一種多維彎矩加載機(jī)構(gòu)制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種多維彎矩加載機(jī)構(gòu)，主要包括固定支架、第一基板、第二基板和搖臂，第一基板上開有第一導(dǎo)槽，與固定支架的內(nèi)壁固定聯(lián)接，第二基板通過穿過第一導(dǎo)槽的緊固連接件與第一基板固定聯(lián)接，第二基板上開有圓弧形導(dǎo)槽，搖臂在圓弧形導(dǎo)槽的圓心處與第二基板固定聯(lián)接，并且搖臂還通過穿過圓弧形導(dǎo)槽的緊固連接件與第二基板固定聯(lián)接。本實(shí)用新型專利技術(shù)的有益效果是：實(shí)現(xiàn)了多維彎矩的加載，基本滿足了脊椎、關(guān)節(jié)在簡單運(yùn)動狀態(tài)下產(chǎn)生的多維彎矩，可配合多維傳感器有效地檢測多維彎矩加載條件下的生物醫(yī)學(xué)材料特性；且具有多維彎矩加載機(jī)構(gòu)的實(shí)時性，同步性以及準(zhǔn)確性等特點(diǎn)。（*該技術(shù)在2020年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于力學(xué)檢測
，尤其涉及一種實(shí)現(xiàn)多維彎矩加載的力學(xué)部件。
技術(shù)介紹
近年來，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)的發(fā)展非常迅速，而作為主要分支領(lǐng)域的生物材料、生物力學(xué)研究，隨著生物技術(shù)的蓬勃發(fā)展和重大突破，已成為各國科學(xué)家競相研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。生物力學(xué)是應(yīng)用力學(xué)原理和方法對生物體中的力學(xué)問題定量研究，研究范圍從生物整體到系統(tǒng)，器官(血液、體液、心臟、骨骼)等。鑒于人體運(yùn)動的復(fù)雜性，特別是脊椎、腰椎、膝關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)等部位運(yùn)動時，涉及多維變量的扭彎復(fù)合力加載，例如脊椎側(cè)彎動作往往需要扭、彎力矩的耦合作用。如何準(zhǔn)確、高精度地同步檢測復(fù)合力加載條件下的生物材料特性，成為當(dāng)前科學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸，其主要原因是缺乏實(shí)現(xiàn)生物材料力學(xué)檢測所必須的模擬環(huán)境，例如缺乏多維彎矩加載機(jī)構(gòu)。多維彎矩加載機(jī)構(gòu)以普通的材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)為基礎(chǔ)，配上可實(shí)現(xiàn)彎矩扭矩和傾角多元復(fù)合變量檢測的多維傳感器、生物材料、控制電路板及軟件，實(shí)現(xiàn)生物材料的功能測試。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種多維彎矩加載機(jī)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)所采取的技術(shù)方案是：該多維彎矩加載機(jī)構(gòu)主要包括固定支架、第一基板、第二基板和搖臂，第一基板上開有第一導(dǎo)槽，與固定支架的內(nèi)壁固定聯(lián)接，第二基板通過穿過第一導(dǎo)槽的緊固連接件與第一基板固定聯(lián)接，第二基板上開有圓弧形導(dǎo)槽，搖臂在圓弧形導(dǎo)槽的圓心處與第二基板固定聯(lián)接，并且搖臂還通過穿過圓弧形導(dǎo)槽的緊固連接件與第二基板固定聯(lián)接。固定支架包括相互固定聯(lián)接的上支撐梁和下支撐梁，第一基板與下支撐梁的內(nèi)側(cè)壁固定聯(lián)接，第一導(dǎo)槽為水平槽。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)的有益效果是：1.