脊柱循环运动模拟试验机的制作方法

1.本发明涉及试验领域，特别涉及一种脊柱循环运动模拟试验机。


背景技术：

2.脊柱是身体的支柱，位于背部正中，上端接颅骨，下端达尾骨尖，由椎体及椎间盘构成，是一柔中带刚又能活动的结构，是身体的支柱，有负重、减震、保护和运动等功能；腰椎间盘退变及其引发的腰痛、腰椎间盘突出等在临床上较为常见，但病因及机制较为复杂。研究认为生物力学因素可能是椎间盘退变的始动因素，恶劣的力学环境也可加重椎间盘退变的发生，减轻椎间盘载荷也可缓解椎间盘突出的症状虽然目前还没有办法来有效地治疗由于生物力学效应引起的腰椎间盘退变，但研究人员可以根据患者在脊柱受压力加载时感到疼痛加剧的现象，从实验研究中得到改善腰椎间盘受力状态的办法，进而减轻病人的痛苦；现有的试验机体积大结构复杂，试验成本较高，由于采用气缸或电机直接作用的方式，因此在模拟过程中所施加的力以及所形成的运动的稳定性均欠佳，难以准确的模拟实际受力状况，从而无法保证试验结果的准确性。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供一种脊柱循环运动模拟试验机。本发明可以带动测试脊柱稳定地运动并对其保持稳定的施加力，使脊柱产生生理屈伸、侧弯循环往复活动，从而准确地模拟实际受力及运动状况，有效提升试验精度。
4.本发明的技术方案：脊柱循环运动模拟试验机，包括控制箱，控制箱上设有多根均匀分布的支撑杆，支撑杆上共同设有安装板，安装板上设有调节槽，调节槽内设有滑动连接的安装块，安装块上设有转动电机，所述安装板上设有与安装块相连的上调节机构；所述转动电机的输出端设有偏心轮，偏心轮一侧的安装板上设有开口朝下的c形固定架，固定架上部的下表面为水平面；所述固定架的一侧设有第一滑移通孔，第一滑移通孔内设有滑动连接的作用杆，作用杆的一端设有转动连接的第一滚轮，第一滚轮的滚动面与偏心轮的滚动面中部相贴合，作用杆的另一端设有作用块，作用块的上部设有对称设置的第二滚轮，第二滚轮与固定架上部的下表面相贴合，所述作用块的下表面具有直角梯形的作用槽，作用槽的上底靠近第二滚轮所在一侧，作用槽的斜腰靠近偏心轮所在一侧；所述固定架的侧部与作用块的端部之间设有第一复位弹簧；所述作用块下方的安装板上设有第二滑移通孔，第二滑移通孔内设有滑动连接的推拉杆，推拉杆的上端设有与作用槽斜腰相贴合的第三滚轮；所述安装板的下表面设有对称设置的固定杆，固定杆上共同设有转动连接的上固定板，上固定板的一侧与推拉杆端部连接，上固定板的下表面设有上固定机构；所述固定杆一侧的上固定板上设有下固定件，安装板的底面上设有与下固定件位置对应的上固定件，上固定件和下固定件之间设有第二复位弹簧；所述控制箱的上表面设有下调节机构，下调节机构上设有下固定板，下固定板上设有与上固定机构位置对应的下固定机构。
5.上述的脊柱循环运动模拟试验机中，所述上固定机构和下固定机构的结构一致，
包括与上固定板和下固定板连接的第一半圆环和第二半圆环，第一半圆环和第二半圆环的两端均设有夹持板，夹持板上设有连接件，连接件上设有转动连接的凸轮，凸轮的滚动面与夹持板相贴合，且同侧凸轮的设置位置相反；所述凸轮的滚动面上设有转动把手。
6.前述的脊柱循环运动模拟试验机中，所述夹持板上设有与对应凸轮相契合的嵌合槽。
7.前述的脊柱循环运动模拟试验机中，所述上调节机构包括设置于安装板边缘的上调节块，上调节块上设有上螺纹孔，上螺纹孔内设有与其螺纹配合的上调节螺柱，上调节螺柱的端部与安装块相连。
8.前述的脊柱循环运动模拟试验机中，所述下调节机构包括设置于控制箱上表面的下螺纹孔，下螺纹孔内设有与其螺纹配合的下调节螺柱，下调节螺柱的端部设有轴承座，下固定板设置于轴承座的上表面。
9.前述的脊柱循环运动模拟试验机中，所述安装板两侧分别设有转动连接的前保护壳和后保护壳，且前保护壳和后保护壳相互扣合。
10.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
11.1、本发明控制箱上设有多根均匀分布的支撑杆，支撑杆上共同设有安装板，安装板上设有调节槽，调节槽内设有滑动连接的安装块，安装块上设有转动电机，所述安装板上设有与安装块相连的上调节机构；所述转动电机的输出端设有偏心轮，偏心轮一侧的安装板上设有开口朝下的c形固定架，固定架上部的下表面为水平面；所述固定架的一侧设有第一滑移通孔，第一滑移通孔内设有滑动连接的作用杆，作用杆的一端设有转动连接的第一滚轮，第一滚轮的滚动面与偏心轮的滚动面中部相贴合，作用杆的另一端设有作用块，作用块的上部设有对称设置的第二滚轮，第二滚轮与固定架上部的下表面相贴合，所述作用块的下表面具有直角梯形的作用槽，作用槽的上底靠近第二滚轮所在一侧，作用槽的斜腰靠近偏心轮所在一侧；所述固定架的侧部与作用块的端部之间设有第一复位弹簧；所述作用块下方的安装板上设有第二滑移通孔，第二滑移通孔内设有滑动连接的推拉杆，推拉杆的上端设有与作用槽斜腰相贴合的第三滚轮；所述安装板的下表面设有对称设置的固定杆，固定杆上共同设有转动连接的上固定板，上固定板的一侧与推拉杆端部连接，上固定板的下表面设有上固定机构；所述固定杆一侧的上固定板上设有下固定件，安装板的底面上设有与下固定件位置对应的上固定件，上固定件和下固定件之间设有第二复位弹簧；所述控制箱的上表面设有下调节机构，下调节机构上设有下固定板，下固定板上设有与上固定机构位置对应的下固定机构；使用上固定机构和下固定机构对试样的上下端进行固定，并通过下调节机构调整间距，从而使试样可以模拟实际情况中的自然舒展；设置完毕后，启动转动电机，转动电机带动偏心轮转动，由于第一复位弹簧对作用块始终施加弹力，因此随着偏心轮边缘与其连接处之间距离的变化，会带动与作用块连接的作用杆在第一滑移通孔内移动，同时作用块上的作用槽通过第二滚轮形成稳定的横向直线运动，配合第二复位弹簧，在移动过程中推拉杆可以使第三滚轮与作用槽的斜腰保持贴合从而带动推拉杆在第二滑移通孔内实现稳定的纵向直线运动，进而使上固定机构倾斜，模拟脊柱实际活动时的弯曲，随着偏心轮的转动，可以循环带动脊柱弯曲，从而模拟脊柱生理屈伸、侧弯循环往复活动；第一滚轮、第二滚轮和第三滚轮与贴合面之间的配合以及第一滑移通孔第二滑移通孔的限位使各活动部件的运动过程稳定，偏心轮的稳定转动配合第一复位弹簧和第二复位弹簧使装
