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电动无针注射器设计三维建模【含16张CAD图+说明书1.8万字46页，开题报告带三维图】

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电动无针注射器设计三维建模

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shangwaike.prt.5

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垫圈A4.dwg

外壳A2.dwg

弹簧A3.dwg

挡圈A4.dwg

控制套A4.dwg

撞针A4.dwg

支撑座A4.dwg

电路图2.dwg

电路图A3.dwg

磁铁套筒A4.dwg

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调节套A3.dwg

调节杆A3.dwg

连接套A4.dwg

通电磁铁A4.dwg

铁锤A4.dwg

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关键词：: 电动注射器设计三维建模 16 cad 说明书仿单 46 开题报告讲演呈文

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垫圈A4.dwg

外壳A2.dwg

弹簧A3.dwg

挡圈A4.dwg

控制套A4.dwg

撞针A4.dwg

支撑座A4.dwg

电路图2.dwg

电路图A3.dwg

磁铁套筒A4.dwg

装配图A1.dwg

调节套A3.dwg

调节杆A3.dwg

连接套A4.dwg

通电磁铁A4.dwg

铁锤A4.dwg

摘要

无针注射不同于传统的皮下注射，它是一种全新的注射方式，具有痛苦小、药物吸收好、操作方便、消除了交叉感染等诸多优点。我国对无针注射器的研究起步较晚，在技术层面和国外先进水平存在不小差距，目前尚处于研发阶段。本文在分析无针注射器原理及结构的基础上，设计了电磁式无针注射器，主要研究工作如下：

1．对国内外无针注射技术的发展现状进行研究，分析了无针注射的注射机理，运用工程设计学方法分析了无针注射器的结构特点，制定了无针注射器系统结构设计方案。

2．设计的电磁驱动式无针注射器机构，来完成计量可控的给要注射，详细设计了由铁锤、弹簧和电磁铁所组成的撞击系统，以及安瓿头安装装置，机构简单，稳定性强。

3．设计驱动和控制装置，完成交流电变直流和控制电磁铁通断电等功能。

4．根据以上设计，进行了三位建模，验证了设计的可行性，并为样机制作打下基础。

所设计的电动无针注射器，冲击力大，注射效果好，注射计量可控，有很好的商业价值，值得推广应用。

关键词无针注射器；电磁铁；安瓿头

Design of Electric Syringe Without Needle

Abstract

Compared to conventional subcutaneous injection, the needle-free injection is a new way, with a painless, drug absorption, easy to operate, eliminating cross-infection and many other advantages. Domestic syringe without a needle of a late start, lagging behind foreign technology, is still in the research and development stage. In this paper, based on the analysis of a syringe without a needle structural characteristics, design the electric syringe without a needle, the main research work are as follows:

1．Needle-free injection technology development status at home and abroad, needle-free injection mechanism, use of engineering science analysis of the structural characteristics of needle syringe, developed a syringe without a needle system structure design.

2．Design of electromagnetic drive type syringe without needle agencies, to complete the measurement control for injection, the detailed design of the hammer, springs and electromagnet impact system, as well as ampoule head installation, simple structure, strong stability.

3．Drive and control device design, complete the ac and dc control electromagnet power tong, and other functions.

4．According to the above design, the three modeling, verify the feasibility of the design, prototype production and to lay the foundation.

The designed electric syringe without needle, huge impact, injection effect is good, the injection metering control, have good commercial value, worthy of popularization and application.

