超聲手術刀是一種通過刀桿高速振動以實現(xiàn)生物體切割、分離的外科手術器械,在外科手術中具有高精度、止血快、產(chǎn)生煙霧少等優(yōu)點。超聲手術刀在工作時會產(chǎn)生高頻振動,工作頻率為55kHz的超聲手術刀振幅約為50μm,在工作1小時后,超聲手術刀內(nèi)部的應力循環(huán)次數(shù)即可達到1.98×10～8次,容易發(fā)生疲勞損壞。目前常見的超聲手術刀大多是采用TC4鈦合金加工制作的,關于TC4鈦合金的超高周疲勞(應力循環(huán)次數(shù)大于10～7周次)的研究都是基于超聲疲勞試驗方法進行的。超聲疲勞試驗技術是一種能夠快速對金屬材料進行超高周疲勞試驗的試驗方法,目前常見的超聲疲勞試驗系統(tǒng)工作頻率為20kHz。本文建立55kHz超聲疲勞試驗系統(tǒng),為了更好的研究超聲手術刀的疲勞特性,對TC4鈦合金進行疲勞試驗,探索頻率、溫度、應力等參數(shù)對TC4鈦合金疲勞壽命的影響,以期進一步提高超聲手術刀的抗疲勞性能。本文首先設計了磁致伸縮式超聲換能器作為試驗系統(tǒng)的驅(qū)動裝置、圓錐形超聲變幅桿作為振幅放大裝置,通過理論計算滿足55kHz共振頻率的換能器及變幅桿,并利用有限元分析方法來仿真設計結(jié)果,對加工制作的換能器及變幅桿進行測試;然后在超聲驅(qū)動系統(tǒng)上集成應...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1超聲手術刀結(jié)構(gòu)

的結(jié)構(gòu)及其工作特點主要包含三部分：超聲波換能器、復合型變幅桿以及刀具。量轉(zhuǎn)化，把電能轉(zhuǎn)化成機械能，超聲波換能器通常是利用實現(xiàn)工作的[6]。超聲波換能器能夠根據(jù)超聲手術刀在切割組度，來調(diào)節(jié)電信號從而控制能量。超聲工具頭包括刀頭與刀能經(jīng)由刀桿傳遞到刀頭上。圖1.1即為一種超聲手....

圖1.2超聲波發(fā)生器

結(jié)構(gòu)及其工作特點要包含三部分：超聲波換能器、復合型變幅桿以及刀具轉(zhuǎn)化，把電能轉(zhuǎn)化成機械能，超聲波換能器通常是利現(xiàn)工作的[6]。超聲波換能器能夠根據(jù)超聲手術刀在切割，來調(diào)節(jié)電信號從而控制能量。超聲工具頭包括刀頭與經(jīng)由刀桿傳遞到刀頭上。圖1.1即為一種超聲手術刀。圖1.1....

圖1.3超聲疲勞試驗系統(tǒng)簡圖

圖1.4USF-2000超聲疲勞試驗機

圖1.4USF-2000超聲疲勞試驗機究目的和主要工作內(nèi)容研究目的是設計出研究TC4鈦合金在55kHz頻率系統(tǒng)的應力、振幅、溫度等參數(shù)可調(diào)，在對材料進改善超聲手術刀抗疲勞性能的方法。超聲疲勞試驗器提供激勵電信號，經(jīng)超聲波換能器將電信號轉(zhuǎn)化機械振動振幅放大，激勵將作....

本文編號：4024486