置产生稳定变化的力，从而可以准确模拟实际受力以及运动状况，有效提升试验精度。
12.2、本发明上固定机构和下固定机构的结构一致，包括与上固定板和下固定板连接的第一半圆环和第二半圆环，第一半圆环和第二半圆环的两端均设有夹持板，夹持板上设有连接件，连接件上设有转动连接的凸轮，凸轮的滚动面与夹持板相贴合，且同侧凸轮的设置位置相反；所述凸轮的滚动面上设有转动把手；通过转动把手带动凸轮转动，凸轮对所在侧的夹持板形成挤压，配合同侧的另一相反位置的凸轮，可以使两夹持板靠近，进而使第一半圆环和第二半圆环贴合对试样形成固定效果。
13.3、本发明上调节机构包括设置于安装板边缘的上调节块，上调节块上设有上螺纹孔，上螺纹孔内设有与其螺纹配合的上调节螺柱，上调节螺柱的端部与安装块相连，通过转动上调节螺柱，可以使安装块在调节槽内移动，改变偏心轮的初始位置，进而可以调整试验过程中对试样的弯曲效果以及受力情况，提升适用范围。
14.4、本发明安装板两侧分别设有转动连接的前保护壳和后保护壳，且前保护壳和后保护壳相互扣合；前保护壳和后保护壳闭合时可以对内部器件实现保护，翻开后则可以进行调试，使用可靠性和便捷性佳。
附图说明
15.图1是本发明结构示意图；
16.图2是本发明的部分结构示意图；
17.图3是本发明上固定机构和下固定机构的结构示意图；
18.图4是本发明下调节机构的结构示意图。
19.附图中的标记为：1
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控制箱；2
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支撑杆；3
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安装板；4
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调节槽；5
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安装块；6
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转动电机；7
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偏心轮；8
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固定架；9
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第一滑移通孔；10
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作用杆；11
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作用块；12
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第二滚轮；13
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作用槽；14
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第一复位弹簧；15
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第二滑移通孔；16
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推拉杆；17
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第三滚轮；18
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固定杆；19
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上固定板；20
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上固定机构；21
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下固定件；22
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上固定件；23
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第二复位弹簧；24
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下调节机构；25
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下固定板；26
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下固定机构；27
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第一半圆环；28
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第二半圆环；29
