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。

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。

为了研究行星轮系中主要故障裂纹的演化机理及其对系统的动态影响规律,首先研究了行星轮系中行星轮裂纹故障的数学描述方法;接着建立了行星轮发生裂纹故障时的齿轮时变啮合刚度计算模型,分析了行星轮裂纹故障对时变啮合刚度的影响;然后通过建立行星轮系平移-扭转耦合动力学模型,获得了行星轮轮齿裂纹故障下的系统振动响应;最后通过分析响应特征,揭示了行星轮系中振动响应及啮合频率边频特征随行星轮裂纹故障发生、发展的变化规律。