基于Creo的医用剪叉式升降机构分析与仿真.pdfVIP

学兔兔 第 2期(总第 189期) 机 械 工 程 与 自动 化 NO．2 2015年 O4月 MECHANICAL ENGINEERING ＆ AUT0MAT10N Apr． 文章编号 ：1672—6413(2015)02—0039—03 基于Creo的医用剪叉式升降机构分析与仿真 瞿亚浩，沈景凤 ，邓新平，曹园园，郑乐辉 (上海理工大学 机械工程学院，上海 200093) 摘要；介绍了医用剪叉式升降床升降机构的结构特点，以经典力学分析方法分析了机构的几何参数之间的相 互关系 ，求得 了电动推杆推力 的数学表达式。利用 CreoParametric进行 了升 降机构 的三维建模，并对其进 行 了机构仿真，验证 了经典力学分析方法的正确性，大大提高了医用剪叉式升降床设计 的可靠性，同时为提 高其设计效率提供 了一种解决方案。 关键词 ：剪叉式升降床 ；受力分析 ；CreoParametric；动力学仿真 中图分类号 ：TH211．6：TP391．9 文献标识码 ：A 0 引言 义参数 L一1000mm，W一125kg(实际载荷一半)， 医用升降床与传统 的固定床相 比，多一个上下升 P一458mm， 一562mm，一916．5mm。利用图 2中 降的自由度 ，具有方便植入其他高级 x线摄影系统、 参数间几何关系可求得 和 口的数学表达式为： 转移病人时能有效减少病人疼痛等优点口]。因此具有 一arcsin(h／L)． (1) 广阔的市场前景 ，近年来各大 医疗器械企业都在研究 一arcsin = == = ． (2) 开发升降床。剪叉机构是医用升降床进行升降运动的 。+ 。一2mncosO 关键部件 ，由电动推杆提供驱动力，在升降过程 中，机 上部床体 构的力学特性直接影响升降床 的性能。因此，很多学 者将研究升降床的重点放在机构的力学特性上。胥军 等分析了剪叉杆组 的受力特点，通过求解杆组 内应力 来对机构进行优化设计 2【]。赵明君等对升降机极限工 滑 作状态的受力情况进行 了分析 ，通过有限元软件仿真 分析了叉臂的应力状态L3]。 总结归纳发现，以上研究均建立在求解机构的内 应力上 ，并且以研究水平推力为主进行仿真分析 ，并未 对升降机构的外驱动力进行求解分析，忽视了外驱动 图 1 升降床剪叉机构空间机构运动简图 力与升降过程 中各角度参数之间的变化关系。本文着 重考虑电动推杆推力在机构升降过程中与各提升角度 的相互关系，并采用机构仿真方法来验证理论推导的 正确性。 1 剪叉机构的结构特点及关键参数 升降床剪叉机构由电动推杆、剪叉杆 、上部床体 、 滑靴和底座组成 。剪叉式空间机构运动简图及平面坐 标系如图 1、图2所示。 图 2中，w 为额定载荷 ，为载荷作用位置 ，h为 升降高度 ，L为二类剪叉杆 的长度 ， 和 分别为 电动 图 2 剪叉式平面运动坐标系 推杆上、下安装点与剪叉杆下端固定铰接 中心销孔 B 2 力学模型的建立 的距离 ，为机构升降角度 ，为电动推杆升降角度 。 结合剪叉式升降台机构的结构特点和受载状况，