【正文】 I Abstract ..................................................................................................................... II 第 1章 緒論 .......................................................................................................... 1 課題背景 ................................................................................................... 1 醫(yī)用三自由度治療床國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 ................................................. 1 研究目的和意義 ....................................................................................... 2 本文主要內(nèi)容 ........................................................................................... 2 第 2章 醫(yī)用三自由度醫(yī)療床總體設(shè)計(jì) ............................................................. 3 三自由度醫(yī)療床機(jī)械結(jié)構(gòu)方案制定 ...................................................... 3 設(shè)計(jì)要求 ........................................................................................ 3 設(shè)計(jì)參數(shù) ........................................................................................ 3 總體方案設(shè)計(jì) ................................................................................ 3 三自由度醫(yī)療床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .............................................................. 3 設(shè)計(jì)要求 ........................................................................................ 3 總體方案設(shè)計(jì) ................................................................................ 4 第 3 章醫(yī)用三自由度醫(yī)療床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ......................................................... 5 設(shè)計(jì)目標(biāo)和要求 ....................................................................................... 5 X 方向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) ............................................................................ 5 .................................................................... 5 選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號(hào) .................................................................... 5 滾珠螺母副的精度等級(jí)和型號(hào)確定 ........................................... 6 Y 方向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................................................ 6 確定軸承的規(guī)格型號(hào) .................................................................... 6 選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)的型號(hào) .................................................................... 6 滾珠絲杠螺母副等級(jí)精度和型號(hào)確定 ....................................... 6 Z 方向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................................................ 7 蝸輪絲桿升降機(jī)的規(guī)格與型式 ................................................... 7 IV 蝸桿傳動(dòng)的材料選擇 .................................................................... 8 齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 ............................................................ 8 蝸輪輪齒的彎曲強(qiáng)度計(jì)算 .......................................................... 9 蝸桿軸的剛度計(jì)算 ...................................................................... 10 垂直導(dǎo)軌摩擦力計(jì)算 ...................................................................11 傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算 .................................................................. 13 傳動(dòng)的誤差計(jì)算與分析 .............................................................. 14 電動(dòng)機(jī)的選擇 ............................................................................. 14 第 4 章三自由度醫(yī)療床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................................... 16 控制系統(tǒng)整體方案 ................................................................................ 16 控制方案的設(shè)計(jì)與選擇 .............................................................. 16 控制系統(tǒng)硬件電路的方案設(shè)計(jì) ................................................. 16 中央處理單元的類型選擇 ........................................................ 17 系列單片機(jī)簡(jiǎn)介 ............................................................ 17 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) ........................................................................ 18 顯示電路設(shè)計(jì) ......................................................................................... 20 單片機(jī)電源電路的設(shè)計(jì) ........................................................................ 20 傳感器的選擇 ......................................................................................... 21 第 5 章技術(shù)可行性分析 ........................................................................................ 23 結(jié)論 ......................................................................................................................... 24 致謝 ......................................................................................................................... 25 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................ 26 附錄 1 ..................................................................................................................... 27 附錄 2 ..................................................................................................................... 35 1 第 1章 緒論 課題背景 醫(yī)學(xué)的進(jìn)步與否標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家文化的發(fā)展程度。第二部分為控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，以單片機(jī)為主體的控制單元可以快捷方便的完成進(jìn)給任務(wù)，其中包括 8051單片機(jī) 選擇與應(yīng)用、光電耦合隔離、步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動(dòng)電路、中斷處理電路和一些輔助電路的設(shè)計(jì) ；對(duì)于醫(yī)療床行程的檢測(cè)，設(shè)計(jì)中采用了以 傳感器為檢測(cè)元件的位置檢測(cè)電路，該電路可以實(shí)現(xiàn)行程辯向和行程測(cè)量的目的。 I 摘 要 本設(shè)計(jì)介紹了一種具有三自由度的 醫(yī)療床，主要介紹了 其 機(jī)械 系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程。 關(guān)鍵詞 三自由度 滾珠絲杠 MCS51 II Abstract This design introduced one bed of medical treatment which has three degrees of freedom system and the control system design first par t mainly is to the the bed of medical treatment milling machine length feed systematic, the cross feed systematic and the vertical to feed system length feed systematic and the cross feed system all uses adjusts high transmission efficiency and high accuracy of ball screw drive。而醫(yī)療設(shè)備的精密程度更為重要。 病人在 進(jìn)行治療定位 時(shí)需進(jìn)行幾次或者更多次調(diào)整才能找到正確位置進(jìn)行治療。 所以 說 三自由度醫(yī)療床 融和 了當(dāng)今各種高科技數(shù)字 電子技術(shù)于一身，體現(xiàn)了制造業(yè)中的尖端技術(shù) ， 醫(yī)用三自由度醫(yī)療床 是現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備中的關(guān)鍵。 在國(guó)外，不要求精確放療設(shè)備的配套治療床與國(guó)內(nèi)類似。這 就要求在治療時(shí)病人定位后其呈現(xiàn)出來的腫瘤影像應(yīng)與之前的影像和治療計(jì)劃相符合，才能保證治療的精確度。 本文主要針對(duì)三個(gè)自由度進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中包括機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)產(chǎn)品的移動(dòng)距離需進(jìn)行記數(shù)并顯示。 三個(gè)自由度的移動(dòng)范圍分別是： x 方向最大移動(dòng)距離為 1000mm； y 方向最大移動(dòng)距離為 200m； z 方向最大移動(dòng)距離為 600mm。 4 圖 21 系統(tǒng)框圖 5 第 3 章醫(yī)用三自由度醫(yī)療床機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)一種用來提高定位精度的醫(yī)用治療床，可承擔(dān)體重在 150kg 以下的病人進(jìn)行放射治療。所以本設(shè)計(jì) 主軸采用滾珠絲桿 螺母副 ，并由 單片機(jī) 精確控制。 動(dòng)電機(jī)的型號(hào) (1)選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)構(gòu)，選擇國(guó)產(chǎn) 110BF003 型反應(yīng)式步