Keywords　 Syringe without needle，electromagnet，ampoule head

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1 无针注射器简介 1

1.1.1 无针注射的概念 1

1.1.2 无针注射的原理 2

1.2 国内外发展状况 2

1.3 课题研究的目的及意义 3

1.4 本课题研究内容 4

1.5 本章小结 4

第2章无针注射器原理及结构设计 5

2.1 无针注射器原理方案设计 5

2.1.1 总功能分析 5

2.1.2 功能分解 5

2.1.3 功能元求解 6

2.1.4 系统方案求解 6

2.1.5 方案工作原理 7

2.2 电动无针注射器机械结构设计 8

2.2.1 弹簧设计 8

2.2.2 外壳设计 9

2.2.3 支撑座设计 10

2.2.4 铁锤设计 11

2.2.5 撞针设计 11

2.3 本章小结 12

第3章电动无针注射器的控制系统设计 13

3.1 电磁力计算 13

3.2 驱动电路设计 14

3.2.1 电路元件 14

3.2.2 电磁控制方案 17

3.3 本章小结 18

第4章电动无针注射器的三维造型 19

4.1 Pro/E简介 19

4.2 各零件的三维建模 19

4.2.1 安瓿头的三维模型 19

4.2.2 垫圈的三维模型 21

4.2.3 支撑座的三维模型 22

4.2.4 弹簧的三维模型 23

4.2.5 外壳的三维模型 23

4.3 电动无针注射器的三维建模 24

4.4 本章小结 25

结论 26

致谢 27

参考文献 28

附录 30

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磁铁套筒A4.jpg

弹簧A3.jpg

挡圈A4.jpg

电路图2.jpg

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垫圈A4.jpg

控制套A4.jpg

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调节杆A3.jpg

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铁锤A4.jpg

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内容简介：: 哈尔滨理工大学毕业设计（论文）任务书学生姓名：姚照文学号： 1230060131 学院：荣成学院专业：机械设计制造及其自动化任务起止时间： 2016 年 2 月 29 日至 2016 年 6 月 26 日毕业设计（论文）题目：电动无针注射器设计毕业设计工作内容： 1、熟悉课题、调研、收集资料、撰写开题报告 (第 1 ) 2、方案设计 (第 3 ) 3、总体设计、设计驱动电路 (第 6 ) 4、绘装配图及零件图 (第 9 ) 5、撰写说明书、翻译资料、准备答辩 (第 14 ) 资料： 1、龚溎义机械设计课程设计指导书 M. 北京：高等教育出版社 2、澲良贵纪明钢 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社 3、曾莉群无针注射器研发 D. 浙江大学 . 硕士毕业论文 . 2008 4、邵文鹏 , 王韵晴无针注射器的研究进展 J. 中国医疗器械信息 . 2015 指导教师意见：签名：年月日系主任意见：签名：年月日教务处制表第 1 页共 14 页塑料注射模拟和设计模制过程摘要本文介绍了一种产品的注射模具设计生产。它被划分为三个部分：设计、仿真和分析。塑料产品的设计有两种不同形式，但具有相同的功能。产品使用简单，并延长了产品的使用时间。计算机辅助形式（和计算机软件 3D）设计模具产品中。二是在室温模具中设计成不同的产品以交换，以产生两种不同的产品。机械制造计算机辅助（和计算机软件用来生成一些数控加工的代码。使用塑料流体分析进行的软件（零件说明第四版）从中分析位置注射剂，材料温度和注射压力可以确定。还可以发现分析产品预期缺陷，如焊接线和被困空气。关键词：可变插入模具，注射压力，气泡，喷射位置，模具设计说明如今，在注塑加工刀具的模具及工艺是一个世界上增长最快的产业。现在的塑料从家庭用品到太空旅行，从运输包装，医学玩具，到桥梁建筑运几乎所有的应用程序都使用。一般来说，注塑是形成所需形状的一个过程，由熔化的塑料材料并使塑料在压力下进入模腔。期望的塑料形状是通过冷却热塑性或通过热固性化学反应完成的。模具设计与制造是一个昂贵和高科技的过程。因为它使用了以科学为基础的计算机辅助工程（件来分析和模拟塑料配件，电脑辅助设计（件设计复杂的塑料制品和计算机辅助制造（程序设计制造。计算机技术的进步导致更多计算机成本比例提高，计算机数字控制铣床（锁存器来运行。因此，这种优势和昂贵的技术将提流程和高效率的一致性。因此，对于这个快速增长的行业新技术是至关重要的，目的是以确保技术达到完美。因此，电脑辅助工程（理麦克罗公司一直供应和计算注塑成型的塑料材料内的流动。理论塑料填充模具注塑成型过程可以被分解成三个阶段： 1 填充阶段 2 加压阶段 3 补偿阶段填充阶段涉及塑料部件的注塑成型工艺时要明确的是重要的元素如何在塑料模具中填充。在模具注射填充阶段，熔融塑料被注入到空腔中，直到刚填充空腔。当塑第 2 页共 14 页料流入空腔后塑料接触模具壁迅速冷却，这将创建一个塑料模具和熔融塑料的冷冻层。屏 1 显示了材料的扩散是从后向前推着走，流到前方的边缘进入接触的模具并且冻结，一旦冷冻，冷冻层中的分子没有更高的去向，去向也不会改变。屏 1 模具内熔融塑料的流动红色的箭头显示熔融塑料的流动方向，深蓝色层显示针对模具壁上冷冻的塑料层。绿色箭头指示的方向是热量从聚合物熔体流进模具壁。当冷冻层达到一定厚度达到平衡时，通过空腔流动冷冻层获得更多的熔融塑料热量，并到达模具后失去热量。这通常发生在早期的注塑成型过程中的后几十分之一秒。加压阶段加压阶段后会发生完全填充到空腔区的填充阶段。在这个阶段，所有的流动路径将被熔融的塑料填充。在空腔中的填充区域的边缘和角部分可能不包含塑料，为了完全填充几何形状，在加压阶段额外的塑料被压入模腔内。屏 2 显示填充阶段（左侧图像）结束和加压阶段（右侧图像）结束之间的差异。注意填充阶段结束时留下的未填充角落（蓝色圆圈内）。黄色锥表示聚合物注入位置，红色表示的是塑料。