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血管造影机C-臂设计【医疗器材】,血管,造影,设计,医疗,器材
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装订线血管造影机C-臂设计1 序言1.1课题研究的目的和意义随着科学技术的发展，医学事业也取得了巨大的成就。在当今的医学领域中，大型、精密医疗设备的出现，既方便了医生的诊治，也方便了病人的治疗，且还可以取得更好的治疗效果。人们通过X线可以隔着皮肉看到某些内部器官的形态，因此便产生了X线拍片和透视的检查。拍片和透视只能分辨密度相差较大的组织器官，如骨、心、肺等，而对于人体大量密度相差较小的器官和组织，便显得无能为力。于是人们想到了造影检查，即先用高于或低于人体软组织密度的造影剂灌注检查部位，然后进行X线检查。由于已灌注造影剂的组织器官与周围部位密度差异变大，在X线下形成鲜明对比，便可以发现形态或功能是否异常。因此造影技术在现在医学上用途非常广泛，造影技术也得到飞速的发展。本次设计的对象“血管造影机”正是这样一个设备，他方便大夫诊治的同时也极大地提高了诊断的准确性，为医学事业的长足发展做出了巨大的贡献。C臂机电系统是血管造影机的关键系统之一，其功能是带动球管和影像增强器实现多种空间位置运动，完成对患者特定方位的透视成像诊断。随着经济的发展及人们生活水平的提高，对医疗保健设备提出了越来越高的要求，用于人体心、脑血管疾病诊断和治疗的大型X射线血管造影仪器血管造影仪前些年还只能在大城市的少数大医院才能见到，如今多数中等规模的医院也都已经或正在准备购置这种介入诊断和治疗设备。据统计，这种设备国内市场每年的需求量为800台左右，这其中少数是国外进口产品，包括一些二手设备，还有一部分为国内生产。进口设备价格昂贵，根据配置不同售价一般在600-1000万元之间，国内产品品种单一，功能简单。为改变这种高档医疗设备完全依赖进口的局面，光华公司于1998年投入资金进行了“三轴中心定位C形臂机电系统”研究开发，现已达到小批量生产的能力。1.2 国内外现状和发展趋势1895 年11 月8 日,伦琴在研究低压气体放电时,发现放在旁边的铂氰化钡晶体发出了荧光,他以一个物理学家极为敏锐的眼光意识到,这是一种新的辐射现象1 经过反复实验,拍下了人类第一张X 光照片,即他的夫人的左手像,同时写出了“一种新的射线”的论文报告,由于不知其本质,称之为X 射线11901 年伦琴成为第一个诺贝尔物理学奖的获得者1 伦琴发现X 射线3 个星期以后,维也纳一家医院用这种射线来协助外科手术1 直到1912 年劳厄用晶体衍射的方法证实X射线是一种波长极短的电磁波,这时人们才知道X 射线的本质1 从X 射线的发现至今已有百年多时间,在X 射线的理论研究和技术应用方面,都获得重大成就,现已成为医学诊断和治疗疾病的主要手段之一。造影设备随着科学技术的日新月异而不断发展，它根据介入检查和治疗的深入开展而日趋完善。为了适应DSA技术的微创性、可重复性强、定位准确和疗效高、见效快的特点,DSA设备根据临床医生在介入放射学工作中的要求而不断完善发展。目前，介入放射学设备主要有以下3点新技术发展及应用。大型DSA设备采用旋转曝光方式的三维信息采集以实现三维图像显示，旋转速度从最初的每秒15度到目前最快每秒60度。快速的旋转使得在造影过程中造影剂的用量减少，缩短了“短暂缺血”的时间，使患者更安全。利用3D重建工作站，可以把三维血管成像应用，利用RSM-DSA技术，可以在采集过程中C臂进行三维运动，仅需一次曝光，无需病人屏气配合即可很方便地获得三维血管信息，避免了腹部检查需要病人长时间屏气，病人身体负担打的影响，并且极大地提高了检查成功率。随着FPD技术的完善以及计算机技术的发展。平板探测其2应用到最新的DSA设备中。DSA设备中的FPD有直接方式与间接方式2种类型。直接方式的检测元件采用非晶体硒加薄膜晶体管。