膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统，能够测试不同交变载荷、屈曲伸展角度、胫骨旋转角度、不同时间下的综合性能。一种膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统，包括主机框架、关节安装辅具、屈曲伸展机构、胫骨旋转机构和轴向载荷加载机构，主机框架包括工作台，关节安装辅具包括用于连接股骨髁的上工装和用于连接胫骨平台的下工装，下工装设置在与工作台连接的工装安装台上，多个屈曲伸展机构间隔设置在工作台上方，多个胫骨旋转机构和轴向载荷加载机构间隔设置在工作台下方，轴向载荷加载机构能够驱动工装安装台相对工作台上下移动，胫骨旋转机构能够带动工装安装台左右旋转，屈曲伸展机构能够带动上工装上下旋转。够带动上工装上下旋转。够带动上工装上下旋转。

【技术实现步骤摘要】
膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统


[0001]本技术涉及一种膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统，属于试验机


技术介绍

[0002]随着人口老龄化到来，各种关节疾病，比如关节炎、关节疼痛、骨磨损等病症，将会大量出现。为解决上述问题，一般采用人造生物材料比如不锈钢、陶瓷、聚四氟乙烯等制成关节代替原先的骨骼植入人体。临床研究表明，某些人工关节材料，植入人体后经摩擦磨损会产生摩擦碎屑，严重时会产生排异反应；人工关节材料的曲面是否与周围骨组织结合良好，也严重影响了磨损性能和使用寿命。
[0003]因此人工关节生产出来后，需要对其进行摩擦磨损和交变载荷下的耐疲劳性能进行相关试验。中国国家知识产权局专利号201120102798.2公开了一种人工髋关节模拟试验机， 包括机架、 摆动机构、 柔性加载机构、 转动机构、 髋关节夹具机构。机架下底面上安装有用于摆动髋臼试件的摆动机构， 摆动机构上面安装有髋关节夹具机构， 且髋关节夹具机构固定在机架台面上， 并与转动机构传动连接， 髋关节夹具机构上端连接柔性加载机构， 柔性加载机构通过杠杆支架固定在机架台面上。其用于实验室环境中准确的模拟人体髋关节的实际运动状态和工作环境，研究测试人工关节材料的生物力学性能参数。但是该模拟试验机为单工作台，不能满足多个人工关节测试，可靠性不是很高。