第 3 页共 14 页屏 2 填充阶段和加压阶段的区别补偿阶段塑形材料形成熔融材料的固体，具有高体积收缩，平均它会收缩 25%。因此加压阶段后，更多的材料被注入到空腔中以补偿冷却后的塑形收缩。这就是补偿阶段（件帮助文件）模具基本建立模具设计和制造是注射成型系统中认为最重要的过程。这是因为模具设计和模具制造的生产效率和产品质量有很大的影响。基本上模具的功能是双重的。第一是灌输所需形状的聚合物，第二就是冷却模具中包含一个或多个空腔注射模具零件，包括两个基本部分：注射塑料定半膜的一侧半关闭或顶侧移动，这两个模具被称为分型面。该模具将决定最终产品的性能，如大小、形状、尺寸和表面精加工。通常称为通过中心进料通道浇注到模腔的填充是熔化的塑形材料。模具将与注塑机料筒喷嘴相吻合。表 1 是模具组件和汇总表。模具设计开始一个新的模具设计。设计者应该掌握一些重要的点。即在产品外观设计材料的使用，材料的正确收缩，腔和模架的选择，进一步避免一些错误。在最后的装配中，犯的错误可能造成不合适的模具，使塑料产品不被承认并且被客户拒绝。图一显示了模具设计图表。第 4 页共 14 页图 2 程序图部分顾问模拟件。屏 5 显示黄色的圆锥形状表明本文分析的位置与浇口位置放置在顶部的新型固体模型。在注射和传递成型中认为浇口是模制件的一部分，它允许熔融树脂流入流道或从浇口进入型腔。浇口和浇道的尺寸形状可能是相同的，但是一般来说是非常小的。这里存在一个最佳的浇口尺寸，对于适合的填充率它应该足够大，对于密封防止回流或过度包装它又足够小。产品模拟结果在启动仿真过程中，部分信息进行设置，如材料供应商和材料等级。这些通常已经在据库中设置，用户仅仅选择材料规格的特点，表 2 表示用于此分析的要素：第 5 页共 14 页屏 5 浇口位置的实体模型浇注过程特点成型工艺规范零件名称辑版材料等级 650 模具温度 50 熔体温度 235 最大注射压力 60 充时间填充时间是填充空腔内部所需要的时间，它也显示塑形材料如何流入填充模具。从我们知道缺料（其中没有填充模型）的部分将显示。从这个结果中也可以了解焊接线和气泡的形成，屏 6 显示模具材料填充。屏 6 100%材料填充的塑料件中填充质量在塑料腔内，填充质量结果显示了该区域的概率，这个结果来自于压力和温度。填充质量用三种颜色显示，绿色，黄色，红色并且半透明。用绿色表示完全第 6 页共 14 页填充，黄色表示可能填充困难或是有质量问题，红褐色表示填充困难或是有质量问题，并且半透明的将不能填充（缺料）。如果模腔不能填充，无论设计浇口位置，塑料的选择或是加工条件都必须做一些改变。然而，为了确保高质量的完成零件，塑料必须完全填充模腔。屏 7显示用这种分析填充质量。屏 7 填充质量注射压力模型的每个位置上的颜色表示在该模型上的压力，两种颜色显示高压（红色）和低压（蓝色），注射压力可以连同压降显示结果。例如，事实上同一个区域可能注射压力过高，即使零件的一个区域已经有了一个可以接受的压降，高的注射可以造成过度填充。为了减少这种情况的发生的机会，按照下列步骤操作： 1 增大最大喷射压力 2 改变聚合物注射位置 3 改变零件的尺寸 4 选择不同的材料屏 8 显示从 0 射压力的结果。第 7 页共 14 页屏 8 注射压力压降屏 9 显示压降结果。在填充位置，压力将从注射位置到填充部分的端部下降。高压降区域（红色）通过低压降区域（蓝色，）使用一系列颜色去表示压降结果。压降是决定填充结果质量的一个因素之一。屏 9 压降气泡屏 10 显示气泡结果分析，蓝色的小气泡显示的是零件上的气泡。所在的区域气泡结果显示，在会聚的地方熔体停止至少 2 个流量的位置，或者在最后填充点气泡被困住。为了阻止会聚流位置包围和气泡陷阱的发生，通过以下平衡流量路径： 1 使用流量引导 /导流板 2 改变零件壁厚 3 改变注射聚合物位置第 8 页共 14 页屏 10 气泡模具开发在对所有的产品拟之后，模具设计优先作用于模拟结果，仅一个模具底座被用来生产 2 个不同塑料零件，这是因为几乎 70%的塑料产品外形是相似的，所以在这种情况下使用可改变的镶块，核心嵌件将作为永恒嵌件，更改滑块和模腔插入件用辑版本和贴版本，屏 11 显示用辑版本和粘贴版本的模腔和核心镶块。屏 11 模腔 ,核心和镶块模架尺寸对于这个项目，三版类型系统模架势用于精确控制，模架的尺寸是的25050A 版尺寸是 100B 版尺寸是 70块尺寸是 100第 9 页共 14 页和脱料块（简称记五金）模具基础手册）。脱料版的作用是移出塑料零件横浇道。同时就认为塑料零件是一个好的产品不需要润色。对于这个模架，每次只有一个模腔浇注，熔融材料的塑料将流经浇道的空腔。冷却之后，塑料零件将变硬粘住镶块，同时通过使用肩式喷射器喷出。三版模具在这个项目中使用三版模具是因为对于熔融塑料，浇注口小并且三版模具的浇注系统在第二分离平面平行于主分离面。当模具是开放时，第二个分离面允许浇口和浇道喷射。在三版模具中，浇道将从模腔喷射分离，塑料件注射后不需要经过任何润色过程（罗 1986） . 滑块核心当设计底座塑料件时，例如侧控，侧凸台时使用核心滑块。核心滑块是因定连接板 B（指板 14）和板 A 上的两个角销。当模具打开时，角销将从模具位置中水平移除核心滑块。在模具打开用时，核心滑块运动数量将取决于角和滑块移动到角销的距离。核心滑块足够移动是为了推杆完全取出塑料件。冷却系统（水力槽）水力槽是从核心滑块喷射，控制模具表面温度和冷却熔融塑料成为僵化状态。对于这个项目，水力槽的设计钻孔沿着模腔芯块和滑块的长度。冷却系统是模具的垂直方向。屏 12 显示了模具内水力槽的流动。屏 12 模具中心水力槽流动第 10 页共 14 页浇注系统浇口是连接浇注系统和模压部分，加上附加材料必须克服正常的热收缩部分，它必须允许足够的材料流入模具填充件。在这个项目中，当模具打开部分将被自动从浇道移除并且不需要接触塑料产品时，使用倾斜销浇口。屏 13 显示精确定位浇口系统。屏 13 精确定位浇口系统完成模具装配屏 14 显示完成模具装配为辑版本，屏 16 和 15 显示出的横截面，用于模具关闭组件和打开的装配位置。模具设计在塑料工业，经出现，现在显示的是本世纪最重要的进步技术之一。在较短时间内并且在模具设计师的创造力，使用在更好的设计中，而不是在做塑料零件重复的模具设计。第 11 页共 14 页屏 14 完整的模具模型屏 15 横截面模具封闭组优点在设计方面模具优势 a)术通常用于数控（工技术制造的模具，也能够在数据基础上创建三维产品模型并自动生成。第 12 页共 14 页 b)以帮助设计师加快塑料零件和模具设计过程，并缩短很长时间。屏 16 横截面模具封闭组 c)具制造中对于那些熟练的模具制造商，提高更多的挑战和工作满意度，模具制造将提高工作生活质量。 