【《某骨盆骨折复位架的总体结构设计分析案例》2600字】

某骨盆骨折复位架的总体结构设计分析案例目录TOC\o"1-2"\h\u32197某骨盆骨折复位架的总体结构设计分析案例 1138051.1骨盆骨折复位架零件设计 116411.2零部件静力学分析 7145371.3整体三维设计 111.1骨盆骨折复位架零件设计为了能使机构满足上一章所描述的要求，下面利用SolidWorks软件进行机构的具体零部件设计。为加强整体机构的刚性与可塑性，需要焊接及切割等部分使用奥氏体不锈钢制作，因为奥氏体不锈钢具有很好的抗腐蚀性并且无磁性等特点。常用于化工、海洋工程、生物医学等行业。其中的304不锈钢是最常见的奥氏体不锈钢，它的金属制品具有耐高温、加工性能好等特点。因此，304不锈钢广泛应用于工业、食品和医疗等诸多行业，所以选用304不锈钢制作。其余剩下的部零件用铝合金材料制作，铝合金有很多型号，型号不一样，代表锻造的工艺不一样。本结构选用6061铝合金。6061铝合金的制造产品主要应用于各种具有一定强度和耐腐蚀性能的结构，具有加工成形简便等优点。其中，导轨（三维模型图如3-1所示）设置于标准手术床两侧，用于机构沿其进行滑动。其长度为1200mm，宽度为15mm，高度为24mm，导轨上设有刻度值，刻度精度为1mm。图3-1导轨模型内半圆形外架（三维模型图如3-2所示）由导轨夹具夹持在手术床两侧，用于支撑骨盆骨折复位架总体结构，采用半圆形部分连接竖直直杆部分组成的结构，其半圆形部分半径为300mm，外架直径为20mm，并在其半圆形部分设有刻度，刻度精度为1mm。图3-2内半圆形外架模型外半圆形外架（三维模型图如3-3所示）同样由导轨夹具夹持在导轨两侧，两侧外架通过横杆连接固定，横杆用于连接螺钉等工具辅助固定骨盆。结构与内半圆形外架类似，半圆形部分半径为400mm，外架直径为20mm。图3-3外半圆形外架模型导轨夹具（三维模型图如3-4所示）设为类似方形的结构，底部有一个长方形槽，可以与导轨配合进行滑动，槽长度为50mm，宽度15mm，深30mm。侧面另一个槽设为由一个圆孔和一个长方形槽组成的异形槽。圆孔设为与内、外半圆形外架的竖直直杆部分直径相同，并设有两个丝孔，通过两个丝孔拧入的螺钉用于抱死固定内、外半圆形外架。图3-4导轨夹具模型弧形接横行直杆夹具（三维模型图如3-5所示）上方设有一圆形通孔，直径为20mm。下方设有半个圆弧形通孔，可以与内半圆形外架的半圆弧形部分匹配，四周设有四个螺孔，直径为4mm。并设一夹具扣盖（三维模型图如3-6所示），同样设有半个圆弧形通孔，扣合上后形成一个完整的圆弧形通孔。四周同样设有四个螺孔，可以拧入M4的螺丝固定。并在其中间和圆形通孔上方部分均设有一丝孔，直径为4mm，可以拧入螺钉，用于夹紧固定。整体夹具长度设为60mm，宽度为50mm，高度为70mm，其总装配体模型如图3-7所示。图3-5弧形接横行直杆夹具模型图3-6弧形接横行直杆夹具扣盖模型图3-7弧形接横行直杆夹具总装配体模型弧形接横行直杆（三维模型图如3-8所示）的横行直杆部分分为长短不一样的两根横行直杆和一根弧形杆连接，长横行直杆长度为500mm，短横行直杆长度为100mm，直径设为20mm，以配合弧形接横行直杆夹具配合。弧形杆所处的圆弧半径为400mm，直径为20mm。在弧形接横行直杆的横行直杆部分和弧形部分均设有刻度，刻度精度都为1mm。图3-8弧形接横行直杆模型螺钉夹具（三维模型图如3-9和3-10所示）底部有下方设有半个圆弧形通孔，可以与弧形接横行直杆的弧形部分匹配，四周设有四个螺孔，直径为4mm。并设一夹具扣盖（三维模型图如3-11所示），同样设有半个圆弧形通孔，与螺钉夹具扣合上后形成一个完整的圆弧形通孔。四周也同样设有四个螺孔，可以拧入M4的螺丝固定。侧面设有一个圆孔和一个长方形槽组成的异形槽吗，圆孔直径根据骨盆骨折复位手术置入的螺钉确认，经文献调研结果得出优选直径为6mm。并在侧面并在其中间部分和侧面异形槽设有丝孔，直径为4mm，可以拧入螺钉，用于夹紧固定，其总装配体模型如图3-12所示。图3-9螺钉夹具模型图3-10螺钉夹具模型图3-11螺钉夹具扣盖模型图3-12螺钉夹具总装配体模型螺钉（三维模型图如3-13所示）为骨科手术通用的Schanz螺钉，该螺钉材料为Ti6Al7Nb钛合金，表面经氧化处理。长度设为800mm，直径设为6mm。图3-13螺钉模型为方便观察骨盆复位架的具体复位过程及工作方式，扫描建立一骨盆三维模型，如图3-14所示。图3-14骨盆三维模型1.2零部件静力学分析为了判断1.1节所设计的零件是否符合强度要求，利用SolidWorks软件的simulation模块进行静应力分析。新建算例后选择相应的材料，根据固定方式和运动方式选择合适的夹具和连接方式，根据骨盆骨折手术所需力的大小加载外部载荷，运行算例结果如下图3-15至3-22所示。图3-15导轨静力学分析结果导轨所用材料为6061铝合金，最大屈服强度为5.515×107N/图3-16导轨夹具静力学分析结果导轨夹具所用材料为304不锈钢，最大屈服强度为1.723×108N/图3-17内半圆形外架静力学分析结果内半圆形外架所用材料为6061铝合金，最大屈服强度为5.515×107N/图3-18弧形接横行直杆夹具静力学分析结果弧形接横行直杆夹具所用材料为304不锈钢，最大屈服强度为1.723×108N/m2图3-19弧形接横行直杆夹具扣盖静力学分析结果弧形接横行直杆夹具扣盖所用材料为304不锈钢，最大屈服强度为1.723×108N/m2图3-20弧形接横行直杆静力学分析结果弧形接横行直杆所用材料为6061铝合金，最大屈服强度为5.515×107N/图3-21螺钉夹具静力学分析结果螺钉夹具所用材料为304不锈钢，最大屈服强度为1.723×108N/m2图3-22螺钉夹具扣盖静力学分析结果螺钉夹具扣盖所用材料为304不锈钢，最大屈服强度为1.723×108N/m2通过上述对各零件的静力学分析，根据结果可以得出所设计零件的强度均符合要求。1.3整体三维设计根据前一节的零件模型及具体功能及要求，将各个零部件装配，其整体装配体模型如图3-23所示。复位架设计要求如下：图3-23骨盆骨折复位架模型（1）整个骨盆骨折复位架放置于手术床两侧。（2）其中，导轨夹具设有