文档包括:
说明书一份,36页,12800字左右.
英文翻译一份.
任务书一份.
开题报告一份.
图纸共25张:
A0-装配图.dwg
A0-8个A3零件图.dwg
A0-16个A4零件图.dwg
摘要
本课题是对人体髋关节模拟试验机机械传动部分的研制。模拟试验机是一台集机、电、液技术于一体的专用台架试验设备。试验机的工作原理是将股骨头和髋臼部件试样按照其正常位置安装于试验台上，通过试验装置使两者之间产生规定的随时间变化的负载及相对角运动。该机械设计时考虑的主要因素是使其在实验室环境中能够正确模拟人体髋关节的实际运动工况，以使试件在试验过程中产生的摩擦机理、磨损形式与实际使用条件下相一致，从而可以准确、可靠地测试人工关节材料的生物摩擦学特性参数，为临床应用提供指导性试验数据。根据以上要求设计出试验机的总装配图。该试验机要求的最大试验载荷为1t，要求主轴转速为60rpm。假设作用在股骨头头部的载荷为1t，则可以算出最大阻力。选则直径为50mm的股骨头，求出最大扭矩，由此确定电机的功率从而计算出最小轴径。根据最小轴径初选各个零件的尺寸。通过校核确认其安全以确保试验机正常运转。电机运转时通过联轴器带动主轴旋转，从而带动固定在主轴轴端的偏心轮转动，试件座安装在摆轴上和摆轴一起饶中心轴线转动。使得由关节球支架固定在试件座上的关节球头和髋臼试件之间产生摩擦，从而达到试验的目的。其中髋臼试件由骨水泥固定在髋臼座上，冲击载荷由液压缸提供作用于自定心轴上，通过髋臼支架最终作用在关节球头上，加上关节球头随试件座绕中心线转动。这样实现模拟人体髋关节的实际运动，使其产生的摩擦机理、磨损形式与实际使用条件下相一致，以达到设计该试验机的初衷。
关键词：关节试验机 ;模拟试验 ;人体髋关节 ;摩擦机理
Abstract
A hip simulator had been designed and manufactured in this study. Simulation test is a set of mechanical, electrical, fluid technology in one of the special bench test equipment.The principle of the simulator is fit the stock bone and the part test specimen to its normal position in the test platform, causing the variation load changing with the time and the relative angular motion between them through the test equipment. The primary factor which this machine design considered is whether it can simulate the human body coxa correctly in the laboratory environment, so that the friction mechanism, the attrition form of the test sample which produces in the testing with the actual exploitation conditions under consistent, thus may be accurate, reliably test the biological friction of the artificial joint material, provides the guidance tentative data for the clinical practice. Designs the testing machine according to the above request the assembly drawing. The biggest experimental load of this testing machine requests is 1t, the main axle rotational speed is requests 60rpm. The supposition function in the thighbone leader's department load is 1t, then may figure out the biggest resistance. Elects then the diameter is the 50mm stock bone, extracts the maximum torque, from this determines the electrical machinery the power thus to calculate the smallest axle diameter. According to smallest axle diameter primary election each components size. Through the examination confirmed its security by guarantees the testing machine normal work. The electrical machinery revolves when revolves through the shaft coupling impetus main axle, thus leads fixes in the main axle axial-tab terminal eccentric rotation, the test sample place installs on the pendulum shaft and the pendulum shaft forgives the central axis rotation together. Causes to fix by the joint ball support in the test sample place the joint ball and between the acetabulum test sample has the friction, thus achieves experimental the goal. Acetabulum test sample fixes by the bone cement in the acetabulum place, the impact load provides the function by the hydraulic cylinder on the self-centering axis, finally affects through the acetabulum support on joint ball, in addition joint ball circles the middle line rotation along with the test sample place. Like this realizes the simulation human body coxa proper motion, causes the friction mechanism, the attrition form which it produces with the actual exploitation conditions under to be consistent, by achieved designs this testing machine the original intention.
Keywords: hip simulator simulative test hip jiont wear mechanism
目 录
1 绪论 1
1.1 引言 1
2方 案 3
2.1 人工髋关节模拟实验机的研究现状 3
2.2 髋关节结构及运动分析 5
2.2.1人体髋关节结构 5
2.2.2髋关节运动特性分析 6
2.2.3人工髋关节结构 6
2.3 设计方案 7
2.4 机械传动部分的运动特性分析 8
2.5磨损量的测定及磨损率的计算 11
2.5.1磨损量的测定 11
2.5.2临床磨损率的计算 12
2.5.3磨损因数的计算 13
3设计计算过程 14
3.1 理论计算 14
3.1.1选取电机功率 14
3.1.2主传动轴的设计 14
3.1.3初选摆轴的大小 15
3.1.4液压缸的结构尺寸设计 17
3.2 装配图及主要零件图设计 18
3.2.1装配图草图 18
3.2.2零件图草图 18
4零件校核 20
4.1主传动轴的校核 20
4.2主动轴上轴承的校核 22
4.3摆轴的校核 22
4.4摆轴上轴承的校核 24
结论 25
致谢 26
参考文献 27
附录 专业英语翻译 29
任务书
1.毕业设计的背景：
随着人类社会的发展与进步，人的生命价值被广泛认同。由疾病、事
故和战争等原因导致大量人体骨骼病变和损伤，使得许多人成为残疾而失
去基本生活能力，给病人的家庭及社会都带来极大的影响和沉重的负担。
为减轻病人的痛苦，提高他们的生活质量，医学界一直致力于解决人体骨
骼的材料、成型、植入和再生性的问题。积极开展人工关节生物摩擦学特
性方面的研究，掌握置换关节材料在生物机体环境内的摩擦磨损行为规律，
在人工关节的开发中引入摩擦学设计（包括基于生物力学的关节配副载荷
理及有效识别等），对于提高人工关节的使用质量，延长其临床寿命和减轻
患者痛苦具有重要的现实意义。
2.毕业设计(论文)的内容和要求：
根据人类行走时髋关节的运动特点，结合人工关节结构特征，研制一种
能正确模拟髋关节运动的试验机械。该机械设计时考虑的主要原因是使其
在实验室环境中能够正确模拟人体髋关节的实际与运动工况，以使试件在
实验过程中产生的摩擦机理、磨损形式与实际条件下一致，从而可以准确、
可靠的测人工关节材料的生物摩擦学参数，为临床应用提供指导性数据。
基本要求
1设计试验机的装配图及主要的零部件图（约合Ao图纸4张）
2编排指定的试验机主要零件的制造工艺一份
3设计说明书一份
4翻译约4000单词量的相关英语文献
3.主要参考文献：
[1]黄传辉.人工髋关节的磨损行为及磨粒形态研究.中国优秀博硕士学位论文.
[2] 邱宣怀等，机械设计[M]，高等教育出版社
[3] 朱龙根等，简明机械设计零件设计手册[M]，机械工业出版社
[4] 谢铁邦等，互换性与技术测量[M]，华中科技大学出版社
[5]陈长春. 髋关节置换用股骨假体材料的研究与应用[J]. 材料导报, 1998, 12(6):1
[6]葛世荣, 熊党生, 王纪湘. 人工关节的摩擦学问题及其研究现状[J]. 生物摩擦学与
人工关节学术研讨会论文集. 上海, 2000 年 9 月:27-30.
[7]郭治天, 熊党生, 葛世荣. 表面粗糙度对超高分子量聚乙烯的生物摩擦学特性的影
响[J]. 生物摩擦学与人工关节学术研讨会论文集. 上海, 2000 年 9 月:31-34.
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