摘要:本論文的課題是對(duì)人體髖關(guān)節(jié)模擬器的探求與設(shè)計(jì)。髖關(guān)節(jié)仿生模擬試驗(yàn)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)部分、傳動(dòng)部分、仿生部分以及液壓缸部分組成，是集機(jī)、電、液一體的專(zhuān)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備。試驗(yàn)機(jī)的工作原理是模擬人體的構(gòu)造，將類(lèi)似于人體股骨頭和髖臼的組件安裝在仿生試驗(yàn)機(jī)的相關(guān)位置上，使得整個(gè)仿生試驗(yàn)機(jī)承受一定量的載荷，并保證仿生組件按照一定的時(shí)間和規(guī)則規(guī)律運(yùn)動(dòng)。該試驗(yàn)機(jī)可以在機(jī)器的操作環(huán)境下模擬式實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況，為了使式樣的磨損情況與實(shí)際情況相似，我們可以先通過(guò)測(cè)試人工材料的性能，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)臨床應(yīng)用提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)，從而促進(jìn)人類(lèi)對(duì)醫(yī)學(xué)的研究。根據(jù)上述的要求，我們?cè)囼?yàn)機(jī)確定最大載荷為1t，主軸轉(zhuǎn)速確定為60rpm，并且在這組數(shù)據(jù)上計(jì)算阻力。選擇直徑約為50mm的模擬骨頭，確定最大轉(zhuǎn)矩，從而決定機(jī)電正常的運(yùn)行功率，計(jì)算最小直徑，并根據(jù)上述數(shù)據(jù)確定主要部分的最佳尺寸。確定尺寸后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定其安全性，保證試驗(yàn)機(jī)的運(yùn)行。通過(guò)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，利用聯(lián)軸器帶動(dòng)主軸傳動(dòng)，并帶動(dòng)偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)試件繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)球頭的轉(zhuǎn)動(dòng)與固定在試座上的髖臼之間的摩擦，模擬人體髖關(guān)節(jié)的磨損實(shí)驗(yàn)。

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研究背景-1

1.2人造關(guān)節(jié)-1

1.3髖關(guān)節(jié)置換術(shù)-2

1.4人工髖關(guān)節(jié)模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)的研究現(xiàn)狀-2

2方  案-5

2.1摩擦學(xué)的基本背景-5

2.1.1表面力學(xué)-5

2.2材料選擇-5

2.2.1金屬材料-6

2.2.2高分子材料-7

2.2.3陶瓷材料-7

2.2.4碳材料-7

2.3髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)分析-8

2.3.1人體髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)-8

2.3.2人工髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)-9

2.4 設(shè)計(jì)方案-10

2.4.1:方案一：-11

2.4.2方案二-12

2.5 機(jī)械傳動(dòng)部分的運(yùn)動(dòng)特性分析-14

2.6關(guān)節(jié)假體的疲勞分析-17

2.6.1載荷和邊界條件-18

2.6.2磨損模型-20

2.6.4疲勞與磨損分析-21

2.7溫控裝置分析-22

3設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程-24

3.1初選電機(jī)功率-24

3.2主傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)-24

3.2.1選擇軸的材料-24

3.2.2初步確定軸的最小直徑-24

3.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)-24

3.2.4軸上零件的周向定位-25

3.2.5主傳動(dòng)軸的倒角-26

3.3擺軸的設(shè)計(jì)-26

3.3.1軸的材料-26

3.3.2初步確定軸的最小直徑-26

3.3.3初步確定C段的尺寸-27

3.3.4初步確定B段的尺寸-27

3.3.5初步確定D段的尺寸-27

3.3.6初步確定A段的尺寸-27

3.4液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)-27

3.4.1液壓缸主要參數(shù)的確定-27

3.5 裝配圖及主要零件圖設(shè)計(jì)-30

3.5.1裝配圖草圖-30

3.5.2零件圖草圖-31

4零件校核-33

4.1主傳動(dòng)軸的校核-33

4.1.1求軸上載荷-33

4.1.2按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度-33

4.2主動(dòng)軸上軸承的校核-36

4.3擺軸的校核-37

4.4擺軸上軸承的校核-38

5設(shè)計(jì)說(shuō)明-40

5.1重要部件加工工藝-40

5.2潤(rùn)滑及密封-40

5.3試驗(yàn)機(jī)的使用說(shuō)明-41

結(jié)論-42

致謝-43

參考文獻(xiàn)-44