一種多工位多向運動磨損試驗機的製作方法

2023-06-10 04:13:11 1

專利名稱：一種多工位多向運動磨損試驗機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及多向運動磨損性能試驗測試領域，特別是一種多工位多向運動磨損試驗機。
二背景技術：
隨著人們生活水平的提高，對醫療水平的要求也越來越高，許多醫療器械、植入器官和置換與修復材料在機體環境內負重運動，其運動方式多為複雜多向，複雜多向運動下的摩擦磨損性能影響其使用壽命和可靠性。合適模擬體內摩擦磨損試驗裝置如人工關節模擬器對高可靠、長壽命人工關節的研發具有重要意義。但人工關節模擬器結構複雜，試驗成本高，耗時長，不適用於快速評價材料摩擦磨損性能以作為第一步篩選；另外，傳統的旋轉式和銷盤往復摩擦磨損試驗機又不能實現多向複合運動，即不能確切模擬人工關節運動。
三
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種能夠模擬人體關節複雜多向運動、結構簡單、測試效率高的多工位多向運動磨損試驗機。實現本實用新型的技術解決方案為:一種多工位多向運動磨損試驗機，包括底座14、主動曲柄6、從動曲柄9、旋轉底盤12、液池11、盤5、銷4、加載臂3和砝碼1，所述底座14固定於機架13的底部，旋轉底盤12通過下方的支撐架10置於底座14上面，旋轉底盤12的上表面固定有圓形的液池11，液池11的數量大於I個，旋轉底盤12的下表面與每個液池11垂直對應的位置固定有長度相同的曲柄:其中一個曲柄設為主動曲柄6，其餘設為從動曲柄9 ;所述從動曲柄9的轉軸固定於底座14上面，主動曲柄6的轉軸穿過底座14和機架13的底部後，與 變速裝置7相連，變速裝置7與電機8相連；所述每個液池11中放置一個盤5,與盤5--對應的銷4固定於各個加載臂3的
下端，且銷4與盤5表面相切；所有加載臂3按從下向上順序，先從固定在機架13上的直線軸套2中穿過，再穿出機架13的上表面，並且各個加載臂3的上端分別裝有砝碼I。本實用新型多工位多向運動磨損試驗機，所述支撐架10為固定於底座14上面的滾珠摩擦支架，且靠近旋轉底盤12的兩側邊緣處，旋轉底盤12可以在支撐架10上面旋轉。本實用新型多工位多向運動磨損試驗機，所述旋轉底盤12為矩形或者圓形。本實用新型多工位多向運動磨損試驗機，所述主動曲柄6與處於旋轉底盤12中心的一個液池11垂直對應。本實用新型多工位多向運動磨損試驗機，主動曲柄6和從動曲柄9的長度小於液池半徑。本實用新型與現有技術相比，其顯著優點:(I)使用曲柄機構，將銷-盤摩擦試驗機的單向運動變為多向運動，多向運動的摩擦充分模擬人工關節實際工作環境，從而可評價人工關節摩擦副和關節軟骨等的耐磨性能，篩選出有價值的新型人工關節材料和關節軟骨修復材料；(2)把旋轉和往復運動結合起來，在模擬滑液(或體液)下運動，並容易實現多工位；(3)結構簡單，操作方便，能夠高效地進行磨損性能評價試驗。
四
圖1是本實用新型多工位多向運動磨損試驗機的剖面結構圖。圖2是本實用新型多工位多向運動磨損試驗機的旋轉底盤俯視運動原理圖。圖3是本實用新型多工位多向運動磨損試驗機的液池運動示意圖。其中:1-砝碼，2-直線軸套，3-加載臂，4-銷，5-盤，6-主動曲柄，7_變速裝置，8-電機，9-從動曲柄，10-支撐架，11-液池，12-旋轉底盤，13-機架，14-底座
五具體實施方式
本實用新型多工位多向運動磨損試驗機，包括底座14、主動曲柄6、從動曲柄9、旋轉底盤12、液池11、盤5、銷4、加載臂3和砝碼1，所述底座14固定於機架13的底部，旋轉底盤12通過下方的支撐架10置於底座14上面，旋轉底盤12的上表面固定有圓形的液池11，液池11的數量大於I個，旋轉底盤12的下表面與每個液池11垂直對應的位置固定有長度相同的曲柄:其中一個曲柄設為主動曲柄6，其餘設為從動曲柄9 ;所述從動曲柄9的轉軸固定於底座14上面，主動曲柄6的轉軸穿過底座14和機架13的底部後，與變速裝置7相連，變速裝置7與電機8相連；所述每個液池11中放置一個盤5,與盤5--對應的銷4固定於各個加載臂3的
