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新型骨科手术机构的动力学特性研究

申爱科  
【摘要】: 新型骨科医疗手术机构是在电动骨钻基础上创新设计形成的,它以压缩空气为动力源,实现高速旋转,并具有体积小、重量轻、使用灵活的特点。新型骨科手术机构通过更换刀具,实现钻削、切割和磨削为一体的骨科手术功能,其研究对提高骨科手术器械质量和手术水平具有重要的理论意义和应用价值。 根据新型骨科手术机构的结构组成和传动原理,以压缩空气冲击叶片产生的驱动力矩为基础;研究了不同骨科手术切削时的受力分析;对叶轮轴叶片强度进行了有限元分析,以确定叶片的薄弱环节。 研究分析了新型骨科手术机构的动力学特性,利用集中质量法建立叶轮轴系的振动模型。根据叶轮轴系的结构特点,利用Riccati传递矩阵法推导出叶轮轴系振动的传递矩阵,通过Matlab软件编程,研究分析了新型骨科手术机构的固有频率并求出相应振型。 分析了新型骨科手术机构产生振动的原因,利用传递矩阵法研究了周期性驱动力矩引起的扭转振动,分析计算了扭转振动模型中各轴段的转动惯量和扭转振动刚度,推导出扭转振动角位移响应公式。研究了叶轮轴系的主要结构参数对扭转振动的影响规律,为新型骨科手术机构结构优化提供了理论依据。 根据叶轮轴系的实际工作情况,分析了机构不平衡产生的原因及其对手术机构工作的影响,建立了动平衡分析模型。应用平衡实验法,分析了叶轮轴系的平衡,以消除机构中的振动现象。


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