一種助老起床裝置的設(shè)計探索

李玉涵，石先念，鄧子輝，孫世龍，盧辰宇，吳恒

（西安石油大學(xué)機械工程學(xué)院，陜西 西安 710000）

老年群體需要我們用心關(guān)懷，他們當(dāng)中一部分人行動遲緩、肌肉乏力，兒女又不能隨時在身邊照顧，出現(xiàn)了老年人晚上需要起夜時，身體處于虛弱無力的狀態(tài)，導(dǎo)致起身困難的情況，他們需要一款能夠幫助自己生活起居的輔助設(shè)備。為了解決老年群體的煩惱，我們設(shè)計了一款床上起身輔助器以幫助他們解決起坐問題。床上起身輔助器是一個外附在床上的工具，扣在床邊，可以將人從平躺位置抬起到坐姿，內(nèi)部采用電機驅(qū)動蝸輪蝸桿，不用時靠背可以折疊收納，操作簡便又節(jié)省空間，且由于擺脫了床機一體化，大大降低了成本，使得產(chǎn)品更具性價比。

1 工作原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計

本產(chǎn)品目的在于提供一種家用的輔助臥床者起身的床上起身裝置。本產(chǎn)品主要由機盤、電機驅(qū)動裝置、蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)、曲柄搖桿機構(gòu)、可折疊支桿、可調(diào)節(jié)卡扣組成，具體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 助老起床器結(jié)構(gòu)圖

固定卡扣分別在卡扣固定孔2、10、17與機架1通過螺栓聯(lián)接，卡扣固定于家用床床沿上。電機支架3通過螺栓與機架1連接，電機4通過螺釘與電機支架3連接，使機架1、電機支架3和電機4緊密固定。聯(lián)軸器5將電機4與蝸桿6聯(lián)接，傳遞運動與轉(zhuǎn)矩。蝸桿支架7和蝸桿支架9通過螺栓與機架1連接，蝸桿6通過蝸桿支架7和蝸桿支架9進行軸向固定。蝸桿6和蝸輪8嚙合組成普通圓柱蝸桿傳動。機架1和蝸輪8、曲柄14通過軸11軸向聯(lián)接，平鍵12用于聯(lián)接蝸輪8和曲柄14以實現(xiàn)周向固定。曲柄14和連桿15需安裝于軸13上以進行回轉(zhuǎn)運動，同理連桿15和搖桿19通過軸16聯(lián)接。機架1、搖桿19和支撐架22通過軸20軸向聯(lián)接，搖桿19和支撐架22通過平鍵21周向固定。

如圖1所示，裝置可進行規(guī)律性伏起運動。開關(guān)18控制電機4正轉(zhuǎn)時，聯(lián)軸器5帶動蝸桿6順時針轉(zhuǎn)動，蝸桿6與蝸輪8嚙合使蝸輪8順時針轉(zhuǎn)動。軸13、曲柄14、連桿15、軸16、搖桿19構(gòu)成曲柄搖桿機構(gòu)。在軸11與平鍵12的軸向與周向固定下，曲柄14繞軸11做0°~180°的順時針轉(zhuǎn)動，搖桿19做逆時針擺動。在軸20與平鍵21的作用下，支撐架做0°~80°的逆時針緩慢轉(zhuǎn)動，給使用者垂直于支撐架的作用力，從而達到“扶起”老年人起床的效果。同理，開關(guān)控制電機4逆轉(zhuǎn)時，蝸輪8、曲柄14、搖桿19做順時針轉(zhuǎn)動，支撐架順時針緩慢恢復(fù)至水平，幫助老年人緩慢躺下。

2 計算部分

圖2 原理示意圖

由于蝸輪蝸桿傳動機構(gòu)具有放大作用，且蝸輪為60齒，故：

聯(lián)軸器的效率：η1= 0.99;滾動軸承的效率：η2= 0.98;蝸輪蝸桿的效率：η3=0.7;工作機的效率：η4= 0.97，得出:

由于聯(lián)軸器作用，電機轉(zhuǎn)速n=500r/min。

最終得出T= 4.731N·m，電機功率P=240W，轉(zhuǎn)速n=500rad/min。

3 使用方法

根據(jù)床沿厚度及高度調(diào)節(jié)卡扣，裝置固定完成后按下開關(guān)按鈕進行啟動，支撐架開始勻速扶起，最大運行至80°，運動至既定角度后裝置停止運動，再次按下開關(guān)按鈕，進行反向圓周運動從而復(fù)位。

4 結(jié)語

該裝置具有如下優(yōu)勢：

(1)擺脫了傳統(tǒng)助力裝置床機一體化設(shè)置，可以與大部分起居床結(jié)合使用，只需固定安裝在床的一側(cè)，方便日常起居，節(jié)約空間。

(2)操作簡單，搬運方便、安裝快捷，不需使用時，可將其拆卸收起。

(3)采用輕便、安全、耐用的材料，在使用及攜帶方面能夠更加趨于人性化。而且符合環(huán)保要求，對環(huán)境沒有破壞。

(4)可自動感應(yīng)、自動斷電，在使用過程中不浪費能源，不會因為電力供給不足而造成無法使用的現(xiàn)象。

(5)多方位的傳感設(shè)計，為老年人提供了更貼心的服務(wù)。