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人工髖關節模擬試驗機機械傳動部分的研制(上置式)

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更新時間：2014-05-24
發布人： lengbingbing

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摘要
本課題是對人體髖關節模擬試驗機機械傳動部分的研制。試驗機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臺上，通過試驗裝置使兩者之間產生規定的隨時間變化的負載及相對角運動。該機械設計時考慮的主要因素是使其在實驗室環境中能夠正確模擬人體髖關節的實際運動工況，以使試件在試驗過程中產生的摩擦機理、磨損形式與實際使用條件下相一致，從而可以準確、可靠地測試人工關節材料的生物摩擦學特性參數，為臨床應用提供指導性試驗數據。根據以上要求設計出試驗機的總裝配圖。該試驗機要求的最大試驗載荷為1t，要求主軸轉速為60rpm。假設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，由此確定電機的功率從而計算出最小軸徑。根據最小軸徑初選各個零件的尺寸。通過校核確認其安全以確保試驗機正常運轉。電機運轉時通過聯軸器帶動主軸旋轉，從而帶動固定在主軸軸端的偏心輪轉動，試件座安裝在擺軸上和擺軸一起饒中心軸線轉動。使得由關節球支架固定在試件座上的關節球頭和髖臼試件之間產生摩擦，從而達到試驗的目的。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節球頭上，加上關節球頭隨試件座繞中心線轉動。這樣實現模擬人體髖關節的實際運動，使其產生的摩擦機理、磨損形式與實際使用條件下相一致，以達到設計該試驗機的初衷。

關鍵詞：關節試驗機 ;模擬試驗 ;人體髖關節 ;摩擦機理

目錄
1 緒論 1
1.1 機械智能 1
1.1.1 機械智能的應用 1
1.1.2 本設計原理 1
1.2 模擬人體關節的發展史 1
1.3 試驗機的現實意義 2
2 方案 3
2.1髖關節結構及運動分析 3
2.1.1人體髖關節結構 3
2.1.2 髖關節運動特性分析 4
2.1.3人工髖關節結構 5
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 設計方案 8
2.6 機械傳動部分的運動特性分析 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磨損因數的計算 13
2.8溫控裝置的工作原理 15
3 設計計算過程 16
3.1初選電機功率 16
3.2主傳動軸的設計 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軸的結構設計 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液壓缸的結構尺寸設計 18
3.5 裝配圖及主要零件圖設計 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
結論 28
致謝 29
參考文獻 30
附錄（專業英語翻譯） 32 ...

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