【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医学工程，涉及人工膝关节接触碰撞试验机。
技术介绍
1、膝骨关节炎是最为常见的膝关节疾病，严重时会极大影响人体正常行走。目前膝关节置换术是治疗膝骨关节炎最常见的方式，其中膝关节假体又是膝关节置换术中不可或缺的部件，通过对人工膝关节的接触碰撞研究可以有效地提升假体性能,因此需要设计与研发体外接触碰撞试验机对膝关节假体进行测试，研究完整步态周期下的膝关节假体接触力学特性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供人工膝关节接触碰撞试验机，能够真实模拟人体髋、膝、踝三个关节在步态过程中的运动，解决了以往特定角度下膝关节接触应力结果单一的问题。
2、本专利技术所采用的技术方案是，人工膝关节接触碰撞试验机，包括上下设置的大腿杆和小腿杆，大腿杆上与小腿杆的相对端固定有股骨假体，小腿杆上与大腿杆的相对端固定有股骨假体，股骨假体和胫骨假体正面分别连接有髌骨假体两端，股骨假体和胫骨假体两侧均连接有侧韧带部件，大腿杆连接有轴向载荷加载机构，小腿杆连接有足部结构，大腿杆和小腿杆通过传动机构连接有曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构分别驱动大腿杆和小腿杆往复周期摆动。
3、本专利技术的特点还在于，
4、还包括底座支架，底座支架上固定有工作台，工作台上设置有上座支架，大腿杆、小腿杆、足部结构均位于上座支架中。
5、传动机构包括啮合的齿轮a和齿轮b，齿轮a通过转动轴连接有电机，电机驱动齿轮a转动，齿轮a远离大腿杆一侧同轴固定设置有齿轮c，齿轮c通过齿条连
6、上座支架位于大腿杆和小腿杆一侧固定有电机固定板，电机固定在电机固定板上，齿轮a通过齿轮固定轴a与电机固定板连接，齿轮b通过齿轮固定轴b与电机固定板连接，齿轮d通过齿轮固定轴c与电机固定板连接。
7、曲柄摇杆机构包括设置在齿轮b靠近大腿杆一侧的圆盘b，圆盘b与齿轮b同轴固定设置，圆盘b与大腿杆之间设置有摇杆a，齿轮d靠近小腿杆一侧同轴固定设置有圆盘a，圆盘a与小腿杆之间设置有摇杆b。
8、摇杆a一端通过摇杆转动轴a与大腿杆转动连接，另一端通过摇杆固定轴a与圆盘b固定连接，摇杆b一端通过摇杆转动轴b与小腿杆转动连接，另一端通过摇杆固定轴b与圆盘a固定连接。
9、轴向载荷加载机构设置在大腿杆上方，包括竖直设置的液压缸和竖直设置的丝杆，液压缸、丝杆均设置在上座支架顶部，液压缸的伸缩端通过球窝结构与大腿杆顶端连接，液压缸一侧固定连接有液压缸固定板，液压缸固定板设置在滑轨上，液压缸固定板与丝杆的丝杆螺母固定连接，滑轨位于丝杆两侧，液压缸固定板可沿滑轨上下移动，上座支架顶部还固定有上固定板，上固定板上固定有固定块，固定块与丝杆固定连接，且滑轨也固定在上固定板上。
10、足部结构包括与小腿杆底端通过转动支轴转动连接的足部件，还包括设置在工作台上方的支撑台，支撑台与工作台之间设置有多个弹簧，足部件固定在支撑台上。
11、小腿杆固定连接有移动块，移动块设置在小腿固定块中，移动块在小腿固定块中前后移动，小腿固定块通过块固定轴与上座支架固定连接。
12、本专利技术的有益效果是：
13、本专利技术人工膝关节接触碰撞试验机，利用内部的曲柄摇杆和电机驱动，使用液压缸、齿轮、球窝结构等辅助，真实模拟完整步态周期内膝关节假体运动，实现人工膝关节接触应力研究，使数据结果更加真实可靠，实现了人工膝关节运动真实模拟，高效准确。
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1.人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，包括上下设置的大腿杆(27)和小腿杆(29)，所述大腿杆(27)上与小腿杆的相对端固定有股骨假体(31)，小腿杆(29)上与大腿杆的相对端固定有股骨假体(31)，所述股骨假体(31)和胫骨假体(32)分别连接有髌骨假体(33)两端，所述大腿杆(27)连接有轴向载荷加载机构，所述小腿杆(29)连接有足部结构，所述大腿杆(27)和小腿杆(29)通过传动机构连接有曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构分别驱动大腿杆(27)和小腿杆(29)往复周期摆动。
2.根据权利要求1所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，还包括底座支架(2)，所述底座支架(2)上固定有工作台(5)，所述工作台(5)上设置有上座支架(26)，所述大腿杆(27)、小腿杆(29)、足部结构均位于上座支架(26)中。
3.根据权利要求2所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，所述传动机构包括啮合的齿轮A(18)和齿轮B(22)，所述齿轮A(18)通过转动轴(56)连接有电机(57)，所述电机(57)驱动齿轮A(18)转动，所述齿轮A(18)远离大腿杆(27
4.根据权利要求3所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，所述上座支架(26)位于大腿杆(27)和小腿杆(29)一侧固定有电机固定板(52)，所述电机(57)固定在电机固定板(52)上，所述齿轮A(18)通过齿轮固定轴A(19)与电机固定板(52)连接，所述齿轮B(22)通过齿轮固定轴B(55)与电机固定板(52)连接，所述齿轮D(61)通过齿轮固定轴C(60)与电机固定板(52)连接。