d)方便用户重新定义零件尺寸，这意味着它可以提高模具设计质量，减少错误质量。具设计方法应用在这个项目中，这个类型的用 2000 软件。模具制造环境的一个扩展。包括各个方面生产模具的设计。比如模架、热流道系统创建、水线、锥钉孔、收缩孔和数以百计的其它功能。模具创建产扩展到产领域。覆盖 3 5 轴铣削。 2 和 4 轴电火花线切割、车削、激光、火焰等，具备一个宽幅的能力。在创建详图和生成数控加工刀路的实际模具过程中，所有模具设计之后。C 和造生产将再次发挥重要作用。数控刀路是来源于产品模型数据库。 3D 模型产品路线完成将直接从数据库中提取模具设计制造。例如，从数据库模具的核心插入想做一些制造业。一些重要特性在始之前必须考虑，像图进给率、主轴转速、步长深度、铣削材料、注塞速度、坐标系和力铣刀种类。启动要能确定工件尺寸，然后设置工件的坐标系统。工件坐第 13 页共 14 页标设置必须与床中的坐标相同。错误的设置会造成机器和工件崩溃。在选择制造过程后，决定使用什么样的制造工艺，例如分析体积、侵吞、钻孔和传统的表面， C 使用了能计算机辅助制造）软件将加工代码转换成计算机代码。像 G 码和 M 码的加工代码将被存储在，然后制造运行。屏 17 显示了实际制造运行之前的实体模型模拟。屏 18 中红色线是工具运行对点的位置。屏 17 实体模型模拟屏 18 线框仿真模拟创建必要数据库来驱动数控机器的一个分。它通过提供工具来制造，工程师遵循逻辑顺序步骤进行，从设计模型到以为数控机床进行后处理。在图 3明可以基本概括了程（讨论和结果概括设计的塑料部分是基于汽车司机的需要。当驾驶者到达收费站时，为了驾驶员容易拿到它，塑料部件支架盒放置在卡中或程票中。在这个项目中，塑料部件被设计成两种不同类型的产品。设计在一个多变的插入模具基础上，只用一个模具基础将降低制造业的成本和时间。来自于 C 是用来设计模具和制造行业，精确度和公差是重要的问题，所以在模具设计中使用提高工件质量并且在生产中减少出错次数。从分析模拟仿真提供了足够的信息结果如填充时间、注射压力和压力降。用户可以避免在实际注塑中的塑料缺陷如缩痕，停顿 ,，气泡和超紧密堆积作用。分析还将帮助模具设计师以最小的修改来设计一个完美的模具，这也减少模具设置时间。这个分析和仿真将帮助减少时间和成本。第 14 页共 14 页图 3 总结程哈尔滨理工大学毕业设计 (论文 ) 开题报告学生姓名姚照文学号 1230060131 专业机械设计制造及其自动化班级机械 12 指导教师杜野 2016 年 3 月 6 日课题题目及来源：题目：电动无针注射器设计题目来源：自拟课题研究的意义和国内外研究现状：课题研究的意义：传统的注射器是通过不锈钢针头注射人体，容易造成局部皮肤损害、出血，不仅疼痛显著，令多数患者（特别是小孩）产生害怕，并且大量一次性注射器使用后即成为威胁环境健康的医用垃圾，据报道，在美国 440 万医务人员中，每年因针头或医疗锐器刺伤的人数达 80 万，护士每年发生的针次伤达 80 100 万次。1994 年，联合国儿童基金会在免疫接种会议上， 2002 年， “全球安全注射网络年会鳌注射后废弃物管理技术研究会”提出安全注射的要求，呼吁积极推广无针注射技术，无针注射的需求，促使了本课题研究。与传统的皮下针头注射器相比，电动无针注射器的有点很明显。无针注射是通过高速射流注射一小股药物到皮下，无针扎伤害危险，避免皮肤受损引起感染。没有传统注射器使用的针头，避免了针头暴露感染。在使用和效果上迅速便捷，易于操作，可以在任何地方使用。现如今大多数的疫苗是采用有针头注射器注射的，虽然有针头注射器使用广泛，基于针头的方法仍然有一定的局限，比如人们对使用针尖的恐惧症，因针头而产生的伤害事故，以及在一些发展中国家由于重复利用针头而导致大数量的毒感染，无针注射器可以很好的解决以上的一系列问题，根据粗略统计，它有如下优点：（ 1）无针扎伤害、无疼痛（ 2）排除可能产生的交叉感染（ 3）注射完成后处理费用低（ 4）注射的药物易吸收（ 5）易于操作、简捷并且可以在任何地方使用（ 6）药物注射剂量准确（调）（ 7）消除针头刺破事故的发生综上所述，本课题的研究有着广泛的意义和使用价值。国内外无针注射器发展状况 : 发达国家对无针注射器的研究非常重视，无针注射技术发展迅速，除了已经被人们熟知的液体无针注射技术，粉末无针注射也开始发展和应用。与应用液体无针注射器比起来，粉末无针注射是一个更新的注射平台。第一个施用于液体的无针注射器于 20 世纪 40 年代设计，用于大规模的疫苗接种，液体无针注射器从那里便开展起来。而第一个粉末无针注射的专利在 1993 年发表，第一次临床试验则在 1997 年。近年来，随着我国生物工程技术的日益成熟和广泛使用，大量的生物技术药物问世，为开辟更简便的蛋白 /多肽类药物和基因药物的给药途径，研制出了无针注射给药系统。胰岛素是蛋白 /多肽类药物中的典型代表，有多种新型给药系统用于开发胰岛素新制剂，与使用有针头注射器的传统注射剂相比，无针注射给药系统更适合于又恐针感的病人、儿童患者，并消除了交叉感染。国外发展现状经过七十年的研究沉淀，国外对无针注射的研究已经进入市场开发阶段，目前，英国、美国在该领域处于领先地位。目前，司主要从事机械动力无针注射给药系统的研究，已开发了系列产品。与其他无针注射技术相比，机械动力无针注射给药系统科技含量较低，提高药液传递效率必须使用高强度弹簧，其优势在于较容易进行机械加工，使用时不产生噪音。药公司和司分别开发了系列高压气体动力无针注射产品，应用于递送罗氏公司的干扰素和抗菌素、司的流感疫苗、司的小分子量肝素、其他的还有乙型肝炎疫苗、胰岛素、吗啡、利多卡因、红细胞生成素、生长激素等药物。药公司开发的产品主要以高压氮气为动力源，司开发产品以高压二氧化碳为动力源。国内发展状况目前，我国在无针注射器研制上仍然处于初级阶段，已有国产化无针注射器，无针注射器是我国自主研制的试验用无针注射器。此外浙江省医疗器械研究所与浙江大学也在联合研究无针注射器产品，并且再进一步做临床分析。随着科技的进步，无针注射器存在的问题将逐步得到解决，加快发展。在不久的将来，各种无针注射器产品必然被广大消费者熟知并认可。无针注射药物品种将会有更大的选择空间，蛋白质组学研究的推进将发掘更多适用于无针注射给药的蛋白 /多肽类药物，国外在无针注射领域已很成熟，我国也在不断的研究，在不久的将来，我国也会在这一领域有所发展和创新。