间接方式则采用碘化铯与非晶体硅加TFR。直接方式的平板探测器空间分辨力优于间接方式，并且在临床有意义的空间分辨范围下具有更好的量子检出效果特性。FPD型DSA的主要优点与：平板探测器的动态范围与探测灵敏度和密度分辨率有关。当射线穿过探测器时，X射线被严格限制在很窄的缝隙中。克服了散射线造成的干扰，本底噪声几乎为0，探测灵敏度高，使原本被本底噪声与淹没的微弱的X射线也能被检测出来，能够分辨出面成像不能看到的人体组织更加细微密度差别，密度分辨率高，提高了图像质量；在FPD窄缝隙中。有消除了70%的散射线，仅需5毫秒扫描每一个像素。因此，只需很低辐射剂量，就可获得良好的图像质量。随着介入放射学的发展，检查由单纯的诊断向治疗扩展，平板探测器在DSA设备中的运用，新型C臂的发展使整个设备结构合理紧凑化。完善了整机设备的优化布局。使之灵活又美观大方。由于传统DSA的原理是采用注射造影剂的图像F蒙片像和注射造影剂后的图像进行相减而获得，因此在检测过程中。环志运动会造成剪影对的不能精准重合，即配准不良，致使剪影影像模糊，RSM-DSA作为一种新的下成像方法，不采集独立的蒙片像，采用蒙片像随时更新的方法。克服剪影影像中的移动伪影。对于已发生运动的部位。尤其是腹部的检查。提高二楼检查的成功率，减少不必要的重复曝光。缩短了因病人无法配合造影检查而重复采集的时间。节省了2次检查的成本。1.3 三轴C臂系统概述及主要技术指标1.3.1 三轴C臂系统概述 三轴C臂机电系统是血管造影机的关键系统之一，其功能是带动球管和影像增强器实现多种空间位置运动，完成对患者特定方位的透视成像诊断。 三轴C臂机电系统由L轴系统、P轴系统、C轴系统、Z轴系统组成，再配以影像增强器、高压发生器和球管，就可构成一套完整的血管造影机。1.3.2 三轴C臂系统外形 C臂系统构成如图1-1所示。由L轴系统、P轴系统、C轴系统、Z轴系统以及影像增强器、高压发生器、球管等构成。 1.3.3 设计参数及应达到的技术要求a) C臂的开口深度： 820mmb) C臂绕体轴旋转动范围： RAO：90 LAO: 90 旋转速度： 12/s1L轴系统 2.P轴系统 3.C轴系统 4.Z轴系统图 1-1 C臂系统构成c) C臂沿长轴旋转范围： CRAN:45 CAUD:45 旋转速度： 15/sd) 重复定位精度: 0.5e) 中心高: 1100mmf) SID: 678-1040mm2 设计方案论证C臂系统构成如图1-1所示。由L轴系统、P轴系统、C轴系统、Z轴系统以及影像增强器、高压发生器、球管等构成。L轴系统是整个系统的基础，对上起支撑P轴、C轴、Z轴的作用，对下与地基连接并实现绕L臂回转中心作90。的回转。P轴系统位于L轴系统和C轴系统之间，其作用是带动C轴系统，使其绕P轴90。回转。C轴系统位于P轴系统和Z轴系统之间，其作用是带动Z轴系统回转。Z轴系统由两根直线导轨来导向，由伺服电机经过带传动、蜗轮蜗杆传动机构减速，通过双链条传动带动导板实现影像增强器的位置调整。其中C轴系统的定位精度对血管造影机的性能有相当大的影响，决定着血管造影机在检查病人身体时有无“盲点”。本次设计主要就是要解决血管造影机所面临的这一问题。2.1 总体方案的确定考虑到此器械为医疗器械这一前提。因为医疗器械所直接面对的使用对象为患者，所以我们的设计中应以人性化为指导，力求减少患者的不便及达到最好的治疗效果。由于是医疗器械，且直接面对的患者，所以要求仪器传动平稳，无噪声污染且使用方便，这一点应在设计中有充分的体现。综合设计中应考虑到的因素，初步拟定如下传动方案：级减速机构：蜗杆传动，降速比i=30;级减速机构：链传动，降速比i=1;级减速机构：同步带传动，降速比i=26.绘制传动关系图如图（图 2-1）：同步带传动id=1Mi1=30i2=1i3=26C=780电位器PM电机 蜗杆传动 链传动 同步带传动 C轴传动图 2-1 传动关系图2.2 动力源的选择三轴C臂机电系统的机械传动部分为断续工作,要求电压一旦取消,电动机必须立即停转,且要求其技术性能稳定可靠,动作灵敏,精度高,体积小,重量轻,耗电少.伺服电动机的特点:调速范围广, 伺服电动机的转速随着控制电压改变,能在宽广的范围内连续调速;转子的惯性小,即能实现迅速启动,停转;控制功率小,过载能力强,可靠性好.把三轴C臂机电系统对动力源的需求与伺服电动机的特点相比较可知,该动力源选为伺服电动机最为合适,所以此三轴C臂机电系统的动力源采用伺服电动机. 2.3 设计方案的选择2.3.1主传动机构方案的选择 1）级减速机构的选择级减速机构直接与电动机相联,属于高速级.根据所学知识可知,一般适合布置在高速级的传动装置有带传动,蜗杆传动等,下面将分别介绍带传动与蜗杆传动的特点, 再与血管造影机三轴C臂机电系统的需求相比较加以选择.带传动是由固联于主动轮上的带轮、固联于从动轮上的带轮和紧套在两轮上的传动带组成的。当原动机驱动主动轮转动时，由于带和带轮间的摩擦（或啮合），便拖动从动轮一起转动，并传递一定的动力。带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉以及缓冲吸震等特点，在近代机械中被广泛应用。带传动的承载能力小，传递相同的转距时，结构尺寸较其他形式的大，但他传动平稳，能缓冲吸震，适宜布置在高速级。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机构，两轴线交错的夹角可为任意值，常用的为90度。这种传动由于具有下术特点，故应用颇为广泛。a）当使用单头蜗杆（相当于单线螺纹）时，蜗杆旋转一周，蜗轮只转过一个齿距，因而能实现大的传动比。在动力传动中，一般传动比i=580;在分度机构或手动机构的饿传动中，传动比可达300；若只传递运动，传动比可达1000。由于传动比大，零件数目又少，因而结构很紧凑。b）在蜗杆传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。c）当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁性。d）蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。因此摩擦损失较大，效率底；当传动具有自锁性时，效率仅为0.4左右。同时由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮（或轮圈），以便与钢制蜗杆配对组成减摩性良好的滑动摩擦副。蜗杆传动通常用于减速装置，但也有个别机器用作增速装置。血管造影机三轴C臂机电系统对传动系统的要求:传动比较大,冲击载荷小,传动平稳,噪声小,最好具有自锁性,结构紧凑,占用空间小。将与作比较可知, 级减速机构选用蜗杆传动比较合适。2） 级减速机构的选择根据所学知识, 级减速机构一般使用的传动机构为齿轮传动,链传动等。 下面将分别介绍齿轮传动与链传动的特点, 再与血管造影机三轴C臂机电系统的需求相比较加以选择。 齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，型式很多，应用广泛，传递的功率可达近十万千瓦，圆周速度可达200m/s。齿轮传动的主要特点有：a) 效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率最高。如一级圆柱齿轮传动的效率可达99。这对大功率传动十分重要，因为即使效率只提高1，也有很大的经济意义。b) 结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。c) 工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一、二十年，这也是其他机械传动所不能比拟的。这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。