作品名稱：新型多功能摩擦試驗機
學校名稱：桂林電子科技大學
參賽隊伍：致美摩擦團隊
參賽學生：黃業(yè)茜 黃小妹 林祺
指導老師：王夢沂 閆普選
本項目將傳統(tǒng)人工髖關(guān)節(jié)摩擦試驗機現(xiàn)有技術(shù)的不足進行改進。新型人工髖關(guān)節(jié)摩擦試驗機技術(shù)方案包括載荷機構(gòu)、扭矩測試儀、相配裝的下方球頭和上方臼杯以及球頭旋轉(zhuǎn)裝置。球頭旋轉(zhuǎn)裝置包括旋轉(zhuǎn)Ⅰ軸和旋轉(zhuǎn)Ⅱ軸，1、旋轉(zhuǎn)Ⅰ軸于球頭下方通過中層平臺上的Ⅰ軸上軸承位和下層平臺上的Ⅰ軸下軸承位垂直安裝，2、旋轉(zhuǎn)Ⅱ軸斜向設(shè)于旋轉(zhuǎn)Ⅰ軸旁，旋轉(zhuǎn)Ⅱ軸的上端連接球頭，旋轉(zhuǎn)Ⅱ軸的下端于斜臺上的Ⅱ軸軸承位安裝，斜臺安裝在旋轉(zhuǎn)盤上，而旋轉(zhuǎn)盤同軸空套于旋轉(zhuǎn)Ⅰ軸并通過中層平臺上的轉(zhuǎn)軸軸承位安裝，旋轉(zhuǎn)Ⅰ軸和旋轉(zhuǎn)Ⅱ軸之間由相互嚙合的錐形齒輪和圓柱齒輪連接，錐形齒輪安裝于旋轉(zhuǎn)Ⅰ軸上，圓柱齒輪安裝于旋轉(zhuǎn)Ⅱ軸上。本發(fā)明將旋轉(zhuǎn)中心機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)作用進行創(chuàng)新性機構(gòu)分離，從而實現(xiàn)對髖關(guān)節(jié)球頭自轉(zhuǎn)速度的無級調(diào)速；同時采用不同的機構(gòu)模塊和裝配實現(xiàn)球頭旋轉(zhuǎn)錐形角調(diào)節(jié)，從而適應不同年齡、地域及運動狀態(tài)等復雜工況的摩擦性研究，使得人工髖關(guān)節(jié)摩擦性能測試結(jié)果進一步接近真實工況。
據(jù)統(tǒng)計，60歲以上老年人罹患關(guān)節(jié)退變性疾病的比例高達90%以上，其中髖關(guān)節(jié)骨折是其最主要創(chuàng)傷之一。從2011年到2013年，歐洲骨科與創(chuàng)傷協(xié)會、美國整形外科醫(yī)學會及中華醫(yī)學會骨科專業(yè)分會先后將“植入物的安全性、耐磨性及耐久性”作為該該領(lǐng)域里重要的議題之一。針對人工髖關(guān)節(jié)植入生物體內(nèi)試驗研究復雜、風險大、成本高及周期長的特點，髖關(guān)節(jié)摩擦試驗機應運而生。
在分析傳統(tǒng)人工髖關(guān)節(jié)摩擦試驗機的中心機構(gòu)設(shè)計原理基礎(chǔ)上，本發(fā)明將中心結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)作用進行創(chuàng)新性機構(gòu)分離，從而實現(xiàn)對髖關(guān)節(jié)球頭自轉(zhuǎn)速度的無級調(diào)速 ；同時采用不同的機構(gòu)模塊和裝配實現(xiàn)球頭旋轉(zhuǎn)錐型角調(diào)節(jié)，從而適應不同年齡、地域及運動狀態(tài)等復雜工況的摩擦性研究，使得人工髖關(guān)節(jié)摩擦性能測試結(jié)果進一步接近真實工況。
傳統(tǒng)摩擦試驗機的不足有：
? 1.其接觸和運動方式與人工髖關(guān)節(jié)的運動方式差別較大；
? 2.功能性單一，摩擦面控制穩(wěn)定性差；
? 3.對調(diào)節(jié)髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)參數(shù)無提高。
改進后的新型摩擦試驗機的過人之處：
? 1.功能多樣性（除了做人工髖關(guān)節(jié)的實驗還可以做其他摩擦的實驗）；
? 2.檢查摩擦材料或功能材料的穩(wěn)定性；
? 3.對摩擦材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供定量指導。
新型多功能摩擦試驗機是一種方便調(diào)節(jié)錐面旋轉(zhuǎn)角度并結(jié)合當前聚合物材料應用環(huán)境和苛刻的服役工況條件所研發(fā)的新型人工髖關(guān)節(jié)摩擦試驗機。