课题研究的主要内容和方法，研究过程中的主要问题和解决办法：课题研究的主要内容 : 1、阐述无针注射器的研究目的及意义，以及国内外的发展状况； 2、在深入分析产品需求的基础上，提出无针注射器的研究要求，并机械产品概念设计的理论与方法，完成无针注射器的概念设计；之后在详细设计的步骤中主要完成选择方案的设计； 3、具体介绍，选择出设计产品所用的动力源，或选择机械动力注射或是选择高压气体无针注射； 4、电动无针注射器结构设计，绘制零件图及装配图； 5、电动无针注射器电路设计；课题研究的主要方法：（ 1）收集资料，了解并电动无针注射器的工作原理和各模块的功能。（ 2）确定设计大体思路，撰写开题报告，按照要求完成具体的设计内容。（ 3）根据设计任务书的要求，熟悉相关软件三维制图软件定设计方法及设计要点。按要求完成完整的设计计划及预期达到的结果，进行相关设计及计算。（ 4）对所设计的电动无针注射器进行三维建模和仿真。（ 5）对设计说明书初稿进行相关格式修改，对设计图纸并进行修改。研究过程中的主要问题和解决的方法： (1)无针注射器功能结构设计机械产品的功能是指机械产品的用途或所具有的特定工作能力。机械系统和其他系统一样都存在着能量流、物质流和信息流的传递与交换。因此机械产品的功能具体来说，是实现能量、物料、信息的传递与变换；是实现作用对象（物料、能量和信息）的特征变化。通过对无针注射器的抽象化描述之后，可以把总功能描述为无针条件下进行喷射注射，他的黑箱示意图如图 1 所示。他是以物料的转换为主的机械系统，也即物料流为主流，输入物料是药物和人体的某部位，输出物料流是已完成注射的人体某部位。图 1 无针注射器黑箱示意图由无针注射器的喷射流程分析可得，无针注射器由储药、加载、触发、喷射、注射几个步骤组成，其流程图如图 2 所示：图 2 无针注射器动作流程图（ 2）系统方案设计机械产品概念设计最终要实现机械运动方案设计，也就是执行机构系统方案设计。执行机构设计的构思与设计是概念设计中重要的部分，主要是动力系统、传动及执行系统和控制系统，其中执行系统是执行机构的设计核心。本次设计的电动无针注射器，机构设计方案是把电能转化为电磁能，把电磁能转换为弹簧的弹性势能，弹簧作为主要的动力源，把压缩弹簧的弹性势能转化为使药喷射出的动能。课题研究所需的参考文献： 1周旭 D2008 2陈黄飞广东工业大学华立学院 3罗丽君无针注射器的临床应用及研究现状 2015 4龚溎义机械设计课程设计指导书 M. 北京：高等教育出版社 5澲良贵纪明钢 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社 6曾莉群无针注射器研发 D. 浙江大学 . 硕士毕业论文 . 2008 7邵文鹏 , 王韵晴无针注射器的研究进展 J. 中国医疗器械信息 . 2015 8贾军朋苏州大学 9李金柱华中科技大学 10周旭肖小河解放军药学学报 11赵丽娜浙江大学 . 2012 指导教师审查意见：指导教师签字： 20 年月日指导委员会意见审核意见：组长签字： 20 年月日哈尔滨理工大学学士学位论文 - I - 电动无针注射器设计摘要无针注射不同于传统的皮下注射，它是一种全新的注射方式，具有痛苦小、药物吸收好、操作方便、消除了交叉感染等诸多优点。我国对无针注射器的研究起步较晚，在技术层面和国外先进水平存在不小差距，目前尚处于研发阶段。本文在分析无针注射器原理及结构的基础上，设计了电磁式无针注射器，主要研究工作如下： 1 对国内外无针注射技术的发展现状进行研究，分析了无针注射的注射机理，运用工程设计学方法分析了无针注射器的结构特点，制定了无针注射器系统结构设计方案。 2 设计的电磁驱动式无针注射器机构，来完成计量可控的给要注射，详细设计了由铁锤、弹簧和电磁铁所组成的撞击系统，以及安瓿头安装装置，机构简单，稳定性强。 3 设计驱动和控制装置，完成交流电变直流和控制电磁铁通断电等功能。 4 根据以上设计，进行了三位建模，验证了设计的可行性，并为样机制作打下基础。所设计的电动无针注射器，冲击力大，注射效果好，注射计量可控，有很好的商业价值，值得推广应用。关键词无针注射器；电磁铁；安瓿头哈尔滨理工大学学士学位论文 - to is a a to a of a is in In on of a a a as 1 at of of of a a 2 of to of as as 3 ac dc 4 to of to is of 尔滨理工大学学士学位论文 - 目录摘要 . I . 1 章绪论 . 1 针注射器简介 . 1 针注射的概念 . 1 针注射的原理 . 2 内外发展状况 . 2 题研究的目的及意义 . 3 课题研究内容 . 4 章小结 . 4 第 2章无针注射器原理及结构设计 . 5 针注射器原理方案设计 . 5 功能分析 . 5 能分解 . 5 能元求解 . 6 统方案求解 . 6 案工作原理 . 7 动无针注射器机械结构设计 . 8 簧设计 . 8 壳设计 . 9 撑座设计 . 10 锤设计 . 11 针设计 . 11 章小结 . 12 第 3 章电动无针注射器的控制系统设计 . 13 磁力计算 . 13 动电路设计 . 14 路元件 . 14 磁控制方案 . 17 章小结 . 18 第 4 章电动无针注射器的三维造型 . 19 简介 . 19 零件的三维建模 . 19 哈尔滨理工大学学士学位论文安瓿头的三维模型 . 19 圈的三维模型 . 21 撑座的三维模型 . 22 簧的三维模型 . 23 壳的三维模型 . 23 动无针注射器的三维建模 . 24 章小结 . 25 结论 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28 附录 . 30 哈尔滨理工大学学士学位论文 1章绪论针注射器简介无针注射器是一种不需要针头，就可以对人体注射的医疗器械，它的工作原理是利用动力源迫使药液从安瓿头小孔挤出，使药液具有一定的压力，刺破人体皮肤，形成小孔，使药液通过进入皮下组织，无针注射器的特点是消除了人类对针头的恐惧，同时也避免了交叉感染的发生，是医疗事业的一种进步，现在许多的糖尿病患者用无针注射器进行胰岛素的注射，无针注射为患者带去了便捷与安全，还应用于一些疫苗等小量药品的注射 1。无针注射技术的发明可以追溯到百年以前，但是由于受到当时技术的限制，那时的设备都比较庞大，而且难操作，所以没有被大量的生产和使用 2。如今市场上也有一些无针注射产品，它们注射的精度不高，不可连续注射，而且采用手动机械蓄能的方式，操作极其不方便，本课题将改变这一现状，可以实现自动储能，设计能够调整注射剂量与注射强度的便携式电动无针注射器。无针注射的概念无针注射是指利用动力源（如弹簧、气体、电磁铁等 )产生的瞬间高压推动药剂从安瓿头小孔中射出，形成有一定压力的液流，这液流有非常高的速度（流速一般大于 100 m/s），使药剂可以很快的刺破皮肤，药液进入皮下组织，达到注射的目的 3。