家用型双下肢康复理疗仪的设计

摘要

医疗和健康永远是人们最关心的问题，就目前而言，肢体残疾患者人群逐渐庞大，而人性化的康复医疗器械严重匮乏，迫切需要研发具有自主知识产权的智能康复医疗器械。并且随着人民生活物质文化水平的提高，人口老龄化及各种疾病、事故导致的肢体运动障碍患者越来越多，人们也迫切需要一种理疗设备帮助其肢体活动，锻炼肌力。因此，研究一种家用型的双下肢理疗仪，以满足患者下肢肌肉锻炼、促进血液循环、帮助恢复肌肉力量、并且使用方便、操作简单等要求，具有很大的商业价值和实际应用价值。
　　本文主要从人体结构尺寸参数、总体方案确定、机械结构、机电控制、应力模态仿真分析几方面对家用型双下肢理疗仪进行研究设计。首先通过对人体下肢运动机理数据的查询以及分析，包括人体结构组成以及肢体尺寸活动范围等，确定了产品尺寸设计的参照标准。通过方案分析比较，确定了以曲柄摇杆结构和凸轮结构模拟步态轨迹运动的方案，更加接近人体正常行走轨迹。建立静力学和运动学数学模型，对关键零部件进行分析计算，并利用PLC控制系统结合触摸显示屏对产品进行操作控制，实现了良好的人机交互功能，操作简单、方便，体现了以人为本的宗旨。最后运用ANSYS软件对产品进行静力学以及模态分析，确保产品关键部件疲劳强度满足设计要求，同时排除设备与电机发生共振现象，对提高产品质量，延长产品寿命，保护使用者人身安全都有着重要意义。
　　本文设计的双下肢康复理疗仪，能够为老年人以及肌肉萎缩病人提供有效的下肢运动，控制系统稳定、使用方便、操作简单。设计可以满足多种运动形式，具有占用空间小、重量轻等特点，并且产品使用寿命长、能有效保护使用者人身安全，具有重要的实际意义。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题意义及发展前景

1．3 国内外发展现状

1．3．1 国内外下肢康复器械的研究方向

1．3．2 国外研究现状

1．3．3 国内发展现状

1．4 存在的问题及分析

1．5 课题主要研究内容

第2章 人体下肢运动机理数据及分析

2．1 下肢步态轨迹要求

2．2 人体下肢结构和组成部分

2．3 人体下肢康复要求

2．4 人体静态尺寸参数

2．5 本章小结

第3章 总体方案的确定

3．1 设备前后摆动运动轨迹的设计

3．2 设备左右运动轨迹的实现

3．3 拟定方案

3．4 总体方案确定

3．5 设备的工作原理

3．6 电机种类的选择

3．7 本章小结

第4章 双下肢康复理疗仪机械结构设计与计算

4．1 推进凸轮的设计与计算

4．1．1 凸轮机构的应用

4．1．2 凸轮外轮廓的设计

4．2 踏板曲柄摇杆机构的设计与计算

4．2．1 连杆机构的特点

4．2．2 曲柄摇杆机构的运动设计

4．2．3 曲柄摇杆机构的运动分析

4．2．4 曲柄摇杆机构的动态静力分析

4．3 水平滑移导轨的强度校核与计算

4．3．1 导轨受力分析

4．3．2 导轨额定寿命的计算

4．4 摇杆轴的设计与计算

4．5 推板的设计与计算

4．6 下底板的设计与计算

4．7 上底板的设计与计算

4．8 三维整体装配图

4．9 步进电机的计算

4．10 本章小结

第5章 控制部分的选择和设计

5．1 控制器的选择

5．2 PLC型号的选择

5．3 触摸屏的选择

5．4 控制流程图

5．5 电气接线图设计

5．6 程序控制T形图

5．7 本章小结

第6章 踏板机构主要部件的应力分析仿真

6．1 有限元模型建立

6．1．1 结构简化及模型确定

6．1．2 材料选择

6．1．3 网格划分

6．2 静力学分析

6．3 模态分析

6．3．1 模态分析理论基础

6．3．2 模态分析流程

6．3．3 装置的模态分析

6．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