快速装夹医用笔钻设计研究
目录
引言 1
一、背景 2
（一）设计背景 2
（二）研究现状及发展 2
二、主体结构设计 5
（一）夹紧机构设计 6
（二）导向机构设计 13
（三）传动机构设计 15
（四）总体结构设计 17
三、参数计算 18
四、确定外观绘制效果图 19
总结 21
参考文献 22
谢辞 23
引言
市场上用于医疗的笔钻的产品有很多。外部结构相似度也都较高，但是内部结构各种各样，尤其是在传动机构上有着很大的差异，有的采用斜齿轮进行传动变速，有的采用双轴齿轮传动，这些机构的结构一般都机构较为复杂，成本较高，而且导向并不是很精确，可靠性差，不具备自动调节的作用，为了减轻医生的操作难度，这些机构在便携式骨钻上使用较少。而且可携带需要体积小，这是一大难题。所以设计一款快速装夹的医用笔钻十分有意义。
一、背景
（一）设计背景
随着医学的进步与发展，对于医疗器具的要求也越来越高。而且随着人们生活水平的提高，在娱乐活动方面投入的时间精力也随之增加，但是这也增加的许多户外游玩的安全风险。有些场合需要临时对患者进行处理。这时候就可能需要用上笔钻，因为其携带方便，便于操作，即使在手术室运用笔钻也可大大减少医生的操作难度提高了手术的成功率。
笔钻要实现功能一般需要简单的几个机构就够了，但是转速高、体积小、震动小、噪音小，是设计的一大难点。市场上那个笔钻产品为了减少成本或者加工难度的角度考虑最终妥协导致出现体积大、噪音大等问题。比如在刀具的拆装方面很多产品采用自锁紧钻夹头，这种夹头好的一方面锁紧安全可靠。但是刀具拆卸需要专门的刀具开关，而且自锁紧夹头比较重对于一个好几个小时的手术医生长时间握持比较累。所以需要设计新的结构去减少操作难度。在传动方面由于输入转速较高，采用斜齿轮或者伞齿传动噪音与震动都比较大，有的也采用双轴齿轮变速传动，这个机构在加工上进度要求很高，而且占体积较大，成本高且影响外观。
（二）研究现状及发展
图1-1 小型多功能动能骨钻
1991年，阎
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
具开关，而且自锁紧夹头比较重对于一个好几个小时的手术医生长时间握持比较累。所以需要设计新的结构去减少操作难度。在传动方面由于输入转速较高，采用斜齿轮或者伞齿传动噪音与震动都比较大，有的也采用双轴齿轮变速传动，这个机构在加工上进度要求很高，而且占体积较大，成本高且影响外观。
（二）研究现状及发展
图1-1 小型多功能动能骨钻
1991年，阎德强研究设计了一种小型多功能电动骨钻。它是由钻头、钻头夹、过载保护装置、电气控制盒、电源插头、控制开关变速装置组成。如图1-1所示小型多功能电动骨钻前端夹持部分通过滑套钢珠的夹紧方式然后在刀具上加一根横轴，工作时刚好可以卡在夹具加持装置内，统一夹头后在刀具的另一端做不同形状的刀具去实现手术中出现的各种问题。
骨钻在它之前设计的产品在结构上主要是由电机、传动轴、钻夹头、钻头组成，但是通过钻夹头夹住钻头时难免会出现打滑的情况，对手术的影响很大,而且在做骨科手术时很多情况是要将钻头插的很深但是钻夹头的体积很大，在手术时钻夹头很容易碰到骨头边上的软组织，对手术的成功率有很大的影响增大了手术的困难，而且速度是单一的不能根据手术的情况进行调速，而且钻头单一。
但是它还有不足的地方在于多功能骨钻的体积还是偏大，外观不符合人机工程学。
图1-2 一种骨钻
图1-3 一种骨钻内部图
2003年，徐谦设计一种骨钻头如图1-2、1-3所示，主要包括有钻头和控制机构。一般骨科常用的骨钻一般都是由人来手工操作，不能自停的骨钻很容易钻穿。钻穿骨头后继续往前高速旋转，由于刀头比较锋利很容易钻穿软组织，或者损伤附近的血管、神经系统等重要组织。为了骨科手术的安全有效徐谦设计了一款可以安全使用的骨钻。为了解决这一问题首先要解决的问题就自停。最后徐谦设计了如图1-2、1-3所示的骨钻机构。
