——连体牙科椅.doc

FJ58系列连体式牙科治疗设备产品技术报告一. 预期用途本产品可对患者的病牙或义齿进行钻削、修磨，制备窝洞，给予填补或换装假牙，恢复牙齿的咀嚼功能和美容功能，还能对其他口腔疾病予以的诊断和治疗。二. 工作原理和作用机理连体式牙科治疗设备主要用于诊断和治疗口腔疾病，是牙病防治医院，口腔门诊所，私人开业诊所最基本的装备。主要有两个部分组成：1. 牙科治疗机：（1） 置有高速气涡轮手机和低速气马达直弯手机，三用喷枪，强吸装置，吸唾器，漱口、冲盂装置，冷光口腔灯以及观片灯。（2） 高、低速手机是利用压缩空气作动力，使精密的微型气涡轮、气马达带动有刃切削钻头高速旋转，对病牙进行钻削、修磨。（3） 三用喷枪可分别喷射气、水、水雾，对治疗中的牙齿进行冲洗。（4） 吸唾器是利用水的压力，产生真空负压，抽吸病人口中的血水和唾液。（5） 强吸利用压缩空气产生负压，抽吸病人口中的血水、血块及固态碎屑。（6） 冷光口腔灯是利用卤素灯和镀膜光学玻璃，产生略大于口腔的长方形冷光斑，亮度可达15000Lux，使医生能清晰观察牙齿患处。2. 牙科椅：牙科椅的设计、制造采用了当前国际上先进的新材料、新工艺。我们按照人体的生理曲线，设计出牙科椅头靠（枕垫）、靠背和坐垫的圆弧曲面，并利用聚氨酯真空高回弹发泡技术一次成型制成衬垫，再用先进的无缝包皮技术覆上美观、柔软的人造革，使患者在舒适的坐、卧状态接受治疗，同时又便于对牙科椅的清洁、消毒。牙科椅的升、降和靠背转动由电脑控制面板上的按键操作，医生使用方便，并且当治疗结束时，只要一按复位按钮，牙科椅即自动下降到最低位置，靠背前倾到极限位置，便于病员走下椅子。三. 产品结构组成（一） 外形结构图一12345678910FJ5812345678910FJ58A1234567810FJ58B1234567810FJ58C11气控脚开关2吸唾和强力吸引器3痰盂4口腔灯5三用喷枪6低速气马达手机7观片灯8高速气涡轮手机9器械盘（上挂或下置）10地箱（外置或内置）11牙科椅（二） 型号说明FJ58型上挂式器械盘和外置地箱FJ58A型下置式器械盘和外置地箱FJ58B型上挂式器械盘和内置地箱FJ58C型下置式器械盘和内置地箱（三） 配置构成1. 治疗机部分FJ58FJ58AFJ58BFJ58C高速手机NSK四孔NSK四孔NSK四孔NSK四孔低速手机NSK四孔NSK四孔NSK四孔NSK四孔三用枪TY94TY94TY94TY94冷光口腔灯D140AD140AD140AD140A吸唾有有有有强吸有有有有净水瓶有有有有冲盂、漱口电控电控电控电控观片灯有有有有平衡臂椭圆型椭圆型椭圆型椭圆型气控脚开关TY30型四孔手机用TY30型四孔手机用TY30型四孔手机用TY30型四孔手机用器械盘上挂式下置式上挂式下置式地箱外置外置内置内置变压器TY304TY304TY304TY304牙科椅FJ94AFJ94AFJ94AFJ94A（四） 主要技术参数整机输入功率：1200VA外形尺寸1430mm1050mm1800mm净重220kg牙科椅座垫面离地面最低高度480mm座垫面离地面最高高度800mm座垫后倾最大角度10靠背后倾范围110 170头架上下滑动行程120mm最大负荷135kg治疗机熔断丝规格（网电源）：总电源加热器变压器RT1-20 520 6.3ARF1-20 520 2ARF1-20 520 2A高速涡轮手机转速(标准型)转矩(标准型)300000r/min0.06Ncm气动马达手机转速转矩14000r/min1Ncm口腔灯8000Lux15000Lux吸唾器负压27kPa强力吸引器负压10kPa漱口水温度405四. 关键设计参数验证（一） 平衡臂受力分析连体式牙科治疗设备的器械盘的稳定性是通过平衡臂以及平衡臂内的弹簧来实现的。平衡臂的平衡装置采用现有的技术，并对受力角度、弹簧压力等进行了计算、试验，达到了可以平衡2Kg物品的要求。