X射线C型臂系统结构设计Word格式.docx
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医疗机械、X射线C型臂系统,设备,高效
Abstract
Withdevelopmentofallkindofsciencetechnologyandglobaleconomy,Pneumaticmanipulatorisaautomateddevicesthatcanmimicthehumanhandandarmmovementstodosomething,aslocanaccordingtoafixedproceduretomovingobjectsorcontroltools.
Thereforewidelyusedinmachinebuilding,metallurgy,electronics,lightindustryandatomicenergysectors.Thepneumaticpartofthedesignisprimarilytochoosetherightvalvesanddesignareasonablepneumaticcontrolloop,bycontrollingandregulatingpressure,flowatcompressedneceengththdirectionprocedurework.
Theinvertedpendulumisatypicalhighordersystem,withmultivariable,non-linear,strong-coupling,fleetandabsolutelyinstable.Itisrepresentativeasanidealmodeltoprovenewcontroltheoryandtechniques.Duringthecontrolprocess,pendulumcaneffectivelyreflectmanykeyproblemssuchasequanimity,robust,follow-upandtrack,therefore.Thispaperstudiesacontrolmethodofdoubleinvertedpendulum.Firstofall,themathematicalmodelofthedoubleinvertedpendulumisestablished,thenmakeacontroldesigntodoubleinvertedpendulumonthemathematicalmodel,anddeterminethesystemperformanceindexweightmatrix,byusinggeneticalgorithminordertoattainthesystemstatefeedbackcontrolmatrix.Finally,thesimulationofthesystemismadeby.
Keyword:
pneumaticmanipulatorcylinderpneumaticloopFoutdegreesoffreedom.
摘要I
AbstractII
1引言1
1.1课题的来源与研究的目的和意义1
1.2C臂X射线机的用途2
1.3C臂X射线机的特点1
1.4本课题研究的内容3
1.5Solidworks设计基础4
1.5.1草图绘制5
1.5.2基准特征,参考几何体的创建.6
1.5.3拉伸、旋转、扫描和放样特征建.7
1.5.4工程图的设计10
1.5.5装配设计11
2X射线C型臂系统结构总体结构的设计12
2.1X射线C型臂系统结构的总体方案图12
2.2X射线C型臂系统结构的工作原理15
2.3X射线C型臂系统结构的设计计算17
2.3.1CCD摄像机的选型计算18
2.3.2转动轴的设计计算19
2.3.3轴承的选型计算19
3各主要零部件强度的校核21
3.1转动轴强度的校核与计算22
3.2轴承强度的校核计算23
4X射线C型臂系统结构中主要零件的三维建模24
4.1控制柜的三维建模25
4.2底架的三维建模25
4.3脚轮的三维建模27
4.4C臂X射线机的三维建模28
5三维软件设计总结29
结论30
致谢31
参考文献32
1引言
1.1课题的来源与研究的目的和意义机械工业是国民的装备部,是为国民经济提供装备和为人民生活提供耐用消费品的产业。
不论是传统产业,还是新兴产业,都离不开各种各样的机械装备,机械工业所提供装备的性能、质量和成本,对国民经济各部门技术进步和经济效益有很大的和直接的影响。
机械工业的规模和技术水平是衡量国家经济实力和科学技术水平的重要标志。
因此,世界各国都把发展机械工业作为发展本国经济的战略重点之一。
机械工程的服务领域广阔而多面,凡是使用机械、工具,以至能源和材料生产的部门,都需要机械工程的服务。
概括说来,现代机械工程有五大服务领域:
研制和提供能量转换机械、研制和提供用以生产各种产品的机械、研制和提供从事各种服务的机械、研制和提供家庭和个人生活中应用的机械、研制和提供各种机械武器。
不论服务于哪一领域,机械工程的工作内容基本相同,主要有:
建立和发展机械工程的工程理论基础。
例如,研究力和运动的工程力学和流体力学;
研究金属和非金属材料的性能,及其应用的工程材料学;
研究热能的产生、传导和转换的热力学;
研究各类有独立功能的机械元件的工作原理、结构、设计和计算的机械原理和机械零件学;
研究金属和非金属的成形和切削加工的金属工艺学和非金属工艺学等等。
研究、设计和发展新的机械产品,不断改进现有机械产品和生产新一代机械产品,以适应当前和将来的需要。
