Thạc Sĩ Thiết kế và Chế tạo Khung bất động ngoài dạng Hexapod

TÓM TẮT: Luận văn nghiên cứu, phân tích, xuất thiết kế của khung bất động ngoài dùng kết cấu Hexapod. Thiết kế này tận dụng những ưu điểm của cơ cấu sáu bậc tự do để điều chỉnh các sai lệch không gian của xương gãy trong chấn thương chỉnh hình . Nội dung chính của luận văn tập trung vào nghiên cứu, đề xuất phương án thiết kế, phân tích độ bền của khung và chế tạo mẫu.

ABSTRACT: This Thesis is research, analysis and proposes a design of an extenal fixator using Stewart-Gough mechanism. The design take advantage of this six dof mechanism. The main content of thesis is concentrate to: research, analysis and propose of structure, analyise of strength grade, and manufacture a sample.

MỤC LỤC.
LỜI NÓI ĐẦU . 3 
Chương 1: Tổng hợp các kiến thức về cơ y sinh chi dưới liên quan đến việc thiết kế. . 4 
1.1 Đặc tính giải phẫu của xương chân. . 4 
1.1.1 Đặc điểm giải phẫu cẳng chân. . 4 
1.1.2 Các dạng biến dạng, gãy chân và các vấn đề liên quan. . 6 
Chương 2. Khảo sát các dạng khung bất động ngoài và tình hình sử dụng trên thị trường hiện nay và tính huống chỉ định sử dụng khung bất động ngoài dạng Hexapod. 8 
2.1. Vài nét về khung bất động ngoài 8 
2.1.1 Sơ lược lịch sử của phương pháp. 8 
2.1.2 . Phân loại khung bất động ngoài. . 9 
2.1.3 Các cách cố định ngoài. 9 
2.2 Tình huống dẫn đến chỉ định sử khung bất động ngoài dạng Hexapod. 12 
2.2.1 Phương pháp điều trị bằng bó bột. 12 
2.2.2 Phương pháp điều trị bằng phẫu thuật đóng đinh kín. 12 
2.3 Cấu tạo chung của KBĐN dạng Hexapod. 14 
2.3.1 Vòng mang kim. 15 
2.3.2 Chân. . 15 
2.4 Phương pháp áp dụng khung bất động ngoài dạng Hexapod: . 15 
2.5. Tình hình sử dụng khung bất động ngoài để điều trị gãy hở ở thế giới và Việt Nam. . 18 
2.5.1 Tình hình nghiên cứu khung bất động ngoài điều trị gãy hở xương trên thế giới. . 18 
2.5.2 Tình hình nghiên cứu khung bất động ngoài điều trị gãy hở xương ở Việt Nam. . 19 
Chương 3. Phân tích kết cấu khung bất động ngoài dạng Hexapod 20 
3.1 Tính toán động học 20 
3.1.1 Khái niệm 20 
3.1.2 Đặc điểm . 20 
3.1.3 Phân tích vị trí của cơ cấu song song 21 
3.1.4 Mô tả hình học của cơ cấu song song 22 
3.1.5 Jacobian của cơ cấu song song . 23 
3.1.6 Phân tích tĩnh và độ cứng vững của khung chỉnh hình cố định ngoài dạng Hexapod. 24 
3.2 Tính toán động lực học của cơ cấu song song . 27 
3.2.1 Xác định các ma trận Jacobian . 29 
3.2.2 Xác định các lực xoắn . 32 
3.2.3 Phương trình chuyển động 32 
Chương 4 : Nghiên cứu lựa chọn phương án thiết kế cho KBĐN dạng Hexapod. 35 
4.1. Các phương án thiết kế KBĐN dạng Hexapod. 35 
4.1.1 Cơ cấu bánh bánh răng thanh răng. . 35 
4.1.2 Cơ cấu thanh ren – đai ốc 38 
4.1.3. Cơ cấu điều khiển bằng thủy lực. 39 
4.2. Lựa chọn phương án thiết kế, mô hình hóa và phân tích bằng phương pháp PTHH cho KBĐN. . 42 
4.2.1. Phân tích khả năng làm việc của khung bất động ngoài bằng phương PTHH. . 42 
4.2.2 Định hướng tối ưu thiết kế cho khung. . 53 
Chương 5: Chế tạo thử một mẫu khung KBĐN dạng Hexapod. . 54 
5.1 Chế tạo cụm chân KBĐN dạng Hexapod. . 54 
5.1.1 Cụm khớp Các đăng dưới. 54 
5.1.2 Thân chính. . 54 
5.1.3 Cụm đai ốc. . 55 
5.1.4 Thanh ren. . 55 
5.1.5 Cụm khớp các đăng trên. 56 
5.1.6 Vòng cố định, di động. 56 
5.2 Tổ hợp khung. 57 
5.3 Các bản vẽ chế tạo. 57 
TÀI LIỆU THAM KHẢO. 70 
PHỤ LỤC . 70