机械5

目录 1绪论1 1.1机械智能1 1.1.1机械智能的应用1 1.1.2本设计原理1 1.2模拟人体关节的发展史1 1.3试验机的现实意义2 2方案3 2.1髋关节结构及运动分析3 2.1.1人体髋关节结构3 2.1.2髋关节运动特性分析4 2.1.3人工髋关节结构5 2.2方案的提出6 2.2.1方案一： 6 2.3方案二7 2.4方案的选择： 8 2.5设计方案8 2.6机械传动部分的运动特性分析10 2.7磨损量的测定及磨损率的计算12 2.7.1磨损量的测定12 2.7.2临床磨损率的计算13 2.7.3磨损因数的计算13 2.8温控装置的工作原理15 3设计计算过程16 3.1初选电机功率16 3.2主传动轴的设计16 3.2.1选择轴的材料16 3.2.2初步确定轴的最小直径16 3.2.3轴的结构设计16 3.2.4轴上零件的周向定位17 3.2.5确定轴上倒角17 3.3.2初步确定轴的最小直径18 3.4液压缸的结构尺寸设计18 3.5装配图及主要零件图设计19 3.5.1装配图草图19 3.5.2零件图草图20 4零件校核21 4.1求轴上载荷22 4.2校核轴的强度22 4.2.1画受力简图22 4.2.2求作用在轴上的支反力22 4.2.3校核轴的强度23 4.3主动轴上轴承的校核24 4.4摆轴的校核25 4.5摆轴上轴承的校核26 结论28 致谢29 参考文献30 附录（专业英语翻译） 32 本课题是对人体髋关节模拟试验机机械传动部分的研制。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。