[发明专利]一种模拟人体膝关节骨摩擦试验装置

摘要

一种模拟人体膝(盖)关节骨摩擦试验装置，由曲柄动力机构、连杆机构、股骨运动机构和胫骨运动机构组成。曲柄动力机构为整个实验装置提供动力输出；连杆机构负责连接曲柄和摇杆(分别为股骨运动机构、胫骨运动机构)来进行运动传递，其连接方式为铰接；股骨运动机构，产生股骨在垂直平面内左右摆动和转动；胫骨运动机构，产生胫骨在垂直平面内的上下位移、左右摆动和转动。本发明根据走路、慢跑、快跑、上楼等不同工况，通过调整杆件长度、电机转速、气囊气压等综合参数，对人体膝关节在日常活动下的磨损情况进行高效、大量、多工况的模拟实验，以便制造更符合人体工程学的假肢等工作。

主权项

一种模拟人体膝(盖)关节骨摩擦试验装置，其特征在于：由曲柄动力机构(1)、连杆机构(2)、股骨运动机构(3)和胫骨运动机构(4)组成。曲柄动力机构为整个实验装置提供动力输出；连杆机构(2)负责连接曲柄(12)和摇杆(分别为股骨运动机构(3)、胫骨运动机构(4))来进行运动传递，其连接方式为铰接；股骨运动机构(3)，产生股骨在垂直平面内左右摆动和转动；胫骨运动机构(4)，产生胫骨在垂直平面内的上下位移、左右摆动和转动。所述曲柄动力机构(1)，包括减速电机(7)、同步带轮(8)、同步带(9)、张紧轮(14)、曲柄(12)、副曲柄(11)、曲柄中间轴(10)和曲柄座(13)，减速电机(7)的型号是NCH22‑400‑6CB，安装在试验台(5)右侧，电机输出轴通过键连接与同步带轮(8)固连，经过同步带(9)传动，将转矩传送到曲柄(12)机构；张紧轮(15)安装在同步带(9)一侧的支撑架(6)上；同步带(8)置于支撑架(6)外侧；曲柄(12)和副曲柄(11)通过曲柄中间轴(10)连接，副曲柄(11)辅助定位，曲柄(12)和副曲柄(11)通过深沟球轴承安装在两侧的曲柄座(13)上，曲柄(12)和副曲柄(11)开有槽孔，曲柄座(13)安装在支撑架(6)上。所述连杆机构(9)，包括股骨连杆(18)和胫骨连杆(17)，股骨连杆包括连杆(22)和摇杆(20)，连杆一端用杆端轴承(19)与曲柄中间轴(10)连接，一端用杆端轴承(19)与摇杆(20)连接，摇杆(20)另一端固定股骨安装座连接板(31)上；胫骨连杆(17)一端用杆端轴承(19)连接曲柄中间轴(10)，一端用杆端轴承(19)连接胫骨导轨座(36)上的连杆轴(37)；连杆材料是不锈钢，木材加工的护木(23)通过打孔螺钉固定在连杆中间段。所述股骨运动机构(3)，包括股骨模型(24)、股骨座(25)、连接板(31)、轴承座(30)和桁架(27)，股骨座(25)上有6个螺纹孔，互相角度错位，水平错位，拧紧螺栓(32)使股骨模型(24)与股骨座(25)相互固连；连接板(31)连接了股骨安装座(25)和轴承座(29)，连接板(31)上有轴铰孔，通过轴和轴承(30)与轴承座(29)连接，连接板(31)上有摇杆(20)安装孔，用以安装摇杆(20)，使摇杆(20)与股骨运动机构(3)固连，连接板(31)底部有安装孔，通过螺钉(26)安装固定在股骨座(25)上；桁架(27)安装在支撑架(6)上，用于固定轴承座(30)，轴承座(29)通过螺钉(28)固定在桁架上。所述胫骨运动机构(4)，包括胫骨模型(40)、胫骨座(39)、胫骨座支架(38)、导轨座(36)、滑动导轨(44)、滑块(42)、导轨摇杆(43)、摇杆座(45)、摇杆座支架(48)、U型槽(46)、气囊(35)、气囊安装板(34)和角度调节器(33)，胫骨座(39)上有6个螺纹孔，互相角度错位，水平错位，拧紧螺栓(23)使胫骨模型(40)与胫骨座(39)相互固连；胫骨座支架(38)连接了胫骨座(39)和下面的导轨座(36)部分；导轨座(45)中间内部有一根固定的轴(37)，用于安装杆端轴承(19)；滑动导轨(44)固定在导轨座(36)外壁两侧，上面各安装一对滑块(42)；导轨摇杆(43)安装在轴承孔中，连接滑块(42)与摇杆座(45)；摇杆座(45)安装在两侧的摇杆座支架(48)上，摇杆座支架(48)由螺钉(47)固定在试验台(5)上，摇杆座支架(48)上开有槽孔；气囊安装板(34)一端通过圆销架在U型槽(46)内，一端通过锁紧螺栓(49)固定在角度调节架(33)上；气囊(35)置于导轨座(36)和气囊安装板(34)之间；角度调节架(33)对称安装在股骨座(39)下方试验台(5)上，角度调节器(33)上开有槽孔。