質(zhì)子治療旋轉(zhuǎn)機架的關(guān)鍵技術(shù)分析.pdf

1、質(zhì)子治療是目前醫(yī)學(xué)物理界的研究前沿和熱點。由于質(zhì)子具有獨特的布拉格峰特性，和傳統(tǒng)放射治療手段相比有較大的優(yōu)勢。國外對于該項技術(shù)的研究已有幾十年的歷史，我國起步較晚，近二十年來才對該領(lǐng)域有所關(guān)注，不過正積極追趕發(fā)達國家的腳步，籌劃建設(shè)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的質(zhì)子治療裝置。而旋轉(zhuǎn)機架是整套裝置中的重要組成部分，具有大慣量、大尺寸、大重量的特點，同時要求很高的運動定位精度和可靠性。
　　本文首先介紹了一些國際知名的質(zhì)子治療設(shè)備制造商的機架設(shè)計

2、方案，比較“滾筒式”和“桁架式”兩種方案的優(yōu)缺點，分析輸運線布局和偏轉(zhuǎn)磁鐵選擇對于機架設(shè)計的影響，總結(jié)當(dāng)前自主設(shè)計和制造的難點。提出三段滾筒式的設(shè)計方案，確定了傳動方式以及輸運線、配重的安裝固定方式。
　　然后采用赫茲彈性接觸理論對機架滾輪的接觸應(yīng)力進行了計算，對旋轉(zhuǎn)機架的驅(qū)動力矩進行了理論分析和運動仿真，對電機和減速箱進行了選型。參照國外質(zhì)子醫(yī)院的運營情況，確定了旋轉(zhuǎn)機架的使用壽命，并以此為依據(jù)校核了機架齒輪的齒面接觸應(yīng)力和齒根

3、彎曲應(yīng)力，保證使用壽命的要求。根據(jù)滾輪支撐的使用工況確定軸承的類型和軸向布局，對軸承壽命進行了校核。
　　基于Ansys Workbench對機架滾輪以及齒輪的接觸應(yīng)力進行了有限元計算，與理論計算值進行了比較，驗證了運用有限元方法計算接觸問題的準確性和優(yōu)點。使用Solidworks Simulation對旋轉(zhuǎn)機架本體進行了靜力學(xué)分析，分析其在等中心點的變形，對變形過大原因進行了分析，然后進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。使用Solidworks優(yōu)化