血管造影機(jī)C-臂設(shè)計(jì)【醫(yī)療器材】
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開(kāi)題報(bào)告
開(kāi)題報(bào)告
題 目： 血管造影機(jī)C-臂設(shè)計(jì)
學(xué) 號(hào)
姓 名
指 導(dǎo) 教 師 教授
院 （系）部
專業(yè)及班級(jí)
日 期 2008 年 4月 4日
題 目
血管造影機(jī)C-臂設(shè)計(jì)
選題類型
設(shè)計(jì)
1. 選題的來(lái)源：
設(shè)計(jì)題目來(lái)源于長(zhǎng)春光華微電子設(shè)備工程中心有限公司。
2．國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀：
C臂機(jī)電系統(tǒng)是血管造影機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，其功能是帶動(dòng)球管和影像增強(qiáng)器實(shí)現(xiàn)多種空間位置運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)患者特定方位的透視成像診斷。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們生活水平的提高，對(duì)醫(yī)療保健設(shè)備提出了越來(lái)越高的要求，用于人體心、腦血管疾病診斷和治療的大型X射線血管造影儀器——血管造影儀前些年還只能在大城市的少數(shù)大醫(yī)院才能見(jiàn)到，如今多數(shù)中等規(guī)模的醫(yī)院也都已經(jīng)或正在準(zhǔn)備購(gòu)置這種介入診斷和治療設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這種設(shè)備國(guó)內(nèi)市場(chǎng)每年的需求量為800臺(tái)左右，這其中少數(shù)是國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品，包括一些二手設(shè)備，還有一部分為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，根據(jù)配置不同售價(jià)一般在600-1000萬(wàn)元之間，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品品種單一，功能簡(jiǎn)單。為改變這種高檔醫(yī)療設(shè)備完全依賴進(jìn)口的局面，光華公司于1998年投入資金進(jìn)行了“三軸中心定位C形臂機(jī)電系統(tǒng)”研究開(kāi)發(fā)，現(xiàn)已達(dá)到小批量生產(chǎn)的能力。
3.研究?jī)?nèi)容：
血管造影機(jī)C軸傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)參數(shù)為
a) C臂的開(kāi)口深度： 820mm
b) C臂繞體軸旋轉(zhuǎn)動(dòng)范圍： RAO：90°
LAO: 90°
旋轉(zhuǎn)速度： 12°/s
c) C臂沿長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)范圍： CRAN:45°
CAUD:45°
旋轉(zhuǎn)速度： 15°/s
d) 重復(fù)定位精度: ±0.5°
e) 中心高: 1100mm
f) SID: 678---1040mm
4.研究思路：
針對(duì)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，查閱國(guó)內(nèi)相關(guān)資料，進(jìn)行C臂的方案選擇，設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
5.工作流程：
（1）學(xué)習(xí)、了解血管造影機(jī)的工作原理；
（2）了解血管造影機(jī)的使用要求；
（3）準(zhǔn)備開(kāi)題報(bào)告;
（4）設(shè)計(jì)方案論證；
（5）設(shè)計(jì)計(jì)算；
（6）整理資料，準(zhǔn)備答辯。
6. 工作進(jìn)度安排
第一階段：（3月24日—4月4日）
⑴ 查閱國(guó)內(nèi)外資料，并進(jìn)行資料歸納總結(jié)，分析；
⑵ 撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；
⑶ 開(kāi)題并通過(guò)導(dǎo)師的審核。
第二階段：（4月 7日—4月25日）
設(shè)計(jì)論證，相關(guān)零部件的的選擇，完成裝配圖，并通過(guò)導(dǎo)師的審核。
第三階段：（4月28日—6月13日）
完成設(shè)計(jì)，并通過(guò)導(dǎo)師的審核。
第四階段：（6月16日—6月19日）
歸檔文件：
⑴ 開(kāi)題報(bào)告；
⑵ 譯文(原文)；
⑶ 設(shè)計(jì)圖紙；
⑷ 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
第五階段：（6月20日—6月24日）
老師審核。
第六階段：（6月25日—6月27日）
整理答辯。
7.參考文獻(xiàn)：
[1] 大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室編著.機(jī)械制圖.北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2003
[2] 余建明著.血管減影數(shù)字造影技術(shù). 北京：人民軍醫(yī)出版社. 1999
[3] 史習(xí)敏 ,黎永明著. 精密機(jī)械設(shè)計(jì) . 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 .1987
[4] 鄭堤著.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2001
[5] 甘永立著. 幾何量公差與檢測(cè). 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2005
[6] 苗忠 ,尹桂敏著.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).吉林：藍(lán)天出版社,2005年5月第4版.
[7] 濮良貴, 紀(jì)名剛著.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社,2001
[8] 戴枝榮主編.工程材料.高等教育出版社.1992年
[9] 岑軍鍵等編.非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).國(guó)防工業(yè)出版社.1980年
[10] 汝元功,唐照民主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).高等教育出版社.1995年
[11] 周開(kāi)勤主編.機(jī)械零件手冊(cè).高等教育出版社.1994年
[12] 吳宗澤主編.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.1988年
[13] 劉文鴻編著.材料力學(xué).高等教育出版社.2003年
[14] 孫恒、陳作模主編.機(jī)械原理.高等教育出版社.2000年
[15] 丁緒東主編.AutoCAD 2004實(shí)用教程.中國(guó)電力出版社.2002年
[16] 徐穎編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.1991年
[17] 王萬(wàn)鈞編.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.1988年
[18] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì).中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì)編著.江西:江西科學(xué)技術(shù)出版社.2002
[19] 機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì). 機(jī)械工程手冊(cè)（第二版）：第二篇機(jī)構(gòu). 機(jī)械工業(yè)出版社.1996年
[20] 孟憲源主編.現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1994年
[21] 機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì). 機(jī)械工程師手冊(cè) 第七篇機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1989年
[22] 郭芝俊等主編.機(jī)械設(shè)計(jì)便覽.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社.1988年
[23] 華大年主編. 機(jī)械原理.北京:高等教育出版社.1994年
[24] 卜炎主編.機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1998
[25] 徐穎主編.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)上冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1995年
[26] Hindhede I, Uffe.Machine Design Fundamentals---A Practise Approach. New York:Wiley.1983
[27] Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering. Katson Publ.house,1985
[28] Orlov P.Fundmentals of Machine Design.Moscow:Mir Pub.1987
[29] Nowacki W. Theory of Creep (Teoria Pe lzania). Warszawa: Arkady；1963.
[30] Fortuna Z, Macukow B, WTasowski J. Numerical methods (metody numeryczne). Warszawa;
[31] Jia Honglei, Yan Hongyu, Ma Chenglin, Liu Feng, Li Chunsheng, Fan Zhihua. Study and Optimum Design of Parameters of the Chopped Stalk Mulching-Stubble Breaking Combine. Conservation Tillage and Sustainable Farming. Beijing: China Agricultural Science And
168～173；
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ):
指 導(dǎo) 教 師 簽 字
教研室（系、所）負(fù)責(zé)人簽字
年 月 日
序號(hào)（學(xué)號(hào)）：
開(kāi) 題 報(bào) 告
血管造影機(jī)C-臂設(shè)計(jì)
姓 名
學(xué) 院
專 業(yè)
班 級(jí)
指導(dǎo)教師
教授
2008
年
4
月
17
日
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血管造影機(jī)C臂
[摘要] C臂機(jī)電系統(tǒng)是血管造影機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，其功能是帶動(dòng)球管和影像增強(qiáng)器實(shí)現(xiàn)多種空間位置運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)患者特定方位的透視成像診斷。本次設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是根據(jù)血管造影機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及具體的使用情況，針對(duì)其在使用方面存在的問(wèn)題對(duì)C臂進(jìn)行改善，以實(shí)現(xiàn)改善其性能的目的。其中C軸系統(tǒng)的定位精度對(duì)血管造影機(jī)的性能有相當(dāng)大的影響，決定著血管造影機(jī)在檢查病人身體時(shí)有無(wú)“盲點(diǎn)”。設(shè)計(jì)主要就是要解決血管造影機(jī)所面臨的這一問(wèn)題。設(shè)計(jì)過(guò)程中繪制了C臂的裝配圖，并進(jìn)行了相應(yīng)的計(jì)算，如：蝸桿傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算等。還對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了比較選擇，最終確定了主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的最佳方案。
[關(guān)鍵詞] C臂 血管 造影機(jī)
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Angiography C-arm
[Abstract] C-arm mechanical and electrical systems are angiography for one of the critical systems, their function is to promote the ball image intensifier tubes and space to achieve a variety of locations campaign, complete with a specific position on the Perspective of Diagnostic Imaging. The main task is to design the angiography machine according to the structural characteristics and the specific use, for its use of the existing problems to improve the C-arm, in order to achieve the objective of improving its performance. One C-axis system on the positioning accuracy of the performance of angiography have a considerable impact, the decision of the angiography machine in the body when patients check whether the "blind spot." Design is the key to solve the angiography machine faced by this problem. Drawing the process of designing a C-arm of the assembly, and the corresponding terms, such as: worm transmission, chain drive, the belt drive design calculation. Also on the design choices were compared and eventually identified the main transmission mechanism and the transmission mechanism of the best solution.