在钻头的轴向位置开了一个通孔目的是放入一个探针，探针与后面的探针控制杆相连接通过螺钉将其固定通过弹簧给探针一个顶出的力,探针和弹簧固定在探针控制板内部。骨钻自停机构的原理就是通过阴阳齿啮合分开控制传动的起停。在钻头内部打孔目的是让探针从内部穿过，设计探针的长度在正常状态下比钻头长一些，当工作时通过骨头给探针一个回弹的力使得探针头部与钻头齐平。同时探针连接的探针控制杆也相对移动，在探针控制杆上设计有阳齿，移动后与钻头内部的阴齿啮合。动力由电机传输给探针控制杆上，在通过探针控制杆传递到钻头上。工作时没钻穿骨头正常工作，若钻穿骨头则阴阳齿分开实现自停。减少手术的风险和难度。、
这种自停机构还有一些不足，当钻穿骨头时钻头在惯性的作用下还会继续旋转，还是有一些风险损伤软组织。还有就是自锁夹头会有打滑的风险也会影响手术成功率。同时钻头偏重且拆卸不方便需要用其他工具拆卸。
图1-4 医用骨钻
2013年，主梁洪设计一种手动骨钻如图1-4，外壳内部装有变速轴和传动轴两根轴,变速轴上装有一个大齿轮和一个小齿轮。小齿轮与大齿轮固定连接在一起通过变速轴固定在骨钻内部在小齿轮内装有单向轴承。还有6号件大齿轮通过传动轴固定在外壳上，变速轴与传动轴两轴位置通过变速轴上的小齿轮与传动轴上的大齿轮确定。动力源是通过按钮传递到内部，首先设计两个轨道固定按钮位置，一方面给按钮限位另一方面让按钮运动更加平稳，按钮上还设计有齿条与传动轴齿轮啮合。按钮回弹则是通过弹簧。钻头另一端连接着一个锥齿轮与变速轴上的大齿轮啮合传递最终的动力。
骨钻外型是彷手枪的外型，握持手感很好，采用按钮式的开关传递动力符合人机工程学十分省力。工作时通过手指将动力传递给按钮，使按钮向右运动。
引言 1
一、背景 2
（一）设计背景 2
（二）研究现状及发展 2
二、主体结构设计 5
（一）夹紧机构设计 6
（二）导向机构设计 13
（三）传动机构设计 15
（四）总体结构设计 17
三、参数计算 18
四、确定外观绘制效果图 19
总结 21
参考文献 22
谢辞 23
引言
市场上用于医疗的笔钻的产品有很多。外部结构相似度也都较高，但是内部结构各种各样，尤其是在传动机构上有着很大的差异，有的采用斜齿轮进行传动变速，有的采用双轴齿轮传动，这些机构的结构一般都机构较为复杂，成本较高，而且导向并不是很精确，可靠性差，不具备自动调节的作用，为了减轻医生的操作难度，这些机构在便携式骨钻上使用较少。而且可携带需要体积小，这是一大难题。所以设计一款快速装夹的医用笔钻十分有意义。
一、背景
（一）设计背景
随着医学的进步与发展，对于医疗器具的要求也越来越高。而且随着人们生活水平的提高，在娱乐活动方面投入的时间精力也随之增加，但是这也增加的许多户外游玩的安全风险。有些场合需要临时对患者进行处理。这时候就可能需要用上笔钻，因为其携带方便，便于操作，即使在手术室运用笔钻也可大大减少医生的操作难度提高了手术的成功率。
笔钻要实现功能一般需要简单的几个机构就够了，但是转速高、体积小、震动小、噪音小，是设计的一大难点。市场上那个笔钻产品为了减少成本或者加工难度的角度考虑最终妥协导致出现体积大、噪音大等问题。比如在刀具的拆装方面很多产品采用自锁紧钻夹头，这种夹头好的一方面锁紧安全可靠。但是刀具拆卸需要专门的刀具开关，而且自锁紧夹头比较重对于一个好几个小时的手术医生长时间握持比较累。所以需要设计新的结构去减少操作难度。在传动方面由于输入转速较高，采用斜齿轮或者伞齿传动噪音与震动都比较大，有的也采用双轴齿轮变速传动，这个机构在加工上进度要求很高，而且占体积较大，成本高且影响外观。
（二）研究现状及发展
图1-1 小型多功能动能骨钻
