Разработка и исследование роликовинтовой передачи как исполнительного механизма ортопедического аппарата

• Автор: Овчинников, Александр Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 132 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1. Остеосинтез по методу профессора Г.А.Илизарова
1.2. Конструкция и принцип действия современного ортопедического аппарата остеосинтеза
1.3. Ортопедические аппарат автоматизированного остеосинтеза
ортопедического аппарата автоматизированного
остеосинтеза
1.5. Влияние плавности дозированных микроперемещений
на процесс остеосинтеза и пути ее повышения
1.6. Постановка задачи исследования
Глава 2. СТРУКТУРНЫЙ И ПАРАМЕТРИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
АВТОНОМНОГО ОРТОПЕДИЧЕСКОГО АППАРАТА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОСТЕОСИНТЕЗА
2.1. Методика проектирования малогабаритного исполнительного механизма на базе передачи
винт-гайка качения
2.2. Анализ различных типов исполнительных механизмов
2.2.1. Исполнительный механизм на базе шариковинтовой передачи
2.2.2. Исполнительный механизм на базе передачи
с короткими резьбовыми роликами
2.2.3. Исполнительный механизм на базе передачи
с длинными резьбовыми роликами
2.3. Выбор схемы расположения исполнительных механизмов
между кольцами ортопедического аппарата
2.4. Выбор схемы исполнительных механизмов
2.5. Выбор структуры и параметров исполнительных
механизмов ; I
2.5.1. Выбор микроэлектррдвигателей для исполнительных
механизмов
2.5.2. Выбор оптимального сочетания электродвигателя и передачи винт-гайка качения исполнительного
механизма ортопедического аппарата
2.6. Выводы по главе
Глава 3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
РАБОЧЕГО ОРГАНА ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ АВТОНОМНОГО ОРТОПЕДИЧЕСКОГО АППАРАТА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ОСТЕОСИНТЕЗА
3.1. Исследование кинематики исполнительного механизма
3.2. Расчет статической грузоподъемности исполнительного механизма
3.3. Расчет жесткости исполнительного механизма
3.4. Расчет КПД исполнительных механизмов
3.5. Выводы по главе
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗКИ ПО ТОЧКАМ КОНТАКТОВ РЕЗЬБОВЫХ СОПРЯЖЕНИЙ РВПД
4.1. Анализ различных методов расчета коэффициента распределения нагрузки по виткам резьбы РВПД
4.2. Выводы по главе
Глава 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
ОРТОПЕДИЧЕСКОГО АППАРАТА
5.1. Экспериментальное определение
жесткости РВПД 12,6 х 0
5.2. Экспериментальное определение КПД исполнительных механизмов ортопедического аппарата
5.3. Экспериментальные исследования ошибки воспроизведения шаговым приводом
заданного перемещения ортопедического аппарата
5.4. Выводы по главе
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ
Во многих областях современной науки и техники существуют задачи, решение которых требует высокоточного перемещения объекта, исполнительного органа, инструмента и т.д. при очень низких скоростях перемещения (оборудование для выращивания кристаллов, сканирующие столики оптических и туннельных микроскопов и т.п.).
В медицине (травматологии и ортопедии) также существует проблема, связанная с высокоточными микроперемещениями на низких скоростях - автоматизированный остеосинтез, поскольку в последние десятилетия катастрофически участились несчастные случаи и, прежде всего, травмы, которые проявляются в виде переломов длинных трубчатых костей, выключающие человека на длительное время из активной деятельности.
Детский травматизм - проблема социальная, так как она затрагива ет широкий круг медицинских, экономических и социальных вопросов.
Можно выделить некоторые стороны детского травматизма, которые ставят его в ряд важных государственных проблем: высокая частота, постоянная тенденция к росту, высокая смертность и инвалидность и большой экономический урон, причиняемый государству и семье пострадавшего.
Частота детского травматизма во всем мире настолько высока, что она придает ему черты эпидемий- Чумой века называют травматизм социологи.
Как свидетельствуют ежегодные публикации ВОЗ, травматизм стоит на первом месте среди причин смерти в возрасте от младенчества до 44 лет. Показатели смертности от травматизма и несчастных случаев наиболее высоки среди детей в возрасте от ] года до 4 лет и колеблются от 20 до 45 на 100000 населения. Для детей 5-14 лет они несколько ниже и составляют 25 - 35 на 100000 населения. Инвалидность среди детей в результате травм составляет 18 - 20 %.
Чаще всего отмечались переломы костей предплечья, плечевой, бед-дренной кости и костей голени [86].
В последние годы эта проблема обострилась в связи с появлением большого числа раненых на локальных войнах в Афганистане, Таджикистане, Чечне, Дагестане и на других территориях.
Научно-технические цели данной работы имеют актуальность для Медицины и социальной сферы, так как направлены на решение одной из

ного подшипника качения, что увеличивает вес и габариты конструкции, ведет к снижению жесткости из-за увеличения в конструкции числа стыков в соединениях упорного подшипника с винтом и корпусом.
2.2.3. Исполнительный механизм на базе передачи с длинными резьбовыми роликами
Качественный скачок в улучшении таких характеристик, как диапазон выбора стабильного передаточного отношения, статическая грузоподъемность, жесткость, приведенный момент инерции, обеспечивают передачи с длинными резьбовыми роликами [51 - 53].
Планетарная передача с длинными резьбовыми роликами (рис.2.4) состоит из винта 1, резьбовых роликов-сателлитов 2, ходовой 3 и опорной 4 гаек. Для предотвращения выкатывания роликов из опорной гайки угол подъема резьбы на опорном участке резьбы роликов равен по величине и направлению углу подъема резьбы на опорной гайке. Исключение выкатывания винта из набора роликов-сателлитов обеспечивается одинаковыми углами подъема резьб на винте и роликах и разницей ее направления (правое или левое по отношению друг к другу). Длина роликов-сателлитов соответствует длине винта (пучок винт-ролики связаны между собой резьбовым сопряжением по всей длине). Профиль резьбы на винте и гайке треугольный линейчатый с углом при вершине 90°, а на роликах-сателлитах может быть как выпуклым так и линейчатым. По концам винта и роликов-сателлитов расположены зубчатые венцы 5 и б с прямыми зубьями, которые предотвращают перекос осей роликов-сателлитов относительно оси винта и предотвращают проскальзывание резьбы ролика гю резьбе винта. В опорной гайке с торца размещен зубчатый венец с внутренними прямыми зубьями 7. Зубчатые венцы винта, роликов-сателлитов и опорной гайки, взаимодействуя между собой, образуют планетарную зубчатую передачу, гарантирующую постоянство передаточного отношения во вращательном движении оси роликов-сателлитов. Опорная гайка размещается на опорном участке резьбы блока роликов-сателлитов (с торца блока), а ходовая гайка - на ходовом участке резьбы блока роликов-сателлитов (в середине блока) и перемещается по резьбам роликов - сателлитов вдоль их осей по всей оставшейся свободной длине. При вращении винта резьбовые ролики катятся по резьбовым поверхностям винта, опорной и ходовой гайкам, совершая планетарное движение (стабилизированное зубчатыми зацеплениями), которое в резьбовых сопряжениях преобразуется в поступа-