多功能自動平衡護理床的總體方案如圖2所示，由床身、固定支撐桿、伺服液壓缸、電動缸、行走底架和控制系統等 部分構成。

　　1.自動調平衡系統的結構組成及功能

　　由圖2可見，平臺的上表面，即平臺的穩定面由4個球鉸支撐。對兩自由度平臺，固定桿3與底架固定連接，電液伺服缸4、5 關于桿3對稱、與底架鉸鏈連接，三者在一條直線上。液壓伺服缸9與桿3在一條中線上，與底架也是鉸鏈連接。平臺在三個伺服缸的控制下，可做繞通過固定支撐點水平軸的俯仰運動和繞固定支撐點與約束支撐點縱軸的搖擺運動，以達到底板搖晃時穩定面保持水平之目的。

　　2.體位調整功能

　　按照人機工程學的原理，將床身分成背板1、座板2和腿板6三部分，背板和座板通過軸鉸接，通過控制電動缸的伸縮可實現0°～85°背位調整，同理可實現腿板的角度調整。這樣就實現了床身坐姿與臥姿間的連續體位調整功能， 如圖3所示。

　　3.床身直立功能

　　整床的支撐桿系主要由固定桿3和電液伺服缸9兩部分組成，控制電液伺服缸9的伸縮量使床體繞固定桿3的球鉸轉動，從而實現床身在0°～80°范圍內的角度調整。

　　四、模型裝配設計中的關鍵問題

　　在三維建模中，多功能護理床基本是標準的模型構建，在復雜曲面方面應用較少。需要考慮的問題包括參數化設計與處理、工業造型與整體處理和零件系列化的問題。

　　1.參數化問題

　　在護理床的設計中，參數化主要體現在兩個方面，即零件建模與裝配。對于零件建模而言，參數可分為三類：

　　(1)相互之間存在一定約束條件，不可隨意更改參數，如電動機的外形尺寸參數就是如此，必須通過查閱相關技術參數得到。

　　(2)查閱相關手冊取得，但是可以根據實際情況修改。

　　(3)根據具體情況自行確定。

　　在零件設計過程中，應該采用參數化草圖建模方法。首先根據設計要求完成較為理想的結構形狀，然后對每一條曲線賦予尺寸約束或幾何約束，使曲線按照設計者的意圖更新交換，生成參數化特征。其中，草圖實現全約束繪制較為容易，實體建模則需要考慮到布爾運算的影響。通過這種建模方式，可以方便地實現零件的修改及變形設計，生成其他類似零件無需重新建模，這可顯著提高設計效率。

　　在裝配過程中，很多零件之間存在繼承及約束關系，如液壓缸活塞頭部鉸接孔內徑等于安裝銷的外徑。當改變時，也隨之改變，通過表達式建立二者之間的相等關系。同時，由于二者在裝配過程中要求有匹配、對齊等約束關系，當某個零件位置尺寸發生變化時，也可以通過這種定位關系自動更改配合零件的位置，這樣就保證了零件之間約束關系的一致性，便于產品設計與參數修改，或者以此為模板進行系列化產品的參數化設計。

　　2.零件系列化問題

　　在護理床設計中，參數化建模非常重要，但并不是所有的零件每次都需要經歷參數化設計過程，而是可以建立零件庫。在SolidWorks中，對于通用標準件(如螺栓等)，建議直接建庫并調用即可。對于廠標系列化零件(如推力軸承)，它們外形和結構都相似，但幾何尺寸和部分次要特征有差異。此時可以首先建立一個零件模板，將其要更改的重要尺寸列入到SolidWorks提供的表格中，這樣就形成了零件族。當需要調用時，在表格中直接更改這些尺寸則可以生成新的部件，從而縮短設計與裝配時間。

　　3.工業造型與整體設計

　　在國外，工業造型是一切設計工作的開始，在策劃中將其與總體設計結合在一起。在護理床設計中，與工業造型密切相關的就是床身的設計和渲染處理。床身的設計不但要考慮人機環境，而且要考慮材料選用和流線設計，這里采用SolidWorks的曲面造型功能完成床身設計。另外，三維實體模型建立后，還需要通過高級渲染制作出具有真實感的護理床產品和部件效果圖，一個好的渲染會對產品的推廣帶來良好的效果。

　　五、裝配與運動仿真的結構驗證

　　1.裝配中的關鍵問題

　　這里所說的裝配是指靜態裝配，在此不再介紹其裝配過程，在實際設計中需要解決的問題如下。

　　(1)裝配模式。在多功能護理床的裝配中，采用Top-down或者Down-top方式都可以，二者并不對立，實際上它們是一個并行過程，經常混用。

　　(2)干涉檢查。對于護理床而言，在各個部件中，都必須進行零件干涉分析，以避免在試生產中發生干涉碰撞。由于該機器產品復雜、零件數量多，不可能通過反復生產樣機解決問題，而需要在設計階段就盡量減少這種錯誤。SolidWorks裝配模塊中的干涉功能可以解決整機的靜態干涉分析，如推力軸承與軸承環之間，這是目前常采用的方式。

　　(3)公差問題。靜態裝配的三維模型都是處于理想狀態下，也就是無公差模型，這在實際工作環境中參考價值不大，因為加工出來的零件都是帶有偏差的。因此，還需要考慮不同公差情況對零件裝配的影響。相比之下，干涉檢查只是檢查理想尺寸與碰撞情況。

　　采用SolidWorks模塊對零件和裝配的全過程進行公差分析與綜合，從而分析零件公差對產品精度造成的影響，以及裝配模型是否符合精度要求。確定影響裝配關系和裝配精度的關鍵尺寸公差的約束及其敏感度，通過改變個別關鍵尺寸的公差約束降低制造成本。在滿足產品精度、性能和技術指標要求的前提下放寬公差指標，使尺寸在較寬松的公差范圍內滿足產品的預期精度要求，降低制造成本。

　　2.運動仿真

　　對于運動仿真而言，作用有兩個：即動態干涉分析和分析運動規律。SolidWorks中的Simulation模塊可以進行運動仿真分析(圖4)，從而觀察在運動過程中構件之間的干涉關系，如液壓缸與床身之間可能發生的碰撞干涉。在運動分析中，可以通過位移、速度及加速度曲線觀察運動規律是否符合設計要求，如圖5所示。