传统与无针注射方式的区别如图 1示： (a) 传统注射 (b) 无针注射图 1射方式哈尔滨理工大学学士学位论文针注射器以很多的学科为理论为基础，例如化学、物理、药理学等，还应用一些技术达到无针注射的目的，例如使用计算机、数控加工、药剂成型等技术，无针注射技术是新型给药方法，为医护人员或是非医务人员的注射提供了便捷与安全，而且此项技术还非常适合恐针患者和儿童使用 4。无针注射给药系统的标志性特征是通过动力源的能量转化 5，把弹簧的弹性势能或是把压缩气体的压缩能量转化为液态药物的动能，经过安瓿头的小孔后，形成具有一定速度和压力的液流，液流刺破皮肤，把药液喷射到皮下组织，达到注射目的。无针注射的原理无针注射器与传统注射方式的不同在于，它没有针头，而是利用一个动力源产生的瞬间高压迫使药剂从安瓿头小孔中射出，形成有一定压力的液流，这样的压力和速度足可以在刺破皮肤，形成一个小孔，使药剂可以迅速通过小孔进入皮下组织，肌肉和粘膜组织 6。通常它包括两个步骤 :第一步，高速射流通过侵蚀或撕裂等损伤机理，在皮肤表面形成小孔，表皮小孔与喷射小孔的宽度相似，但比标准的针头注射在表皮形成的小孔要小得多，而他们的愈合时间大致相同。第二步，液流通过了小孔，速度会越来越低，到达皮下的某一位置，然后余下的药液向周围扩散 7。无针注射器的注射过程如图 1示： (a) 注射开始前 (b) 注射过程中 (c) 注射结束后图 1针注射器注射过程国内外发展状况国外的无针注射技术已经有一百多年的发展历史，美国和英国在该技术方面处于世界领先地位，国外学者从工程学方面展开了大量的研究工作，剑桥大学博士司的帮助下建立了压力试验台对各种类型的无针注射器的喷射压力进行试验和和模拟 8，哈尔滨理工大学学士学位论文州大学的无针注射机理方面做了系统的研究，并且给出了一套如何开发无针注射器的具体方案 9，美国华盛顿大学的立了弹簧加载式无针注射器的数学模型 10，并对注射过程进行了仿真。此外，牛津大学工程学系的授对采用高压气体喷射粉末无针注射器喷射时的冲击流进行了模拟 11。目前，国外有很多家公司都在生产无针注射器产品，大约有近百种产品进入了市场，并且拥有 200 多件专利，在无针注射给药方面也是硕果累累，其中具有代表性的是英国司的美国司的药系统 12。这些国家对无针注射的研究比我们国家早很多，他们取得的成果也为我们研制提供了参考。我国在无针技术研究方面还处于初级阶段，浙江大学和浙江省医疗器械研究所合作，一起研制无针注射器产品，并且做了临床分析 13。无针注射器还存在一些技术的问题，随着科学技术的进步，逐步的被解决掉，无针技术的到更好前景。再过一些年，许许多多无针注射产品将会被广大消费者的熟知，并受到欢迎。在无针注射药物种类方面，还有很大的选择空间，蛋白质组合的深入了解，还会开发出非常多的用于无针注射给药的蛋白 14，国外在无针注射药品方面已经很先进，而我国还在不断地研究，在不久的将来，我国也将在这一领域占有一席之地。题研究的目的及意义注射的安全性一直都备受国内外关注，注射的安全性是全世界都需要解决的社会问题，全世界每年有几亿儿童进行 55 多亿次的注射，而 10%的注射是不安全的，而我们国家就占了总数的一半，有些地区的一次性注射器成为了很难处理的医疗垃圾，威胁着人们的生活。无针注射器由于没有针头，就不会导致交叉感染，有效的解决了传统有针注射器的问题，而且无针注射器大大的提高注射效率和质量，为医疗器械的经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了医疗工业的不断发展 15。上世纪 80 年代，美国的司生产的一款电动无针注射器产品，进入市场，为该公司创造了很多的利润，德国的司也看中了电动无针注射器的市场前景，投入相当大的人力、物力、财力对电动无针注射器进行研发，同样取得了很大的成功，全世界对电动无针注射器的应用越来越广泛，都在进行着研发的工作。我国这些年也进行着电动无针注射器的研发，但是我国生产的无针注射器结构简单、类型单一和精度不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高，但受到国产零件的精度和技术等方面的限制，我国研制出的无针注射产品和欧美等国家有很大的差距，在电动无针注射器方面，我国还没取得什么成果，和欧美等国家的距离更多，所以为满足市哈尔滨理工大学学士学位论文需求，研制出一种新型的电动无针注射器势在必行！现在市场上的无针注射器存在价格贵、注射精度不高等诸多问题，是无针注射器没有被大量应用的原因，所以有必要对现有无针注射器进行结构优化，使其做到结构简单，使用方便，从而提出了新型电动无针注射器的结构组成、工作原理，拟定了电动无针注射器总的指导思想，得出了该新式电动无针注射器的优点是高效，经济且易维修的结论。课题研究内容本课题主要研究了以下内容： 1. 通过网络和图书馆查找各种关于电动无针注射器的相关资料，介绍了无针注射的原理和注射机理； 2. 运用工程设计学方法，对无针注射器的功能和结构进行系统分析，制定了可行的总体方案； 3. 无针注射器的控制系统进行设计； 4. 电动无针注射器的图纸的绘制； 5. 说明书的整理。章小结本章对无针注射器做了简介，介绍了无针注射器的概念和原理，阐述了国内外的发展状况，详细介绍了无针注射器研究的目的及意义，最后提出了无针注射器研究内容。哈尔滨理工大学学士学位论文 2章无针注射器原理及结构设计针注射器原理方案设计功能分析采用黑箱法分析系统的总功能，把待设计的产品看做成一个黑箱，黑箱法要求设计者知道黑箱需要输入什么和输出什么以及各种物质之间的联系，这些关键明确以后即可了解其总功能 16。将其抽象化后 ,那么黑箱操作如图 2示：图 2针注射器的黑箱操作无针注射器的输入端输入的是药液能量还伴随着信息控制，一系列的动作完成之后，输出端输出的是具有很高速度的药液，发明无针注射器的目的，就是减小皮肤损伤，减小疼痛感，有效的防止交叉感染，为一些医务人员和非医务人员的操作带去便利，让没有专业技术的人员可以更好的完成注射操作，降低操作难度提高安全性。无针注射技术就是通过高速液流，刺破皮肤，进入皮下组织，了解所要设计系统的总功能，然而我们的选择有很多，这就要求我们选择理想方案。能分解一般工程系统都是很复杂的，难以直接求得满足总功能的系统解。但可以将其分解开来一步一步进行分析，然后建立功能结构图 17，这样可以更加直观的分析各个元件的结构了解其功能。这样既可以显示各功能元、分功能与总功能的关系，又可以通过各功能元之间的解的有机结合求的系统解。