机械产品的生产,包括:
生产设施的规划和实现;
生产计划的制订和生产调度;
编制和贯彻制造工艺;
设计和制造工具、模具;
确定劳动定额和材料定额;
组织加工、装配、试车和包装发运;
对产品质量进行有效的控制。
机械制造企业的经营和管理。
机械一般是由许多各有独特的成形、加工过程的精密零件组装而成的复杂的制品。
生产批量有单件和小批,也有中批、大批,直至大量生产。
销售对象遍及全部产业和个人、家庭。
而且销售量在社会经济状况的影响下,可能出现很大的波动。
因此,机械制造企业的管理和经营特别复杂,企业的生产管理、规划和经营等的研究也多是肇始于机械工业。
机械产品的应用。
这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备,以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。
这方面包括选择、订购、验收、安装、调整、操作、维护、修理和改造各产业所使用的机械和成套机械装备,以保证机械产品在长期使用中的可靠性和经济性。
研究机械产品在制造过程中,尤其是在使用中所产生的环境污染,和自然资源过度耗费方面的问题,及其处理措施。
这是现代机械工程的一项特别重要的任务,而且其重要性与日俱增。
机械的种类繁多,可以按几个不同方面分为各种类别,如:
按功能可分为动力机械、物料搬运机械、粉碎机械等;
按服务的产业可分为农业机械、矿山机械、纺织机械等;
按工作原理可分为热力机械、流体机械、仿生机械等。
另外,机械在其研究、开发、设计、制造、运用等过程中都要经过几个工作性质不同的阶段。
按这些不同阶段,机械工程又可划分为互相衔接、互相配合的几个分支系统,如机械科研、机械设计、机械制造、机械运用和维修等。
这些按不同方面分成的多种分支学科系统互相交叉,互相重叠,从而使机械工程可能分化成上百个分支学科。
例如,按功能分的动力机械,它与按工作原理分的热力机械、流体机械、透平机械、往复机械、蒸汽动力机械、核动力装置、内燃机、燃气轮机,以及与按行业分的中心电站设备、工业动力装置、铁路机车、船舶轮机工程、汽车工程等都有复杂的交叉和重叠关系。
船用汽轮机是动力机械,也是热力机械、流体机械和透平机械,它属于船舶动力装置、蒸汽动力装置,可能也属于核动力装置等等。
19世纪时,机械工程的知识总量还很有限,在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科,被称为民用工程,19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。
进入20世纪,随着机械工程技术的发展和知识总量的增长,机械工程开始分解,陆续出现了专业化的分支学科。
这种分解的趋势在20世纪中期,即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。
由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握,一定的专业化是必不可少的。
但是过度的专业化造成知识过分分割,视野狭窄,不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局,并且缩小技术交流的范围,阻碍新技术的出现和技术整体的进步,对外界条件变化的适应能力很差。
封闭性专业的专家们掌握的知识过狭,考虑问题过专,在协同工作时配合协调困难,也不利于继续自学提高。
因此自20世纪中、后期开始,又出现了综合的趋势。
人们更多地注意了基础理论,拓宽专业领域,合并分化过细的专业。
械工程以增加生产、提高劳动生产率、提高生产的经济性为目标来研制和发展新的机械产品。
在未来的时代,新产品的研制将以降低资源消耗,发展洁净的再生能源,治理、减轻以至消除环境污染作为超经济的目标任务。
机械可以完成人用双手和双目,以及双足、双耳直接完成和不能直接完成的工作,而且完成得更快、更好。
现代机械工程创造出越来越精巧和越来越复杂的机械和机械装置,使过去的许多幻想成为现实。
人类现在已能上游天空和宇宙,下潜大洋深层,远窥百亿光年,近察细胞和分子。
新兴的电子计算机硬、软件科学使人类开始有了加强,并部分代替人脑的科技手段,这就是人工智能。
这一新的发展已经显示出巨大的影响,而在未来年代它还将不断地创造出人们无法想象的奇迹。
人类智慧的增长并不减少双手的作用,相反地却要求手作更多、更精巧、更复杂的工作,从而更促进手的功能。
手的实践反过来又促进人脑的智慧。
在人类的整个进化过程中,以及在每个人的成长过程中,脑与手是互相促进和平行进化的。
人工智能与机械工程之间的关系近似于脑与手之间的关系,其区别仅在于人工智能的硬件还需要利用机械制造出来。
过去,各种机械离不开人的操作和控制,其反应速度和操作精度受到进化很慢的人脑和神经系统的限制,人工智能将会消除了这个限制。
计算机科学与机械工程之间的互相促进,平行前进,将使机械工程在更高的层次上开始新的一轮大发展。
19世纪时,机械工程的知识总量还很有
限,在欧洲的大学院校中它一般还与土木工程综合为一个学科,被称为民用工程,19世纪下半叶才逐渐成为一个独立学科。
进入20世纪,随着机械工程技术的发展和知识总量的增长,机械工程开始分解,陆续出现了专业化的分支学科。
这种分解的趋势在20世纪中期,即在第二次世界大战结束的前后期间达到了最高峰。
由于机械工程的知识总量已扩大到远非个人所能全部掌握,一定的专业化是必不可少的。
但是过度的专业化造成知识过分分割,视野狭窄,不能统观和统筹稍大规模的工程的全貌和全局,并且缩小技术交流的范围,阻碍新技术的出现和技术整体的进步,对外界条件变化的适应能力很差。
