РПЗ (Готовый курсовой проект неизвестного варианта (15))

СОГЛАСОВАНО УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой БМТ 1 И.о. Зав. кафедрой РЛ5

________Спиридонов И. Н. ________Потапцев И.С.

«___»_________2003 г. «___»_______2003 г.

Расчетно-пояснительная записка на разработку

электромеханического привода для подъема и опускания зубоврачебного кресла.

Руководитель курсовой работы Разработчик студент группы БМТ1-51

______Климов В.Н. ________Колесова Т. Г.

«___»_______2003г. «___»_______2003 г.

Москва 2003 г.

Глава I. ОБОСНОВАНИЕ МЕДИКО-ТЕХНИЧЕСКИХ ТРЕБОВАНИЙ.

1 Анатомическое строение.(Раздел составлен по[1],[2]).

Зуб (dens) – образование, состоящее в основном из твердых тканей (дентин, эмаль, цемент), расположенное в альвеолах челюстей и предназначенное для откусывания и разжевывания пищи.

Зубы являются производными слизистой оболочки ротовой полости эмбриона. Из эпителия слизистой оболочки развивается эмаль, а из мезенхимы, находящейся под эпителием, образуются пульпа, дентин, цемент и периодонт.

У человека зубы меняются один раз. Зубы сменного прикуса называются молочными, или временным. Прорезывание их начинается на 6-7 месяце жизни и заканчивается к 2,5-3 годам.

В 5-6 летнем возрасте начинают прорезываться зубы постоянного прикуса, и к 13 годам молочные зубы сменяются постоянными. Количество молочных и постоянных зубов не одинаково: во временном прикусе всего 20 зубов, так как отсутствуют малые коренные и третьи большие зубы. Анатомическая формула зубов 212, так как на каждой стороне как верхней, так и нижней челюсти имеется 2 резца, 1 клык и 2 больших коренных зуба. В постоянном прикусе 32 зуба, их анатомическая формула 2123, так как 2 резца, 1 клык, 2 малых и 3 больших коренных зуба. В зубах временного и постоянного прикуса различают коронку – часть зуба, выступающая в полость рта, корень зуба, который находится в альвеоле, шейку зуба – небольшое сужение на границе между коронкой и корнем.

В этом месте заканчивается эмалиевый покров коронки зуба и начинается цемент, которым покрыт корень зуба. В области шейки зуба прикрепляется круговая связка, волокна которой с противоположной стороны вплетаются в кость альвеолы, десну, а также направлена к шейкам соседних зубов. Внутри зуба имеется полость зуба, которая делится на коронковую часть и канал корня зуба, или корневой канал, в области верхушки корень заканчивается узким апикальным (верхушечным) отверстием. Коронки зубов имеют несколько поверхностей: вестибулярная, язычная, две контактные поверхности, одна из которых обращена к срединной линии, так называемой срединной поверхности, а другая – кнаружи и называется боковой поверхностью. Линия схождения губной и язычной поверхностей образует режущий край. В группе малых коренных зубов и больших коренных зубов различают преддверную, язычную, жевательную поверхности. Из контактных поверхностей одна называется передней, другая – задней. Каждый зуб имеет анатомические признаки, позволяющие определить его групповую принадлежность. Такими признаками являются форма коронки, режущего края или жевательной поверхности, количество корней. Наряду с этим имеется признак принадлежности к правой или левой челюсти: признак кривизны коронки, угла, корня. Признак кривизны коронки проявляется в том, что наибольшая выпуклость вестибулярной (зубной, щечной) поверхности располагается меридиально. Признак угла коронки выражается в том, что меридиальная поверхность и режущий край резцов и клыков образуют более острый угол, чем угол, образованный режущим краем и латеральной поверхностью. Признак корня состоит в том, что корни резцов и клыков отклоняются в заднебоковом направлении, а малых и больших коренных зубов – в заднем от продольной оси корня.

1.1 Элементы зуба (к рис. 1 ). [1], [2].

Зуб

коронка шейка корень

1.2 Анатомическое строение зуба (к рис. 2 ).

1. Эмаль.

2. Дентин.

3. Пульпа.

4. Прикрепленная десна.

5. Межзубный сосочек десны.

6. Свободная десна.

7. Альвеолярная кость.

8. Периодонтная связка.

9. Цемент корня зуба.

2. Патологии зубов, пародонта и слизистой оболочки полости рта (составлен по [2],[3]).

Таблица 2.1 Классификация видов патологий

Таблица видов патологий

Продолжение таблицы 2.1. Классификация видов патологий.

3.Оборудование стоматологического кабинета.