按照电动无针注射器注射的过程绘制其功能分解图。这五个过程包括：安装药瓶、动力输入、能量输出、碰撞、药液释放，功能分解如图 2示：哈尔滨理工大学学士学位论文 2能分解能元求解通过分析我们得到若干局部解，在这里我们得到了许多方案供我们进行比较选择，其方案如下： 1药物加载及喷射装置：外置安瓿和内置安瓿。 2动力源装置：电机、弹簧、气压动力、液压动力、弹药、电磁力。 3冲击装置：凸轮装置、曲柄连杆装置、飞轮装置、齿轮传动、摩擦轮传动装置、活塞冲击。 4激发装置：离合器机构、棘爪机构、弹药激发机构、电气控制、换向阀控制、撞针装置。通过以上的方案计算得到 432 种方案，但是根据无针注射器的要求和实际的组合情况来看，有些组合不能满足本次设计的要求，不合理，有些组合不符合实际，在此要求我们从众多方案中挑选最优方案。统方案求解在工程设计阶段，对于单一机构的选型或整个机构系统的选择都应该建立合理、有效的评价指标。对于无针注射器机构的选择从功能、动力性能、经济性、结构性、几个方面进行评价选择 18。 1药物加载及喷射装置的选择现在市场上无针注射器的安瓿有两种，分为内置式的安瓿和外置式的安瓿，内置式的安瓿和无针注射器在一起，一体化，外置式的安瓿和无针注射器是分离的，可以通过螺纹或是其他连接方式连接在一起。安瓿与注射器一体化设计，使得无针注射器具有了使用方便、结构紧凑，遇到紧急事故能够更高效快速完成注射等特点，但是安瓿与注射器一体化的结构设计也使得在每一次使用时都要对安瓿进行消毒，但对于残留药物的处理会让其成本提高，这一点并不是十分方便。外置安瓿瓶的结构设计是将安瓿作为一次性使用的消耗品，用完即弃，注射器作为可重复使用的主体部件，这样的结构设计避免了一体化设计中的注射器消毒及残余药剂的处理问题，也避免了交叉感染，同时降低哈尔滨理工大学学士学位论文注射成本。从经济性和安全性考虑，我们选择外置式安瓿作为药物加载装置。 2动力源的选择由于无针注射器的整个注射过程在以内 19，为此需要驱动力强而且快速响应的动力系统，熟读相关资料，查阅相关信息，了解到现在的无针注射器主要采用电磁铁、弹簧、高压气体、弹药四种。电磁铁动力源的无针注射器的最大优点在于可控性很强，而且结构简单，不需要多余的复位装置，使用便捷，安全可靠，可以直接进行复位，但现在技术还不够成熟。采用弹簧为动力源，将压缩弹簧的势能转化为喷射药液的动能，手压缩弹簧，较容易进行机械加工，制造成本较低，但是操作繁琐，不能自动注射吸入药液后，不能调节注射剂量，不能连续注射，会产生噪音，但不是很大。高压气体作为动力源在注射时递送系统功能稳定好，安全性、可靠性较高，产品精度较高，但是对装置的安全性要求高，密封性要求严格，较难加工，所以制造成本较高，操作繁琐，不能自动注射，由于采用气泵提供能量，其体积较大，操作不方便。弹药动力源是通过引爆封闭气室内的易燃物，气体快速膨胀引起瞬间高压，推动活塞注射，但是其结构过于复杂，并且安全性令人担忧。通过比较动力源为弹簧、高压气体、弹药还有电磁力，根据安全方面、便捷方面、经济方面以及技术可行方面考虑，本文选择电磁力作为设计无针注射器的动力源。 3. 冲击装置和激发装置的选择根据产品的设计要求，无针注射系统体积小、重量轻、便于携带，所以冲击装置要结构简单、可靠、安全性能好，结合对动力源的选择，本文采用以电磁力驱动冲击活塞撞击的结构设计。以电磁力为动力源的无针注射器，注射时驱动力的大小可以通过调节电流的强弱来控制，也能通过电路的通断来控制注射过程的开始和结束，最大限度的体现了电磁力作为驱动力的可控性高的特点。撞针装置结构简单，而且操作方便，在机械传动方面应用非常广泛，因此选择撞针来作为激发装置 20。案工作原理电动无针注射器工作原理：手动为安瓿瓶吸入药液，将安瓿瓶旋入注射器的调节杆中，将调节杆旋入调节套中，当对通电磁铁进行通电时，通电磁铁产生磁力作用，使铁锤带动支承座向前运动，弹簧受力压缩变形，铁锤高速撞击撞针，撞针在控制套的控制下，在一定范围内运动，带动注射活塞运动，使安瓿头中的药液在短时间内通过安瓿头前端的微细孔以高哈尔滨理工大学学士学位论文状态喷射出去，形成 “水针 ”完成注射过程；注射完成后断电，通电磁铁磁力消失，弹簧恢复原长推动支承座和铁锤恢复初始位置，完成复位。电动无针注射器机械结构设计簧设计弹簧是电动无针注射器的重要组成部分，弹簧的功能是使无针注射器注射完成之后，实现复位后可以使电动无针注射器用于再次注射，所以弹簧的选择很重要，弹簧的材质、形状、尺寸都需要做出的设计，弹簧在工业生产中用途很多，所以弹簧的种类和样式也是非常多的，按照弹簧的材质不同可以分为金属弹簧和非金属弹簧，在无针注射器中要求弹簧体积小，压缩量少，要有较大的变形能 21，为此我们选用蓄能性能较好，刚度稳定，结构简单，制作方便的金属圆柱螺旋弹簧。碳素钢弹簧丝加工简单、成本低、强度高而且价格低，市场上较常见，本设计采用 65簧钢丝作为原材料，弹簧性能见表 2 表 2簧性能材料名称牌号直径规格，变模量，性模量，用温度，碳素弹簧钢丝 65 9 203 - 40120 通过演算和推导制定出符合条件的弹簧，对弹簧进行设计，弹簧设计图如图 2示：图 2簧设计图哈尔滨理工大学学士学位论文上图所示，弹簧设计参数为：最小载荷 2N 最大载荷 5N 工作极限载荷 6N 有效圈数 n=4 总圈数压并圈数弹簧丝直径 d=距 t=8小载荷高度 0大工作高度 2旋角 9o 弹簧的校验：许用切应力 =小切应力大切应力足静压应力要求弹簧的疲劳强度安全系数本满足疲劳强度要求弹簧的临界载荷 n 弹簧在没有约束的情况下稳定性较好在弹簧受力过程中为了避免力量集中在弹簧的一侧，使弹簧丧失稳定而失效，需要在弹簧的末端磨平并紧贴在前一有效圈上，而被压紧的物体也应该和弹簧末端形状相配合，同样原因，弹簧两末端的端点应在相应的两边，以达到使弹簧均匀受力的目的。弹簧的作用就是复位，还应指出的是，弹簧成形后，需经 22030低温去除应力退火或发蓝处理，或根据弹簧的作业条件与所选材料的性质的要求，需要进行淬硬及回火，以提高弹簧力。壳设计容纳机械零件的箱体结构，在注射过程中，其振动幅度较小，所以采用聚酰胺加工壳体。由于聚酰胺有高强度、耐油、抗震、灭银等特点，广泛应用于机床、汽车、机械、化工、纺织、交通运输等工业部门22。适合制作各种类型的零部件，而且重量较轻，也可以使整体结构更加轻便。箱体内有一些沟槽是来固定内部的零件，箱体两片有螺丝钉来固定，箱体为左右对称的设计，外观并没有过多的情况，它的功能就是固定零件，把一些零件包裹在内，在没有其他要求，设计的箱壁厚大约为5设计图如图 2示：哈尔滨理工大学学士学位论文 2外壳设计图撑座设计电动无针注射器组成部分，需要考虑它的材料、性质和主体之间的配合，与支撑座相连的零件是弹簧和铁锤。