封闭性专业的专家们掌握的知识过狭,考虑问题过专,在协同工作时配合协调困难,也不利于继续自学提高。
因此自20世纪中、后期开始,又出现了综合的趋势。
人们更多地注意了基础理论,拓宽专业领域,合并分化过细的专业。
综合-专业分化-再综合的反复循环,是知
识发展的合理的和必经的过程。
不同专业的专家们各具有精湛的专业知识,又具有足够的综合知识来认识、理解其他学科的问题和工程整体的面貌,才能形成互相协同工作的有力集体。
综合与专业是多层次的。
在机械工程内部有综合与专业的矛盾;
在全面的工程技术中也同样有综合和专业问题。
在人类的全部知识中,包括社会科学、自然科学和工程技术,也有处于更高一层、更宏观的综合与专业问题。
1.2C臂X射线机的用途
广泛应用于介入科、骨科、外科、矫形外科、泌尿外科、脊柱外科、腹部外科、疼痛科、心脏科、消化科、妇科及手术室等。
1.3C臂X射线机的特点
1、更大功率的高压发生器适合对肥胖病人的高密度组织进行成像,更高热容量的球馆可以满足长时间、大量手术的需要。
2、国内领先的全脉冲透视,智能曝光控制,实现超低辐射剂量。
3、多种工作模式,满足各种临床需要。
4、多叶与垂直光影控制,有效减少软X线,大幅降低皮肤剂量。
5、进口品牌影像增强器,全数字化CCD摄像机,提供高分辨的优质图像。
6高分辨率双医用液晶监视器,大幅提高图像效果。
7、强大数字化图文工作站标配DICOM3.0接口与网络完美对接,支持Worklist登
记和手动登记双登记模式。
8、工作站具有大容量数字化存储功能,透视和数字点片均以数字化格式无损存储,边缘增强多重镜像gamma校正、电影回放、窗宽窗位、专家模板、刻录等强大处理功能。
9、四维电动运动控制,定位精确,灵活自如;
超大机架设计,提供了超大的诊视空间,更加舒适的手术环境;
全新设计,全新理念、带来超凡体验。
10、双面板人体图形化液晶触摸屏,操作智能快捷;
双运动控制系统、双曝光脚闸设计,极大满足临床操作。
其参考图片如下:
1、4本课题研究的内容
本论文主要研究运用SolidWorks对C臂X射线机进行设计。
在设计过程中,了解
SolidWorks的各种功能。
SolidWorks公司成立于1993年,由PTC公司的技术副总裁与CV公司的副总裁发起,总部位于马萨诸州的康克尔郡(Concord,Massachusetts)内。
当初的目标是希望在每一个工程师的桌面上提供一套具有生产力的实体模型设计系统。
从1995年推出第一套
SolidWorks三维机械设计软件至今已经拥有位于全球的办事处,并经由300家经销商在全球140个国家进行销售与分销该产品。
1997年,Solidworks被法国达索(DassaultSystemes)公司收购,作为达索中端主流市场的主打品牌。
SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统。
由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势,SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。
良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新,公司也获得了很多荣誉。
该系统在1995-1999年获得全球微机平台CAD系统评比第一名。
从1995年至今,已经累计获得十七项国际大奖。
其中仅从1999年起,美国权威的CAM业杂志CADENCE续4年授予SolidWorks最佳编辑奖,以表彰SolidWorks的创新、活力和简明。
至此,SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明,使用它,设计师大大缩短了设计时间,产品快速、高效地投向了市场。
由于SolidWorks出色的技术和市场表现,不仅成为CAD行业的一颗耀眼的明星,也成为华尔街青睐的对象。
终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将SolidWorks全资并购。
公司原来的风险投资商和股东,以一千三百万美元的风险投资,获得了高额的回报,创造了CAD亍业的世界纪录。
并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作,成为CAD亍业一家高素质的专业化公司。
SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。
由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核(由剑桥提供)以及良好的与第三方软件的集成技术。
SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的软件。
资料显示,目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万,涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。
在教育市场上,每年来自全球4,300所教育机构的近145,000名学生通过SolidWorks的培训课程。
据世界上著名的人才招聘网站检索,与其它3DCAD软件相比,SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总合还要多,这一事实说明了越来越多的工程师和设计者使用SolidWorks三维软件,越来越多的企业需要SolidWorks人才。
