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骨科医疗手术机构的研究与创新设计

牛红杰  
【摘要】: 本课题的研究目的是要设计一种新型的骨科医疗手术机构,即能代替目前骨科手术中常用的骨钻,又能弥补现有微气钻的不足,使其能满足各种骨科手术的要求。它以压缩空气为动力源,体积小、重量轻、使用灵巧,在骨科手术中有着重要的研究意义及应用价值。 运用流体力学原理和力学原理设计了骨科医疗手术机构叶轮的叶片形状,利用流体力学中取控制体的研究方法,建立了叶轮腔的气动力学模型,并对其进行了气动力学分析,推导出气流对叶片的冲动力及驱动力矩的计算关系式,并确定了骨科医疗手术机构的部分结构参数。 在尽可能增大叶轮输出功率的前提下,根据叶片腔进气口的大小确定出叶轮的最佳叶片数量。根据叶轮叶片受气流冲击面积的变化,将叶轮的运动过程分成了四个位置,分别得出了各个位置时驱动力矩的计算公式,并利用Matlab软件绘出了各个位置时驱动力矩的变化曲线。最后得到了叶轮驱动力矩在一个周期内的变化规律,为深入分析研究叶轮驱动力矩平稳性提供了理论依据。 对骨科医疗手术机构进行了总体结构设计,设计了机体结构、水气连接头结构,利用AutoCAD、Pro/E等绘图软件绘制了各部分的结构图,并对本机构使用的压缩空气及冷却水提出了一定的要求。对机头结构进行了创新设计,在现有微气钻机构基础上增加了支撑结构、刀具更换装置和注水装置。特别是刀具更换装置采用了两边对称的三瓣簧结构,更便于刀具的装卸,从而方便、快捷、灵活地实现了钻、磨、切割多功能一体的操作。对叶轮轴的整体结构进行了设计,绘出了叶轮轴的整体结构图。


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