家用型双下肢康复理疗仪的设计

发布时间：2017-09-02 10:07

  本文关键词：家用型双下肢康复理疗仪的设计

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【摘要】：医疗和健康永远是人们最关心的问题,就目前而言,肢体残疾患者人群逐渐庞大,而人性化的康复医疗器械严重匮乏,迫切需要研发具有自主知识产权的智能康复医疗器械。并且随着人民生活物质文化水平的提高,人口老龄化及各种疾病、事故导致的肢体运动障碍患者越来越多,人们也迫切需要一种理疗设备帮助其肢体活动,锻炼肌力。因此,研究一种家用型的双下肢理疗仪,以满足患者下肢肌肉锻炼、促进血液循环、帮助恢复肌肉力量、并且使用方便、操作简单等要求,具有很大的商业价值和实际应用价值。本文主要从人体结构尺寸参数、总体方案确定、机械结构、机电控制、应力模态仿真分析几方面对家用型双下肢理疗仪进行研究设计。首先通过对人体下肢运动机理数据的查询以及分析,包括人体结构组成以及肢体尺寸活动范围等,确定了产品尺寸设计的参照标准。通过方案分析比较,确定了以曲柄摇杆结构和凸轮结构模拟步态轨迹运动的方案,更加接近人体正常行走轨迹。建立静力学和运动学数学模型,对关键零部件进行分析计算,并利用PLC控制系统结合触摸显示屏对产品进行操作控制,实现了良好的人机交互功能,操作简单、方便,体现了以人为本的宗旨。最后运用ANSYS软件对产品进行静力学以及模态分析,确保产品关键部件疲劳强度满足设计要求,同时排除设备与电机发生共振现象,对提高产品质量,延长产品寿命,保护使用者人身安全都有着重要意义。本文设计的双下肢康复理疗仪,能够为老年人以及肌肉萎缩病人提供有效的下肢运动,控制系统稳定、使用方便、操作简单。设计可以满足多种运动形式,具有占用空间小、重量轻等特点,并且产品使用寿命长、能有效保护使用者人身安全,具有重要的实际意义。
【关键词】：老年人 双下肢康复 家用型 曲柄摇杆机构 ANSYS
【学位授予单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH789
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景10
• 1.2 课题意义及发展前景10-11
• 1.3 国内外发展现状11-17
• 1.3.1 国内外下肢康复器械的研究方向11-12
• 1.3.2 国外研究现状12-15
• 1.3.3 国内发展现状15-17
• 1.4 存在的问题及分析17
• 1.5 课题主要研究内容17-20
• 第2章 人体下肢运动机理数据及分析20-28
• 2.1 下肢步态轨迹要求20
• 2.2 人体下肢结构和组成部分20-22
• 2.3 人体下肢康复要求22-23
• 2.4 人体静态尺寸参数23-26
• 2.5 本章小结26-28
• 第3章 总体方案的确定28-34
• 3.1 设备前后摆动运动轨迹的设计28
• 3.2 设备左右运动轨迹的实现28-29
• 3.3 拟定方案29
• 3.4 总体方案确定29-30
• 3.5 设备的工作原理30-31
• 3.6 电机种类的选择31
• 3.7 本章小结31-34
• 第4章 双下肢康复理疗仪机械结构设计与计算34-52
• 4.1 推进凸轮的设计与计算34-36
• 4.1.1 凸轮机构的应用34-35
• 4.1.2 凸轮外轮廓的设计35-36
• 4.2 踏板曲柄摇杆机构的设计与计算36-41
• 4.2.1 连杆机构的特点36-37
• 4.2.2 曲柄摇杆机构的运动设计37-38
• 4.2.3 曲柄摇杆机构的运动分析38-40
• 4.2.4 曲柄摇杆机构的动态静力分析40-41
• 4.3 水平滑移导轨的强度校核与计算41-42
• 4.3.1 导轨受力分析42
• 4.3.2 导轨额定寿命的计算42
• 4.4 摇杆轴的设计与计算42-45
• 4.5 推板的设计与计算45-46
• 4.6 下底板的设计与计算46-47
• 4.7 上底板的设计与计算47-48
• 4.8 三维整体装配图48-49
• 4.9 步进电机的计算49-50
• 4.10 本章小结50-52
• 第5章 控制部分的选择和设计52-60
• 5.1 控制器的选择52-53
• 5.2 PLC型号的选择53
• 5.3 触摸屏的选择53-54
• 5.4 控制流程图54-56
• 5.5 电气接线图设计56-58
• 5.6 程序控制T形图58-59
• 5.7 本章小结59-60
• 第6章 踏板机构主要部件的应力分析仿真60-72
• 6.1 有限元模型建立60-62
• 6.1.1 结构简化及模型确定60-61
• 6.1.2 材料选择61
• 6.1.3 网格划分61-62
• 6.2 静力学分析62-65
• 6.3 模态分析65-70
• 6.3.1 模态分析理论基础66
• 6.3.2 模态分析流程66-67
• 6.3.3 装置的模态分析67-70
• 6.4 本章小结70-72
• 结论72-74
• 参考文献74-78
• 攻读硕士学位期间所发表的论文78-80
• 致谢80

【参考文献】

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本文编号：777895