Solidworks软件功能强大,易于操作,界面人性化,技术创新,组件繁多是SolidWorks的五大特点。
使得SolidWorks三维软件成为目前全球领先的三维CADS决方案。
SolidWorks在设计时能够为用户提供不同的设计方案,通过方案的筛选,工程师能从中选择合适的方案,从而在设计过程中降低设计的错误以及提高产品质量。
在目前市场上所见到的三维CAD解决方
案中,SolidWorks是设计过程比较简便又通俗易懂的软件之一。
它不仅提供如此人性化的系统,同时对每个工程师和设计者,乃至整个机械亍业提供了良好的发展基础。
SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CADS统,由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势,SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。
良好的财务状况和用户支持使得SolidWorks每年都有数十乃至数百项的技术创新,公司也获得了很多荣誉。
该系统在1995-1999年获得全球微机平台CADS统评比第一名;
从1995年至今,已经累计获得十七项国际大奖,其中仅从1999年起,美国权威的CAD专业杂志CADENCE续4年授予SolidWorks最佳编辑奖,以表彰SolidWorks的创新、
活力和简明。
至此,SolidWorks所遵循的易用、稳定和创新三大原则得到了全面的落实和证明,使用它,设计师大大缩短了设计时间,产品快速、高效地投向了市场。
由于SolidWorks出色的技术和市场表现,不仅成为CAD亍业的一颗耀眼的明星,也成为华尔街青睐的对象。
终于在1997年由法国达索公司以三亿一千万美元的高额市值将
SolidWorks全资并购。
并购后的SolidWorks以原来的品牌和管理技术队伍继续独立运作,成为CAD亍业一家高素质的专业化公司,SolidWorks三维机械设计软件也成为达索企业中最具竞争力的CAD产品。
由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内(由剑桥提供)以及良好的与第三方软件的集成技术,SolidWorks成为全球装机量最大、最好用的
软件。
资料显示,目前全球发放的SolidWorks软件使用许可约28万,涉及航空航天、机车、食品、机械、国防、交通、模具、电子通讯、医疗器械、娱乐工业、日用品/消费品、离散制造等分布于全球100多个国家的约3万1千家企业。
在教育市场上,每年来自全球4,300所教育机构的近145,000名学生通过SolidWorks的培训课程。
据世界上著名的人才网站检索,与其它3DCAD系统相比,与SolidWorks相关的招聘广告比其它软件的总和还要多,这比较客观地说明了越来越多的工程师使用SolidWorks,越来越多的企业雇佣SolidWorks人才。
据统计,全世界用户每年使用
SolidWorks的时间已达5500万小时。
在美国,包括麻省理工学院(MIT)、斯坦福大学等在内的著名大学已经把SolidWorks列为制造专业的必修课,国内的一些大学(教育机构)如哈尔滨工业大学、清华大学、浙江工业大学、浙江大学、华中科技大学、北京航空航天大学、大连理工大学、北京理工大学、武汉理工大学等也在应用SolidWorks进行
教学。
Solidworks软件功能强大,组件繁多。
Solidworks有功能强大、易学易用和技
术创新三大特点,这使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CADW决方案。
SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。
SolidWorks不仅
提供如此强大的功能,而且对每个工程师和设计者来说,操作简单方便、易学易用。
SolidWorks在现今社会阶段逐渐广泛应用,并且SolidWorks公司对中国市场重点开发,日后SolidWorks应用将会更加完善,更加普遍。
通过前文对SolidWorks的深入了解后,往后会对SolidWorks进行个别应用的分析,如建模,装配,工程图,力学分析等。
1.5Solidworks设计基础
熟悉SolidWorks的工作环境;
了解SolidWorks的命令,掌握在SolidWorks工作环境中文件的打开、保存、导入等基本操作,掌握三维建模流程。
1.5.1草图绘制
掌握点、直线、矩形、弧度圆等基本图形的绘制方法;
掌握样条、文字等高级几何图形的绘制方法;
理解集合约束的概念并在草图绘制中熟练应用几何约束;
熟练应用阵列、实体转换等草图绘制工具;
能综合应用各种草图绘制实体和利用草图绘制工具完成草图绘。
1.5.2基准特征-参考几何体的创建
清楚明白基于特征的建模方式、参数化思想等概念;
灵活运用各种建立基准点的方法;
灵活运用各种建立基准轴方法;
灵活运用各种建立基准面的方法;
灵活运用坐标系的建立方法;
能根据建模需要综合应用各种参考几何体。
1.5、3拉伸、旋转、扫描和放样特征建模
灵活运用拉伸特征的概念与建立方法;
灵活运用旋转特征的概念与建立方法;
掌握扫描特征的概念与建立方法;
灵活运用放样特征的概念与建立方法;
通过实践能够准确分析零件的特征,灵活运用拉伸和旋转也正建立三维模型。
综合应用扫描
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- 射线 系统 结构设计