基于simulation的醫用升降椅參數化設計

吳鳳民　拓萬兵　張超

【摘 要】隨著科學技術的飛速發展和人們對產品性能要求的不斷提高，傳統的設計方法弊端顯露，設計的產品笨重、有可能不滿足使用要求。現代設計方法變得越來越重要，優化設計作為典型的現代設計方法，以其獨特的優勢得到了廣泛應用，本文在醫用升降椅的設計中，使用solid works/simulation優化設計方法對搖臂長度、搖臂高度和活塞桿伸縮長度進行設計，在升降行程參數約束條件下，通過迭代計算，得出了馬達力最小的優化設計方案。

【關鍵詞】醫用升降椅；優化設計；迭代計算

0 概述

科學技術的飛速發展，產品功能要求的日益增多，壽命期縮短，復雜性增加，更新換代速度變快。此外，由于國際化市場的激烈競爭，用戶對產品功能、質量、價格、供貨期、售后服務等要求越來越高，以信息科學與微電子技術為代表的現代科學技術對制造業的滲透、改造和更新，使傳統的制造技術演變成為一門涵蓋從產品設計、制造、管理、銷售到回收再生的全過程的跨多個學科且高度復雜化、集成化的先進制造技術[1]。現代設計是現代制造的基礎，伴隨著先進制造技術的發展，以計算機和信息技術為主體的產品現代設計方法得到了普遍應用。

1 優化設計

優化設計是從多種方案中選擇最佳方案的設計方法。在眾多的優化設計中，結構優化是其他優化設計的前提和基礎，只有在結構優化的基礎上，才能進一步進行性能的優化，結構優化是在給定約束條件下，按某種目標求出最好的設計方案，通常以計算機為手段，根據設計所追求的性能目標，建立目標函數，在滿足給定的各種約束條件下，尋求最優的設計方案。

2 醫用升降椅優化設計

2.1 升降椅及其結構組成

升降椅是一種新型的椅子，市面上的升降椅使用的升降裝置分為3類——油壓、機械式和氣壓。在低端的升降椅中以氣壓的居多。氣壓式升降椅里有個氣缸，氣缸內的活塞氣動桿上下運動支配椅子升降。

近年來，由于氣壓升降椅的事故頻頻發生，液壓式升降椅的市場占有率在程上升趨勢，液壓升降椅由于升降過程動作平穩等一系列有點，被廣泛應用于美容店、醫療機構等。如圖1所示，本文設計的醫用液壓升降椅主要由座板、靠背、扶手、支架、支架搖臂、升降定位裝置（馬達和活塞桿）和椅腳構成。其特征在于：支架和椅腳之間由支架搖臂進行對應鉸接，支架搖臂以鉸接在椅腳上鉸接軸為圓心上下轉動，當搖動支架搖臂時帶動支架進行升降，實現座板的升降；另外，在支架與椅腳之間還設置了升降定位裝置。

2.2 升降椅的優化設計

使用優化設計軟件SolidWorks/simulation進行優化，優化參數為搖臂長度、搖臂高度和活塞桿伸縮長度，邊界約束條件為最大升降位移和最小升降位移，優化目的是馬達力最小化。

分析優化結果可以看出，迭代3得到的結果最優，即在搖臂長度為0.4m，搖臂寬度為0.3m，活塞桿伸長量為0.6m時，滿足最小、最大升降位移的約束條件下，馬達力達到最小值1393.25N。

3 結論

馬達力隨搖臂長度增加呈正比關系增長，隨搖臂寬度增加呈減小趨勢，在搖臂寬度為0.15-0.27的范圍內降低較快，基本上呈線性趨勢，之后基本趨于穩定（最小值），所以在設計時可以固定搖臂寬度，變量減少一個，可以大大簡化優化設計過程，尤其在分析變量與變量相關性的優化過程中，這樣做尤為重要。另外，馬達力隨活塞桿伸長量的增大而減小，基本上呈線性趨勢。本文的優化設計過程為醫用升降椅設計提供了重要的理論依據。

【參考文獻】

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[責任編輯：楊玉潔]

【摘 要】魯南地區大學生信仰受環境、傳統、民族等因素的影響，出現了諸多問題。而堅持主流信仰引導、堅持實踐育人走向、堅持新媒體介入，能夠有效催化大學生政治信仰教育，以此幫助和引導青年大學生樹立正確的信仰，進而實現青年學生思想與意識、實踐與行動在政治層面與黨中央保持一致，促進學生的精神成長和全面素質發展。

【關鍵詞】信仰現狀；信仰教育；青年大學生

信仰是人們對其最高價值對象始終不移的信賴和執著不渝的追求。大學生作為一個特殊群體，其信仰選擇、信仰判斷，不僅關乎著大學生自身的成長發展，還關系到國家和民族的未來。但是，在大學生群體中，忽視信仰、沒有信仰、道德淡化、崇名拜金、享樂縱欲并不少見，這些信仰問題，鞭打著高校思政教育的研究與實踐，急需解決，迫切眉睫。

而本文通過對魯南地區青年大學生信仰問題調查，分析大學生信仰現狀，發現存在的問題，并探索如何以馬克思主義信仰引領和整合其他社會多元信仰，聚焦學生的意識形態、幫助學生樹立健康向上的思想信仰。