[Key words] C-arm vascular imaging machine
共 1 頁(yè) 第 1 頁(yè) 裝 訂 線 目錄 摘要 Abstract 1 序言 -1 1.1課題研究的目的和意義 -1 1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) -1 1.3 三軸 C臂系統(tǒng)概述及主要技術(shù)指標(biāo) -3 1.3.1 三軸 C臂系統(tǒng)概述 -3 1.3.2 三軸 C臂系統(tǒng)外形 -3 1.3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求 -3 2 設(shè)計(jì)方案論證 -5 2.1 總體方案的確定 -5 2.2 動(dòng)力源的選擇 -6 2.3 設(shè)計(jì)方案的選擇 -6 2.3.1主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇 -6 2.3.2 副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇 -11 2.4所選方案的特點(diǎn) -14 3 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算 -15 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 -15 3.2 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 -16 3.3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 -20 3.4 同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 -23 結(jié) 論 -26 致 謝 -28 參考文獻(xiàn) -29 序號(hào)（學(xué)號(hào)）：
設(shè) 計(jì)
血管造影機(jī)C-臂設(shè)計(jì)
姓 名
學(xué) 院
專 業(yè)
班 級(jí)
指導(dǎo)教師
教授
2008
年
6
月
8
日
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血管造影機(jī)C-臂設(shè)計(jì)
1 序言
1.1課題研究的目的和意義
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)事業(yè)也取得了巨大的成就。在當(dāng)今的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，大型、精密醫(yī)療設(shè)備的出現(xiàn)，既方便了醫(yī)生的診治，也方便了病人的治療，且還可以取得更好的治療效果。
人們通過(guò)X線可以隔著皮肉看到某些內(nèi)部器官的形態(tài)，因此便產(chǎn)生了X線拍片和透視的檢查。拍片和透視只能分辨密度相差較大的組織器官，如骨、心、肺等，而對(duì)于人體大量密度相差較小的器官和組織，便顯得無(wú)能為力。于是人們想到了造影檢查，即先用高于或低于人體軟組織密度的造影劑灌注檢查部位，然后進(jìn)行X線檢查。由于已灌注造影劑的組織器官與周圍部位密度差異變大，在X線下形成鮮明對(duì)比，便可以發(fā)現(xiàn)形態(tài)或功能是否異常。因此造影技術(shù)在現(xiàn)在醫(yī)學(xué)上用途非常廣泛，造影技術(shù)也得到飛速的發(fā)展。
本次設(shè)計(jì)的對(duì)象“血管造影機(jī)”正是這樣一個(gè)設(shè)備，他方便大夫診治的同時(shí)也極大地提高了診斷的準(zhǔn)確性，為醫(yī)學(xué)事業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。
C臂機(jī)電系統(tǒng)是血管造影機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，其功能是帶動(dòng)球管和影像增強(qiáng)器實(shí)現(xiàn)多種空間位置運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)患者特定方位的透視成像診斷。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及人們生活水平的提高，對(duì)醫(yī)療保健設(shè)備提出了越來(lái)越高的要求，用于人體心、腦血管疾病診斷和治療的大型X射線血管造影儀器——血管造影儀前些年還只能在大城市的少數(shù)大醫(yī)院才能見(jiàn)到，如今多數(shù)中等規(guī)模的醫(yī)院也都已經(jīng)或正在準(zhǔn)備購(gòu)置這種介入診斷和治療設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這種設(shè)備國(guó)內(nèi)市場(chǎng)每年的需求量為800臺(tái)左右，這其中少數(shù)是國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品，包括一些二手設(shè)備，還有一部分為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)。進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，根據(jù)配置不同售價(jià)一般在600-1000萬(wàn)元之間，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品品種單一，功能簡(jiǎn)單。為改變這種高檔醫(yī)療設(shè)備完全依賴進(jìn)口的局面，光華公司于1998年投入資金進(jìn)行了“三軸中心定位C形臂機(jī)電系統(tǒng)”研究開(kāi)發(fā)，現(xiàn)已達(dá)到小批量生產(chǎn)的能力。
1.2 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
1895 年11 月8 日,倫琴在研究低壓氣體放電時(shí),發(fā)現(xiàn)放在旁邊的鉑氰化鋇晶體發(fā)出了熒光,他以一個(gè)物理學(xué)家極為敏銳的眼光意識(shí)到,這是一種新的輻射現(xiàn)象1 經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn),拍下了人類第一張X 光照片,即他的夫人的左手像,同時(shí)寫(xiě)出了“一種新的射線”的論文報(bào)告,由于不知其本質(zhì),稱之為X 射線11901 年倫琴成為第一個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)的獲得者1 倫琴發(fā)現(xiàn)X 射線3 個(gè)星期以后,維也納一家醫(yī)院用這種射線來(lái)協(xié)助外科手術(shù)1 直到1912 年勞厄用晶體衍射的方法證實(shí)X射線是一種波長(zhǎng)極短的電磁波,這時(shí)人們才知道X 射線的本質(zhì)1 從X 射線的發(fā)現(xiàn)至今已有百年多時(shí)間,在X 射線的理論研究和技術(shù)應(yīng)用方面,都獲得重大成就,現(xiàn)已成為醫(yī)學(xué)診斷和治療疾病的主要手段之一。
造影設(shè)備隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異而不斷發(fā)展，它根據(jù)介入檢查和治療的深入開(kāi)展而日趨完善。為了適應(yīng)DSA技術(shù)的微創(chuàng)性、可重復(fù)性強(qiáng)、定位準(zhǔn)確和療效高、見(jiàn)效快的特點(diǎn),DSA設(shè)備根據(jù)臨床醫(yī)生在介入放射學(xué)工作中的要求而不斷完善發(fā)展。目前，介入放射學(xué)設(shè)備主要有以下3點(diǎn)新技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用。
大型DSA設(shè)備采用旋轉(zhuǎn)曝光方式的三維信息采集以實(shí)現(xiàn)三維圖像顯示，旋轉(zhuǎn)速度從最初的每秒15度到目前最快每秒60度。快速的旋轉(zhuǎn)使得在造影過(guò)程中造影劑的用量減少，縮短了“短暫缺血”的時(shí)間，使患者更安全。利用3D重建工作站，可以把三維血管成像應(yīng)用，利用RSM-DSA技術(shù)，可以在采集過(guò)程中C臂進(jìn)行三維運(yùn)動(dòng)，僅需一次曝光，無(wú)需病人屏氣配合即可很方便地獲得三維血管信息，避免了腹部檢查需要病人長(zhǎng)時(shí)間屏氣，病人身體負(fù)擔(dān)打的影響，并且極大地提高了檢查成功率。
