下置式人工关节磨损试验机的设计.doc

摘要:随着人工髋关节的日渐普及，关节的使用可靠性越来越引起人们的重视。本次课题主要研究了下置式人体髋关节试验机机械传动部分。由于人体髋关节的运动具有其特殊性和复杂性，所以要在实验室完成对人工髋关节的模拟就需要选择最佳的方案来使得试验机的运动和人体的运动一致。本文在分析人体髋关节运动的基础上对试验机的具体结构进行了细致的分析设计计算，并且对关键零件进行强度校核。该关节试验机能模拟人体髋关节的真实运动情况，在实验过程中，试件按照在人体中的位置安装，通过液压装置和电动机传动使试件随着时间的变化产生规定的负载和角运动，能产生与实际相同的磨损形式和摩擦机理，为医学上提供指导性数据。

关键词  下置式；关节试验机；强度校核；摩擦机理

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 人工关节的起源发展-1

1.2 本课题的研究背景及内容-1

2 总体方案设计-4

2.1 人工髋关节模拟实验机的研究历史及其现状-4

2.2 髋关节结构及运动分析-7

2.2.1人体髋关节结构-7

2.2.2髋关节运动特性分析-8

2.2.3人工髋关节结构-9

2.3 设计方案-11

2.3.1方案一：-11

2.3.2方案二-12

2.5 机械传动部分的运动特性分析-13

2.6磨损量的测定及磨损率的计算-16

2.6.1磨损量的测定-16

2.6.2临床磨损率的计算-17

2.6.3磨损因数的计算-18

2.7摩擦力矩的测量-19

3 设计计算过程-21

3.1 关于主传动轴的设计-21

3.1.1选取合适的电机及其功率-21

3.1.2关于主传动轴的设计-21

3.2 关于扭矩测量系统的设计-23

3.3液压缸的结构尺寸设计-25

3.4摆轴系统的设计-26

3.4.1选择轴的材料-26

3.4.2初步确定轴的最小直径-27

3.4.3摆轴的结构设计-27

4 零件校核-29

4.1主传动轴的校核-29

4.2主传动轴上轴承的校核-31

4.3试验机使用注意事项、日常保养和简单维护-32

5 花键轴的加工工艺-33

5.1花键轴的加工工艺-33

结论-35

致谢-36

参考文献-37