5.根据权利要求3所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，所述曲柄摇杆机构包括设置在齿轮B(22)靠近大腿杆(27)一侧的圆盘B(21)，所述圆盘B(21)与齿轮B(22)同轴固定设置，所述圆盘B(21)与大腿杆(27)之间设置有摇杆A(23)，所述齿轮D(61)靠近小腿杆(29)一侧同轴固定设置有圆盘A(15)，所述圆盘A(15)与小腿杆(29)之间设置有摇杆B(24)。
6.根据权利要求5所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，所述摇杆A(23)一端通过摇杆转动轴A(30)与大腿杆(27)转动连接，另一端通过摇杆固定轴A(49)与圆盘B(21)固定连接，所述摇杆B(24)一端通过摇杆转动轴B(36)与小腿杆(29)转动连接，另一端通过摇杆固定轴B(50)与圆盘A(15)固定连接。
7.根据权利要求2所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，所述轴向载荷加载机构设置在大腿杆(27)上方，包括竖直设置的液压缸(40)和竖直设置的丝杆(44)，所述液压缸(40)、丝杆(44)均设置在上座支架(26)顶部，所述液压缸(40)的伸缩端通过球窝结构(28)与大腿杆(27)顶端连接，所述液压缸(40)一侧固定连接有液压缸固定板(42)，所述液压缸固定板(42)设置在滑轨(46)上，所述液压缸固定板(42)与丝杆(44)的丝杆螺母固定连接，滑轨(46)位于丝杆(44)两侧，所述液压缸固定板(42)可沿滑轨(46)上下移动，所述上座支架(26)顶部还固定有上固定板(43)，所述上固定板(43)上固定有固定块(47)，所述固定块(47)与丝杆(44)固定连接，且滑轨(46)也固定在上固定板(43)上。
8.根据权利要求7所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，所述足部结构包括与小腿杆(29)底端通过转动支轴(11)转动连接的足部件(12)，还包括设置在工作台(5)上方的支撑台，所述支撑台(8)与工作台(5)之间设置有多个弹簧(9)，所述足部件(12)固定在支撑台(8)上。
9.根据权利要求1所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，所述小腿杆(29)固定连接有移动块(63)，所述移动块(63)设置在小腿固定块(13)中，所述移动块(63)在小腿固定块(13)中前后移动，所述小腿固定块(13)通过块固定轴(25)与上座支架(26)固定连接。
...【技术特征摘要】
1.人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，包括上下设置的大腿杆(27)和小腿杆(29)，所述大腿杆(27)上与小腿杆的相对端固定有股骨假体(31)，小腿杆(29)上与大腿杆的相对端固定有股骨假体(31)，所述股骨假体(31)和胫骨假体(32)分别连接有髌骨假体(33)两端，所述大腿杆(27)连接有轴向载荷加载机构，所述小腿杆(29)连接有足部结构，所述大腿杆(27)和小腿杆(29)通过传动机构连接有曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构分别驱动大腿杆(27)和小腿杆(29)往复周期摆动。
2.根据权利要求1所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，还包括底座支架(2)，所述底座支架(2)上固定有工作台(5)，所述工作台(5)上设置有上座支架(26)，所述大腿杆(27)、小腿杆(29)、足部结构均位于上座支架(26)中。
3.根据权利要求2所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，所述传动机构包括啮合的齿轮a(18)和齿轮b(22)，所述齿轮a(18)通过转动轴(56)连接有电机(57)，所述电机(57)驱动齿轮a(18)转动，所述齿轮a(18)远离大腿杆(27)一侧同轴固定设置有齿轮c(58)，所述齿轮c(58)通过齿条(17)连接有齿轮d(61)，所述齿轮d(61)位于齿轮c(58)正下方。
4.根据权利要求3所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，所述上座支架(26)位于大腿杆(27)和小腿杆(29)一侧固定有电机固定板(52)，所述电机(57)固定在电机固定板(52)上，所述齿轮a(18)通过齿轮固定轴a(19)与电机固定板(52)连接，所述齿轮b(22)通过齿轮固定轴b(55)与电机固定板(52)连接，所述齿轮d(61)通过齿轮固定轴c(60)与电机固定板(52)连接。
5.根据权利要求3所述的人工膝关节接触碰撞试验机，其特征在于，所述曲柄摇杆机构包括设置在齿轮b(22)靠近大腿杆(27)一侧的圆盘b(21)，所述圆盘b(21)与齿轮b(22)同轴固定设置，所述圆盘b(21)与大腿杆(27)之间设置有...
【专利技术属性】
技术研发人员：王旭鹏，郭雨，陈文会，韩一墨，李旭，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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