微纳米磁流变液及其在假肢膝关节中的应用研究
本文关键词: 磁流变液 纳米级颗粒 阻尼器 测试系统 假肢机构 出处:《上海应用技术大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:本文针对现有假肢膝关节结构庞大笨重、操作不灵活以及造价过高等问题,以现有的液压阻尼假肢膝关节机构为模板,研究了采用磁流变液阻尼器替代液压阻尼器来产生半主动可控阻尼的可行性,并对微纳米磁流变液磁的力学性能进行了理论和实验研究,从而进一步研制出性能更好的微纳米磁流变阻尼假肢膝关节。该研究的开展,不仅可以夯实和完善微纳米磁流变可控阻尼技术的理论基础,对磁流变阻尼技术的进一步应用也具有重要的意义。本论文完成的主要工作有:(1)针对肢体残疾患者对于可控阻尼假肢膝关节的需求,以人体运动时的瞬心轨迹与研究的假肢膝关节的轨迹匹配度为出发点,建立了四连杆假肢膝关节机构的数学模型,通过Matlab优化工具函数对假肢膝关节机构的运动参数进行了优化计算,得到了磁流变阻尼假肢膝关节机构的设计模型;(2)基于磁流变液阻尼器的可控阻尼效应,设计了基于微纳米磁流变阻尼假肢膝关节机构,并对其结构的合理性进行优化分析;(3)针对现有磁流变阻尼假肢膝关节的设计缺陷以及应用瓶颈,研制出一种新型的微纳米磁流变液,搭建了实验台,对其力学性能(主要是剪切力和法向应力)进行了研究,研究表明,在同等的外加条件下,微纳米磁流变液比磁流变液具备更好的力学性能。
[Abstract]:According to the existing prosthetic knee joint structure is bulky, the operation is not flexible and cost too high, the joint mechanism of hydraulic damping prosthetic knee existing as template, study the feasibility of using magnetorheological fluid damper instead of hydraulic damper to generate semi-active controllable damping, and the mechanical properties of micro nano magneto rheological fluid of magnetic theory and experimental study, so as to further the development of better performance of micro nano magneto rheological damping prosthetic knee joint. This research not only can consolidate and improve the basic theory of micro nano magnetorheological controllable damping technology, further application of magnetorheological damping technology has important significance. The main contributions of this thesis are: (1) for the controllable damping of prosthetic knee needs of patients with physical disabilities, prosthetic knee joint trajectory and study of instantaneous heart with human body movement of the track, As the starting point, establish the mathematical model of four bar prosthetic knee joint mechanism, through the Matlab optimization tool function of the prosthetic knee joint motion parameters are optimized, the design model of the magnetorheological damping prosthetic knee mechanism; (2) the controllable damping effect of magnetorheological fluid damper based on the design of micro nano magnetic damper prosthetic knee joint mechanism based on, and the rationality of the structure optimization analysis; (3) aiming at the defects of the existing design of magneto rheological damping of prosthetic knee and application bottlenecks, developed a new type of micro nano magneto rheological fluid, experiment platform was built on the mechanical properties (mainly shear stress and the normal stress) were studied. The research shows that, under the same external conditions, the micro nano magneto rheological fluid than magnetorheological fluid has better mechanical properties.
【学位授予单位】:上海应用技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R496;TB383.1
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,本文编号:1506912
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