В оборудование стоматологического кабинета входят:

Таблица 3.1. Состав стоматологического кабинета

Стоматологический кабинет

аппарат для зубоврачебное ультразву- автоклав стоматоло-

дентальной кресло ковая мойка гические

рентгенологии материалы

Для лечения заболеваний зубов и пародонта используется зубоврачебное кресло. Необходимо изменение его параметров для обеспечения удобства как врача-стоматолога, так и пациента в зависимости от анатомического строения, а также индивидуальных особенностей организма. Чтобы обеспечить возможность регулировки высоты кресла используется разрабатываемый механизм – электромеханический привод для подъема и опускания зубоврачебного кресла, который обеспечивает максимальный комфорт пациенту и врачу, а также повышенную эффективность лечения пациента путем повышения точности манипуляции рук врача.

3.1. Зубоврачебное кресло.

Изобретение относится к медицинскому оборудованию, а именно к креслам стоматологическим. Основная цель изобретения - повышение удобства обслуживания.

На данный момент большинство фирм-производителей стоматологического оборудования под зубоврачебным креслом подразумевают целый комплекс устройств.[4]

Таблица 3.2. Состав зубоврачебного кресла

Зубоврачебное кресло

Мы в своей разработке берем за основу только одну составляющую – кресло для пациента и разрабатываем ЭМП для него.

3.1.1. Кресло для пациента.

Кресло содержит в себе сиденье с шарнирно укрепленной на нем системе рычагов и передачу винт-гайка. Сиденье кресла состоит из основания, спинки, подголовника и подножки, поворачивающихся относительно друг друга. Спинка кресла выполнена так, что даже при крайнем положении не стесняет ног лечащего врача.

Кресла рассчитаны на посадку и перемещение больных с массой тела не более 150 кг.

Глава II. ПРОЕКТНЫЙ РАСЧЕТ ЭМП.

4. Обоснование габаритных размеров.

Будем полагать, что устройство выполнено в виде стойки, опирающейся на основание. По визуальному наблюдению аналогичного устройства выбираем:

минимальная высота стойки: 600 мм

ход рабочего органа: 300 мм

площадь основания: 700мм*1000 мм = 700000 мм²

5. Обоснование выбора типа привода.

Цель - разработка электромеханического привода (ЭМП) для регулирования врачом положения зубоврачебного кресла с учетом особенностей пациента. Устройство должно выполнять перемещение в вертикальной плоскости (подъем и опускание). Режим работы – повторно-кратковременный.

6. Обоснование выбора исполнительного механизма.

В качестве исполнительного механизма выбираем передачу винт-гайка с ведущим винтом, зная, что [5] передачи винт-гайка применяются в приборах и механизмах для преобразования вращательного движения в поступательное , а также для получения значительных осевых усилий при сравнительно малых вращающих моментах.

Основные достоинства передачи из [5]:

-простота получения медленного движения в осевом направлении;

-способность работать при значительных осевых нагрузках;

-небольшие габариты, простота конструкции передачи и ее изготовления;

-простота реализации механизма подъема при использовании передачи.

7 Подбор винта и гайки.

7.1. Винт.

Материал винта (из [6]) сталь Ст45 по ГОСТ 1050-74.

Пользуясь таблицами, приведенными в [6], выбираем из конструктивных соображений следующие параметры резьбы:

-наружный диаметр резьбы d=18 мм

-средний диаметр резьбы d₂=16 мм

-внутренний диаметр резьбы d₁=14 мм

-шаг резьбы S=4 мм

Берем для винта и гайки трапецеидальную однозаходную резьбу, так как трапецеидальная резьба более прочна и более удобна в изготовлении, чем прямоугольная и метрическая.

7.1.1 Проверка правильности выбора винта.

Для этого требуется определить осевую нагрузку на гайку.

Из медицинских и конструктивных соображений массу пациента считаем равной 150 кг. Массу кресла считаем равной 100 кг. Тогда осевая нагрузка Q=250 кг или Q=250*9.8=2450H.

7.1.1.1 Проверка винта на прочность.

На винт в процессе работы одновременно действуют осевая сила Q и крутящий момент, возникающий из-за движения гайки по винту. Для такого случая внутренний диаметр винта определяется из соотношения [7]:

d₁≥1.28*√(Q⁄[σ]), где Q - осевая сила,

σ -допустимое напряжение.

Определим из этого соотношения напряжение при d₁=14 мм:

14=1.28*√2450/[σ]

=> [σ]=20.5 МПа

Для материала винта Ст45 σт=360МПа [8]. Рассчитаем обеспечиваемый коэффициент запаса:

Выбранные параметры винта обеспечивают существенный запас прочности, т.к. выбранный винт по прочности подходит.

7.1.1.2 Проверка винта на устойчивость.

Запишем формулу для определения критической силы из [6]:

Q_кр =π²*E* J_расч ∕(l²) (*), где Q_кр – критическая сила, кгс;

E – модуль упругости кгс/см²;

l – длина винта, см;

J_расч – момент инерции сечения винта, см⁴

(см. [6]),

где d – наружный диаметр винта,

d₁–внутренний диаметр винта.

Запас устойчивости n=Q(кр)/Q возьмем равным 10 следуя [6], из этого находим: Q(кр)=10*Q=2450 кгс;

Выбираем из интервала (2÷3) значение 3, тогда: