【正文】 導(dǎo)軌里往復(fù)運動帶動桿1，通過鍵的連接使桿2運動。 機構(gòu)桿件運動仿真機構(gòu)的自由度: …………()，且等于原動件數(shù)。使用交互式圖形環(huán)境和零件庫、約束庫、力庫，創(chuàng)建完全參數(shù)化的機械系統(tǒng)幾何模型，其求解器采用多剛體系統(tǒng)動力學(xué)理論中的拉格朗日方程方法，建立系統(tǒng)動力學(xué)方程，對虛擬機械系統(tǒng)進(jìn)行靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)分析，輸出位移、速度、加速度和反作用力曲線。本裝置選擇的底座材料為45號鋼，由表2知，45號鋼的拉伸強度、屈服強度和硬度都比較高。2） 穩(wěn)定性機座的外形為上面面積小，下面面積大，采用頭大底小的結(jié)構(gòu)更加平穩(wěn)。底座大多采用鑄件，其基本特點是尺寸較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工面多，幾何精度和相對位置精度要求較高。為了能夠滿足整個裝置的運動，選擇電機轉(zhuǎn)速為3000r/min。因此,選用速度較高的電機的成本較低，經(jīng)濟性比較好。（1）預(yù)選電動機的功率與轉(zhuǎn)矩 進(jìn)給系統(tǒng)示意圖1—電動機；2—齒輪；3—工作臺正常成年人的下肢重量為5~15Kg,取平均。速度響應(yīng)快：在發(fā)生意外狀況的時候，可是實現(xiàn)快速啟停功能。表6 滾珠絲桿參數(shù)型號絲桿總長螺紋長度公稱直徑D內(nèi)徑d導(dǎo)程精度FL2005357953920166C7表7 滾珠絲桿的材料與硬度零件名稱材料滲碳處理硬度（HRC）精密級絲桿50CrMo4 QT中周波熱處58~62轉(zhuǎn)造級絲桿S55C中周波熱處58~62螺帽SCM420H滲碳熱處58~62 電動機的型號選擇與設(shè)計 電動機類型選擇本裝置所用電機為直流伺服電機。若求得的容許轉(zhuǎn)速不符合貴公司的設(shè)計需求時可在中間加裝支撐機構(gòu)藉此提高容許轉(zhuǎn)。 滾珠絲桿(1)承載能力選擇計算作用于絲桿軸向最大動載荷 …………()式中： —滾珠絲桿壽命系數(shù)（單位為1轉(zhuǎn)），(其中為使用壽命時間（h），普通機械為5000~10 000、數(shù)控機床及其他機電一體化設(shè)備及儀器裝置為15 000、航空機械為1 000)；—載荷系數(shù)（~，~，~）；—硬度系數(shù)（，,。 由于下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械的安裝不需要防護(hù)罩，所以不需要考慮設(shè)計裕量。根據(jù)精度要求分為7個精度等級，即7和10級。螺紋長度越長就越容易出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象，螺紋也容易壞死，不好維護(hù)，所以在設(shè)計的時候盡可能的是螺紋長度短一些。根據(jù)防塵防護(hù)條件以及對調(diào)隙及預(yù)緊的要求，可選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)型式。且在充分考慮了醫(yī)療臨床治療需要后，增加了踝關(guān)節(jié)同步運動功能。取各桿在坐標(biāo)軸和上的投影，可得以下關(guān)系式： …………()將和移到等式右邊，再把二等式兩邊平方相加，即可消去，整理得： …………()為化簡上式，令 ， ， …………()則有 …………()上式即為兩連架桿轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系式。在鉸鏈四桿機構(gòu)中，已知連架桿AB和CD的三對對應(yīng)位置、和、要求確定各桿的長度、和。從而使受傷的踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)能慢慢適應(yīng)行走時經(jīng)歷的運動過程。膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)在運動時的角度問題和正常成年人的小腿、大腿長度問題也是下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械的機構(gòu)桿件部分設(shè)計時需要解決的一個重點。踝關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度范圍為13176。足內(nèi)翻的角度范圍為10176。膝關(guān)節(jié)在運動的時候還可以進(jìn)行細(xì)微的旋轉(zhuǎn)運動，但是人在行走的時候還是以拉伸與彎曲運動為主，所以旋轉(zhuǎn)運動可以忽略不計，這樣在對膝關(guān)節(jié)的三維建模的時候可以簡化膝關(guān)節(jié)的運動。一般。CMPa)硬度延伸率密度1060合金1751956012關(guān)節(jié)是骨與骨間的連接部分，決定著人體下肢的運動形式。表2 45號鋼的主要性能名稱抗拉強度屈服強度伸長率收縮率沖擊功鋼材硬度退火鋼數(shù)值600MPa355MPa16%40%39J229HBS197HBS鋁相對于其他材料而言，抗拉強度、抗壓強度和抗彎強度中等偏上，滿足下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械的機構(gòu)的強度，而且材料密度不是最大，滿足運動要求。而底座要承受整個裝置的重量，所以對材料的選取也有嚴(yán)格的要求，要求材料密度大。綜上所述，選擇方案三能更好的訓(xùn)練患者的踝關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)。且機構(gòu)桿件較多，設(shè)計較復(fù)雜。而且改裝置的滾珠絲桿與電機在底座里面，密封性好。