隨著FPD技術(shù)的完善以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展。平板探測(cè)其2應(yīng)用到最新的DSA設(shè)備中。DSA設(shè)備中的FPD有直接方式與間接方式2種類型。直接方式的檢測(cè)元件采用非晶體硒加薄膜晶體管。間接方式則采用碘化銫與非晶體硅加TFR。直接方式的平板探測(cè)器空間分辨力優(yōu)于間接方式，并且在臨床有意義的空間分辨范圍下具有更好的量子檢出效果特性。FPD型DSA的主要優(yōu)點(diǎn)與：平板探測(cè)器的動(dòng)態(tài)范圍與探測(cè)靈敏度和密度分辨率有關(guān)。當(dāng)射線穿過(guò)探測(cè)器時(shí)，X射線被嚴(yán)格限制在很窄的縫隙中。克服了散射線造成的干擾，本底噪聲幾乎為0，探測(cè)靈敏度高，使原本被本底噪聲與淹沒(méi)的微弱的X射線也能被檢測(cè)出來(lái)，能夠分辨出面成像不能看到的人體組織更加細(xì)微密度差別，密度分辨率高，提高了圖像質(zhì)量；在FPD窄縫隙中。有消除了70%的散射線，僅需5毫秒掃描每一個(gè)像素。因此，只需很低輻射劑量，就可獲得良好的圖像質(zhì)量。隨著介入放射學(xué)的發(fā)展，檢查由單純的診斷向治療擴(kuò)展，平板探測(cè)器在DSA設(shè)備中的運(yùn)用，新型C臂的發(fā)展使整個(gè)設(shè)備結(jié)構(gòu)合理緊湊化。完善了整機(jī)設(shè)備的優(yōu)化布局。使之靈活又美觀大方。
由于傳統(tǒng)DSA的原理是采用注射造影劑的圖像F蒙片像和注射造影劑后的圖像進(jìn)行相減而獲得，因此在檢測(cè)過(guò)程中。環(huán)志運(yùn)動(dòng)會(huì)造成剪影對(duì)的不能精準(zhǔn)重合，即配準(zhǔn)不良，致使剪影影像模糊，RSM-DSA作為一種新的下成像方法，不采集獨(dú)立的蒙片像，采用蒙片像隨時(shí)更新的方法?？朔粲坝跋裰械囊苿?dòng)偽影。對(duì)于已發(fā)生運(yùn)動(dòng)的部位。尤其是腹部的檢查。提高二樓檢查的成功率，減少不必要的重復(fù)曝光?？s短了因病人無(wú)法配合造影檢查而重復(fù)采集的時(shí)間。節(jié)省了2次檢查的成本。
1.3 三軸C臂系統(tǒng)概述及主要技術(shù)指標(biāo)
1.3.1 三軸C臂系統(tǒng)概述
三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)是血管造影機(jī)的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，其功能是帶動(dòng)球管和影像增強(qiáng)器實(shí)現(xiàn)多種空間位置運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)患者特定方位的透視成像診斷。
三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)由L軸系統(tǒng)、P軸系統(tǒng)、C軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)組成，再配以影像增強(qiáng)器、高壓發(fā)生器和球管，就可構(gòu)成一套完整的血管造影機(jī)。
1.3.2 三軸C臂系統(tǒng)外形
C臂系統(tǒng)構(gòu)成如圖1-1所示。由L軸系統(tǒng)、P軸系統(tǒng)、C軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)以及影像增強(qiáng)器、高壓發(fā)生器、球管等構(gòu)成。
1.3.3 設(shè)計(jì)參數(shù)及應(yīng)達(dá)到的技術(shù)要求
a) C臂的開(kāi)口深度： 820mm
b) C臂繞體軸旋轉(zhuǎn)動(dòng)范圍： RAO：90°
LAO: 90°
旋轉(zhuǎn)速度： 12°/s
1．L軸系統(tǒng) 2.P軸系統(tǒng) 3.C軸系統(tǒng) 4.Z軸系統(tǒng)
圖 1-1 C臂系統(tǒng)構(gòu)成
c) C臂沿長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)范圍： CRAN:45°
CAUD:45°
旋轉(zhuǎn)速度： 15°/s
d) 重復(fù)定位精度: ±0.5°
e) 中心高: 1100mm
f) SID: 678---1040mm
2 設(shè)計(jì)方案論證
C臂系統(tǒng)構(gòu)成如圖1-1所示。由L軸系統(tǒng)、P軸系統(tǒng)、C軸系統(tǒng)、Z軸系統(tǒng)以及影像增強(qiáng)器、高壓發(fā)生器、球管等構(gòu)成。L軸系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對(duì)上起支撐P軸、C軸、Z軸的作用，對(duì)下與地基連接并實(shí)現(xiàn)繞L臂回轉(zhuǎn)中心作±90。的回轉(zhuǎn)。P軸系統(tǒng)位于L軸系統(tǒng)和C軸系統(tǒng)之間，其作用是帶動(dòng)C軸系統(tǒng)，使其繞P軸±90?；剞D(zhuǎn)。C軸系統(tǒng)位于P軸系統(tǒng)和Z軸系統(tǒng)之間，其作用是帶動(dòng)Z軸系統(tǒng)回轉(zhuǎn)。Z軸系統(tǒng)由兩根直線導(dǎo)軌來(lái)導(dǎo)向，由伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)帶傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)減速，通過(guò)雙鏈條傳動(dòng)帶動(dòng)導(dǎo)板實(shí)現(xiàn)影像增強(qiáng)器的位置調(diào)整。
其中C軸系統(tǒng)的定位精度對(duì)血管造影機(jī)的性能有相當(dāng)大的影響，決定著血管造影機(jī)在檢查病人身體時(shí)有無(wú)“盲點(diǎn)”。本次設(shè)計(jì)主要就是要解決血管造影機(jī)所面臨的這一問(wèn)題。
2.1 總體方案的確定
①考慮到此器械為醫(yī)療器械這一前提。因?yàn)獒t(yī)療器械所直接面對(duì)的使用對(duì)象為患者，所以我們的設(shè)計(jì)中應(yīng)以人性化為指導(dǎo)，力求減少患者的不便及達(dá)到最好的治療效果。
②由于是醫(yī)療器械，且直接面對(duì)的患者，所以要求儀器傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲污染且使用方便，這一點(diǎn)應(yīng)在設(shè)計(jì)中有充分的體現(xiàn)。
綜合設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到的因素，初步擬定如下傳動(dòng)方案：
Ⅰ級(jí)減速機(jī)構(gòu)：蝸桿傳動(dòng)，降速比i=30;
Ⅱ級(jí)減速機(jī)構(gòu)：鏈傳動(dòng)，降速比i=1;
Ⅲ級(jí)減速機(jī)構(gòu)：同步帶傳動(dòng)，降速比i=26.
繪制傳動(dòng)關(guān)系圖如圖（圖 2-1）：
同步帶傳動(dòng)
id=1
M
i1=30
i2=1
i3=26
C=780
電位器
P．M
電機(jī) 蝸桿傳動(dòng) 鏈傳動(dòng) 同步帶傳動(dòng) C軸傳動(dòng)
圖 2-1 傳動(dòng)關(guān)系圖
2.2 動(dòng)力源的選擇
三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)部分為斷續(xù)工作,要求電壓一旦取消,電動(dòng)機(jī)必須立即停轉(zhuǎn),且要求其技術(shù)性能穩(wěn)定可靠,動(dòng)作靈敏,精度高,體積小,重量輕,耗電少.
伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn):①調(diào)速范圍廣, 伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著控制電壓改變,能在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)速;②轉(zhuǎn)子的慣性小,即能實(shí)現(xiàn)迅速啟動(dòng),停轉(zhuǎn);③控制功率小,過(guò)載能力強(qiáng),可靠性好.
把三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力源的需求與伺服電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)相比較可知,該動(dòng)力源選為伺服電動(dòng)機(jī)最為合適,所以此三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)的動(dòng)力源采用伺服電動(dòng)機(jī).
2.3 設(shè)計(jì)方案的選擇
2.3.1主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇
1）Ⅰ級(jí)減速機(jī)構(gòu)的選擇
Ⅰ級(jí)減速機(jī)構(gòu)直接與電動(dòng)機(jī)相聯(lián),屬于高速級(jí).根據(jù)所學(xué)知識(shí)可知,一般適合布置在高速級(jí)的傳動(dòng)裝置有帶傳動(dòng),蝸桿傳動(dòng)等,下面將分別介紹帶傳動(dòng)與蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn), 再與血管造影機(jī)三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)的需求相比較加以選擇.
①帶傳動(dòng)是由固聯(lián)于主動(dòng)輪上的帶輪、固聯(lián)于從動(dòng)輪上的帶輪和緊套在兩輪上的傳動(dòng)帶組成的。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于帶和帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞一定的動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、造價(jià)低廉以及緩沖吸震等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中被廣泛應(yīng)用。帶傳動(dòng)的承載能力小，傳遞相同的轉(zhuǎn)距時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式的大，但他傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸震，適宜布置在高速級(jí)。
②蝸桿傳動(dòng)是在空間交錯(cuò)的兩軸間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，兩軸線交錯(cuò)的夾角可為任意值，常用的為90度。這種傳動(dòng)由于具有下術(shù)特點(diǎn)，故應(yīng)用頗為廣泛。
a）當(dāng)使用單頭蝸桿（相當(dāng)于單線螺紋）時(shí)，蝸桿旋轉(zhuǎn)一周，蝸輪只轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距，因而能實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比。在動(dòng)力傳動(dòng)中，一般傳動(dòng)比i=5～80;在分度機(jī)構(gòu)或手動(dòng)機(jī)構(gòu)的餓傳動(dòng)中，傳動(dòng)比可達(dá)300；若只傳遞運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)比可達(dá)1000。由于傳動(dòng)比大，零件數(shù)目又少，因而結(jié)構(gòu)很緊湊。
b）在蝸桿傳動(dòng)中，由于蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，它和蝸輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合及逐漸退出嚙合的，同時(shí)嚙合的齒對(duì)又較多，故沖擊載荷小，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。
c）當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當(dāng)量摩擦角時(shí)，蝸桿傳動(dòng)便具有自鎖性。
d）蝸桿傳動(dòng)與螺旋齒輪傳動(dòng)相似，在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過(guò)分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化。因此摩擦損失較大，效率底；當(dāng)傳動(dòng)具有自鎖性時(shí)，效率僅為0.4左右。同時(shí)由于摩擦與磨損嚴(yán)重，常需耗用有色金屬制造蝸輪（或輪圈），以便與鋼制蝸桿配對(duì)組成減摩性良好的滑動(dòng)摩擦副。
蝸桿傳動(dòng)通常用于減速裝置，但也有個(gè)別機(jī)器用作增速裝置。
③血管造影機(jī)三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求:傳動(dòng)比較大,沖擊載荷小,傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲小,最好具有自鎖性,結(jié)構(gòu)緊湊,占用空間小。
將①②與③作比較可知, Ⅰ級(jí)減速機(jī)構(gòu)選用蝸桿傳動(dòng)比較合適。
2） Ⅱ級(jí)減速機(jī)構(gòu)的選擇
根據(jù)所學(xué)知識(shí), Ⅱ級(jí)減速機(jī)構(gòu)一般使用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪傳動(dòng),鏈傳動(dòng)等。 下面將分別介紹齒輪傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)的特點(diǎn), 再與血管造影機(jī)三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)的需求相比較加以選擇。
①齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，型式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)近十萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。
齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有：
a) 效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率最高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99％。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?％，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。
b) 結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。
c) 工作可靠、壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。
d) 傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。
但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。
齒輪傳動(dòng)可做成開(kāi)式、半開(kāi)式及閉式。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械以及簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備中，有一些齒輪傳動(dòng)沒(méi)有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。這種傳動(dòng)不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，因此工作條件不好，齒輪也容易磨損，故只宜用于低速傳動(dòng)。當(dāng)齒輪傳動(dòng)裝有簡(jiǎn)單的防塵罩，有時(shí)還把大齒輪部分的浸入油池中，則稱為半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。它的工作條件雖有改善，但仍然不能做到嚴(yán)密防止外界雜物侵入，潤(rùn)滑條件也不算最好。而汽車、機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等所用的齒輪傳動(dòng)，都是裝在經(jīng)過(guò)精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體（機(jī)匣）內(nèi)，這稱為閉式齒輪傳動(dòng)（齒輪箱）。它與開(kāi)式或半開(kāi)式的相比，潤(rùn)滑及防護(hù)等條件最好，多用于重要的場(chǎng)合。
②鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用
鏈傳動(dòng)是應(yīng)用較廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。它是由鏈條和主、從動(dòng)鏈輪所組成。鏈輪上制有特殊齒形的齒，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間撓性件的嚙合運(yùn)動(dòng)。與屬于摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較?。辉谕瑯邮褂脳l件下，鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時(shí)鏈傳動(dòng)能在高溫及速度較低的情況下工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本低廉；在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便得多。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：在兩根平行軸間只能用于同向回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后容易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。
鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其它不宜齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。例如在摩托車上應(yīng)用了鏈傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)上大為簡(jiǎn)化，而且使用方便可靠。鏈傳動(dòng)還可以應(yīng)用于低速重型及極為惡劣的工作條件下，例如掘土機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，雖常受到土塊、泥漿及瞬時(shí)過(guò)載的影響，但仍然很好地工作。
總的說(shuō)來(lái)，在機(jī)械制造中，如農(nóng)業(yè)、礦山、起重運(yùn)輸、冶金、建筑、石油、化工等機(jī)械都廣泛地應(yīng)用著鏈傳動(dòng)。
按用途不同，鏈可分為：傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈。輸送鏈和起重鏈主要用在運(yùn)輸和起重機(jī)械中，而在一般機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，常用的是傳動(dòng)鏈。
傳動(dòng)鏈傳動(dòng)的功率一般在100kW 以下，鏈速一般不超過(guò)15m/s，推薦使用的最大傳動(dòng)比i=8。傳動(dòng)鏈有短節(jié)距精密滾子鏈、齒形鏈等類型。其中滾子鏈?zhǔn)褂米顝V，齒形鏈?zhǔn)褂幂^少。
③鏈傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的比較:
a)鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求低。這是因?yàn)殒渹鲃?dòng)是一種具有中間撓性的非共軛嚙合傳動(dòng)，鏈輪的齒形可以有較大的靈活性。鏈輪的加工與安裝精度、鏈傳動(dòng)的中心精度都較齒輪傳動(dòng)為低。對(duì)于已有的鏈傳動(dòng)，欲改變其技術(shù)參數(shù)（如傳動(dòng)比、中心距等）也比較容易實(shí)現(xiàn)。在安裝與維修方面簡(jiǎn)單方便。
b)鏈輪齒受力較小、強(qiáng)度較高、磨損也較輕。通常鏈輪有較多的齒同時(shí)與鏈條嚙合，接觸位置接近齒根并且齒槽圓弧半徑很大，齒根應(yīng)力集中??；而直齒圓柱齒輪傳動(dòng)一般只有1～2對(duì)齒接觸。因此，鏈輪的承載能力相對(duì)增大，齒面磨損也比齒輪輕。
c)鏈傳動(dòng)有較好的緩沖、吸振性能。由于鏈條是撓性件并具有一定的彈性，再加上鏈條的每個(gè)鉸鏈內(nèi)部均能貯存潤(rùn)滑油，因此它與只有1～2對(duì)剛性很大的齒嚙合傳動(dòng)相比，有較好的緩沖和吸振的能力。
d) 鏈傳動(dòng)中心距的適應(yīng)范圍大，特別在中心距較大或在多軸傳動(dòng)場(chǎng)合，鏈傳動(dòng)易于布置、安裝、調(diào)整，而且簡(jiǎn)單、輕巧、經(jīng)濟(jì)。
e)在鏈條上配置適當(dāng)?shù)母郊?，易于?shí)現(xiàn)輸送功能。
④血管造影機(jī)三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)的Ⅱ級(jí)減速機(jī)構(gòu)要求傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比,結(jié)構(gòu)緊湊,成本低廉,傳動(dòng)距離相對(duì)較遠(yuǎn),重量輕便等.相比較而言,在Ⅱ級(jí)減速機(jī)構(gòu)中選用鏈傳動(dòng)比選用齒輪傳動(dòng)合適.