下端，且銷4與盤5表面相切；所有加載臂3按從下向上順序，先從固定在機架13上的直線軸套2中穿過，再穿出機架13的上表面，並且各個加載臂3的上端分別裝有砝碼I。本實用新型多工位多向運動磨損試驗機，所述支撐架10為固定於底座14上面的滾珠摩擦支架，且靠近旋轉底·盤12的兩側邊緣處，旋轉底盤12可以在支撐架10上面旋轉。本實用新型多工位多向運動磨損試驗機，所述旋轉底盤12為矩形或者圓形。本實用新型多工位多向運動磨損試驗機，所述主動曲柄6與處於旋轉底盤12中心的一個液池11垂直對應。本實用新型多工位多向運動磨損試驗機，主動曲柄6和從動曲柄9的長度小於液池半徑。下面結合具體實施例對本實用新型作出進一步詳細描述。實施例1
以下結合附圖詳細說明本實用新型的具體裝置及工作原理。如圖1所示，一種3工位多向運動磨損試驗機，包括底座14、主動曲柄6、從動曲柄
9、旋轉底盤12、液池11、盤5、銷4、加載臂3和砝碼1，其中底座14固定於機架13的底部，旋轉底盤12通過主動曲柄6和從動曲柄9的支撐置於底座14上面，旋轉底盤同時也受支撐架10的支撐，旋轉底盤12的上表面固定有3個圓形的液池11，旋轉底盤12的下表面與每個液池11垂直對應的位置固定有一個曲柄，且所有曲柄長度相同:其中處於旋轉底盤12中心的Iv曲柄設為王動曲柄6,其餘2個設為為從動曲柄9 ;所述從動曲柄9的轉軸固定於底座14上面，主動曲柄6的轉軸穿過底座14和機架13的底部，在機架13外部，主動曲柄6的轉軸與變速裝置7相連，變速裝置7與電機8相連；每個液池11中放置一個盤5，與盤5 —一對應的銷4固定於各個加載臂3的下端，且銷4與盤5表面相切；所有加載臂3向上先從固定在機架13上的直線軸套2中穿過，再穿出機架13的上表面，且各個加載臂3的上端分別裝有砝碼1，其中直線軸套2對受到彎矩作用的加載臂3起到保護作用。所述機架13為一個密閉的外殼，其中底座14、支撐架10、從動曲柄9、旋轉底盤12、液池11、盤5、銷4、加載臂3和直線軸套2位於機架13內部，砝碼1、變速裝置7和電機8位於機架13外部，載臂3向上穿出機架13的頂部，而主動曲柄6的轉軸向下穿過底座14和機架13的底部。所述支撐架10為固定於底座14上面的滾珠摩擦支架，且靠近旋轉底盤12的兩側邊緣處，旋轉底盤12可以在支撐架10上面旋轉，確保裝置旋轉摩擦過程的穩定性；所述旋轉底盤12根據實際需要，可以設為矩形、圓形或者其它形狀；所述主動曲柄6與處於旋轉底盤12中心的一個液池11垂直對應；所述主動曲柄6和從動曲柄9的長度小於液池半徑；所述變速裝置7如圖1所示，黑色的是帶，在它的兩端畫出的白色方形塊是套在帶裡面的帶輪，由於兩邊帶輪的直徑不同使得從電機傳出的轉動速度在傳遞到主動曲柄6的轉軸時發生改變。本實用新型多工位多向運動磨損試驗機的工作原理如圖2、圖3所示:圖2為旋轉底盤俯視運動原理圖，平面四桿機構中的雙曲柄機構，CD為相對固定不動的機構即機架，AD, BC為曲柄，能繞其轉軸線整圈轉動，AB為連杆即是應用在本實用新型中的旋轉底盤。如圖2所示，當使AD做繞點D主動旋轉運動時，AB始終與CD保持平行，作剛體平動，其上每一點都作如A點繞D點旋轉的繞定點旋轉運動，這個性質使得可以在旋轉底盤上安置多個液池實現多工位。為使機構運動更加平穩，在圖2左邊的機構中加上虛約束EF並採用EF作為主動機構如圖2右側所示，右側AB運動方式與左側相同，曲柄長度為AD、BC、EF長度。圖3中灰色部分表示液池或盤，其上白色的圓表示與其接觸的銷。虛線為曲柄端點即圖2中的A或B或E旋轉的軌跡，亦為液池或盤圓心運動軌跡。本圖取兩個位置示意盤運動對銷有多向摩擦作用。01、01分別為兩盤在兩個位置時的圓心，分別以其建立直角坐標系有X101Y1、X202Y2如圖，而V1、V2分別為盤在不同位置時與銷相接觸處的速度方向。顯然，Vl、V2異向，故對銷的摩擦具有多向性。