在临床中,使用医用麻花钻给骨钻孔是常见的治疗手段,但医用麻花钻通常存在定心能力差的问题,骨大多都是曲面,所以在骨钻削中极易造成孔位的偏离、孔形不圆、孔直径偏大等现象。针对这一问题,改用定心能力更好的三尖钻并施加超声振动对皮质骨进行钻削研究。通过研究发现三尖钻超声振动辅助(UAD)钻削不仅改善了给骨钻孔时定心能力差的问题,而且与三尖钻普通(CD)钻削对比发现,UAD三尖钻钻削在轴向力、钻削温度、孔内壁表面粗糙度均比CD钻削有大幅度减小,钻孔直径精度则有大幅提高。三尖钻UAD钻削大幅度提高了孔的表面质量。

多轴机床各个轴进给系统的动态误差具有差异性且都会受到复杂工况的影响,若想实现多轴联动进行轴间的相互补偿,需对进给系统动态特性中的相位规律进行分析。采用集中参数法建立进给系统动力学模型,根据不同工况建立部分结合面参数变化模型,同时分析进给系统激振力频率与摩擦力变化情况。基于Simulink软件,将输出信号与输入信号进行对比分析,得到动力学参数变化时的进给系统相位特性变化规律。结果表明:低转速时进给系统跟随特性较好,输出信号没有明显滞后;高转速时输出信号有较明显的相位滞后,且相位角会受到工作台摩擦力与丝杠轴向刚度的影响。

在骨钻孔过程中,轴向力过大会导致钻头断裂、骨稳定性差等问题。引入三尖钻增加钻削稳定性,使用ABAQUS对三尖钻钻削皮质骨进行有限元仿真;通过试验验证模型的正确性,使用中心复合设计(CCD)进行仿真试验设计,通过响应面法得到轴向力的二次回归方程,研究转速、进给量和钻头直径对轴向力的影响。该研究为手术中使用三尖钻提供理论指导,二次回归方程作为预测模型为手术中控制轴向力提供可能。

根据磨损理论推导出机床滑动导轨的精度保持性模型。选择100号导轨润滑油作为润滑媒介,在边界润滑条件下,使用自研制的导轨台架试验机,选择等距非等速滑动实验对精度保持性模型进行验证。利用所建立的精度保持性模型能够很好地预测机床滑动导轨的直线度衰减。利用该模型完成了精度保持时间与导轨工况参数的定量分析。

骨铣削是开颅手术和骨科手术中的必要步骤,铣削力过大会导致铣刀断裂、骨组织周围发生裂纹等问题,从而导致手术过程受到影响。使用ABAQUS仿真软件对四刃立铣刀铣削皮质骨进行有限元仿真并验证模型的正确性。基于仿真模型设计中心复合实验,通过响应面法得到铣削力的二次回归方程,探究铣刀转速、进给量和铣削深度对铣削力的影响。研究结果为骨科手术中合理设定铣削参数提供参考,二次回归方程作为预测模型也为手术中控制铣削力提供可能。

为降低颅骨钻孔过程中的钻削温度与轴向力,通过有限元仿真软件ABAQUS建立颅骨钻削模型,探究麻花钻主要几何参数(顶角、螺旋角、腹板厚度与横刃斜角)对机械损伤与热损伤的影响规律。制备可减小机械损伤与热损伤的优化钻头,进行试验。结果表明:麻花钻最优几何参数为顶角96°、螺旋角38.802°、腹板厚度0.8 mm、横刃斜角131.018°;与优化前的钻头相比,优化后的钻头具有更低的轴向力与钻削温度。

在骨外科手术中，骨钻孔占据了重要地位，而钻孔温度更是影响骨细胞坏死的重要因素。为了研究在钻孔过程中不同因素对温度的影响，基于ABAQUS有限元软件进行仿真，采用Python脚本语言对ABAQUS软件的前处理模块进行优化，修改钻削模型的Python脚本程序，创建了参数化的骨钻削模型。有效地简化了建立模型的繁琐过程，且建立了友好的人机界面，为用户仿真提供了便捷的分析设计平台。通过实验验证了该功能的可行性，为后续研究不同的钻削用量对钻削温度的影响奠定了基础。

本文在系统工程和并行工程的基础上,提出了面向大规模定制的液压机产品设计开发模式,介绍了在该模式下液压机产品设计开发过程,给出了面向大规模定制的液压机产品族及其产品设计开发的集成过程模型.

将虚拟柔性模块引入广义模块化设计,通过模块的划分与规划,实现了结构复杂且不可再分的一类机械产品的广义模块化产品族设计,拓宽了广义模块化设计的适用范围;采用基于实例推理的方法,建立了整体框架式液压机的产品族和虚拟柔性模块族,为该类机械产品的快速设计提供了理论和技术支持.

经典的组合结构压机机架的预紧设计方法以横梁为刚体和拉杆立柱只有轴向变形为假设条件，给出的预紧设计方法与真实情况不相符合。为了使l00MN液压机安装完成后不产生偏载，对组合框架预紧式液压机装配预紧力分配规律进行了研究，得到了100MN液压机拉杆的预紧力大小和递减规律。根据材料力学、有限元和实验分析的结果，实现了液压机安装完毕后上横梁不倾斜而只有竖直方向向下位移的目的。