3) Ⅲ級(jí)減速機(jī)構(gòu)的選擇
根據(jù)所學(xué)知識(shí), Ⅲ級(jí)減速機(jī)構(gòu)一般使用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪傳動(dòng),同步帶傳動(dòng),鏈傳動(dòng)等。下面將分別介紹同步帶傳動(dòng),齒輪傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)的特點(diǎn), 再與血管造影機(jī)三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)的需求相比較,選出最佳的傳動(dòng)方案。
①同步帶相當(dāng)于在繩芯結(jié)構(gòu)平帶基體的表面沿帶寬方向成一定形狀（梯形，弧形等）的等距齒，與帶輪輪緣上相應(yīng)齒嚙合進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。其承載層由金屬絲繩，合成纖維線繩或玻璃纖維繩繞制而成，用以傳遞拉力，并保持帶齒的節(jié)距恒定。帶體多由模膠制成，也有用聚氨酯澆注而成的，后者只能用于載荷小或有耐油要求的傳動(dòng)。為了提高橡膠同步帶辭的耐磨性，通常好在其齒面上覆蓋尼龍布或織物層。
有的同步帶還在其背面或側(cè)面制成各種形狀的突起，可以進(jìn)行物料的輸送，零件的整理和區(qū)別，以及開(kāi)關(guān)的啟停等。
同步帶雖然是靠齒的嚙合傳動(dòng)，可以保持兩軸或多軸的同步，但其屬于非共軛的嚙合傳動(dòng)。
同步帶傳動(dòng)的預(yù)緊力小，工作平穩(wěn)，有良好的減振能力；其結(jié)構(gòu)緊湊，不需要維護(hù)與潤(rùn)滑，可以在放射性介質(zhì)中工作，應(yīng)用十分廣泛。
同步帶齒有梯形齒和弧形齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒（H系列又稱HTD帶），平頂圓弧齒（S系列又稱STPD帶）和凹頂拋物線齒（R系列）。
②齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，型式很多，應(yīng)用廣泛，傳遞的功率可達(dá)近十萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。
齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)有：
a) 效率高 在常用的機(jī)械傳動(dòng)中，以齒輪傳動(dòng)的效率最高。如一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)的效率可達(dá)99％。這對(duì)大功率傳動(dòng)十分重要，因?yàn)榧词剐手惶岣?％，也有很大的經(jīng)濟(jì)意義。
b) 結(jié)構(gòu)緊湊 在同樣的使用條件下，齒輪傳動(dòng)所需的空間尺寸一般較小。
c) 工作可靠、壽命長(zhǎng) 設(shè)計(jì)制造正確合理、使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這也是其他機(jī)械傳動(dòng)所不能比擬的。這對(duì)車輛及在礦井內(nèi)工作的機(jī)器尤為重要。
d) 傳動(dòng)比穩(wěn)定 傳動(dòng)比穩(wěn)定往往是對(duì)傳動(dòng)性能的基本要求。齒輪傳動(dòng)獲得廣泛應(yīng)用，也就是由于具有這一特點(diǎn)。
但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。
齒輪傳動(dòng)可做成開(kāi)式、半開(kāi)式及閉式。如在農(nóng)業(yè)機(jī)械、建筑機(jī)械以及簡(jiǎn)易的機(jī)械設(shè)備中，有一些齒輪傳動(dòng)沒(méi)有防塵罩或機(jī)殼，齒輪完全暴露在外邊，這叫開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。這種傳動(dòng)不僅外界雜物極易侵入，而且潤(rùn)滑不良，因此工作條件不好，齒輪也容易磨損，故只宜用于低速傳動(dòng)。當(dāng)齒輪傳動(dòng)裝有簡(jiǎn)單的防塵罩，有時(shí)還把大齒輪部分的浸入油池中，則稱為半開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。它的工作條件雖有改善，但仍然不能做到嚴(yán)密防止外界雜物侵入，潤(rùn)滑條件也不算最好。而汽車、機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)等所用的齒輪傳動(dòng)，都是裝在經(jīng)過(guò)精確加工而且封閉嚴(yán)密的箱體（機(jī)匣）內(nèi)，這稱為閉式齒輪傳動(dòng)（齒輪箱）。它與開(kāi)式或半開(kāi)式的相比，潤(rùn)滑及防護(hù)等條件最好，多用于重要的場(chǎng)合。
③鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用
鏈傳動(dòng)是應(yīng)用較廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。它是由鏈條和主、從動(dòng)鏈輪所組成。鏈輪上制有特殊齒形的齒，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間撓性件的嚙合運(yùn)動(dòng)。與屬于摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；在同樣使用條件下，鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時(shí)鏈傳動(dòng)能在高溫及速度較低的情況下工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本低廉；在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便得多。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：在兩根平行軸間只能用于同向回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后容易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。
鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其它不宜齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。例如在摩托車上應(yīng)用了鏈傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)上大為簡(jiǎn)化，而且使用方便可靠。鏈傳動(dòng)還可以應(yīng)用于低速重型及極為惡劣的工作條件下，例如掘土機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，雖常受到土塊、泥漿及瞬時(shí)過(guò)載的影響，但仍然很好地工作。
總的說(shuō)來(lái)，在機(jī)械制造中，如農(nóng)業(yè)、礦山、起重運(yùn)輸、冶金、建筑、石油、化工等機(jī)械都廣泛地應(yīng)用著鏈傳動(dòng)。
按用途不同，鏈可分為：傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈。輸送鏈和起重鏈主要用在運(yùn)輸和起重機(jī)械中，而在一般機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，常用的是傳動(dòng)鏈。
傳動(dòng)鏈傳動(dòng)的功率一般在100kW 以下，鏈速一般不超過(guò)15m/s，推薦使用的最大傳動(dòng)比i=8。傳動(dòng)鏈有短節(jié)距精密滾子鏈、齒形鏈等類型。其中滾子鏈?zhǔn)褂米顝V，齒形鏈?zhǔn)褂幂^少。
④三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)要求第Ⅲ級(jí)減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)功率小，跨距相對(duì)較遠(yuǎn)，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振緩沖，且要求只要能承載小重量即可。對(duì)比可知，選用同步帶傳動(dòng)較為合適。
通過(guò)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，C臂已經(jīng)可以完成一定的運(yùn)動(dòng)，但血管造影機(jī)對(duì)這一運(yùn)動(dòng)提出了更高的要求，即:如何對(duì)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所完成的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確的控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)患者全方位的診斷，而不能由于設(shè)備的精度不夠，導(dǎo)致診斷時(shí)出現(xiàn)“盲點(diǎn)”，延誤了患者的治療。為解決這一問(wèn)題，我們?cè)谠O(shè)計(jì)傳動(dòng)鏈時(shí)在必要的位置插入副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。下面將對(duì)副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行選擇?！?
2.3.2 副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇
副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要的作用就是實(shí)現(xiàn)對(duì)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所輸出的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，以使其達(dá)到一定的精度。這一作用主要由副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行原件---電位器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
電位器是可變電阻器的一種。通常是由電阻體與轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成，即靠一個(gè)動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上移動(dòng)，獲得部分電壓輸出。電位器的作用——調(diào)節(jié)電壓（含直流電壓與信號(hào)電壓）和電流的大小。電位器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——電位器的電阻體有兩個(gè)固定端，通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸或滑柄，改變動(dòng)觸點(diǎn)在電阻體上的位置，則改變了動(dòng)觸點(diǎn)與任一個(gè)固定端之間的電阻值，從而改變了電壓與電流的大小。
用于分壓的可變電阻器。在裸露的電阻體上，緊壓著一至兩個(gè)可移金屬觸點(diǎn)。觸點(diǎn)位置確定電阻體任一端與觸點(diǎn)間的阻值。按材料分線繞、炭膜、實(shí)芯式電位器；按輸出與輸入電壓比與旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系分直線式電位器(呈線性關(guān)系)、函數(shù)電位器(呈曲線關(guān)系)。主要參數(shù)為阻值、容差、額定功率。廣泛用于電子設(shè)備，在音響和接收機(jī)中作音量控制用。
電位器是一種可調(diào)的電子元件。它是由一個(gè)電阻體和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成。
當(dāng)電阻體的兩個(gè)固定觸電之間外加一個(gè)電壓時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置，在動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個(gè)與動(dòng)觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。 它大多是用作分壓器，這是電位器是一個(gè)四端元件。電位器基本上就是滑動(dòng)變阻器，有幾種樣式，一般用在音箱音量開(kāi)關(guān)和激光頭功率大小調(diào)節(jié) 電位器是一種可調(diào)的電子元件。它是由一個(gè)電阻體和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)組成。當(dāng)電阻體的兩個(gè)固定觸電之間外加一個(gè)電壓時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)或滑動(dòng)系統(tǒng)改變觸點(diǎn)在電阻體上的位置，在動(dòng)觸點(diǎn)與固定觸點(diǎn)之間便可得到一個(gè)與動(dòng)觸點(diǎn)位置成一定關(guān)系的電壓。
初中電學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的滑動(dòng)變阻器就是一種常見(jiàn)的線繞電位器。
C臂轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)應(yīng)電位器轉(zhuǎn)角為：
C形臂與電位器轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)關(guān)系為：
由于位置檢測(cè)電位器安裝在鏈傳動(dòng)之后，所以副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的前兩級(jí)傳動(dòng)方案與主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇是一致的，只是在第Ⅲ級(jí)傳動(dòng)有可能不同。下面就副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
第Ⅲ級(jí)傳動(dòng)方案進(jìn)行選擇。
根據(jù)所學(xué)知識(shí), Ⅲ級(jí)減速機(jī)構(gòu)一般使用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪傳動(dòng),同步帶傳動(dòng),鏈傳動(dòng)等。下面將分別介紹齒輪傳動(dòng)，同步帶傳動(dòng)與鏈傳動(dòng)的特點(diǎn), 再與血管造影機(jī)三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)的需求相比較,選出最佳的傳動(dòng)方案。
①齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)
齒輪是機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零件。齒輪傳動(dòng)是傳遞機(jī)器動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種主要形式。它與帶、鏈、摩擦、液壓等機(jī)械傳動(dòng)相比，具有功率范圍大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，安全可靠等特點(diǎn)，因此它已成為許多機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的傳動(dòng)部件。進(jìn)幾年來(lái)，雖然其他機(jī)械部件的制造技術(shù)與電傳動(dòng)技術(shù)有了較大的發(fā)展，但在生產(chǎn)中占主導(dǎo)地位的傳動(dòng)形式仍然為各種齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)有以下優(yōu)缺點(diǎn)：
(1)優(yōu)點(diǎn)
a)瞬時(shí)傳動(dòng)比恒定，工作平穩(wěn)性高。
b)采用非圓齒輪，瞬時(shí)傳動(dòng)比可按所需變化規(guī)律設(shè)計(jì)。
c)傳動(dòng)比變化范圍大，特別是采用行星傳動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)比可到100～200（單級(jí)），適用于減速或增速傳動(dòng)。
d)速度范圍大，齒輪的圓周速度可從v<0.1m/s達(dá)到200m/s，或更高；轉(zhuǎn)速可從n<1r/min到20000r/min以上。
e)傳遞功率范圍大，承載能力高。高速齒輪的傳動(dòng)功率可達(dá)50000kW或更大，低速重載齒輪的轉(zhuǎn)距可達(dá)到以上。
f)傳動(dòng)效率高，特別是精度較高的圓柱齒輪副，其效率可達(dá)到以上。
g)結(jié)構(gòu)緊湊，如使用行星傳動(dòng)、少齒差傳動(dòng)，或諧波齒輪傳動(dòng)，可使部件更為縮小，成為同軸線傳動(dòng)。
k)維護(hù)簡(jiǎn)便。
(2)缺點(diǎn)
a)運(yùn)轉(zhuǎn)中有振動(dòng)，沖擊和噪聲，并產(chǎn)生動(dòng)載荷。
b)無(wú)過(guò)載保護(hù)作用。
c)要求齒輪的切齒精度較高或具有特殊齒形時(shí)，需要高精度的機(jī)床，特殊的刀具和測(cè)量?jī)x器來(lái)保證，制造工藝復(fù)雜，成本較高。
②同步帶相當(dāng)于在繩芯結(jié)構(gòu)平帶基體的表面沿帶寬方向成一定形狀（梯形，弧形等）的等距齒，與帶輪輪緣上相應(yīng)齒嚙合進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。其承載層由金屬絲繩，合成纖維線繩或玻璃纖維繩繞制而成，用以傳遞拉力，并保持帶齒的節(jié)距恒定。帶體多由模膠制成，也有用聚氨酯澆注而成的，后者只能用于載荷小或有耐油要求的傳動(dòng)。為了提高橡膠同步帶辭的耐磨性，通常好在其齒面上覆蓋尼龍布或織物層。
有的同步帶還在其背面或側(cè)面制成各種形狀的突起，可以進(jìn)行物料的輸送，零件的整理和區(qū)別，以及開(kāi)關(guān)的啟停等。
同步帶雖然是靠齒的嚙合傳動(dòng)，可以保持兩軸或多軸的同步，但其屬于非共軛的嚙合傳動(dòng)。
同步帶傳動(dòng)的預(yù)緊力小，工作平穩(wěn)，有良好的減振能力；其結(jié)構(gòu)緊湊，不需要維護(hù)與潤(rùn)滑，可以在放射性介質(zhì)中工作，應(yīng)用十分廣泛。
同步帶齒有梯形齒和弧形齒兩類，弧齒又有三種系列：圓弧齒（H系列又稱HTD帶），平頂圓弧齒（S系列又稱STPD帶）和凹頂拋物線齒（R系列）。
③鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用
鏈傳動(dòng)是應(yīng)用較廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。它是由鏈條和主、從動(dòng)鏈輪所組成。鏈輪上制有特殊齒形的齒，依靠鏈輪輪齒與鏈節(jié)的嚙合來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。
鏈傳動(dòng)是屬于帶有中間撓性件的嚙合運(yùn)動(dòng)。與屬于摩擦傳動(dòng)的帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)無(wú)彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，因而能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高；又因鏈條不需要像帶那樣張的很緊，所以作用于軸上的徑向壓力較??；在同樣使用條件下，鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)較為緊湊。同時(shí)鏈傳動(dòng)能在高溫及速度較低的情況下工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，成本低廉；在遠(yuǎn)距離傳動(dòng)時(shí)，其結(jié)構(gòu)比齒輪傳動(dòng)輕便得多。鏈傳動(dòng)的主要缺點(diǎn)是：在兩根平行軸間只能用于同向回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)；運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不能保持恒定的瞬時(shí)傳動(dòng)比；磨損后容易發(fā)生跳齒；工作時(shí)有噪聲；不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。
鏈傳動(dòng)主要用在要求工作可靠，且兩軸相距較遠(yuǎn)，以及其它不宜齒輪傳動(dòng)的場(chǎng)合。例如在摩托車上應(yīng)用了鏈傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)上大為簡(jiǎn)化，而且使用方便可靠。鏈傳動(dòng)還可以應(yīng)用于低速重型及極為惡劣的工作條件下，例如掘土機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，雖常受到土塊、泥漿及瞬時(shí)過(guò)載的影響，但仍然很好地工作。
總的說(shuō)來(lái)，在機(jī)械制造中，如農(nóng)業(yè)、礦山、起重運(yùn)輸、冶金、建筑、石油、化工等機(jī)械都廣泛地應(yīng)用著鏈傳動(dòng)。
按用途不同，鏈可分為：傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈。輸送鏈和起重鏈主要用在運(yùn)輸和起重機(jī)械中，而在一般機(jī)械運(yùn)動(dòng)中，常用的是傳動(dòng)鏈。
傳動(dòng)鏈傳動(dòng)的功率一般在100kW 以下，鏈速一般不超過(guò)15m/s，推薦使用的最大傳動(dòng)比i=8。傳動(dòng)鏈有短節(jié)距精密滾子鏈、齒形鏈等類型。其中滾子鏈?zhǔn)褂米顝V，齒形鏈?zhǔn)褂幂^少。
④三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)要求第Ⅲ級(jí)減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比準(zhǔn)確，傳動(dòng)功率小，跨距相對(duì)較遠(yuǎn)，傳動(dòng)平穩(wěn)，能吸振緩沖，且要求只要能承載小重量即可。對(duì)比可知，選用同步帶傳動(dòng)較為合適。
2.4所選方案的特點(diǎn)
三軸C臂機(jī)電系統(tǒng)C軸傳動(dòng)的各級(jí)傳動(dòng)方案均為比較擇優(yōu)選擇而定，充分考慮到了各級(jí)傳動(dòng)的需求，相對(duì)來(lái)說(shuō)方案可行性較好。
總體來(lái)說(shuō)，該方案具有以下特點(diǎn)：
①充分考慮到此器械為醫(yī)療器械這一前提。因?yàn)獒t(yī)療器械所直接面對(duì)的使用對(duì)象為患者，所以我們的設(shè)計(jì)中始終以人性化為指導(dǎo)，力求減少患者的不便及達(dá)到最好的治療效果。
②由于是醫(yī)療器械，且直接面對(duì)的患者，所以要求儀器傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲污染且使用方便，這一點(diǎn)在設(shè)計(jì)中有充分的體現(xiàn)。
③由于設(shè)備為斷續(xù)工作，且要求控制能力強(qiáng)，所以我們選用了伺服電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，而未用噪聲大的氣動(dòng)馬達(dá)或控制能力較差的其他類電動(dòng)機(jī)。
總的來(lái)說(shuō)，此設(shè)計(jì)充分考慮了患者這一特殊人群的使用特點(diǎn)，充分體現(xiàn)了人性化的設(shè)計(jì)理念。
3 機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇
參考前面給出的設(shè)計(jì)參數(shù)，根據(jù)此設(shè)備的具體使用情況，查表3-1可得知，選日本松下公司MSMA082A1G型伺服電動(dòng)機(jī)(如圖3-1)，其參數(shù)如下：
額定功率（KM）： 0.75
額定轉(zhuǎn)矩（NM）： 2.4
最大轉(zhuǎn)矩（NM）： 7.1
額定轉(zhuǎn)速(rpm): 3000
最高轉(zhuǎn)速(rpm): 4500
表3-1 伺服電動(dòng)機(jī)參數(shù)
MSMA系列（小慣量）
MQMA系列（小慣量，扁平型）
額定功率（KW）
0.03
0.05
0.1
0.2
0.4
0.75
0.1
0.2
0.4
額定轉(zhuǎn)距（NM）
0.095
0.16
0.32
0.64
1.3
2.4
0.32
0.64
1.3
最大轉(zhuǎn)距（NM）
0.28
0.48
0.95
1.91
3.8
7.1
0.95
1.91
3.82
額定轉(zhuǎn)速（rpm）
3000
3000
最高轉(zhuǎn)速（rpm）
5000
4500
5000
圖 3-1 伺服電動(dòng)機(jī)是示意圖
校核所選電機(jī)是否滿足要求：
C軸系統(tǒng)中C形臂的驅(qū)動(dòng)力矩為800Nm，驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用2500rmp轉(zhuǎn)矩為2Nm的直流伺服電機(jī)，則傳動(dòng)鏈經(jīng)終端可獲得的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩分別為：
轉(zhuǎn)速：
轉(zhuǎn)矩：
滿足要求。
3.2 蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算
[1].選擇蝸桿傳動(dòng)類型及其材料
①選擇蝸桿傳動(dòng)類型
根據(jù)GB/T10085——1988的推薦，采用漸開(kāi)線蝸桿（ZI）
②選擇材料
根據(jù)庫(kù)存材料情況，并考慮到蝸桿傳遞的功率不大，速度只是中等，故蝸桿用
45號(hào)鋼；因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45——55HRC。蝸輪用鑄錫磷青銅ZcuSn10P1, 金屬模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒圈用青銅制造，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造。
[2].按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。由公式得，傳動(dòng)中心距
① 確定作用在蝸桿上的轉(zhuǎn)矩T2
按z1=2,估取效率，則
② 確定載荷系數(shù)K
因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均勻系數(shù)K=1；由下表選取使用系數(shù)KA=1.15；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊載荷不大，可取動(dòng)載荷系數(shù)KV=1.05；
表3-2 使用系數(shù)
工作類型
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
載荷性質(zhì)
均勻、無(wú)沖擊
不均勻、小沖擊
不均勻、大沖擊
每小時(shí)起動(dòng)次數(shù)
〈25
25～50
〉50
起動(dòng)載荷
小
較大
大
KA
1
1.15
1.2
則
③ 確定彈性影響系數(shù)ZE
因選用的是鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故ZE=160 MPa
④ 確定接觸系數(shù)
先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1和傳動(dòng)中心a的比值d1/a=0.35,從圖中可查得=2.9。
⑤ 確定許用接觸應(yīng)力[]
根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZcuSn10P1，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度，可從下表中查得蝸輪的基本許用應(yīng)力=268 MPa。
表 3-3 鑄錫磷青銅蝸輪的基本許用接觸應(yīng)力
蝸輪材料
鑄造方法
蝸桿螺旋面的硬度
鑄錫磷青銅
ZCuSn10P1
砂模鑄造
150
180
金屬模鑄造
220
268
鑄錫鋅鉛青銅
ZCuSn5Pb5Zn5
砂模鑄造
113
135
金屬模鑄造
128
140
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
壽命系數(shù)
則
⑥ 計(jì)算中心距
取中心距a=200 mm ,因i=30,故從表中取模數(shù)m=8，蝸桿分度圓直徑d1=80 mm。這時(shí)d1/a=0.4,從圖中可查得接觸系數(shù)=2.74，因?yàn)?，因此以上?jì)算結(jié)果可用。
表 3-4 普通圓柱蝸桿基本尺寸和參數(shù)及其與蝸輪參數(shù)的匹配
中心距
a
/mm
模數(shù)
M
/mm
分度圓直徑
d1
/mm
m2d1
/mm
蝸桿頭數(shù)
z1
直徑系數(shù)
q
分度圓導(dǎo)程角
蝸輪齒數(shù)
Z2
變位系數(shù)
X2
160
(200)
(225)
8
80
5120
1
10.00
31
(41)
(47)
-0.500
(-0.500)
(-0.375)
2
4
[3].蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
① 蝸桿
軸向齒距pa=25.133 mm;直徑系數(shù)q=10;齒頂圓直徑da1=96 mm;齒根圓直徑df1=60.8 mm;分度圓導(dǎo)程角；蝸桿軸向齒厚sa=12.5664 mm。
② 蝸輪
蝸輪齒數(shù)z2=60;
驗(yàn)算傳動(dòng)比
蝸輪分度圓直徑
蝸輪喉圓直徑
蝸輪齒根圓直徑
蝸輪咽喉母圓直徑
[4].校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
當(dāng)量齒數(shù)
根據(jù)x2=-0.5,zV2=433.48,從圖中可查得齒形系數(shù)YFa2=2.87。
螺旋角系數(shù)
許用彎曲應(yīng)力
從表中查得由ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力。
壽命系數(shù)
彎曲強(qiáng)度是滿足的。
[5].精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定
考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T 10089——1988 圓柱蝸桿，蝸輪精度中選擇8級(jí)精度，
考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T10089——1988圓柱蝸桿，蝸輪精度中選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類為f,標(biāo)注為8f GB/T10089—1988。然后由有關(guān)手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度。
3.3 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
采用磙子鏈傳動(dòng)，設(shè)計(jì)步驟及方法如下：
[1].選擇鏈輪齒數(shù)z1,z2
假定鏈速v=3～5mm/s，由下表選取小鏈輪齒數(shù)z1=21;從動(dòng)鏈輪齒數(shù)。
表 3-5 小鏈輪齒數(shù) Z1的選擇
鏈速v/(m/s)
0.6～3
3～8
>8
>25
齒數(shù)z1
≥17
≥21
≥25
≥35
[2].計(jì)算功率PCA
由下表查得工作情況系數(shù)KA=1，
表 3-6 工作情況系數(shù)KA
工況
輸入動(dòng)力種類
內(nèi)燃機(jī)－液力傳動(dòng)
電動(dòng)機(jī)或氣輪機(jī)
內(nèi)燃機(jī)－機(jī)械傳動(dòng)
平穩(wěn)載荷
液體攪拌機(jī)，中小型離心式鼓風(fēng)機(jī)，離心式壓縮機(jī)，谷物機(jī)械，均勻載荷輸送機(jī)，發(fā)電機(jī)，均勻載荷不反轉(zhuǎn)的一般機(jī)械
１.０
１.０
１.２
中等沖擊
半液體攪拌機(jī)，三缸以上往復(fù)壓縮機(jī)，大型或不均勻負(fù)載輸送機(jī)，中型起重機(jī)和升降機(jī)，重載天軸傳動(dòng)，金屬切削機(jī)床，食品機(jī)械，木工機(jī)械，印染紡織機(jī)械，大型風(fēng)機(jī)，中等脈動(dòng)載荷不反轉(zhuǎn)的餓一般機(jī)械
１.２
１.３
１.４
嚴(yán)重沖擊
船用螺旋槳，制磚機(jī)，單，雙往復(fù)壓縮機(jī)，挖掘機(jī)，往復(fù)式，振動(dòng)式輸送機(jī)，破碎機(jī)，重型機(jī)械，石油鉆井機(jī)械，鍛壓機(jī)械，線材拉撥機(jī)械，沖床，嚴(yán)重沖擊，有反轉(zhuǎn)的機(jī)械
１.４
１.５
１.７
故
[3].確定鏈條鏈節(jié)數(shù)LP
初定中心距a0=40p，則鏈節(jié)數(shù)為
取LP=101節(jié)
[4].確定鏈條的節(jié)距p
由圖中按小鏈輪的轉(zhuǎn)速估計(jì)，鏈工作在功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)時(shí)，可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞。由表中查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)
；
；
選取單排鏈，由表中查得多排來(lái)鏈系數(shù)，故得所需傳遞的功率為
根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速n1=100r/min及功率P0=0.75kW，由圖中選鏈號(hào)為08A單排鏈。同時(shí)也證實(shí)原估計(jì)鏈工作在額定功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)是正確的。再由表中查得鏈節(jié)距p=12.70mm.
[5].確定鏈長(zhǎng)L及中心距a
中心距減小量
實(shí)際中心距
取
[6].驗(yàn)算鏈速
與原假設(shè)相符。
[7].驗(yàn)算小鏈輪轂孔dk
由表中查得小鏈輪轂孔許用最大直徑dkmax=59mm,大于電動(dòng)機(jī)軸徑D=42mm,故合適。
[8].作用在軸上的壓軸力
有效圓周力
按水平布置取壓軸力系數(shù)KFp=1.15,故
3.4 同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算
[1].設(shè)計(jì)功率Pd
由表查得KA=1.6，Pd=KAP=1.6*4=6.4 KW
[2].選定帶型和節(jié)距
根據(jù)PD=6.4 KW和n1=1440r/min,由圖可確定為H型，節(jié)距PD=12.7 mm.
[3].小帶輪齒數(shù)z1根據(jù)帶型H和小帶輪轉(zhuǎn)速n1,由表中查得小帶輪的最小齒數(shù)z1min=18,此處取z1=20.
[4]. 小帶輪節(jié)圓直徑d1
由表查得其外徑
[5].大帶輪齒數(shù)
[6].大帶輪圓直徑
由表查得其外徑
[7].帶速V
[8].初定軸間距a0
取a0=450 mm
[9]. 帶長(zhǎng)及齒數(shù)
由表中查得，應(yīng)選用帶長(zhǎng)代號(hào)為510的H型同步帶，其節(jié)線長(zhǎng)Lp=1295.4 mm，節(jié)線長(zhǎng)上的齒數(shù)z=102.
[10].實(shí)際軸間距a
此結(jié)構(gòu)的軸間距可調(diào)整
[11].小帶輪嚙合齒數(shù) Zm
[12].基本額定功率P0
由表查得Ta=2100 N,m=0.448 kg/m
[13]. 所需帶寬bs
由表中查得，應(yīng)選帶寬代號(hào)為200的H型帶，其bs=50.8 mm.