d) 传动比稳定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，也就是由于具有这一特点。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。齿轮传动可做成开式、半开式及闭式。如在农业机械、建筑机械以及简易的机械设备中，有一些齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边，这叫开式齿轮传动。这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，因此工作条件不好，齿轮也容易磨损，故只宜用于低速传动。当齿轮传动装有简单的防尘罩，有时还把大齿轮部分的浸入油池中，则称为半开式齿轮传动。它的工作条件虽有改善，但仍然不能做到严密防止外界杂物侵入，润滑条件也不算最好。而汽车、机床、航空发动机等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工而且封闭严密的箱体（机匣）内，这称为闭式齿轮传动（齿轮箱）。它与开式或半开式的相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要的场合。链传动的特点及应用链传动是应用较广的一种机械传动。它是由链条和主、从动链轮所组成。链轮上制有特殊齿形的齿，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。 链传动是属于带有中间挠性件的啮合运动。与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张的很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样使用条件下，链传动结构较为紧凑。同时链传动能在高温及速度较低的情况下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本低廉；在远距离传动时，其结构比齿轮传动轻便得多。链传动的主要缺点是：在两根平行轴间只能用于同向回转的传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比；磨损后容易发生跳齿；工作时有噪声；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。 链传动主要用在要求工作可靠，且两轴相距较远，以及其它不宜齿轮传动的场合。例如在摩托车上应用了链传动，结构上大为简化，而且使用方便可靠。链传动还可以应用于低速重型及极为恶劣的工作条件下，例如掘土机的运动机构，虽常受到土块、泥浆及瞬时过载的影响，但仍然很好地工作。 总的说来，在机械制造中，如农业、矿山、起重运输、冶金、建筑、石油、化工等机械都广泛地应用着链传动。 按用途不同，链可分为：传动链、输送链和起重链。输送链和起重链主要用在运输和起重机械中，而在一般机械运动中，常用的是传动链。 传动链传动的功率一般在100kW 以下，链速一般不超过15m/s，推荐使用的最大传动比i=8。传动链有短节距精密滚子链、齿形链等类型。其中滚子链使用最广，齿形链使用较少。链传动与齿轮传动的比较:a)链传动的制造与安装精度要求低。这是因为链传动是一种具有中间挠性的非共轭啮合传动，链轮的齿形可以有较大的灵活性。链轮的加工与安装精度、链传动的中心精度都较齿轮传动为低。对于已有的链传动，欲改变其技术参数（如传动比、中心距等）也比较容易实现。在安装与维修方面简单方便。b)链轮齿受力较小、强度较高、磨损也较轻。通常链轮有较多的齿同时与链条啮合，接触位置接近齿根并且齿槽圆弧半径很大，齿根应力集中小；而直齿圆柱齿轮传动一般只有12对齿接触。因此，链轮的承载能力相对增大，齿面磨损也比齿轮轻。c)链传动有较好的缓冲、吸振性能。