發(fā)布時間：2020-12-09 07:22

　　髖關(guān)節(jié)試驗機用于評價人工髖關(guān)節(jié)生物材料的摩擦磨損特性,其運動特性需與實際人體髖關(guān)節(jié)的生物學特性近似,并能滿足動態(tài)加載要求。為了克服串聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機在剛度、動態(tài)加載、復(fù)雜運動軌跡模擬等方面的缺點,彌補傳統(tǒng)并聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機只有一個動平臺而導致工作效率低的不足,提出了一種具有兩個動平臺、可同時對兩副人工髖關(guān)節(jié)進行摩擦磨損實驗的2（3HUS+S）并聯(lián)仿生髖關(guān)節(jié)試驗機。由于并聯(lián)機構(gòu)的閉鏈結(jié)構(gòu)特點,在高速、高加速度運動規(guī)律下,慣量耦合、構(gòu)件彈性變形、運動副間隙及摩擦等多重擾動導致的非線性特性將加劇對并聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機整機動態(tài)性能的影響。因此,為了改善并聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機的工作性能、提高控制精度,從考慮慣量耦合、構(gòu)件彈性變形、運動副間隙及摩擦等影響的動態(tài)性能分析出發(fā),對并聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機的精度、綜合性能優(yōu)化進行了研究,并提出了同時考慮結(jié)構(gòu)誤差及摩擦補償?shù)难a償控制策略,通過實驗驗證了所建立模型及所提出方法的有效性。主要研究內(nèi)容如下:1)為了研究并聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機主動支鏈間慣量耦合特性,首先,在運動學分析基礎(chǔ)上,基于Lagrange法建立了基于工作空間的整機動力學模型,并通過雅克比矩陣變換,將基于工作空間的動力學... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

實際人體髖關(guān)節(jié)與髖關(guān)節(jié)試驗機運動曲線

剛度及控制復(fù)雜程度限制，加載力多為定值，這關(guān)節(jié)運動副間的接觸力與實際情況不符，對實驗的模擬人體髖關(guān)節(jié)的運動特性，不僅要求髖關(guān)節(jié)動形式，而且還應(yīng)根據(jù)實際人體的接觸力學特性功能，ISO14242-1:2002(E)標準推薦的髖關(guān)節(jié)假 1-2(c)所示[15]。體髖關(guān)節(jié)的受力狀態(tài) (b) 髖關(guān)節(jié)試驗機中關(guān)節(jié)

博士學位論文arris 研制的 AMTI-Boston 型髖關(guān)節(jié)試驗機[18]、Leeds 大學研制的 PA-II 型roSim 型髖關(guān)節(jié)試驗機[19, 20]及中國礦業(yè)大學摩擦學與可靠性研究所研制的 I 關(guān)節(jié)試驗機[21](如圖 1-3(a)所示)。一般來說，串聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機能近似模擬髖關(guān)節(jié)的部分運動特性，但在復(fù)雜運動軌跡模擬和變載荷加載等方面存在。并聯(lián)機構(gòu)具有剛度大、承載能力強、運動精度高、能模擬復(fù)雜運動軌跡等，將少自由度并聯(lián)機構(gòu)用于髖關(guān)節(jié)試驗機中，可以在一定程度上改善髖關(guān)節(jié)機的試驗性能。中國礦業(yè)大學 SADP 課題組提出了一種 3SPS+1PS 型并聯(lián)髖試驗機[22]，如圖 1-3(b)所示，該并聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機在人體髖關(guān)節(jié)運動軌跡模動態(tài)加載等方面有一定優(yōu)勢，但由于核心部分并聯(lián)機構(gòu)構(gòu)型的限制，其只有動平臺，這在一定程度上降低了該并聯(lián)髖關(guān)節(jié)試驗機的工作效率。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號：2906517