下面是平衡臂的受力分析示意图：下面计算弹簧的参数值：首先将平衡臂的前框组合的自重G折算到器械盘的受力点处即W的受力点处，得到W=W+G/2=112.5N（1）对平衡臂在最高点时平衡状态进行受力分析：得L1N1Sin=L2WCos此时=10.41；=14.11；其中L1=133.5mm；L2=615mm得N1=2781N得弹簧受力为N2=N1Cos=2735.2N（2）对平衡臂在水平点时平衡状态进行受力分析：得L1N1Sin=L2WCos此时=9.63；=0；其中L1=133.5mm；L2=615mm得N1=3098N得弹簧受力为N2=N1Cos=3054.3N（3）对平衡臂在最低点时平衡状态进行受力分析：得L1N1”Sin=L2W”Cos此时=7.67；=-18.97；其中L1=133.5mm；L2=615mm得N1”=3673.1N得弹簧受力为N2”=N1”Cos=3640.2N 由图可知，弹簧的压缩量为X1=5.98mm；X2=7.28mm可算出弹簧的弹性系数:从最高位置到水平位置得：k1=(N2N2)/ X1=53.36N/mm从水平位置到最低位置得：k2=( N2”- N2)/ X2=80.48N/mm由于k1和k2的不等，对其取平均值得：k=（k1+k2）/2=66.92 N/mm67N/mm弹簧的材料为60Si2MnA，查第二版，第三卷机械设计手册表26.1-8得:p=740N/mm，根据计算得： FS=3978.8N；根据实际需要先取中径D=20mm，由式26.1-10：FS =d3p /8D得d=6.49mm，取推荐值d=6.5mm。（机械工程师手册）再由26.1-10：得D=20.05，故和初取值接近，取中径D=20mm再根据表6.13-3中的公式和实际需要得节距t=0.5D=10mm由于k取的平均值，故器械盘不会在任意位置都能平衡，因此在试制过程中设计了可调阻尼装置，施加少量的阻尼力就能使平衡臂达到平衡状态，并且上下运动时辅助作用力较均衡。（二） 牙科椅受力分析连体式牙科治疗设备的椅子升降机构采用的是平行四边形结构，原理是利用平行四边形的对边平行的特点使座垫在椅子升降过程中的保证统一角度位置不变，再利用气弹簧力和丝杆电机来使电动牙科椅匀速升降。电动牙科椅作升降运动时患者处在一个有利于牙科医生治疗的位置。气弹簧作用是在电动牙科椅在受载情况下动作和运输过程中起到保护丝杆电机的作用。设计时采用的运动轨迹图如下图:图为设计计算电动牙科椅最高、最低位及靠背的最前、最后位时采用的示意图,有图可知:电动牙科椅从最地位到最高位,下电机行程为103.10mm电动牙科椅靠背从最前位到最后位,上电机行程为120.23mm椅子部分升降结构的受力分析、计算如下：（1） 设计时要使其能承受135ON的力（2） 气弹簧在其行程范围以内，对椅子产生的力为常量F1=2500N（3） 电机在其行程范围以内，能对椅子产生的最大力为F2=8000N（4） 椅子的匀速上升是靠电机的匀速转动来控制的（5） 最不利于椅子上升的位置是载重情况下的最低位子（下极限位置）（6） 最不利于椅子下降的位置是空载情况下的最高位子（上极限位置）（7） 椅子自重G=1500N（8） 受力分析见下图先计算并判断在下极限位置时电机能否启动并匀速上升：电机能对椅子产生的最大竖直向上的推动力为：F2竖直=F2Sin=8000 Sin21=2867N气弹簧对椅子产生的竖直向上的推动力为：F1竖直=F1Sin=2500Sin20=855N椅子承受的外力极其自重G=1350+1500=2850N由于F2竖直+ F1竖直=3722NG=2850N因此电机是可以启动的，并且靠电机的丝杆来控制椅子的匀速上升。再计算并判断在上极限位置时电机能否启动并匀速下降：电机能对椅子产生的最大竖直向下的拉力为：F2竖直=F2Cos=8000Cos34=6632N气弹簧对椅子产生的竖直向上的推力为：F1竖直=F1Sin=2500Sin60=2165N椅子承受的自重G=1500N由于F2竖直=6632NG+ F1竖直=1500+2165=3665N因此电机是可以启动的，并且靠电机的丝杆来控制椅子的匀速下降。下面对丝杆强度进行校核：对电机来说最危险位置是电机在最高位置处，电机承受的最大轴向力为F=6632/Cos34=8000N已知电机转速为n=1400r/min；功率P=320W；丝杆的底径d1=15.5mm根据公式P=Tn/9550得T=2182.86Nmm根据机械设计手册中表34.2-3公式=(4F/d12)+3（T/0.2 d12）