本技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多維彎矩的加載，基本滿足了脊椎、關(guān)節(jié)在簡單運(yùn)動狀態(tài)下產(chǎn)生的多維彎矩，可配合多維傳感器有效地檢測多維彎矩加載條件下的生物醫(yī)學(xué)材料特性。2.本技術(shù)具有多維彎矩加載機(jī)構(gòu)的實(shí)時性，同步性以及準(zhǔn)確性等特點(diǎn)。附圖說明圖1是本技術(shù)多維彎矩加載機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的左視圖；圖3是第二基板與凸臺的位置關(guān)系示意圖；圖4是圖3的右視圖；-->圖5是可實(shí)現(xiàn)彎矩扭矩和傾角多元復(fù)合變量檢測的多維傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是多維彎矩加載機(jī)構(gòu)和多維傳感器安裝示意圖。其中，1.第一基板，21.固定支架的上支撐梁，22.固定支架的下支撐梁，3.第一導(dǎo)槽，4.第二基板，5.圓弧形導(dǎo)槽，6.搖臂，7.凸臺，8.連接頭，9.電路腔，10.材料腔，71.凸臺的凸出部分，72.凸臺的底板，11、12.螺栓。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖和實(shí)例對本技術(shù)作進(jìn)一步說明。如圖1至圖4所示，本技術(shù)多維彎矩加載機(jī)構(gòu)主要由固定支架、第一基板1、第二基板4和搖臂6構(gòu)成。其中，第一基板1與固定支架的內(nèi)壁固定聯(lián)接，第一基板1上開有第一導(dǎo)槽3，第二基板4通過穿過第一導(dǎo)槽3的緊固連接件與第一基板1固定聯(lián)接，第二基板4上開有圓弧形導(dǎo)槽5，搖臂6在圓弧形導(dǎo)槽5的圓心處與第二基板4固定聯(lián)接，并且搖臂6還通過穿過圓弧形導(dǎo)槽5的緊固連接件與第二基板4固定聯(lián)接。作為本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式，在圖2所示的多維彎矩加載機(jī)構(gòu)中，固定支架包括相互垂直固定聯(lián)接的上支撐梁21和下支撐梁22，第一基板1與下支撐梁22的內(nèi)側(cè)壁固定聯(lián)接，此結(jié)構(gòu)使固定支架與多維彎矩加載機(jī)構(gòu)的其他部件的聯(lián)接穩(wěn)定、牢靠；并且，使用時，通過將上支撐梁21固定在外部橫梁上，即容易地實(shí)現(xiàn)了對該整個機(jī)構(gòu)的固定。第一導(dǎo)槽3為水平槽，這樣使第二基板4和搖臂6的高度可以較低，整個多維彎矩加載機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)緊湊。本技術(shù)中，通過穿過第一導(dǎo)槽3的用于將第二基板4與第一基板1固定聯(lián)接的緊固連接件可以是常見的緊固螺釘，此外也可以是如圖2至圖4所示的凸臺7。凸臺7的底板72固定在第二基板4上，凸臺7的凸出部分71穿過第一導(dǎo)槽3，再由螺栓將凸臺7固定在第一基板1上，從而將第二基板4和第一基板1固定聯(lián)接。使用凸臺7作為緊固連接件可使第二基板4和第一基板1之間聯(lián)接更加穩(wěn)固、可靠。第二基板4和搖臂6通過螺栓11和螺栓12緊固連接，即：搖臂6一方面在圓弧形導(dǎo)槽5的圓心處通過螺栓12與第二基板4固定聯(lián)接，另一方面通過穿過圓弧形導(dǎo)槽5的螺栓11與第二基板4固定聯(lián)接。作為本技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施方式，第二基板4采用扇形設(shè)計(jì)，以第一導(dǎo)槽3的幾何中心為中心，通過松動將凸臺7固定在第一基板1上的螺栓可使第二基板4帶動搖臂6在第一導(dǎo)槽3上左右移動150mm。以圓弧形導(dǎo)槽5的對稱軸為中心，該對稱軸經(jīng)過圓弧形導(dǎo)槽5的圓心，通過調(diào)節(jié)螺栓11可使搖臂6繞所述圓弧形導(dǎo)槽5的對稱軸左右旋轉(zhuǎn)45度。