[14].帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸
傳動(dòng)選用的同步帶為510H200GB11616
小帶輪：
大帶輪：
結(jié) 論
本次設(shè)計(jì)為血管造影機(jī)三軸C臂系統(tǒng)的C軸的機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，擬訂如下C臂傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖：
圖 4-1 C臂傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖
C軸系統(tǒng)由C臂支架，傳動(dòng)系統(tǒng)和C臂組件三部分組成。
C臂系統(tǒng)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)方法：C臂導(dǎo)向采用滾輪導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，并分為主導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)和副導(dǎo)向輪機(jī)構(gòu)。
主導(dǎo)向組件：若C臂運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)可調(diào)節(jié)主導(dǎo)向機(jī)構(gòu).為使C臂環(huán)面接觸好首先將下方第一對(duì)偏心輪向C臂的內(nèi)圓靠緊，第二對(duì)偏心輪向C臂外圓靠緊。然后將第三對(duì)偏心輪向C臂內(nèi)圓靠緊，第四對(duì)偏心輪向C臂外圓靠緊。
副導(dǎo)向組件：C臂內(nèi)軸向支撐導(dǎo)向由下往上第二對(duì)和第四對(duì)為副導(dǎo)向輪。為保證C臂對(duì)C臂支架置中，先將螺冒松開(kāi)，然后調(diào)整四個(gè)螺柱，使輪面與C臂端面良好接觸，保證C臂對(duì)C臂支架置中。
C臂鏈輪預(yù)緊方法：小鏈輪預(yù)緊是通過(guò)整體下拉蝸輪箱實(shí)現(xiàn)的。
電位計(jì)如有誤差可打開(kāi)電位器蓋板，將臂打到中間位置，將電位器調(diào)置零點(diǎn)。
鏈條潤(rùn)滑：由于C軸系統(tǒng)有鏈條，所以必須定期加適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑脂潤(rùn)滑。
蝸輪蝸桿潤(rùn)滑：由于C軸系統(tǒng)有蝸輪箱，所以可從箱上觀察孔在蝸輪上涂適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑脂潤(rùn)滑。
齒形帶調(diào)整：C軸系統(tǒng)中，因帶傳動(dòng)在傳動(dòng)鏈末端，預(yù)緊力必須調(diào)到適當(dāng)大。如果預(yù)緊力較小，一方面可能使產(chǎn)生振動(dòng)的可能性增大，另一方面也可能導(dǎo)致鏈輪打滑，C臂失控下滑造成事故。預(yù)緊力可以通過(guò)同步帶兩端的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)整。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的在于應(yīng)用我們四年所學(xué)的參與實(shí)際設(shè)計(jì)的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是高等工科院校教學(xué)計(jì)劃中的一個(gè)重要組成部分，是我們?cè)趯W(xué)校期間最后一次運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)自己綜合能力的餓實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，同時(shí)也是我們從學(xué)校步入社會(huì)并轉(zhuǎn)向?qū)嶋H工作的過(guò)度橋梁。此次設(shè)計(jì)是檢驗(yàn)我們的能力，培養(yǎng)我們?cè)O(shè)計(jì)能力的手段，我們必須嚴(yán)肅對(duì)待，端正態(tài)度，樹(shù)立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃枷耄J(rèn)真對(duì)待。
本系統(tǒng)到現(xiàn)在雖然可以滿足一定的要求，但是在很多方面還存在問(wèn)題。在以后的學(xué)習(xí)工作中，隨著我在機(jī)械方面知識(shí)的增多，我會(huì)不斷完善該系統(tǒng)的，以使它更能滿足用戶的需要。
致 謝
看著眼前的這份說(shuō)明書(shū)，想著自己馬上就要離開(kāi)這已生活了四年的長(zhǎng)大，我不禁覺(jué)得有些傷感，這四年值得回憶的東西太多。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)更讓我印象深刻，學(xué)院的大力支持、老師的耐心指教、同學(xué)的熱心幫助，這些都是促使我克服困惑、擺脫迷茫并最終完本篇論文的動(dòng)力源泉。
對(duì)此，首先要感謝我的指導(dǎo)老師李占國(guó)老師。在我準(zhǔn)備設(shè)計(jì)的過(guò)程中，李占國(guó)老師常常是從繁忙的教學(xué)和公務(wù)活動(dòng)中抽出時(shí)間，從選題的角度到提綱的確立，從理論的把握到個(gè)別措詞的推敲，從初稿的撰寫(xiě)到最終的定稿，李占國(guó)老師給予了我許多細(xì)心、認(rèn)真的指導(dǎo)，對(duì)我設(shè)計(jì)的順利完成起到了很大的幫助作用。在此真誠(chéng)的感謝李占國(guó)老師在百忙之中給予我的所有幫助，這是我得以順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。
其次，我要感謝所有教授我相關(guān)專業(yè)知識(shí)的專業(yè)老師們，是你們?cè)谡n堂上對(duì)知識(shí)的精細(xì)、透徹的講解，使我對(duì)自己的專業(yè)了解的更多，也更感興趣，謝謝各位專業(yè)老師教授給我的知識(shí)。使我學(xué)到了許多有用的東西，豐富了自己的知識(shí)體系，為今后的學(xué)習(xí)、工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
最后，我還要感謝曾經(jīng)幫助過(guò)我的同學(xué)以及感謝本論文中所引用和借鑒的相關(guān)文獻(xiàn)資料的作者們，他們總是無(wú)私的幫助我，他們的鼓勵(lì)和幫助，是我戰(zhàn)勝困難的最大動(dòng)力！同時(shí)我還要感謝我的父母養(yǎng)育我、供我上大學(xué)?？傊?，感謝所有在論文完成過(guò)程中給予過(guò)我?guī)椭娜恕?
參考文獻(xiàn)
[1] 大連理工大學(xué)工程畫(huà)教研室編著.機(jī)械制圖.北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2003
[2] 余建明著.血管減影數(shù)字造影技術(shù). 北京：人民軍醫(yī)出版社. 1999
[3] 史習(xí)敏 ,黎永明著. 精密機(jī)械設(shè)計(jì) . 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 .1987
[4] 鄭堤著.機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2001
[5] 甘永立著. 幾何量公差與檢測(cè). 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2005
[6] 苗忠 ,尹桂敏著.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).吉林：藍(lán)天出版社,2005年5月第4版.
[7] 濮良貴, 紀(jì)名剛著.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社,2001
[8] 戴枝榮主編.工程材料.高等教育出版社.1992年
[9] 岑軍鍵等編.非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè).國(guó)防工業(yè)出版社.1980年
[10] 汝元功,唐照民主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).高等教育出版社.1995年
[11] 周開(kāi)勤主編.機(jī)械零件手冊(cè).高等教育出版社.1994年
[12] 吳宗澤主編.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社.1988年
[13] 劉文鴻編著.材料力學(xué).高等教育出版社.2003年
[14] 孫恒、陳作模主編.機(jī)械原理.高等教育出版社.2000年
[15] 丁緒東主編.AutoCAD 2004實(shí)用教程.中國(guó)電力出版社.2002年
[16] 徐穎編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.1991年
[17] 王萬(wàn)鈞編.農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.1988年
[18] 中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì).中國(guó)機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì)編著.江西:江西科學(xué)技術(shù)出版社.2002
[19] 機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì). 機(jī)械工程手冊(cè)（第二版）：第二篇機(jī)構(gòu). 機(jī)械工業(yè)出版社.1996年
[20] 孟憲源主編.現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1994年
[21] 機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì). 機(jī)械工程師手冊(cè) 第七篇機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1989年
[22] 郭芝俊等主編.機(jī)械設(shè)計(jì)便覽.天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社.1988年
[23] 華大年主編. 機(jī)械原理.北京:高等教育出版社.1994年
[24] 卜炎主編.機(jī)械傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1998
[25] 徐穎主編.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)上冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1995年
[26] Hindhede I, Uffe.Machine Design Fundamentals---A Practise Approach. New York:Wiley.1983
[27] Rajput R K. Elements of Mechanical Engineering. Katson Publ.house,1985
[28] Orlov P.Fundmentals of Machine Design.Moscow:Mir Pub.1987
[29] Nowacki W. Theory of Creep (Teoria Pe lzania). Warszawa: Arkady；1963.
[30] Fortuna Z, Macukow B, WTasowski J. Numerical methods (metody numeryczne). Warszawa;
[31] Jia Honglei, Yan Hongyu, Ma Chenglin, Liu Feng, Li Chunsheng, Fan Zhihua. Study and Optimum Design of Paramet
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