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夹持板；30
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连接件；31
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凸轮；32
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转动把手；33
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嵌合槽；34
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上调节块；35
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上螺纹孔；36
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上调节螺柱；37
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下螺纹孔；38
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下调节螺柱；39
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轴承座；40
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前保护壳；41
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后保护壳；42
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上调节机构；43
‑
第一滚轮。
具体实施方式
20.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
21.实施例：脊柱循环运动模拟试验机，如附图1和附图2所示，包括控制箱1，控制箱1上设有多根均匀分布的支撑杆2，支撑杆2上共同设有安装板3，安装板3上设有调节槽4，调节槽4内设有滑动连接的安装块5，安装块5上设有转动电机6，所述安装板3上设有与安装块5相连的上调节机构42；所述转动电机6的输出端设有偏心轮7，偏心轮7一侧的安装板3上设有开口朝下的c形固定架8，固定架8上部的下表面为水平面；所述固定架8的一侧设有第一滑移通孔9，第一滑移通孔9内设有滑动连接的作用杆10，作用杆10的一端设有转动连接的第一滚轮43，第一滚轮43的滚动面与偏心轮7的滚动面中部相贴合，作用杆10的另一端设有作用块11，作用块11的上部设有对称设置的第二滚轮12，第二滚轮12与固定架8上部的下表
面相贴合，所述作用块11的下表面具有直角梯形的作用槽13，作用槽13的上底靠近第二滚轮12所在一侧，作用槽13的斜腰靠近偏心轮7所在一侧；所述固定架8的侧部与作用块11的端部之间设有第一复位弹簧14；所述作用块11下方的安装板3上设有第二滑移通孔15，第二滑移通孔15内设有滑动连接的推拉杆16，推拉杆16的上端设有与作用槽13斜腰相贴合的第三滚轮17；所述安装板3的下表面设有对称设置的固定杆18，固定杆18上共同设有转动连接的上固定板19，上固定板19的一侧与推拉杆16端部连接，上固定板19的下表面设有上固定机构20；所述固定杆18一侧的上固定板19上设有下固定件21，安装板3的底面上设有与下固定件21位置对应的上固定件22，上固定件22和下固定件21之间设有第二复位弹簧23；所述控制箱1的上表面设有下调节机构24，下调节机构24上设有下固定板25，下固定板25上设有与上固定机构20位置对应的下固定机构26；如附图3所示，所述上固定机构20和下固定机构26的结构一致，包括与上固定板19和下固定板25连接的第一半圆环27和第二半圆环28，第一半圆环27和第二半圆环28的两端均设有夹持板29，夹持板29上设有连接件30，连接件30上设有转动连接的凸轮31，凸轮31的滚动面与夹持板29相贴合，且同侧凸轮31的设置位置相反；所述凸轮31的滚动面上设有转动把手32；所述夹持板29上设有与对应凸轮相31契合的嵌合槽33；所述上调节机构42包括设置于安装板3边缘的上调节块34，上调节块34上设有上螺纹孔35，上螺纹孔35内设有与其螺纹配合的上调节螺柱36，上调节螺柱36的端部与安装块5相连；如附图4所示，所述下调节机构24包括设置于控制箱1上表面的下螺纹孔37，下螺纹孔37内设有与其螺纹配合的下调节螺柱38，下调节螺柱38的端部设有轴承座39，下固定板25设置于轴承座39的上表面；所述安装板3两侧分别设有转动连接的前保护壳40和后保护壳41，且前保护壳40和后保护壳41相互扣合；所述后保护壳41上设有与转动电机6位置对应的散热孔。
22.工作原理：使用上固定机构和下固定机构对试样的上下端进行固定，并通过下调节机构调整间距，从而使试样可以模拟实际情况中的自然舒展；设置完毕后，启动转动电机，转动电机带动偏心轮转动，由于第一复位弹簧对作用块始终施加弹力，因此随着偏心轮边缘与其连接处之间距离的变化，会带动与作用块连接的作用杆在第一滑移通孔内移动，同时作用块上的作用槽通过第二滚轮形成稳定的横向直线运动，配合第二复位弹簧，在移动过程中推拉杆可以使第三滚轮与作用槽的斜腰保持贴合从而带动推拉杆在第二滑移通孔内实现稳定的纵向直线运动，进而使上固定机构倾斜，模拟脊柱实际活动时的弯曲，随着偏心轮的转动，可以循环带动脊柱弯曲，从而模拟脊柱生理屈伸、侧弯循环往复活动。