CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ GIA CÔNG CƠ KHÍ
3.1 Thiết kế khung cơ khí
Ý tưởng ban đầu: Tôi dự định thiết kế bộ khung cơ khí có thể đỡ trọng lượng khi đặt chi dưới người bệnh lên, đồng thời bộ khung này có thể di chuyển linh hoạt theo hoạt cơ chế vận động chi dưới. Có 3 phần giá đỡ đùi, giá đỡ cẳng chân và giá đỡ bàn chân được liên kết với nhau qua các khớp nối. Toàn bộ khối này sẽ được nối với bộ phận truyền chuyển động. Kích thước các chi tiết có thể thay đổi kích cỡ phù hợp đối với từng bệnh nhân Phần chân đế là nơi đặt bộ phận truyền chuyển . động và nguồn điện cho cả thiết bị.
Để làm được điều này trước tiên cần phải thiết kế bản vẽ 3D chi tiết cho thiết bị.
3.1.1 Môi trường làm vi c ệ
Bản vẽ được thiết kế trên phần mềm SolidWorks.Solidworks là phần mềm thiết kế cơ khí 3D, chạy trên hệ điều hành Windowns.
3.1.2 Thiết kế chi ti t ế
▪ Để thiết kế 3D đầu tiên ta phải vẽ trên mặt phẳng 2D.
▪ Từ bản vẽ 2D ta xây dựng lên mô hình 3D.
▪ Từ mô hình 3D ta phải lắp ghép và ràng buộc cho các khối.
Dưới đây là quy trình thiết kế một chi tiết, ví dụ ở đây là thanh tròn
Bước 1: Vào giao diện của phần mềm solid works, tạo bản vẽ 2D mới.
Chọn part để vẽ bản vẽ 2D.
35
Hình 3.1: Chọn loại bản vẽ Bước 2: Vẽ biên dạng 2D vào bản vẽ.
Để vẽ bản vẽ 2D đầu tiên ta phải chọn mặt phẳng bằng cách vào Front Plane chọn Sketch.
Hình 3.2: Chọn mặt phẳng 2D Vẽ hình 2D của chi tiết vào mặt phẳng.
36
Hình 3.3: Bản vẽ 2D Bước 3: Vẽ mô hình 3D.
Ta ấn phím tắt S, chọn Extruded Boss/Base để tạo bề dày cho bản vẽ 2D.
Hình 3.4: Dựng mô hình 3D
Ta chọn bề dày cho vật thể và ấn vào nút tích màu xanh, vật thể 3D sẽ được tạo ra.
37
Hình 3.5: Chọn bề dày cho vật thể
Hình 3.6: Vật thể được tạo thành
Các chi tiết khác được thiết kế tương tự dựa theo các bước nêu trên, tuy nhiên độ khó khi vẽ sẽ khác nhau tùy thuộc vào độ phức tạp của từng chi tiết.
38 3.1.3 L p ghép ắ
Cuối cùng, tiến hành lắp ghép các chi tiết đã vẽ. Để có thể lắp ghép các chi tiết vào nhau đòi hỏi kích thước từng chi tiết nhỏ phải chính xác tuyệt đối để khớp với các chi tiết khác trong thiết kế.
Từ giao diện chọn File-New-Assembly, nhấp OK Hình 3.7: Chọn bản vẽ tháo lắp
Hình 3.8: Lắp ghép thiết bị hoàn chỉnh trên bản vẽ Bản vẽ thiết bị bao gồm:
Đế đỡ toàn bộ hệ thống, kích thước 30x100 cm.
Động cơ truyền chuyển động cho Vitme qua khớp nối mềm Cơ cấu Vitme được ( trình bày ở phần 3.2 bên dưới).
Cơ cấu trượt trên Vitme được gắn cùng hệ thống 2 thanh trượt 2 bên để đảm bảo chịu lực tốt và giữ được thăng bằng cho hệ thống.
Kích thước các thanh đỡ đùi và thanh đỡ cẳng chân nhỏ nhất là 30cm, có thể điều chỉnh lên lớn nhất là 65cm thông qua việc đóng mở chốt giữ. hoảngK cách 2 thanh 2 bên (bề rộng ) để đặt chi dưới lên là 25cm, có thể thay đổi tùy vào từng trường hợp chấn thương.
39 Tấm đặt bàn chân có kích thước 20x30 cm
Góc gập khớp gối lớn nhất có thể là 135o.
Các tấm lót đệm là vật liệu vải xốp có nhiệm vụ đỡ đùi và cẳng chân.
Các thông số trên như kích thước, góc dựa vào lý thuyết giải phẫu xương khớp chi dưới, đã được trình bày ở mục 2.2
Dựa vào bản vẽ này ta có thể có hình dung, tưởng tượng thêm nhiều kiểu dáng khác cũng như sau này có thể cải tiến để tối ưu thiết kế.
Tuy bản vẽ khá chi tiết và khả thi nhưng do hạn chế về mặt thời gian, kiến thức về thi công cơ khí, lựa chọn vật liệu, cũng như kinh phí, nên để chắc chắn, tôi chỉ mới chế tạo thiết bị trên bằng vật liệu nhựa là chính. Tuy nhiên sản phẩm cũng đạt được các yêu cầu thiết kế đã đề ra.