3344 柔性桿自動推進裝置設計
3344 柔性桿自動推進裝置設計,柔性,自動,推進,推動,裝置,設計
柔性桿自動推進裝置,設計標題:柔性桿自動推進裝置
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校外指導老師:,第1章 緒論,隨著新型傳感技術(shù)、機械電子技術(shù)、生物醫(yī)學工程、智能材料和計算機圖形學等相關(guān)學科的發(fā)展、融合，臨床上新型智能醫(yī)療器械不斷出現(xiàn)，有效地拓展了傳統(tǒng)醫(yī)療器械的功能和診療領(lǐng)域。結(jié)腸內(nèi)窺鏡是結(jié)腸疾病診療的重要醫(yī)療器械，由于工作環(huán)境的復雜性和自身形狀不可視等不足，傳統(tǒng)內(nèi)窺鏡在介入過程中會發(fā)生鏡體纏繞、非預期結(jié)襻等情況，給病人帶來痛苦和危險。,而如今，隨著機械行業(yè)的迅猛發(fā)展，自動化技術(shù)和傳感器技術(shù)的不斷改進，而且它們的價格也日益降低，可靠性也逐步提高，用自動化的方式把內(nèi)窺鏡推入腸胃當中不僅可以達到而且容易實現(xiàn)的，難度和危險性大大降低。,第2章 設計方案的選擇與分析,2.1 利用摩擦輪連續(xù)介入機構(gòu)及工作原理
間隙送進機構(gòu)利用電磁鐵的吸合，完成機械手的開合動作。利用步進電機、絲杠螺母和滑動導軌實現(xiàn)機械手的前進后退。利用步進電機和齒輪傳動，實現(xiàn)機械手的旋轉(zhuǎn)。共有兩個機械手，其中一個固定在外壁上，另外一個固定在導軌滑塊上，兩個機械手配合完成內(nèi)窺鏡的間隙式旋轉(zhuǎn)介人。圖2.3為整體結(jié)構(gòu)圖，右旋轉(zhuǎn)體、左旋轉(zhuǎn)體和大齒輪，通過6根支桿、連接塊、緊定螺釘、彈簧墊圈和螺母等固接成一體。,圖 2.3 間歇送進機構(gòu)整體結(jié)構(gòu)圖,2.3 方案的選擇,經(jīng)過比較分析，我選擇利用摩擦輪連續(xù)介入機構(gòu)的方案，該方案結(jié)構(gòu)精密且機構(gòu)原理簡單易懂，成本低，工作效率高。摩擦輪是借助于摩擦力來推進傳感器的。摩擦輪推進是直接接觸的,所占空間小,推進零件的結(jié)構(gòu)簡單,易于制造,運動平穩(wěn),工作時噪音很小。,2.4 主要參數(shù)設計,醫(yī)學上作內(nèi)窺鏡使用的柔性桿.柔性光纖內(nèi)窺鏡利用光導纖維的傳光、傳像原理及其柔軟彎曲性能，可以對設備中肉眼不易直接觀察任何隱蔽部位(管道、腔體、復雜構(gòu)件等)方便地進行直接快速的檢查，無需拆卸、破壞被測物就能進行檢查內(nèi)部微痕跡、毛刺、裂紋、焊縫等缺陷。,2.5 課題任務,（1）連續(xù)介入機構(gòu)的原理分析；
（2）機械手夾持力和位移分析；
（3）旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的驅(qū)動力矩計算及電機的選型。
（4）零件裝配圖及主要零件圖。,第3章 系統(tǒng)設計,3.1 連續(xù)介入機構(gòu)的原理分析
系統(tǒng)主要由3個部分組成:傳感器、推進裝置、控制系統(tǒng)及其數(shù)據(jù)采集部分如圖1所示。介入裝置5、推進傳感柔性桿,以適當?shù)乃俣群土膬?nèi)窺鏡工作鉗道進入內(nèi)窺鏡,控制系統(tǒng)和信號采集和處理模塊控制傳感柔性桿在工作鉗道中等距離采樣數(shù)據(jù),同時反饋給PC。圖3.1中,下位機控制系統(tǒng)采用AT89C51單片機系統(tǒng)。,1.控制系統(tǒng) 2.光纖關(guān)柵解調(diào)儀 3.光纖光柵傳感器 4.PC 5.推進裝置,圖3.1 推進系統(tǒng)系統(tǒng)圖,圖3.2 推進原理圖,3.2 機械手夾持力和位移分析,該機構(gòu)介入力的調(diào)整，是依靠絲杠螺母傳動，調(diào)整兩個摩擦輪之間的距離來實現(xiàn)的。摩擦輪之數(shù)和介入力大小之間的確切關(guān)系，通過實驗測定了一組數(shù)據(jù)。實驗數(shù)據(jù)證明，螺栓旋緊圈數(shù)愈多，介入力愈大。,增量式光電碼盤作為反饋檢測元件,根據(jù)其輸出脈沖源和脈沖計數(shù)可以用來確定傳感器的介入方向和推進距離。,3.3旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的驅(qū)動力矩計算及電機的選型,圖3.3傳動原理圖,第4章 裝置零件設計及校核,裝配草圖設計包括計算、結(jié)構(gòu)設計、制圖等內(nèi)容，而且計算與制圖常需交叉進行。其基本任務為：
1> 確定各零件的結(jié)構(gòu)尺寸，以及它們在機器的相互位置關(guān)系
2> 得出校核零件強度（剛度）所需的尺寸及數(shù)據(jù)。,4.1 軸的結(jié)構(gòu)設計,軸的設計程序是：
（1）根據(jù)機械傳動方案的整體布局，擬定軸上零件的布置和裝配方案；
（2）選擇軸的合適材料；
（3）初步估計軸的直徑；
（4）進行軸系零、部件的結(jié)構(gòu)設計；
（5）進行強度、剛度計算；
（6）根據(jù)計算結(jié)果修改設計。,圖4.1 軸的結(jié)構(gòu)圖,圖4.2 軸上零件的裝配方案,圖4.3 軸力學模型圖,4.3 軸承的選擇以及計算,軸承校核的方法均一致，在前面的軸校核中我們已經(jīng)得知，中間軸2的受力軸向力最大，故軸承也最危險，故選擇軸承組2為例來校核。高速軸和低速軸經(jīng)過校核，均符合要求。,
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