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摘要:本課題是對人體髖關(guān)節(jié)模擬試驗(yàn)機(jī)機(jī)械傳動部分的研制。試驗(yàn)機(jī)的工作原理是將股骨頭和髖臼部件試樣按照其正常位置安裝于試驗(yàn)臺上，通過試驗(yàn)裝置使兩者之間產(chǎn)生規(guī)定的隨時間變化的負(fù)載及相對角運(yùn)動。該機(jī)械設(shè)計時考慮的主要因素是使其在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中能夠正確模擬人體髖關(guān)節(jié)的實(shí)際運(yùn)動工況，以使試件在試驗(yàn)過程中產(chǎn)生的摩擦機(jī)理、磨損形式與實(shí)際使用條件下相一致，從而可以準(zhǔn)確、可靠地測試人工關(guān)節(jié)材料的生物摩擦學(xué)特性參數(shù)，為臨床應(yīng)用提供指導(dǎo)性試驗(yàn)數(shù)據(jù)。根據(jù)以上要求設(shè)計出試驗(yàn)機(jī)的總裝配圖。該試驗(yàn)機(jī)要求的最大試驗(yàn)載荷為1t，要求主軸轉(zhuǎn)速為60rpm。假設(shè)作用在股骨頭頭部的載荷為1t，則可以算出最大阻力。選則直徑為50mm的股骨頭，求出最大扭矩，由此確定電機(jī)的功率從而計算出最小軸徑。根據(jù)最小軸徑初選各個零件的尺寸。通過校核確認(rèn)其安全以確保試驗(yàn)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時通過聯(lián)軸器帶動主軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動固定在主軸軸端的偏心輪轉(zhuǎn)動，試件座安裝在擺軸上和擺軸一起繞中心軸線轉(zhuǎn)動。使得由關(guān)節(jié)球支架固定在試件座上的關(guān)節(jié)球頭和髖臼試件之間產(chǎn)生摩擦，從而達(dá)到試驗(yàn)的目的。其中髖臼試件由骨水泥固定在髖臼座上，沖擊載荷由液壓缸提供作用于自定心軸上，通過髖臼支架最終作用在關(guān)節(jié)球頭上，加上關(guān)節(jié)球頭隨試件座繞中心線轉(zhuǎn)動。這樣實(shí)現(xiàn)模擬人體髖關(guān)節(jié)的實(shí)際運(yùn)動，使其產(chǎn)生的摩擦機(jī)理、磨損形式與實(shí)際使用條件下相一致，以達(dá)到設(shè)計該試驗(yàn)機(jī)的初衷。
關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)試驗(yàn)機(jī) ;模擬試驗(yàn) ;人體髖關(guān)節(jié) ;摩擦機(jī)理
目錄 摘要 Abstract 1 緒論-1 1.1引言1 1.1.1 本設(shè)計意義-1 1.2 模擬人體關(guān)節(jié)的發(fā)展史-1 1.3 人工髖關(guān)節(jié)的置換術(shù)的介紹與應(yīng)用-2 2 方案-3 2.1髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動分析-3 2.1.1人工髖關(guān)節(jié)—結(jié)構(gòu)型式-3 2.1.2 人工髖關(guān)節(jié)—主要性能技術(shù)指標(biāo)-4 2.1.3人工髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)-5 2.1.4人體步態(tài)檢測系統(tǒng)介紹.6 2.2 方案的提出-6 2.2.1方案一：-6 2.3方案二-7 2.4 方案的選擇：-8 2.5 設(shè)計方案-8 2.6 機(jī)械傳動部分的運(yùn)動特性分析-10 2.7磨損量的測定及磨損率的計算-12 2.7.1磨損量的測定-12 2.7.2 臨床磨損率的計算-13 2.7.3磨損因數(shù)的計算-13 2.8溫控裝置的工作原理-15 3 設(shè)計計算過程-16 3.1初選電機(jī)功率-16 3.2主傳動軸的設(shè)計-16 3.2.1選擇軸的材料-16 3.2.2初步確定軸的最小直徑-16 3.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計-16 3.2.4軸上零件的周向定位-17 3.2.5確定軸上倒角-17 3.3.2初步確定軸的最小直徑-18 3.4液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計-18 3.5 裝配圖及主要零件圖設(shè)計-19 3.5.1 裝配圖草圖-19 3.5.2零件圖草圖-20 4 零件校核-21 4.1求軸上載荷-22 4.2校核軸的強(qiáng)度-22 4.2.1畫受力簡圖-22 4.2.2求作用在軸上的支反力-22 4.2.3校核軸的強(qiáng)度-23 4.3主動軸上軸承的校核-24 4.4擺軸的校核-25 4.5擺軸上軸承的校核-26 結(jié)論-28 致 謝-29 參考文獻(xiàn)-30 |