由于链条是挠性件并具有一定的弹性，再加上链条的每个铰链内部均能贮存润滑油，因此它与只有12对刚性很大的齿啮合传动相比，有较好的缓冲和吸振的能力。d) 链传动中心距的适应范围大，特别在中心距较大或在多轴传动场合，链传动易于布置、安装、调整，而且简单、轻巧、经济。e)在链条上配置适当的附件后，易于实现输送功能。血管造影机三轴C臂机电系统的级减速机构要求传动机构能保持准确的传动比,结构紧凑,成本低廉,传动距离相对较远,重量轻便等.相比较而言,在级减速机构中选用链传动比选用齿轮传动合适.3) 级减速机构的选择根据所学知识, 级减速机构一般使用的传动机构为齿轮传动,同步带传动,链传动等。下面将分别介绍同步带传动,齿轮传动与链传动的特点, 再与血管造影机三轴C臂机电系统的需求相比较,选出最佳的传动方案。同步带相当于在绳芯结构平带基体的表面沿带宽方向成一定形状（梯形，弧形等）的等距齿，与带轮轮缘上相应齿啮合进行运动和动力的传递。其承载层由金属丝绳，合成纤维线绳或玻璃纤维绳绕制而成，用以传递拉力，并保持带齿的节距恒定。带体多由模胶制成，也有用聚氨酯浇注而成的，后者只能用于载荷小或有耐油要求的传动。为了提高橡胶同步带辞的耐磨性，通常好在其齿面上覆盖尼龙布或织物层。有的同步带还在其背面或侧面制成各种形状的突起，可以进行物料的输送，零件的整理和区别，以及开关的启停等。同步带虽然是靠齿的啮合传动，可以保持两轴或多轴的同步，但其属于非共轭的啮合传动。同步带传动的预紧力小，工作平稳，有良好的减振能力；其结构紧凑，不需要维护与润滑，可以在放射性介质中工作，应用十分广泛。同步带齿有梯形齿和弧形齿两类，弧齿又有三种系列：圆弧齿（H系列又称HTD带），平顶圆弧齿（S系列又称STPD带）和凹顶抛物线齿（R系列）。齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，型式很多，应用广泛，传递的功率可达近十万千瓦，圆周速度可达200m/s。齿轮传动的主要特点有：a) 效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率最高。如一级圆柱齿轮传动的效率可达99。这对大功率传动十分重要，因为即使效率只提高1，也有很大的经济意义。b) 结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。c) 工作可靠、寿命长 设计制造正确合理、使用维护良好的齿轮传动，工作十分可靠，寿命可长达一、二十年，这也是其他机械传动所不能比拟的。这对车辆及在矿井内工作的机器尤为重要。d) 传动比稳定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。齿轮传动获得广泛应用，也就是由于具有这一特点。但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格较贵，且不宜用于传动距离过大的场合。齿轮传动可做成开式、半开式及闭式。如在农业机械、建筑机械以及简易的机械设备中，有一些齿轮传动没有防尘罩或机壳，齿轮完全暴露在外边，这叫开式齿轮传动。这种传动不仅外界杂物极易侵入，而且润滑不良，因此工作条件不好，齿轮也容易磨损，故只宜用于低速传动。当齿轮传动装有简单的防尘罩，有时还把大齿轮部分的浸入油池中，则称为半开式齿轮传动。它的工作条件虽有改善，但仍然不能做到严密防止外界杂物侵入，润滑条件也不算最好。而汽车、机床、航空发动机等所用的齿轮传动，都是装在经过精确加工而且封闭严密的箱体（机匣）内，这称为闭式齿轮传动（齿轮箱）。它与开式或半开式的相比，润滑及防护等条件最好，多用于重要的场合。链传动的特点及应用链传动是应用较广的一种机械传动。它是由链条和主、从动链轮所组成。链轮上制有特殊齿形的齿，依靠链轮轮齿与链节的啮合来传递运动和动力。 链传动是属于带有中间挠性件的啮合运动。