1 調查對象和調查方法

本次調查主要采取問卷調查和樣本訪談兩種方式。在魯南地區選取6所高校，涵蓋本科、專科、高職3個層次，發放問卷1000份，收回977份，其中有效問卷953份，問卷有效率為95.3%。調研對象涵蓋文、理、工、農、醫、師范等專業、訪談對象包括思想政治理論課教師、輔導員和學生共30人，數據分析主要運用Excel和SPSS軟件，進行了描述性統計和數據相關性分析等。

2 魯南地區青年大學生信仰現狀

2.1 青年大學生對信仰的認同情況

調查發現，52.9%的大學生認為當今時代缺乏信仰，27.13%的大學生認為當今時代并不缺乏信仰，19.97%的同學則認為信仰無用；另一項調查中，認為自己有信仰的占比53.02%，認為自己沒有信仰的占28.11%，其余同學選擇折中態度。并且，認為自己有信仰的學生群體坦陳，認為自己非常容易受到非主流信仰影響。

2.2 青年大學生政治信仰情況

對于是否堅持中國特色社會主義理論體系，69.5%的大學生持贊同態度，26.5%表示基本贊同；對于現階段中國中國特色社會主義建設的態度，35.2%的大學生認為“對中國特色社會主義充滿希望和信心”；46.6%的學生表示“堅決擁護黨的改革開放政策”，以上表明大多數同學的政治立場是堅定的。

2.3 青年大學生宗教信仰情況

調查顯示，魯南地區大學生僅13.3%有宗教信仰，絕大多數學生沒有宗教信仰，且有宗教信仰的學生中35.2%為“受家庭環境影響”而信仰的宗教。從絕對數量上來看，農村家庭宗教信仰學生多于城市學生，女生信仰者多于男生，隨著年級升高，學生信仰宗教數量呈增加趨勢；從信仰宗派上看，學生對基督教、佛教的了解更多，以基督教為主。關于對宗教態度的調查顯示，55.6%的學生對宗教文化比較感興趣，70.1%的同學認為“信仰宗教是個人的事情，學生信教應持寬容態度”。

2.4 其他信仰情況分析

調查顯示，23.1%的大學生參加過一些類似跳鐘馗、打秋千等傳統習俗活動，48.4%的大學生參加過上墳祭祀祖先的活動，14.9%的同學有祭拜各類神靈，偶爾會找人算命、占卜風水的占13.6%。而參加以上民間傳統活動的原因58.2%的是“家鄉的傳統習慣”，“尋求心理安慰和精神寄托”的占比17.7%；在進行“民間信仰對當代中國傳統文化是否有幫助？”的調查中，38.5%的大學生認為有“很大的幫助”，52.3%的認為“有一點幫助”，1.7%的認為“沒有幫助”，其他選擇“不清楚”。

3 魯南地區大學生信仰的差異化分析

綜合以上，宗教信仰已在青年大學生群體中產生深刻的影響，大學生對待宗教的態度更加寬容，思想更加開放。并且，魯南地區大學生信仰宗教數量所占比例不高，但絕對數量的并不少，且有些問題需要分析澄清。

3.1 信仰的性別差異

男女大學生在宗教信仰、民間信仰和精神信仰上存在顯著差異。調查中，有82.1%的女大學生有宗教信仰，并且有學者研究，女大學生比男大學生在遇到壓力事件時，更多地求助于宗教[2]；民間信仰的調查中，有祭祀祖先等行為的男大學生占62.6%，高于女大學生，這可能是與中國的傳統文化有關；關于對金錢的崇拜上男大學生和女大學生基本持平，男性的金錢崇拜觀念與其性格相關，認為經濟基礎與社會地位的關系更加密切；而女生的金錢崇拜，則和享受思想、體面生活的社會思潮有關。

3.2 信仰的專業差異

文科學生比理工科學生在宗教信仰和精神信仰方面有更明顯的傾向性，這可能是因為文科學生更注重對生命和人的價值的思考，而對生命神圣性的認同和對人生價值的思考是產生宗教信仰的基礎。調查顯示，理工科學生在政治信仰方面比其他專業表現明顯，原因可能是理工類學生以男生居多，對時事政治和國事國情的關注更多，以及男性對于權力的欲望要高于女性。

3.3 信仰的區域差異

居住在農村的大學生因受到農村習俗和家族性的影響更多，祭祀祖先等活動更多些，更容易產生民間信仰和神靈崇拜。城市大學生則更易產生拜金主義傾向，原因可能在于城市的孩子受家庭環境影響，更早的接觸到金錢的價值。農村大學生由于家庭成員文化程度普遍不高，傳統的思想影響更重，因此農村大學生的傳統信仰更強烈、更牢固[3]。

4 加強和改進大學生信仰教育的思考

依據調查，青年學生信仰多元多類，中外兼有。依據國家宗教政策和憲法規定的信仰政策，魯南高校應發現青年學生信仰問題、統計信仰信息、尊重信仰選擇、規范信仰行為，依據法律法規幫助青年學生進行規范化、人性化的信仰管理，堅持主流政治信仰導向，以高校思想政治教育為主要形式，強化政治信仰對其他信仰的引領作用。