本實用新型多工位多向運動磨損試驗機的工作過程如下:步驟一、將盤5裝入液池11中，將銷4裝在加載臂3上，在液池11中加入模擬人體內部環境的組織液；步驟二、電機8接通電源後，通過變速裝置7調節主動曲柄6轉速；步驟三、曲柄轉動，使旋轉底盤12實現軌跡為圓周的剛體平動；步驟四、盤與銷之間產生多向運動摩擦，模擬實際人工關節的工作環境，進行多工位同步試驗。實施例2與實施例1相比不同之處在於:旋轉底盤12的上表面固定有2個圓形的液池11，相應的曲柄、盤5、銷4、加載臂3、直線軸套2和砝碼I都為2個，其具體結構、工作原理及工作過程與實施例1相同。實 施例3[0041]與實施例1相比不同之處在於:旋轉底盤12的上表面固定有4個圓形的液池11，相應的曲柄、盤5、銷4、加載臂3、直線軸套2和砝碼I都為4個，其具體結構、工作原理及工作過程與實施例1相同。本實用新型使用 曲柄機構，將銷-盤摩擦試驗機的單向運動變為多向運動，多向運動的摩擦充分模擬人工關節實際工作環境，從而可評價人工關節摩擦副和關節軟骨等的耐磨性能，篩選出有價值的新型人工關節材料和關節軟骨修復材料；並且把旋轉和往復運動結合起來，在模擬滑液(或體液)下運動，並容易實現多工位；此外，結構簡單，操作方便，能夠高效地進行磨損性能評價試驗。
權利要求1.一種多工位多向運動磨損試驗機，其特徵在於:包括底座(14)、主動曲柄￠)、從動曲柄(9)、旋轉底盤(12)、液池(11)、盤(5)、銷(4)、加載臂(3)和砝碼(I)，所述底座(14)固定於機架(13)的底部，旋轉底盤(12)通過下方的支撐架(10)置於底座(14)上面，旋轉底盤(12)的上表面固定有圓形的液池(11)，液池(11)的數量大於I個，旋轉底盤(12)的下表面與每個液池(11)垂直對應的位置固定有長度相同的曲柄:其中一個曲柄設為主動曲柄￠)，其餘設為從動曲柄(9);所述從動曲柄(9)的轉軸固定於底座(14)上面，主動曲柄(6)的轉軸穿過底座(14)和機架(13)的底部後，與變速裝置(7)相連，變速裝置(7)與電機⑶相連； 所述每個液池(11)中放置一個盤(5)，與盤(5) —一對應的銷(4)固定於各個加載臂(3)的下端，且銷(4)與盤(5)表面相切；所有加載臂(3)按從下向上順序，先從固定在機架(13)上的直線軸套⑵中穿過，再穿出機架(13)的上表面，並且各個加載臂(3)的上端分別裝有砝碼(I)。
2.根據權利要求1所述的多工位多向運動磨損試驗機，其特徵在於:所述支撐架(10)為固定於底座(14)上面的滾珠摩擦支架，且靠近旋轉底盤(12)的兩側邊緣處，旋轉底盤(12)可以在支撐架(10)上面旋轉。
3.根據權利要求1所述的多工位多向運動磨損試驗機，其特徵在於:所述旋轉底盤(12)為矩形或者圓形。
4.根據權利要求1所述的多工位多向運動磨損試驗機，其特徵在於:所述主動曲柄(6)與處於旋轉底盤(12)中心的一個液池(11)垂直對應。
5.根據權 利要求1所述的多工位多向運動磨損試驗機，其特徵在於:主動曲柄(6)和從動曲柄(9)的長度小於液池(11)的半徑。
專利摘要本實用新型公開了一種多工位多向運動磨損試驗機，包括底座、主動曲柄、從動曲柄、旋轉底盤、液池、盤、銷、加載臂和砝碼，底座固定於機架的底部，並通過下方的支撐架置於底座上面，旋轉底盤的上表面固定有液池，下表面與每個液池垂直對應的位置固定有長度相同的曲柄其中一個為主動曲柄，其餘為從動曲柄；從動曲柄的轉軸固定於底座，主動曲柄的轉軸與變速裝置相連，變速裝置與電機相連；每個液池中放置一個盤，與盤一一對應的銷固定於各個加載臂的下端，且銷與盤表面相切；所有加載臂向上從固定在機架上的直線軸套中穿過並穿出機架的上表面，且各個加載臂的上端分別裝有砝碼。本實用新型結構簡單，操作方便，能夠高效地進行磨損性能評價試驗。
文檔編號G01N3/56GK203117062SQ20132002319
公開日2013年8月7日 申請日期2013年1月16日 優先權日2013年1月16日
發明者熊黨生, 胡入丹, 陳玉章, 李玲針, 王琨 申請人:南京理工大學