援任務(wù)對(duì)救援器械功能要求越來(lái)越高，擔(dān)架作為最廣泛的救援工具，需求量與日劇增。履帶式折疊救援擔(dān)架采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種形態(tài)的變化，適應(yīng)不同場(chǎng)合的需求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作便捷，穩(wěn)定性高，符合應(yīng)急救援的要求。其靈活性以及多功能性必然為其贏得廣泛的推廣和應(yīng)用價(jià)值。另外，本設(shè)計(jì)產(chǎn)品還可附加電機(jī)，兩側(cè)可附加安裝可更換的大型履帶，雪橇板，水漂，實(shí)現(xiàn)各種地形的救援任務(wù)，靈活應(yīng)用，二次開(kāi)發(fā)和拓展空間較大，可具有針對(duì)性的開(kāi)發(fā)特殊類(lèi)型，有較大的經(jīng)濟(jì)前景。6 作品外形照片圖6.1 輪椅形態(tài)圖6.2 擔(dān)架形態(tài)圖6.3 仰臥形態(tài)參考文獻(xiàn)1 喻洪流，張意彬，葛斌 等. 一種新型多功能急救擔(dān)架車(chē)的研制J. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備， 2006， 27(1): 93- 94.2 康曉東，張雪君。病員轉(zhuǎn)運(yùn)車(chē)的原理與設(shè)計(jì)J. 醫(yī)療衛(wèi)生裝備，1999， 20(3): 18- 19.3 陸濤，呂國(guó)平，石延軍，薛飛。全機(jī)械手動(dòng)換床擔(dān)架車(chē)的研制，醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2