圖5示出了一種多維傳感器的結(jié)構(gòu)圖，其結(jié)構(gòu)主要由連接頭8、電路腔9和材料腔10組成，具體結(jié)構(gòu)可參見2009年6月17日公開的公開號為CN101458187A的中國專利申請。使用本技術(shù)多維彎矩加載機(jī)構(gòu)時，將上支撐梁21固定在外部橫梁上，使該機(jī)構(gòu)固定。并且，如圖6所示，將多維傳感器的連接頭8固定在搖臂6上，材料腔10連接生物材料試樣，根據(jù)測量生物材料試樣性能的需求，生物材料試樣的另一端固定在所需的外部裝置上，例如，當(dāng)需要給生物材料試樣加載扭矩時，固定生物材料試樣的外部裝置為扭矩加載裝置。當(dāng)本技術(shù)多維彎矩加載機(jī)構(gòu)以一定的偏心加載時，沿第一導(dǎo)槽3移動第二基-->板4，使其相對第一基板1有一定的位置偏移。第二基板4的平移帶動搖臂6、多維傳感器、生物材料試樣一起平移，這樣就在生物材料試樣上加載了一個平移彎矩。當(dāng)多維彎矩加載機(jī)構(gòu)以一定的傾角加載時，調(diào)整第二基板4的位置，使其位于第一導(dǎo)槽3的幾何中心處，調(diào)整搖臂6，使搖臂6繞圓弧形導(dǎo)槽5的圓心旋轉(zhuǎn)，直至搖臂6在圓弧形導(dǎo)槽5上偏離原位置。搖臂6的移動帶動了多維傳感器、生物材料試樣的偏移，從而實(shí)現(xiàn)了本技術(shù)多維彎矩加載機(jī)構(gòu)在生物材料試樣上加載一個轉(zhuǎn)動彎矩。當(dāng)使用本技術(shù)多維彎矩加載機(jī)構(gòu)對生物材料試樣同時加載平移彎矩和轉(zhuǎn)動彎矩時，可按以下方式進(jìn)行：沿第一導(dǎo)槽3平行移動第二基板4，使其相對第一基板1有一定的位置偏移，調(diào)整搖臂6，使搖臂6繞圓弧形導(dǎo)槽5的圓心旋轉(zhuǎn)，直至搖臂6在圓弧形導(dǎo)槽5上偏離原位置。第二基板4的平移和搖臂6的旋轉(zhuǎn)帶動多維傳感器的平移和轉(zhuǎn)動，多維傳感器與生物材料試樣連接，這樣使生物材料試樣接受兩個方向的彎矩：平移彎矩和轉(zhuǎn)動彎矩。本技術(shù)多維彎矩加載機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)對生物材料試樣不同方向上的彎矩加載，基本滿足了脊椎、關(guān)節(jié)在簡單運(yùn)動狀態(tài)下產(chǎn)生的多維彎矩。彎矩大小、旋轉(zhuǎn)傾角可由多維傳感器檢測，對獲得的信號采樣處理，對取得的數(shù)據(jù)實(shí)時顯示，用戶可通過數(shù)據(jù)融合、建模分析等獲得生物材料試樣的信息。-->本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種多維彎矩加載機(jī)構(gòu)，其特征是：包括固定支架、第一基板（１）、第二基板（４）和搖臂（６），第一基板（１）與固定支架的內(nèi)壁固定聯(lián)接，所述第一基板（１）上開有第一導(dǎo)槽（３），所述第二基板（４）通過穿過第一導(dǎo)槽（３）的緊固連接件與第一基板（１）固定聯(lián)接，所述第二基板（４）上開有圓弧形導(dǎo)槽（５），所述搖臂（６）在圓弧形導(dǎo)槽（５）的圓心處與第二基板（４）固定聯(lián)接，并且搖臂（６）還通過穿過圓弧形導(dǎo)槽（５）的緊固連接件與第二基板（４）固定聯(lián)接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種多維彎矩加載機(jī)構(gòu)，其特征是：包括固定支架、第一基板(1)、第二基板(4)和搖臂(6)，第一基板(1)與固定支架的內(nèi)壁固定聯(lián)接，所述第一基板(1)上開有第一導(dǎo)槽(3)，所述第二基板(4)通過穿過第一導(dǎo)槽(3)的緊固連接件與第一基板(1)固定聯(lián)接，所述第二基板(4)上開有圓弧形導(dǎo)槽(5)，所述搖臂(6)在圓弧形導(dǎo)槽...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葉樹明，蔣凱，王可誠，劉靜，
申請(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國別省市：86[中國|杭州]