脊柱理疗设备结构设计与控制系统研究

摘要

本文以脊柱理疗设备为研究对象，深入分析脊柱类疾病的发病原因与趋势，并详述国内脊柱理疗产品市场情况。通过全面深入的需求分析，确定脊柱理疗产品的总体设计方案。完成整机结构设计，综合采用虚拟样机技术与理论分析进行动力元件选型。利用有限元分析完成关键零件的分析与优化设计，并设计控制系统。
　　(1)脊柱理疗设备的需求分析。简介医学模式发展趋势，调研脊柱理疗产品与方法，结合产品类型与目标用户，确定需求分析，完成总体方案设计。
　　(2)脊柱理疗设备的结构设计。首先确定尺寸，然后进行具体结构设计，包括:靠背机架，颈部、腰部升降机构（包括电机选型），靠背长度调节机构;脚垫机架，摆动机构、抖动机构;座面与承重部分。
　　(3)脊柱理疗设备动力元件选型。利用ADAMS动力学仿真脊柱理疗设备一个理疗过程，完成摆动、抖动电机的选型。结合受力分析完成电动推杆选型。
　　(4)脊柱理疗设备关键零部件分析与优化设计。首先确定关键零部件及所需分析类型。横梁进行静力分析，增大截面尺寸。座面模态分析对比优化前后固有频率。支撑轴采用显示动态分析，保证较大安全系数。
　　(5)脊柱理疗设备控制系统设计。首先进行整体设计，然后进行电器选型并确定硬件系统设计流程。具体设计各功能模块并整合为整体电路，完成电路板制作。确定脊柱理疗设备工作流程，设计液晶显示界面，实现语音播报功能与通信。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题背景

1．2 选题意义

1．3 国内外研究现状

1．4 本论文研究的主要内容

1．5 本章小结

2 脊柱理疗设备需求分析与总体设计

2．1 脊柱理疗设备需求分析

2．1．1 脊柱理疗方法简介

2．1．2 功能需求分析

2．1．3 基于人机工程学的使用需求分析

2．2 脊柱理疗设备总体设计

2．2．1 脊柱理疗设备最大载重m

2．2．2 摆动模块设计

2．2．3 牵引模块设计

2．2．4 颈部、腰部升降机构设计

2．2．5 抖动模块设计

2．3 本章小结

3 脊柱理疗设备结构设计

3．1 脊柱理疗设备整体尺寸确定

3．2 脊柱理疗设备结构设计

3．2．1 靠背设计

3．2．2 脚垫设计

3．2．3 座面与承重支架设计

3．3 脊柱理疗设备总装图

3．4 本章小结

4 脊柱理疗设备动力元件选型

4．1 脊柱理疗设备虚拟样机建立

4．1．1 ADAMS简介

4．1．2 基于ADAMS的脊柱理疗设备虚拟样机构建

4．2 电机与电动推杆选型

4．2．1 摆动电机与抖动电机选择

4．2．2 电动推杆选型

4．3 本章小结

5 脊柱理疗设备关键零部件分析与优化设计

5．1 脊柱理疗设备关键零部件分析

5．1．1 脊柱理疗设备关键零部件确定

5．1．2 关键零部件有限元分析需求

5．2 横梁静力学分析

5．2．1 静力学分析理论基础

5．2．2 横梁静力学分析

5．2．3 横梁尺寸确定

5．3 座面模态分析

5．3．1 模态分析理论基础

5．3．2 座面模态分析及优化设计

5．4 摆动机构支撑轴显示动态分析

5．4．1 显示动态分析理论基础

5．4．2 支撑轴显示动态分析

5．4．3 支撑轴优化设计

5．5 本章小结

6 脊柱理疗设备控制系统设计

6．1 脊柱理疗设备控制系统整体设计

6．2 硬件系统设计

6．2．1 单片机选型

6．2．2 液晶显示模块选型

6．2．3 语音模块选型

6．2．4 硬件系统功能设计及流程

6．2．5 硬件系统原理图设计

6．2．6 硬件系统PCB布图与制版

6．3 软件系统设计

6．3．1 脊柱理疗设备工作流程

6．3．2 液晶显示模块

6．3．3 语音模块

6．3．4 通信部分

6．4 本章小结

7 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和出版著作情况

攻读硕士学位期间学术成果