Thạc Sĩ Thiết kế, chế tạo khung bất động ngoài Hexapod

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Khung bất động ngoài Hexapod là thiết bị dùng trong điều trị gãy xương, nhằm giải quyết các hạn chế về không gian điều chỉnh vị trí xương gãy, đem lại cho bệnh nhân sưk tiện nghi trong điều trị và đơn giản hóa các thao tác của bác sĩ điều trị.
Dựa trên kinh nghiệm của thế hệ khung cố định ngoài đã được nghiên cứu, luận văn này tập trung giải quyết và nâng cao hiệu quả của khung cố định ngoài ứng dụng khớp cầu và hệ thủy lực để điều khiển. Trong đó có ứng dụng CAD/CAE/CAM/CNC vào trong quá trình thiết kế.
Nhiệm vụ của luận văn được thực hiện theo trình tự sau:
- Xác định nhu cầu từ bác sĩ phẫu thuật.
- Tham khảo các phương án thiết kế của các phiên bản trước.
- Đề ra các yêu cầu kỹ thuật thõa mãn nhu cầu đặt ra.
- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của thiết bị định thiết kế.
- Đề ra các kết cấu và phương án thiết kế từ sơ đồ nguyên lý.
- Lựa chọn phương án khả thi và kiểm nghiệm độ bền kết cấu.
- Gia công chế tạo.

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
TÓM TẮT LUẬN VĂN ii
MỤC LỤC iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH v
DANH MỤC BẢNG BIỂU viii
CHƯƠNG I 1
TỔNG QUAN 1
1.1. Tổng quan về gãy xương và các phương pháp điều trị. 1
1.2. Các nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn của hệ khung cố định ngoài: 4
1.2.1. Tại một số nước trên thế giới: 4
1.2.2. Tình hình nghiên cứu khung cố định ngoài điều trị gãy xuơng ở Việt Nam 6
1.2.3. Các hệ khung cố định ngoài đang được sử dụng: 7
CHƯƠNG II 10
YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG 10
2.1. Các yếu tố cần lưu ý trong quá trình thiết kế: 10
2.1.1 Đặc điểm xương cẳng chân người và các yêu cầu đặt ra: 10
2.1.2. Phân loại gãy xương và các vấn đề liên quan: 15
2.2. Nguyên lý hoạt động của cơ cấu 17
2.2. Các yêu cầu của một hệ khung cố định ngoài: 19
CHƯƠNG III 23
PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC, PHÂN TÍCH TĨNH 23
3.1. Lựa chọn bố cục: 23
3.2. Phân tích động học 25
3.2.1. Bậc tự do của cơ cấu 26
3.2.2. Bài toán thuận và bài toán nghịch 28
3.3. Phân tích tĩnh và độ cứng vững của cơ cấu song song 32
3.3.1. Phân tích tĩnh 33
3.3.2. Độ cứng vững của cơ cấu 35
3.4. Động lực học 36
3.4.1. Xác định các ma trận Jacobian 38
3.4.2. Xác định các lực xoắn 41
3.4.3. Phương trình chuyển động 42
CHƯƠNG IV 44
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 44
4.1. Lựa chọn vật liệu: 44
4.1.1. Vật liệu Titan: 44
4.1.2. Thép không gỉ 45
4.1.3. Lựa chọn vật liệu 46
4.2. Các thế hệ khung bất động ngoài hexapod đã được tác giả tham gia thiết kế: 47
4.2.1 Hệ khung cố định ngoài hexapod sử dụng thanh ren - đai ốc kết hợp với khớp các đăng: 47
4.2.2 Phiên bản khung cố định ngoài hexapod sử dụng thủy lực: 49
4.2.3. Các vấn đề đặt ra cho đề tài: 50
4.3. Quy trình thiết kế - gia công mẫu dưới sự hỗ trợ của các công cụ CAD/CAE/CAM/CNC 50
4.4. Các phương án thiết kế 51
4.4.2. Các phương án thiết kế mới: 55
4.4.3 Thiết kế - lựa chọn khớp cầu: 76
CHƯƠNG V 84
PHÂN TÍCH PHẦN TỬ HỮU HẠN 84
5.1 Kiểm nghiệm độ bền của khớp cầu: 84
5.2. Mô phỏng quá trình lắp khớp cầu bằng phần mềm Ansys 86
5.3. Kiểm nghiệm bền toàn phần cho hệ khung cố định ngoài: 96
CHƯƠNG VI. 100
TỔNG KẾT VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 100
6.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 100
6.2. PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO 101
PHỤ LỤC 103