与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保持准确的平均传动比，传动效率较高；又因链条不需要像带那样张的很紧，所以作用于轴上的径向压力较小；在同样使用条件下，链传动结构较为紧凑。同时链传动能在高温及速度较低的情况下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造与安装精度要求较低，成本低廉；在远距离传动时，其结构比齿轮传动轻便得多。链传动的主要缺点是：在两根平行轴间只能用于同向回转的传动；运转时不能保持恒定的瞬时传动比；磨损后容易发生跳齿；工作时有噪声；不宜在载荷变化很大和急速反向的传动中应用。 链传动主要用在要求工作可靠，且两轴相距较远，以及其它不宜齿轮传动的场合。例如在摩托车上应用了链传动，结构上大为简化，而且使用方便可靠。链传动还可以应用于低速重型及极为恶劣的工作条件下，例如掘土机的运动机构，虽常受到土块、泥浆及瞬时过载的影响，但仍然很好地工作。 总的说来，在机械制造中，如农业、矿山、起重运输、冶金、建筑、石油、化工等机械都广泛地应用着链传动。 按用途不同，链可分为：传动链、输送链和起重链。输送链和起重链主要用在运输和起重机械中，而在一般机械运动中，常用的是传动链。 传动链传动的功率一般在100kW 以下，链速一般不超过15m/s，推荐使用的最大传动比i=8。传动链有短节距精密滚子链、齿形链等类型。其中滚子链使用最广，齿形链使用较少。三轴C臂机电系统要求第级减速机构传动比准确，传动功率小，跨距相对较远，传动平稳，能吸振缓冲，且要求只要能承载小重量即可。对比可知，选用同步带传动较为合适。通过主传动机构，C臂已经可以完成一定的运动，但血管造影机对这一运动提出了更高的要求，即:如何对主传动机构所完成的运动进行精确的控制，以实现对患者全方位的诊断，而不能由于设备的精度不够，导致诊断时出现“盲点”，延误了患者的治疗。为解决这一问题，我们在设计传动链时在必要的位置插入副传动机构。下面将对副传动机构方案进行选择。2.3.2 副传动机构方案的选择副传动机构主要的作用就是实现对主传动机构所输出的运动进行控制，以使其达到一定的精度。这一作用主要由副传动机构的执行原件-电位器来实现。电位器是可变电阻器的一种。通常是由电阻体与转动或滑动系统组成，即靠一个动触点在电阻体上移动，获得部分电压输出。电位器的作用调节电压（含直流电压与信号电压）和电流的大小。电位器的结构特点电位器的电阻体有两个固定端，通过手动调节转轴或滑柄，改变动触点在电阻体上的位置，则改变了动触点与任一个固定端之间的电阻值，从而改变了电压与电流的大小。用于分压的可变电阻器。在裸露的电阻体上，紧压着一至两个可移金属触点。触点位置确定电阻体任一端与触点间的阻值。按材料分线绕、炭膜、实芯式电位器；按输出与输入电压比与旋转角度的关系分直线式电位器(呈线性关系)、函数电位器(呈曲线关系)。主要参数为阻值、容差、额定功率。广泛用于电子设备，在音响和接收机中作音量控制用。电位器是一种可调的电子元件。它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成。当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。 它大多是用作分压器，这是电位器是一个四端元件。电位器基本上就是滑动变阻器，有几种样式，一般用在音箱音量开关和激光头功率大小调节 电位器是一种可调的电子元件。它是由一个电阻体和一个转动或滑动系统组成。当电阻体的两个固定触电之间外加一个电压时，通过转动或滑动系统改变触点在电阻体上的位置，在动触点与固定触点之间便可得到一个与动触点位置成一定关系的电压。初中电学实验中常用的滑动变阻器就是一种常见的线绕电位器。C臂转时，对应电位器转角为：C形臂与电位器转角对应关系为：由于位置检测电位器安装在链传动之后，所以副传动机构的前两级传动方案与主传动机构方案的选择是一致的，只是在第级传动有可能不同。下面就副传动机构第级传动方案进行选择。