七轴假肢膝关节的液压阻尼研究和充油方法设计

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1、分类号：TH137.7学号：201500356013专业学位硕士论文七轴假肢膝关节的液压阻尼研究和充油方法设计StudyonHydraulicDampingofSeven-axisProstheticKneeJointandDesignofOil-filledMethod研究生姓名：李宁指导教师：郭明恩教授季林红教授专业学位类型：工程硕士专业学位领域：机械工程论文提交日期：2018年6月5日摘要摘要由于战争、疾病、工伤、交通事故及自然灾害等原因导致我国目前有近220万下肢截肢患者，由于目前医疗水平还不能实现肢体再生，因此为

2、这些下肢截肢患者安装假肢，使其重新站起来成为了目前唯一的选择。下肢假肢中最主要功能部件是膝关节和假脚，但尤以膝关节最为重要。目前国内不具备高端假肢膝关节的生产能力，大都是从发达国家进口。但是国外的假肢膝关节产品十分昂贵，这给国内数以万计的下肢截肢患者恢复正常的肢体功能带来困难。所以开展假肢膝关节的研究具有重要的社会意义。本文以某七轴液压假肢膝关节为研究对象，主要研究其液压阻尼系统部分，研究目标有两个：一、由于目前国内没有专门用于液压假肢膝关节的液压油，本文的研究目的是为液压假肢膝关节制定适用于不同体重患者的液压油参数。二、

3、为假肢膝关节的液压系统设计充油方法。为实现第一个目标，本文采用的是数值模拟与理论计算相结合的方法，结合点在于膝关节所需要的力矩。首先通过理论计算得出膝关节在转动过程中所需要的力矩，然后数值模拟假肢膝关液压系统，在数值模拟过程中不断调整液压油参数使其输出所需要的力矩。为了使假肢膝关节最后输出的力矩更接近正常人步态，本文数值模拟时采用的数据皆为正常人膝关节数据。为得到正常人膝关节的运动数据，本文利用Vicon三维动作捕捉系统采集了正常人的膝关节运动数据。为实现第二个目标，本文结合假肢膝关节液压系统的结构特点，分析了各种可能性，

4、最后设计了为假肢膝关节液压系统充油的方法，通过数值模拟验证了该方法，并改进了该方法。关键词：假肢；膝关节；液压系统；七轴六杆；充油IAbstractABSTRACTDuetowar,diseases,work-relatedinjuries,trafficaccidents,andnaturaldisasters,therearecurrently2.2millionpatientswithamputeesofthelowerlimbsinChina.Becausethecurrentmedicallevelhasnotb

5、eenabletoachievelimbregeneration,theinstallationofprostheticsforthesepatientswithlowerlimbamputationhasbecometheonlyoptionatpresent.Themainfunctionalpartsofthelowerextremityprosthesisarethekneejointandprostheticfoot,butthekneejointisthemostimportant.Atpresent,Chin

6、adoesnothavetheproductioncapacityofhigh-endprosthetickneejoints,andmostofthemareimportedfromdevelopedcountries.However,overseasprosthetickneeproductsareveryexpensive,whichmakesitdifficultfortensofthousandsoflowerlimbamputeestorestorenormallimbfunctioninChina.There

7、fore,thestudyofprosthetickneejointshasimportantsocialsignificance.Thisarticletakesaseven-axishydraulicprosthetickneeastheresearchobject,anditshydraulicdampingsystemwasstudied.Therearetworesearchobjectives:First,Asthereisnospecialhydraulicoilforthekneejointofhydrau

8、licprosthesisinChina,thepurposeofthisstudyistoformulatethehydraulicoilparametersforthekneejointofhydraulicprosthesisforpatientsofdifferentweights.Second