在选用支撑座材料时，可以有多个选择，可以选用金属材料，塑料，和橡胶，但是由于电动无针注射器的对震动和材料的使用寿命有严格的要求，金属材料会加大震动，不适合作为支撑座的材料，而塑料虽可以减小震动，但是它具有硬而脆特点，不能有效的周而复始的使用，所以也不会考虑使用，而橡胶材质有效减小震动并可以重复性的碰撞，可以提高支撑座的使用寿命，提高无针注射器的效率，所以选择橡胶作为支撑座的材质，其设计图如图 2示：图 2撑座设计图哈尔滨理工大学学士学位论文铁锤设计铁锤是电动无针注射器的重要组成部分，电动无针注射器采用电磁铁为动力源，将电能转化为电磁能，然后将电磁能转化为铁锤的动能，铁锤的动能传递给喷射药液，药液被注射到皮下或肌肉内发挥药效。因为铁锤要磁场的作用形成运动，需要对材料的型号进行选择。 45 号钢化学成分含量碳是量为量量 = 45 号钢为优质碳素结构用钢，调质处理后零件具有良好的综合机械性能，自身的硬度、耐磨性符合本次设计的要求，可以提高铁锤的使用寿命，所以我们选用 45 号钢作为铁锤的材料，形状为圆柱形。其设计图如图 2示：图 2锤设计图电磁铁通电后，形成磁场，推动铁锤运动，铁锤把能量传递给撞针，然后使药液喷出，这个喷射过程完成之后，铁锤需要复位，铁锤是嵌入在支撑座上，在前一动作发生后，被压缩的弹簧要恢复原状，所以通过弹簧的弹性势能转化为动能使铁锤恢复到原来所在的位置，最后整个无针注射就完成了。针设计撞针是电动无针注射器的传递能量的元件，电磁铁的电磁能转化为铁锤的动能，铁锤动能传到安瓿头就是用撞针传递的，然后进行无针注射，药液被注射到皮下或肌肉内发挥药效，撞针的复位是在安装安瓿头时，被推回原来位置，由于撞针会被周而复始的被撞击和撞击活塞，提高它的使用寿命是非常有必要的， 45 号钢是零件的常用材料，它在市场上很容易买到，而且不贵，选择 45 号钢来制造撞针，撞针在电动无针注射器里就能更好地完成它的功能，提高无针注射器的使用效率。其设计图如图 2示：图 2针设计图哈尔滨理工大学学士学位论文章小结本章主要是对无针注射器进行总功能分析、功能分解、功能元求解、系统方案设计，并对其结构进行设计，有弹簧、外壳、支撑座、铁锤和撞针，通过对无针注射器原理的了解和总体的设计实现所要达到的预期效果。哈尔滨理工大学学士学位论文 3章电动无针注射器的控制系统设计磁力计算 1伯努利方程伯努利方程是理想流体定常流动的动力学方程，意为流体在忽略粘性损失的流动中，流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。理想正压流体在有事体积力作用下作定常运动时，运动方程沿流线积分而得到的表达运动流体机械能守恒的方程。对于重力场中的不可压缩均质流体，方程式见式 (3 22 (3式中 P、、分别为流体的压强、密度和线性速度； h 为铅垂高度；g 为重力加速度； C 为常量。式 (3各项分别表示单位体积流体的压力能、动能和重力势能，在沿流线运动的过程中，根据能量守恒的原则，式(3变形为式 (3 22221211 22 (3因为无针注射是水平注射的，所以 h1=因此式 (3以简化为式(3 22222211 (3一般而言，射流直径在间变化时， 15射流滞止压力足够穿透人的皮肤，药液流速应在 100m/s200m/s 之间，本装置主要用于注射肉毒杆菌来进行美容，由于肉毒杆菌必须用生理盐水来稀释，且肉毒杆菌的含量特别低，所以药液密度近似生理盐水密度0kg/次注射进给量是 8射时间为上所述，把所有已知项通过式 (3得出式 (3 2226 P(3 因为式 (3 (3 在理想状态下，装置内部的摩擦力全部忽略不计，电磁铁产生的电磁力除了克服弹簧的弹力，其余全部转化为对药液的压力，所以有式 (3 哈尔滨理工大学学士学位论文磁(3 3 磁F 2电磁铁磁力计算电磁铁磁力计算大多经过多次推导得出，其中有一种如下式 (3 222 4/ 磁 (3其中，是导磁率，近似取值 1， n 为线圈匝数， I 为线圈电流， S 为铁芯截面积， L 为气隙长度。根据导线截留量口诀可以粗略估计出导线截面和许用电流之间的关系，经过计算，当导线为横截面积是裸铝线时，许用电流为圈匝数为 32 匝，气隙为过计算：是因为有垫圈的缘故，可以抵消一部分压力，同时在进给过程当中不可避免的会有摩擦力的存在，因此可以认为略大的电磁力值是允许的。动电路设计路元件 1整流桥为了使运动稳定，实现无针注射器可以平稳注射，应该选取直流电，但日常生活中使用的电都是 220V 的交流电，为了实现交流电变为直流电，需要引入一个电路元件整流桥。桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要在全波整流电路的基础上增加两只二极管口连接成 “桥 ”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。整流桥的工作原理如图3示：图 3流桥的工作原理整流桥的作用就是能够通过二极管的单向导通的特性将电平在零点上下浮动的交流电转换为单向的直流电。桥式整流电路的工作原理如下：正向电压，通；对反向电哈尔滨理工大学学士学位论文，路中构成形成上正下负的半波整洗电压，负半周时，对正向电压， 4 导通；对反向电压，止。电路中构成电回路，同样在形成上正下负的另外半波的整流电压。桥式整流电路图及波形图如图 3图 3示：图 3式整流电路图图 3式整流电路波形图实质上就是把 4 个硅二极管接成桥式整流电路之后封装在一起用塑料包装起来，引出 4 个脚，其中 2 个脚接交流电源，用符号表示，两个脚是直流输出，用和表示。整流桥的样式如图 3示：图 3流桥的样式 2延时继电器本设计主要用于美容中对肉毒杆菌的注射，属微整形范畴，注射位置哈尔滨理工大学学士学位论文度要求较高。但在注射开始时，在扣动开关的过程中，都会产生一定的震动使注射位置发生偏转，为了防止注射位置的偏转，需要引入另一个电路元件延时继电器。常见延时继电器有气囊式和电子式的，还有钟表式的 23。气囊式的是在利用电磁铁启动后气囊中的气体经由小孔放气来延时执行指令。电子式的由电子电路来延时执行指令 24。这两种延时继电器都是当点的，控制时间不长精度也不高，在锅炉运行和电动机的延时降压启动中经常使用，也能够满足要求。还有一种岩石计时器，可以满足本次设计的使用要求。钟表式的延时继电器，利用钟表的擒纵装置来控制类似发条弹簧的释放时间，精度高。延时继电器是一种利用电磁原理或机械原理实现延时控制的控制电器。当加

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