[发明专利]多维弯矩加载机构

说明书

技术领域

本发明属于力学检测技术领域，尤其涉及一种实现多维弯矩加载的力学部件。

背景技术

近年来，生物医学工程学的发展非常迅速，而作为主要分支领域的生物材料、生物力学研究，随着生物技术的蓬勃发展和重大突破，已成为各国科学家竞相研究和开发的热点。生物力学是应用力学原理和方法对生物体中的力学问题定量研究，研究范围从生物整体到系统，器官(血液、体液、心脏、骨骼)等。

鉴于人体运动的复杂性，特别是脊椎、腰椎、膝关节、肘关节等部位运动时，涉及多维变量的扭弯复合力加载，例如脊椎侧弯动作往往需要扭、弯力矩的耦合作用。如何准确、高精度地同步检测复合力加载条件下的生物材料特性，成为当前科学研究与产业发展的瓶颈，其主要原因是缺乏实现生物材料力学检测所必须的模拟环境，例如缺乏多维弯矩加载机构。多维弯矩加载机构以普通的材料力学试验机为基础，配上可实现弯矩扭矩和倾角多元复合变量检测的多维传感器、生物材料、控制电路板及软件，实现生物材料的功能测试。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足而提供一种多维弯矩加载机构。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：该多维弯矩加载机构主要包括固定支架、第一基板、第二基板和摇臂，第一基板上开有第一导槽，与固定支架的内壁固定联接，第二基板通过穿过第一导槽的紧固连接件与第一基板固定联接，第二基板上开有圆弧形导槽，摇臂在圆弧形导槽的圆心处与第二基板固定联接，并且摇臂还通过穿过圆弧形导槽的紧固连接件与第二基板固定联接。

固定支架包括相互固定联接的上支撑梁和下支撑梁，第一基板与下支撑梁的内侧壁固定联接，第一导槽为水平槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明实现了多维弯矩的加载，基本满足了脊椎、关节在简单运动状态下产生的多维弯矩，可配合多维传感器有效地检测多维弯矩加载条件下的生物医学材料特性。

2.本发明具有多维弯矩加载机构的实时性，同步性以及准确性等特点。

附图说明

图1是本发明多维弯矩加载机构的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是第二基板与凸台的位置关系示意图；

图4是图3的右视图；

图5是可实现弯矩扭矩和倾角多元复合变量检测的多维传感器结构示意图；

图6是多维弯矩加载机构和多维传感器安装示意图。

其中，1.第一基板，21.固定支架的上支撑梁，22.固定支架的下支撑梁，3.第一导槽，4.第二基板，5.圆弧形导槽，6.摇臂，7.凸台，8.连接头，9.电路腔，10.材料腔，71.凸台的凸出部分，72.凸台的底板，11、12.螺栓。

具体实施方式

以下结合附图和实例对本发明作进一步说明。

如图1至图4所示，本发明多维弯矩加载机构主要由固定支架、第一基板1、第二基板4和摇臂6构成。其中，第一基板1与固定支架的内壁固定联接，第一基板1上开有第一导槽3，第二基板4通过穿过第一导槽3的紧固连接件与第一基板1固定联接，第二基板4上开有圆弧形导槽5，摇臂6在圆弧形导槽5的圆心处与第二基板4固定联接，并且摇臂6还通过穿过圆弧形导槽5的紧固连接件与第二基板4固定联接。

作为本发明的优选实施方式，在图2所示的多维弯矩加载机构中，固定支架包括相互垂直固定联接的上支撑梁21和下支撑梁22，第一基板1与下支撑梁22的内侧壁固定联接，此结构使固定支架与多维弯矩加载机构的其他部件的联接稳定、牢靠；并且，使用时，通过将上支撑梁21固定在外部横梁上，即容易地实现了对该整个机构的固定。第一导槽3为水平槽，这样使第二基板4和摇臂6的高度可以较低，整个多维弯矩加载机构的结构紧凑。

本发明中，通过穿过第一导槽3的用于将第二基板4与第一基板1固定联接的紧固连接件可以是常见的紧固螺钉，此外也可以是如图2至图4所示的凸台7。凸台7的底板72固定在第二基板4上，凸台7的凸出部分71穿过第一导槽3，再由螺栓将凸台7固定在第一基板1上，从而将第二基板4和第一基板1固定联接。使用凸台7作为紧固连接件可使第二基板4和第一基板1之间联接更加稳固、可靠。

第二基板4和摇臂6通过螺栓11和螺栓12紧固连接，即：摇臂6一方面在圆弧形导槽5的圆心处通过螺栓12与第二基板4固定联接，另一方面通过穿过圆弧形导槽5的螺栓11与第二基板4固定联接。