1991年，阎
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
具开关，而且自锁紧夹头比较重对于一个好几个小时的手术医生长时间握持比较累。所以需要设计新的结构去减少操作难度。在传动方面由于输入转速较高，采用斜齿轮或者伞齿传动噪音与震动都比较大，有的也采用双轴齿轮变速传动，这个机构在加工上进度要求很高，而且占体积较大，成本高且影响外观。
（二）研究现状及发展
图1-1 小型多功能动能骨钻
1991年，阎德强研究设计了一种小型多功能电动骨钻。它是由钻头、钻头夹、过载保护装置、电气控制盒、电源插头、控制开关变速装置组成。如图1-1所示小型多功能电动骨钻前端夹持部分通过滑套钢珠的夹紧方式然后在刀具上加一根横轴，工作时刚好可以卡在夹具加持装置内，统一夹头后在刀具的另一端做不同形状的刀具去实现手术中出现的各种问题。
骨钻在它之前设计的产品在结构上主要是由电机、传动轴、钻夹头、钻头组成，但是通过钻夹头夹住钻头时难免会出现打滑的情况，对手术的影响很大,而且在做骨科手术时很多情况是要将钻头插的很深但是钻夹头的体积很大，在手术时钻夹头很容易碰到骨头边上的软组织，对手术的成功率有很大的影响增大了手术的困难，而且速度是单一的不能根据手术的情况进行调速，而且钻头单一。
但是它还有不足的地方在于多功能骨钻的体积还是偏大，外观不符合人机工程学。
图1-2 一种骨钻
图1-3 一种骨钻内部图
2003年，徐谦设计一种骨钻头如图1-2、1-3所示，主要包括有钻头和控制机构。一般骨科常用的骨钻一般都是由人来手工操作，不能自停的骨钻很容易钻穿。钻穿骨头后继续往前高速旋转，由于刀头比较锋利很容易钻穿软组织，或者损伤附近的血管、神经系统等重要组织。为了骨科手术的安全有效徐谦设计了一款可以安全使用的骨钻。为了解决这一问题首先要解决的问题就自停。最后徐谦设计了如图1-2、1-3所示的骨钻机构。
在钻头的轴向位置开了一个通孔目的是放入一个探针，探针与后面的探针控制杆相连接通过螺钉将其固定通过弹簧给探针一个顶出的力,探针和弹簧固定在探针控制板内部。骨钻自停机构的原理就是通过阴阳齿啮合分开控制传动的起停。在钻头内部打孔目的是让探针从内部穿过，设计探针的长度在正常状态下比钻头长一些，当工作时通过骨头给探针一个回弹的力使得探针头部与钻头齐平。同时探针连接的探针控制杆也相对移动，在探针控制杆上设计有阳齿，移动后与钻头内部的阴齿啮合。动力由电机传输给探针控制杆上，在通过探针控制杆传递到钻头上。工作时没钻穿骨头正常工作，若钻穿骨头则阴阳齿分开实现自停。减少手术的风险和难度。、
这种自停机构还有一些不足，当钻穿骨头时钻头在惯性的作用下还会继续旋转，还是有一些风险损伤软组织。还有就是自锁夹头会有打滑的风险也会影响手术成功率。同时钻头偏重且拆卸不方便需要用其他工具拆卸。
图1-4 医用骨钻
2013年，主梁洪设计一种手动骨钻如图1-4，外壳内部装有变速轴和传动轴两根轴,变速轴上装有一个大齿轮和一个小齿轮。小齿轮与大齿轮固定连接在一起通过变速轴固定在骨钻内部在小齿轮内装有单向轴承。还有6号件大齿轮通过传动轴固定在外壳上，变速轴与传动轴两轴位置通过变速轴上的小齿轮与传动轴上的大齿轮确定。动力源是通过按钮传递到内部，首先设计两个轨道固定按钮位置，一方面给按钮限位另一方面让按钮运动更加平稳，按钮上还设计有齿条与传动轴齿轮啮合。按钮回弹则是通过弹簧。钻头另一端连接着一个锥齿轮与变速轴上的大齿轮啮合传递最终的动力。
骨钻外型是彷手枪的外型，握持手感很好，采用按钮式的开关传递动力符合人机工程学十分省力。工作时通过手指将动力传递给按钮，使按钮向右运动。
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