技术实现思路

[0004]本技术目的是提供了一种膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统，能够测试不同交变载荷、屈曲伸展角度、胫骨旋转角度、不同时间下的综合性能。r/>[0005]本技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0006]一种膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统，包括主机框架、关节安装辅具、屈曲伸展机构、胫骨旋转机构和轴向载荷加载机构，主机框架包括工作台，关节安装辅具包括用于连接股骨髁的上工装和用于连接胫骨平台的下工装，下工装设置在与工作台连接的工装安装台上，多个屈曲伸展机构间隔设置在工作台上方，多个胫骨旋转机构和轴向载荷加载机构间隔设置在工作台下方，轴向载荷加载机构能够驱动工装安装台相对工作台上下移动，胫骨旋转机构能够带动工装安装台左右旋转，屈曲伸展机构能够带动上工装上下旋转。
[0007]上述膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统优选方案，屈曲伸展机构包括第一电机、旋转轴和摆臂，旋转轴上设置轴承，主机框架上设置用于固定轴承的轴承座，第一电机的输出端与旋转轴相连，旋转轴另一端连接摆臂。
[0008]上述膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统优选方案，上工装与屈曲伸展机构的摆臂连接，下工装连接在在工作台上。
[0009]上述膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统优选方案，胫骨旋转机构包括
第二电机，第二电机输出端连接传动单元，传动单元包括电机带轮、电机从动带轮和同步带，电机带轮与第二电机输出端连接，电机带轮和电机从动带轮之间通过同步带连接。
[0010]上述膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统优选方案，轴向载荷加载机构包括伺服作动器，伺服作动器的输出端与垂直加载轴连接，垂直加载轴一端设置旋转轴承，旋转轴承连接在旋转轴承座上，垂直加载轴另一端设置旋转套并连接测力传感器。
[0011]上述膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统优选方案，主机框架包括工作台、底板和设置在工作台与底板之间的多个支撑柱。
[0012]本技术的优点在于：
[0013]屈曲伸展机构能够完成关节的屈曲伸展试验，胫骨旋转机构能够完成胫骨旋转试验，轴向载荷加载机构能够调整试验机轴向方向与胫骨轴对中进行轴力加载试验。
附图说明
[0014]附图用来提供对本技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本技术的实施例一起用于解释本技术，并不构成对本技术的限制。
[0015]图1为本技术整体结构示意图。
[0016]图2为本技术屈曲伸展机构示意图。
[0017]图3为本技术关节安装辅具机构示意图。
[0018]图4为本技术胫骨旋转机构示意图。
[0019]图5为本技术轴向载荷加载示意图。
[0020]图6为关节系统力和运动的符号法则示意图。
[0021]图7为屈曲伸展角随时间的变化示意图。
[0022]图8为胫骨旋转随时间的变化示意图。
[0023]图9为轴向力加载随时间的变化示意图。
[0024]1—底板；2—支撑柱；3—工作台；4—关节安装辅具；5—屈曲伸展机构；6—胫骨旋转机构；7—轴向力加载机构，4.1
‑
上工装；4.2
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下工装；4.3
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股骨髁；4.4
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胫骨平台；5.1
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第一电机；5.2
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轴承座；5.3
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旋转轴；5.4
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摆臂；6.1—第二电机；6.2—电机安装座；6.3
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电机带轮；6.4
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同步带；7.1
‑
伺服作动器；7.2
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作动器安装座；7.3
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旋转轴承座；7.4
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垂直加载轴；7.5
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旋转套；7.6
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电机从动带轮；7.7
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固定轴承座；7.8
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测力传感器；7.9
‑
工装安装台；
具体实施方式
[0025]下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0026]参考图1、图2、图3及图5，一种膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统，包括主机框架、关节安装辅具4、屈曲伸展机构5、胫骨旋转机构6和轴向载荷加载机构7，主机框架包括包括工作台3、底板1和设置在工作台3与底板1之间的多个支撑柱2，关节安装辅具4包括用于连接股骨髁4.3的上工装4.1和用于连接胫骨平台4.4的下工装4.2，多个屈曲伸展机构5间隔设置在工作台3上方，多个胫骨旋转机构6和轴向载荷加载机构7间隔设置在工
作台3下方，轴向载荷加载机构7能够驱动工装安装台7.9相对工作台3上下移动，胫骨旋转机构6能够带动工装安装台7.9左右旋转，屈曲伸展机构5能够带动上工装4.1上下旋转。
[0027]参考图2，屈曲伸展机构5，包括第一电机5.1、旋转轴5.3和摆臂5.4，旋转轴5.3上设置轴承，主机框架上设置用于固定轴承的轴承座5.2，第一电机5.1的输出端与旋转轴5.3相连，旋转轴5.3另一端连接摆臂5.4，摆臂5.4与屈曲伸展机构5的上工装4.1连接。
[0028]参考图4，胫骨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统，其特征在于：包括主机框架、关节安装辅具（4）、屈曲伸展机构（5）、胫骨旋转机构（6）和轴向载荷加载机构（7），主机框架包括工作台（3），关节安装辅具（4）包括用于连接股骨髁（4.3）的上工装（4.1）和用于连接胫骨平台（4.4）的下工装（4.2），下工装（4.2）设置在与工作台（3）连接的工装安装台（7.9）上，多个屈曲伸展机构（5）间隔设置在工作台（3）上方，多个胫骨旋转机构（6）和轴向载荷加载机构（7）间隔设置在工作台（3）下方，轴向载荷加载机构（7）能够驱动工装安装台（7.9）相对工作台（3）上下移动，胫骨旋转机构（6）能够带动工装安装台（7.9）左右旋转，屈曲伸展机构（5）能够带动上工装（4.1）上下旋转。2.根据权利要求1所述膝关节髋关节生物材料摩擦磨损疲劳试验系统，其特征在于：屈曲伸展机构（5），包括第一电机（5.1）、旋转轴（5.3）和摆臂（5.4），旋转轴（5.3）上设置轴承，主机框架上设置用于固定轴承的轴承座，第一电机（5.1）的输出端与旋转轴（5.3）相连，旋转轴（5.3）另一端连接摆臂（5.4）。3.根据权利要求2所述膝关节...

【专利技术属性】
技术研发人员：李光中，安常源，阴元峰，石群群，冯庆航，于洁，
申请(专利权)人：济南恒瑞金试验机有限公司，
类型：新型
国别省市：