一種離心式高加速度加載機(jī)的研制.pdf

1、隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，高加速度環(huán)境對(duì)生物體的力學(xué)生物學(xué)影響越來(lái)越受到重視，研究表明高加速度對(duì)器官、組織、細(xì)胞和分子水平都有影響。而對(duì)于高加速度環(huán)境模擬，航天航空部門有高加速度加載的專用設(shè)備，例如垂直落塔和載人離心機(jī)等。但對(duì)于一般實(shí)驗(yàn)室，高加速度環(huán)境對(duì)生物體的力學(xué)生物學(xué)影響的研究缺乏條件。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，普通離心機(jī)功能主要是用于離心分離和樣品制備，可用于細(xì)胞加載的離心機(jī)甚少，特別是針對(duì)貼壁細(xì)胞加載的更少，現(xiàn)存的離心機(jī)已經(jīng)無(wú)法滿足目前的實(shí)驗(yàn)要求

2、。本文根據(jù)目前普通離心機(jī)和細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境，針對(duì)貼壁細(xì)胞離心加載設(shè)計(jì)了一種體積小、噪音低、安全性能高的新型離心加載裝置。
　　本課題研制了用于貼壁細(xì)胞加載的離心式高加速度加載機(jī)，并且還設(shè)計(jì)了角度可調(diào)式轉(zhuǎn)子。首先，分析了國(guó)內(nèi)外高加速加載裝置的結(jié)構(gòu)形式和工作原理，總結(jié)了它們?cè)趹?yīng)用時(shí)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，結(jié)合本課題實(shí)驗(yàn)要求，確定設(shè)計(jì)指標(biāo)，即離心加載機(jī)要實(shí)現(xiàn)0-40g的恒加速度加載和0-0.8g/s的變加速度加載，并制定了本離心加載機(jī)的設(shè)計(jì)方案。然后

3、，建立機(jī)身結(jié)構(gòu)的三維模型，選擇旋轉(zhuǎn)電機(jī)等零部件。對(duì)于離心式高加速度加載機(jī)轉(zhuǎn)子，其特點(diǎn)是可以對(duì)培養(yǎng)板和培養(yǎng)瓶直接進(jìn)行加載，先利用SolidWorks建立三維模型，再利用ANSYS有限元分析軟件對(duì)離心式高加速度加載機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行有限元分析，在確定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度和安全性要求后，進(jìn)行加工制造。在使用轉(zhuǎn)子時(shí)，對(duì)培養(yǎng)板和培養(yǎng)瓶進(jìn)行裝夾前，培養(yǎng)板和培養(yǎng)瓶要裝滿培養(yǎng)液，防止加載時(shí)貼壁細(xì)胞與培養(yǎng)液之間存在氣泡，影響加載效果。而且，培養(yǎng)板要密封且用夾板夾緊，

4、培養(yǎng)瓶擰緊瓶蓋，以免造成培養(yǎng)液泄漏。然后，要對(duì)密封的培養(yǎng)板和培養(yǎng)瓶進(jìn)行配平，保證轉(zhuǎn)子對(duì)稱兩側(cè)質(zhì)量分布均勻。而角度可調(diào)式轉(zhuǎn)子根據(jù)角度不同可以進(jìn)行恒加速度和梯度加載，并且可以用于動(dòng)物離心加載，同樣，先利用SolidWorks建立三維模型，確定轉(zhuǎn)子在功能上的可行性，再利用ANSYS Workbench對(duì)角度可調(diào)式轉(zhuǎn)子不同角度進(jìn)行有限元仿真分析，分析其在各角度的應(yīng)力、應(yīng)變情況，分析表明轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度和安全性要求。
　　本課題將機(jī)械設(shè)計(jì)與