【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医学工程领域，涉及多自由度的人工膝关节磨损试验机。
技术介绍
1、膝关节是人体重要的运动关节，在日常生活中如果缺乏对膝关节的保护，则可能会对膝关节的运动性能产生不可逆的损伤，严重时甚至需要更换人工膝关节。对于人工关节而言，其摩擦磨损性能是影响着其使用寿命的关键，因此在人工假体植入之前需要对材料、造型等摩擦磨损性能进行准确评估。
2、目前常见的摩擦磨损实验设备主要以摩擦设备为主，通过销状式样与圆盘以滑动的形式进行材料的摩擦性能分析，市面上所存在的膝关节试验机也以实现矢状面运动为主要功能，无法更为精准的对自然膝的运动状态进行全面复原。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供多自由度的人工膝关节磨损试验机，能够全面的模拟自然膝在不同参考平面下的运动，便于对人工膝关节的摩擦磨损性能进行准确评估。
2、本专利技术所采用的技术方案是，多自由度的人工膝关节磨损试验机，包括机架，机架底部设置有底板，机架中上下设置有加载装置和摆动装置，底板上设置有前后位移装置和径向选装装置。
3、本专利技术的特点还在于，
4、加载装置包括竖直设置的电动缸a，电动缸a通过电动缸转接法兰连接有加载固定架，加载固定架两侧均通过加载固定架转接座与机架固定连接。
5、电动缸转接法兰设置有内圈通孔和外圈通孔共两圈通孔，电动缸转接法兰内圈通孔通过螺栓与电动缸a连接，电动缸转接法兰外圈通孔通过螺栓与加载固定架连接。
6、摆动装置包括与电动缸
7、电动缸a移动端与摆动平台座通过螺纹连接。
8、摆动平台座与摆动轴固定座通过螺栓固定连接，摆动轴固定座外侧均通过螺栓固定有伺服电机安装座，伺服电机a固定在伺服电机安装座上，两伺服电机a呈对称设置，且摆动轴与伺服电机a为键连接。
9、股骨段假体通过销钉、骨水泥固定在摆动轴上。
10、前后位移装置包括固定在底板上的直线滑轨和电动缸b，滑轨上设置有滑块，且滑块上固定有滑动台，滑动台后端固定有l型转接法兰，l型转接法兰与电动缸b的移动端相连接，电动缸b驱动滑动台前后移动。
11、径向选装装置包括通过电机转接法兰固定在滑动台前端的伺服电机b，伺服电机b连接有同步齿轮，同步齿轮通过同步带连接有同步轴，同步轴与同步齿轮同步转动，同步轴底端设置在滑动台上，同步轴顶端固定有胫骨平台座，胫骨平台座上固定有胫骨段假体。
12、滑动台上通过螺栓固定有同步轴承座，同步轴底端位于同步轴承座中，同步轴与胫骨平台座为键连接，胫骨段假体通过销钉、骨水泥固定在胫骨平台座上，伺服电机b与同步齿轮也为键连接。
13、本专利技术的有益效果是：
14、本专利技术多自由度的人工膝关节磨损试验机，利用多个方向传动更为真实全面的模拟自然膝关节在屈曲与伸展运动过程中存在的轴向载荷、股骨髁旋转、胫骨径向旋转、胫骨前后位移现象，全面模拟膝关节多自由度的运动状态，为人工膝关节假体性能评估与优化提供更为准确的试验环境，从而获取更精确的磨损实验数据，为人工膝关节假体的优化设计奠定基础。
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1.多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)底部设置有底板(9)，所述机架(1)中上下设置有加载装置和摆动装置，所述底板(9)上设置有前后位移装置和径向选装装置。
2.根据权利要求1所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述加载装置包括竖直设置的电动缸A(2)，所述电动缸A(2)通过电动缸转接法兰(3)连接有加载固定架(4)，所述加载固定架(4)两侧均通过加载固定架转接座(26)与机架(1)固定连接。
3.根据权利要求2所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述电动缸转接法兰(3)设置有内圈通孔和外圈通孔共两圈通孔，所述电动缸转接法兰(3)内圈通孔通过螺栓与电动缸A(2)连接，所述电动缸转接法兰(3)外圈通孔通过螺栓与加载固定架(4)连接。
4.根据权利要求2所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述摆动装置包括与电动缸A(2)移动端连接的摆动平台座(18)，所述电动缸A(2)驱动摆动平台座(18)上下移动，所述摆动平台座(18)两侧均固定有摆动轴固定座(7)，两所述摆动轴固
5.根据权利要求4所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述电动缸A(2)移动端与摆动平台座(18)通过螺纹连接。