根据所学知识, 级减速机构一般使用的传动机构为齿轮传动,同步带传动,链传动等。下面将分别介绍齿轮传动，同步带传动与链传动的特点, 再与血管造影机三轴C臂机电系统的需求相比较,选出最佳的传动方案。齿轮传动的特点齿轮是机械产品的重要基础零件。齿轮传动是传递机器动力和运动的一种主要形式。它与带、链、摩擦、液压等机械传动相比，具有功率范围大，传动效率高，传动比准确，使用寿命长，安全可靠等特点，因此它已成为许多机械产品不可缺少的传动部件。进几年来，虽然其他机械部件的制造技术与电传动技术有了较大的发展，但在生产中占主导地位的传动形式仍然为各种齿轮传动。齿轮传动有以下优缺点：(1)优点a)瞬时传动比恒定，工作平稳性高。b)采用非圆齿轮，瞬时传动比可按所需变化规律设计。c)传动比变化范围大，特别是采用行星传动时，传动比可到100200（单级），适用于减速或增速传动。d)速度范围大，齿轮的圆周速度可从v0.1m/s达到200m/s，或更高；转速可从n825齿数z1172125352.计算功率PCA由下表查得工作情况系数KA=1，表 3-6 工作情况系数KA工况输入动力种类内燃机液力传动电动机或气轮机内燃机机械传动平稳载荷液体搅拌机，中小型离心式鼓风机，离心式压缩机，谷物机械，均匀载荷输送机，发电机，均匀载荷不反转的一般机械.中等冲击半液体搅拌机，三缸以上往复压缩机，大型或不均匀负载输送机，中型起重机和升降机，重载天轴传动，金属切削机床，食品机械，木工机械，印染纺织机械，大型风机，中等脉动载荷不反转的饿一般机械.严重冲击船用螺旋桨，制砖机，单，双往复压缩机，挖掘机，往复式，振动式输送机，破碎机，重型机械，石油钻井机械，锻压机械，线材拉拨机械，冲床，严重冲击，有反转的机械.故3.确定链条链节数LP初定中心距a0=40p，则链节数为 取LP=101节4.确定链条的节距p由图中按小链轮的转速估计，链工作在功率曲线顶点左侧时，可能出现链板疲劳破坏。由表中查得小链轮齿数系数；选取单排链，由表中查得多排来链系数，故得所需传递的功率为根据小链轮转速n1=100r/min及功率P0=0.75kW，由图中选链号为08A单排链。同时也证实原估计链工作在额定功率曲线顶点左侧是正确的。再由表中查得链节距p=12.70mm.5.确定链长L及中心距a中心距减小量实际中心距取 6.验算链速与原假设相符。7.验算小链轮毂孔dk由表中查得小链轮毂孔许用最大直径dkmax=59mm,大于电动机轴径D=42mm,故合适。8.作用在轴上的压轴力有效圆周力按水平布置取压轴力系数KFp=1.15,故3.4 同步带的设计计算1.设计功率Pd 由表查得KA=1.6，Pd=KAP=1.6*4=6.4 KW2.选定带型和节距 根据PD=6.4 KW和n1=1440r/min,由图可确定为H型，节距PD=12.7 mm.3.小带轮齿数z1根据带型H和小带轮转速n1,由表中查得小带轮的最小齿数z1min=18,此处取z1=20.4. 小带轮节圆直径d1 由表查得其外径 5.大带轮齿数6.大带轮圆直径由表查得其外径7.带速V8.初定轴间距a0 取a0=450 mm9. 带长及齿数 由表中查得，应选用带长代号为510的H型同步带，其节线长Lp=1295.4 mm，节线长上的齿数z=102.10.实际轴间距a 此结构的轴间距可调整11.小带轮啮合齿数 Zm12.基本额定功率P0 由表查得Ta=2100 N,m=0.448 kg/m13. 所需带宽bs 由表中查得，应选带宽代号为200的H型带，其bs=50.8 mm.14.带轮结构和尺寸传动选用的同步带为510H200GB11616小带轮： 大带轮： 结 论本次设计为血管造影机三轴C臂系统的C轴的机械传动部分的设计，根据设计结果，拟订如下C臂传动系统示意图： 图 4-1 C臂传动系统示意图C轴系统由C臂支架，传动系统和C臂组件三部分组成。C臂系统导向机构调节方法：C臂导向采用滚轮导向机构，并分为主导向轮机构和副导向轮机构。