摘要:本次设计的课题是生物摩擦试验机传动机构部分的设计。关节摩擦是生物摩擦中的一个大方向，而摩擦试验机是专门用于研究骨质疾病问题所必需的试验设备，它的出现开启了发展该方面医疗研究的宏伟大门。以液压系统为动力带动人造假体关节在试验机上产生运动，模拟人体关节部分的运动来测算出医学所用数据，以便改善因关节疾病所带来的痛苦。传动机构部分的设计要求能模拟出人体行走、跑跳等生理活动过程中，髋关节中的股骨头与髋臼之间的相对运动符合正常生理环境下的运动。本次需要设计的试验机，根据条件，我们选定最大的试验所用负载为10kN,而最小的负载只要不低于0.25kN即可。在本次设计过程中，将对两种不同的传动机构方案进行选择比较。尽管不会详细的列出这三种方案的详细过程，但会综合它们的优缺点从中择取适合本次设计的最优方案，而设计本身就以经济、合理、安全、有效、方便为宗旨，以求能够更好更快的完成本次课题。在设计过程中，要逐一地选取必要的轴与摆轴来构成自己设计的传动机构。由于试件需要在不同的载荷下进行反复的试验，所以还需要对其支撑件轴和摆轴进行强度校核。该试验机传动部分由上下两部分构成。上半部分由液压缸推动活塞向下挤压，从而带动装于上部的试件关节头压向臼杯试件；而下半部分由轴联结发动机，带动臼座绕中心轴进行旋转运动。最后再把试验机的详细情况画在图纸上。

关键词 摩擦试验机；关节摩擦；模拟试验；强度校核

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 绪论-1

1.2 模拟人体关节的发展史-2

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 生物结构-3

2.1.2 髋关节运动特性分析-5

2.1.3 人工髋关节结构-6

2.2 方案的提出-7

2.2.1方案一：-7

2.2.2方案二-8

2.3 方案的选择：-9

2.4 设计方案-9

2.5 机械传动部分的运动特性分析-11

2.6 磨损量的测定及磨损率的计算-13

2.6.1磨损量的测定-13

2.6.2 临床磨损率的计算-14

2.6.3磨损因数的计算-15

2.7温控装置的工作原理-16

3 设计计算过程-17

3.1 初选电机功率-17

3.2主传动轴的设计-17

3.2.1选择轴的材料-17

3.2.2初步确定轴的最小直径-17

3.2.3轴的结构设计-17

3.2.4轴上零件的定位-18

3.2.5轴上倒角的确定-19

3.3 初选摆轴的大小-19

3.3.1摆轴的材料选定-19

3.3.2摆轴最小直径的初次确定-19

3.4液压缸的选择-20

3.5 装配图及主要零件图设计-20

3.5.1 装配图草图-20

3.5.2零件图-21

4 零件校核-23

4.1求轴上载荷-23

4.2校核轴的强度-23

4.2.1画受力简图-23

4.2.2求作用在轴上的支反力-23

4.2.3校核轴的强度-24

4.3主动轴上轴承的校核-25

4.4摆轴的校核-26

4.5摆轴上轴承校核-27

结论-29

致谢-30

参考文献-31