6.根据权利要求4所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述摆动平台座(18)与摆动轴固定座(7)通过螺栓固定连接，所述摆动轴固定座(7)外侧均通过螺栓固定有伺服电机安装座(6)，所述伺服电机A(5)固定在伺服电机安装座(6)上，两所述伺服电机A(5)呈对称设置，且所述摆动轴(17)与伺服电机A(5)为键连接。
7.根据权利要求4所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述股骨段假体(19)通过销钉、骨水泥固定在摆动轴(17)上。
8.根据权利要求1所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述前后位移装置包括固定在底板(9)上的直线滑轨(12)和电动缸B(10)，所述直线滑轨(12)上设置有滑块(15)，且所述滑块(15)上固定有滑动台(14)，所述滑动台(14)后端固定有L型转接法兰(25)，所述L型转接法兰(25)与电动缸B(10)的移动端相连接，所述电动缸B(10)驱动滑动台(14)前后移动。
9.根据权利要求8所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述径向选装装置包括通过电机转接法兰(23)固定在滑动台(14)前端的伺服电机B(24)，所述伺服电机B(24)连接有同步齿轮(22)，所述同步齿轮(22)通过同步带(16)连接有同步轴(21)，所述同步轴(21)与同步齿轮(22)同步转动，所述同步轴(21)底端设置在滑动台(14)上，所述同步轴(21)顶端固定有胫骨平台座(27)，所述胫骨平台座(27)上固定有胫骨段假体(20)。
10.根据权利要求9所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述滑动台(14)上通过螺栓固定有同步轴承座(13)，所述同步轴(21)底端位于同步轴承座(13)中，所述同步轴(21)与胫骨平台座(27)为键连接，所述胫骨段假体(20)通过销钉、骨水泥固定在胫骨平台座(27)上，所述伺服电机B(24)与同步齿轮(22)也为键连接。
...【技术特征摘要】
1.多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)底部设置有底板(9)，所述机架(1)中上下设置有加载装置和摆动装置，所述底板(9)上设置有前后位移装置和径向选装装置。
2.根据权利要求1所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述加载装置包括竖直设置的电动缸a(2)，所述电动缸a(2)通过电动缸转接法兰(3)连接有加载固定架(4)，所述加载固定架(4)两侧均通过加载固定架转接座(26)与机架(1)固定连接。
3.根据权利要求2所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述电动缸转接法兰(3)设置有内圈通孔和外圈通孔共两圈通孔，所述电动缸转接法兰(3)内圈通孔通过螺栓与电动缸a(2)连接，所述电动缸转接法兰(3)外圈通孔通过螺栓与加载固定架(4)连接。
4.根据权利要求2所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述摆动装置包括与电动缸a(2)移动端连接的摆动平台座(18)，所述电动缸a(2)驱动摆动平台座(18)上下移动，所述摆动平台座(18)两侧均固定有摆动轴固定座(7)，两所述摆动轴固定座(7)上共同设置有摆动轴(17)，所述摆动轴(17)中部固定有股骨段假体(19)，所述摆动轴(17)两端均连接有伺服电机a(5)。
5.根据权利要求4所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述电动缸a(2)移动端与摆动平台座(18)通过螺纹连接。
6.根据权利要求4所述的多自由度的人工膝关节磨损试验机，其特征在于，所述摆动平台座(18)与摆动轴固定座(7)通过螺栓固定连接，所述摆动轴固定座(7)外侧均通过螺栓固定有伺服电机安装座(6)，所述伺服电...
【专利技术属性】
技术研发人员：王旭鹏，陈文会，韩一墨，郭雨，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：
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