主导向组件：若C臂运动不稳可调节主导向机构.为使C臂环面接触好首先将下方第一对偏心轮向C臂的内圆靠紧，第二对偏心轮向C臂外圆靠紧。然后将第三对偏心轮向C臂内圆靠紧，第四对偏心轮向C臂外圆靠紧。副导向组件：C臂内轴向支撑导向由下往上第二对和第四对为副导向轮。为保证C臂对C臂支架置中，先将螺冒松开，然后调整四个螺柱，使轮面与C臂端面良好接触，保证C臂对C臂支架置中。C臂链轮预紧方法：小链轮预紧是通过整体下拉蜗轮箱实现的。电位计如有误差可打开电位器盖板，将臂打到中间位置，将电位器调置零点。 链条润滑：由于C轴系统有链条，所以必须定期加适当的润滑脂润滑。蜗轮蜗杆润滑：由于C轴系统有蜗轮箱，所以可从箱上观察孔在蜗轮上涂适当的润滑脂润滑。齿形带调整：C轴系统中，因带传动在传动链末端，预紧力必须调到适当大。如果预紧力较小，一方面可能使产生振动的可能性增大，另一方面也可能导致链轮打滑，C臂失控下滑造成事故。预紧力可以通过同步带两端的调节机构调整。这次毕业设计的目的在于应用我们四年所学的参与实际设计的能力。毕业设计是高等工科院校教学计划中的一个重要组成部分，是我们在学校期间最后一次运用所学的知识，培养自己综合能力的饿实践性教学环节，同时也是我们从学校步入社会并转向实际工作的过度桥梁。此次设计是检验我们的能力，培养我们设计能力的手段，我们必须严肃对待，端正态度，树立严谨的思想，认真对待。本系统到现在虽然可以满足一定的要求，但是在很多方面还存在问题。在以后的学习工作中，随着我在机械方面知识的增多，我会不断完善该系统的，以使它更能满足用户的需要。致 谢看着眼前的这份说明书，想着自己马上就要离开这已生活了四年的长大，我不禁觉得有些伤感，这四年值得回忆的东西太多。这次的毕业设计更让我印象深刻，学院的大力支持、老师的耐心指教、同学的热心帮助，这些都是促使我克服困惑、摆脱迷茫并最终完本篇论文的动力源泉。对此，首先要感谢我的指导老师李占国老师。在我准备设计的过程中，李占国老师常常是从繁忙的教学和公务活动中抽出时间，从选题的角度到提纲的确立，从理论的把握到个别措词的推敲，从初稿的撰写到最终的定稿，李占国老师给予了我许多细心、认真的指导，对我设计的顺利完成起到了很大的帮助作用。在此真诚的感谢李占国老师在百忙之中给予我的所有帮助，这是我得以顺利完成毕业设计的关键所在。其次，我要感谢所有教授我相关专业知识的专业老师们，是你们在课堂上对知识的精细、透彻的讲解，使我对自己的专业了解的更多，也更感兴趣，谢谢各位专业老师教授给我的知识。使我学到了许多有用的东西，丰富了自己的知识体系，为今后的学习、工作打下了坚实的基础。最后，我还要感谢曾经帮助过我的同学以及感谢本论文中所引用和借鉴的相关文献资料的作者们，他们总是无私的帮助我，他们的鼓励和帮助，是我战胜困难的最大动力！同时我还要感谢我的父母养育我、供我上大学。总之，感谢所有在论文完成过程中给予过我帮助的人。参考文献1 大连理工大学工程画教研室编著.机械制图.北京：机械工业出版社. 20032 余建明著.血管减影数字造影技术. 北京：人民军医出版社. 19993 史习敏 ,黎永明著. 精密机械设计 . 上海：上海科学技术出版社 .19874 郑堤著.机电一体化设计基础. 北京:机械工业出版社.20015 甘永立著. 几何量公差与检测. 上海：上海科学技术出版社.2005 6 苗忠 ,尹桂敏著.机械设计课程设计.吉林：蓝天出版社,2005年5月第4版.7 濮良贵, 纪名刚著.机械设计.北京：高等教育出版社,2001 8 戴枝荣主编.工程材料.高等教育出版社.1992年9 岑军键等编.非标准设备设计手册.国防工业出版社.1980年10 汝元功,唐照民主编.机械设计手册.高等教育出版社.1995年11 周开勤主编.机械零件手册.高等教育出版社.1994年12 吴宗泽主编.机械结构设计.机械工业出版社.1988年13 刘文鸿编著.材
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