2 設(shè)計要求與方案比較該裝置可以實現(xiàn)踝關(guān)節(jié)與膝關(guān)節(jié)同時的修復(fù)鍛煉效果；該裝置可以實現(xiàn)踝關(guān)節(jié)的左右擺動；該裝置的最大運行距離達(dá)500mm左右；該裝置大腿支架長度可調(diào)節(jié)范圍不小于90mm，小腿支架長度可調(diào)節(jié)范圍不小于100mm；康復(fù)器額定載荷為200N,在額定荷載下應(yīng)能平穩(wěn)工作不卡滯，往復(fù)運行無異常撞擊聲； 下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械設(shè)計方案確定下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械設(shè)計曾考慮的兩種方案：方案一： 方案一，該裝置有6根桿件組成，機構(gòu)桿件較多，整個裝置運動起來精確度高。本文以關(guān)愛殘疾人為出發(fā)點，著眼于下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以機電一體化系統(tǒng)設(shè)計、機械設(shè)計原理和機電傳動等課程為基礎(chǔ)，同時參考、借鑒其他領(lǐng)域的方案，設(shè)計下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械的結(jié)構(gòu)方案，其主要研究內(nèi)容歸結(jié)為以下三方面：一、運用ADAMS運動分析裝置的運動，得出機構(gòu)模擬運動的相關(guān)參數(shù)。電機的參數(shù)選擇直接影響整個裝置的穩(wěn)定性。滾珠絲桿是把絲桿的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為螺母的直線運動，換向時，其軸向間隙會引起空回。通過這些特征的研究，合理設(shè)計出舒適又靈活可靠的桿件機構(gòu)，使其與人體運動達(dá)到協(xié)調(diào)統(tǒng)一。裝置機械構(gòu)件的連接與運動是通過對人體行走時下肢關(guān)節(jié)（踝關(guān)節(jié)和膝關(guān)節(jié)）的運動情況來設(shè)計的。具體是通過CPU控制，使電機帶動腳踏板的旋轉(zhuǎn)運動和滾珠絲桿直線運動，再使機構(gòu)實現(xiàn)伸縮彎曲運動，從而實現(xiàn)人體腳踝及膝蓋的模擬行走鍛煉，使腳踝和膝蓋具有一定的靈活性。 智能化踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械 下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械的特點下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械是一種智能化踝關(guān)節(jié)康復(fù)輔具，貫穿了康復(fù)醫(yī)學(xué)、生物力學(xué)、機械學(xué)、機械力學(xué)、電子學(xué)以及材料學(xué)等諸多領(lǐng)域，已經(jīng)成為國際研究熱點。 電動踝關(guān)節(jié)功能康復(fù)輔具 智能型下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械智能型踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械是在電動式下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械的基礎(chǔ)上，加入了智能的元素。 機械式踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械 電動式下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械電動式下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械采用了CPU全微電腦控制，裝置運行情況可以通過LCD雙屏背光液晶顯示。所以人通過踩在不同的板上可以實現(xiàn)不同的矯正作用。這樣的患者在手術(shù)后都要面臨同樣的一個結(jié)果，就是在家靜養(yǎng)。下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械對下肢行走有困難的患者提供了很大的方便，尤其是對術(shù)后的患者，還有就是截肢的患者和裝了假肢的患者，給他們提供了一個康復(fù)訓(xùn)練的好機會與好方法，加快他們的康復(fù)效果。我國最早的成套康復(fù)訓(xùn)練器械是從國外進(jìn)口的。因此,作為殘疾人使用的康復(fù)醫(yī)療器械與一般的健身器材有很大不同。在最近研究的十幾年時間里,參考與借鑒了國內(nèi)外的許多先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備,我們自己已經(jīng)設(shè)計研發(fā)出了各種功能的康復(fù)醫(yī)療器械，有了自己的一套設(shè)計理念與方案，而不是光光靠引進(jìn)外國的技術(shù)手段。有關(guān)數(shù)據(jù)研究統(tǒng)計，膝關(guān)節(jié)和踝關(guān)節(jié)的受傷和韌帶的拉傷的人的比例在不斷的上升。 下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械的研究現(xiàn)狀 機械式下肢關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械機械式踝關(guān)節(jié)康復(fù)醫(yī)療器械的使用方法是，人體靠在板上站直，收扶著桿，系上安全帶，腳踩在踝關(guān)節(jié)的矯正板上，依靠人體調(diào)節(jié)自身的重量是裝置保持一定的角度。機械式踝關(guān)節(jié)康復(fù)器械雖然操作起來很簡單，但是如果在家里沒有矯形醫(yī)師的指導(dǎo)的情況下，患者通過自身能力來調(diào)整踝關(guān)節(jié)矯正角度，可能會產(chǎn)生事與愿違的效果。而且該裝置還有力矩控制和超力矩保護(hù)的功能，能夠確?；颊呤褂冒踩?。最重要的是該裝置還可以設(shè)定關(guān)機時間，為臨床使用和管理提供了方便