N542-髋关节仿生试验机的设计(下置式) 下载积分：50　资料编号： N542

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Word版说明书1份，共50页，约17000字

CAD版本图纸，共23张

摘  要

本论文的课题是对人体髋关节模拟器的探求与设计。髋关节仿生模拟试验机是由电动机部分、传动部分、仿生部分以及液压缸部分组成，是集机、电、液一体的专用实验设备。试验机的工作原理是模拟人体的构造，将类似于人体股骨头和髋臼的组件安装在仿生试验机的相关位置上，使得整个仿生试验机承受一定量的载荷，并保证仿生组件按照一定的时间和规则规律运动。该试验机可以在机器的操作环境下模拟式实际运动情况，为了使式样的磨损情况与实际情况相似，我们可以先通过测试人工材料的性能，通过实验，对临床应用提供相应的数据，从而促进人类对医学的研究。根据上述的要求，我们试验机确定最大载荷为1t，主轴转速确定为60rpm，并且在这组数据上计算阻力。选择直径约为50mm的模拟骨头，确定最大转矩，从而决定机电正常的运行功率，计算最小直径，并根据上述数据确定主要部分的最佳尺寸。确定尺寸后，根据实验确定其安全性，保证试验机的运行。通过电机的运转，利用联轴器带动主轴传动，并带动偏心轮转动，带动试件绕中心轴转动。通过球头的转动与固定在试座上的髋臼之间的摩擦，模拟人体髋关节的磨损实验。

关键词 关节试验机 ;模拟试验 ;人体髋关节 ;摩擦机理

目    录

1 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2人造关节 1

1.3髋关节置换术 2

1.4人工髋关节模拟实验机的研究现状 2

2方  案 6

2.1摩擦学的基本背景 6

2.1.1表面力学 6

2.2材料选择 6

2.2.1金属材料 7

2.2.2高分子材料 8

2.2.3陶瓷材料 8

2.2.4碳材料 8

2.3髋关节结构及运动分析 9

2.3.1人体髋关节结构 9

2.3.2人工髋关节结构 10

2.4 设计方案 12

2.4.1:方案一： 13

2.4.2方案二 14

2.5 机械传动部分的运动特性分析 16

2.6关节假体的疲劳分析 19

2.6.1载荷和边界条件 20

2.6.2磨损模型 22

2.6.4疲劳与磨损分析 23

2.7温控装置分析 24

3设计计算过程 26

3.1初选电机功率 26

3.2主传动轴的设计 26

3.2.1选择轴的材料 26

3.2.2初步确定轴的最小直径 26

3.2.3轴的结构设计 26

3.2.4轴上零件的周向定位 28

3.2.5主传动轴的倒角 28

3.3摆轴的设计 28

3.3.1轴的材料 28

3.3.2初步确定轴的最小直径 28

3.3.3初步确定C段的尺寸 29

3.3.4初步确定B段的尺寸 29

3.3.5初步确定D段的尺寸 29

3.3.6初步确定A段的尺寸 29

3.4液压缸的结构尺寸设计 30

3.4.1液压缸主要参数的确定 30

3.5 装配图及主要零件图设计 32

3.5.1装配图草图 32

3.5.2零件图草图 33

4零件校核 35

4.1主传动轴的校核 35

4.1.1求轴上载荷 35

4.1.2按弯扭合成应力校核轴的强度 35

4.2主动轴上轴承的校核 38

4.3摆轴的校核 39

4.4摆轴上轴承的校核 40

5设计说明 42

5.1重要部件加工工艺 42

5.2润滑及密封 42

结论 44

致谢 45

参考文献 46

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