本实用新型涉及恒力加载装置技术领域，特别涉及一种胸廓恒压加载装置。
背景技术：
胸壁的先天畸形主要分为两种症状——凹陷畸形(漏斗胸)和凸出畸形(鸡胸)，其中凹陷畸形是最常见的先天性胸廓畸形，主要发生在胸骨的下半部分，是由于连接每个肋骨和胸骨的肋软骨的不正常和不平衡生长的结果。现在的研究已经表明，胸骨的凹陷会限制胸的体积，肺容量的减少会导致孩子在耐力运动或剧烈运动的困难；同时，凹陷的胸骨也会限制心脏，阻碍心脏的血液流动。
力学生物学是研究力学的环境(刺激)对生物体健康、疾病或损伤的影响，研究生物体对力学信号感受和响应机制，阐明机体的力学过程与生物学过程，如生长、重建、适应性变化和修复等之间的相互关系。因此，研究胸廓在外界载荷下的骨重建作用机理对漏斗胸矫形新技术的发展很有意义，我们选取在骨骼发育、生理学特性等方面与人类极为相近的小型猪进行实验，设计出一种适用于小型猪的可持续施加恒压的加载装置来重建胸骨区域的力学环境，分析出该区域在外界载荷下的骨重建作用机理，这将为解决临床漏斗胸矫形问题提供一定的理论基础。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种能实现持续恒力加载，精确加载并可调节尺寸的胸廓恒压加载装置。
为此，本实用新型技术方案如下：
一种胸廓恒压加载装置，包括驱动机构、提升机构和施力机构；其中，
驱动机构包括设置在架体内沿同一水平轴设置且依次通过轴连接件连接的步进电机、第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴，使第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴在步进电机的驱动下同步且同向旋转；
提升机构包括对称设置在驱动机构上方的两个相同的升降装置；每个升降装置包括自下而上沿同一竖直轴设置且依次连接的锥齿轮、提升轴、螺母和支撑构件；两个升降装置的锥齿轮分别与二者呈90°轴交角的第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴相啮合，以随其同步转动；每根提升轴的上段加工为螺杆段，使螺母螺接在螺杆段上形成丝杠结构(如梯形螺纹丝杆)、下段固定在相应锥齿轮的中心孔内，支撑构件固定在螺母顶端，使支撑构件随锥齿轮的转动实现沿轴向上升或下降；
施力机构设置在提升机构上，由提升机构驱动其升降，向生物体的胸廓传递由提升机构加载在施力机构上的恒压压力。
进一步地，第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴之间通过齿形轴连接；齿形轴由光轴段和直齿圈段构成，其光轴段的端部固定在第二锥齿轮轴的中心孔内，其直齿圈段插装在第一锥齿轮轴的中心孔内；在第一锥齿轮轴的中心孔的孔壁上加工有与齿形轴的直齿圈相适应的齿槽，使齿形轴能够相对于第一锥齿轮轴在轴向上往复运动以调解第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴之间的间距，并能够使第二锥齿轮轴随第一锥齿轮轴同步转动。
进一步地，在驱动机构下方还设置有一个调节机构，其包括底座、第一滑动板、第二滑动板和丝杆；其中，底座为矩形框结构，其顶面上沿轴向开设有两条相互平行的通槽，第一滑动板和第二滑动板对称设置在底座上，二者均为倒u形，且其上垂直于底座的两条条形边分别设置在两条通槽内，实现沿着滑动槽在底座上往复运动；丝杆包括丝杠轴和两个矩形螺母，丝杠轴的两侧外壁上分别加工有两段旋向相反的t形螺纹，两个矩形螺母分别螺接在加工有不同旋的t形螺纹的轴段上，且两个矩形螺母分别固定在第一滑动板和第二滑动板的底面上，实现当丝杆轴按某一方向旋转时，第一滑动板和第二滑动板将相对或相背滑动；自底座一侧侧壁上开设有贯通整个矩形框的轴向通孔，轴向通孔的开设方向平行于滑动槽的开设方向，且在每个轴向通孔内安设有一个深沟球轴承，使丝杆轴可转动地穿装在底座的轴向通孔内，并使位于丝杆轴上的两个矩形螺母位于矩形框的框架内侧；在丝杆轴的两侧且位于底座的外侧分别穿装并螺纹连接固定有一个第一锁紧螺母，以限制丝杆轴在底座上的左右窜动；在丝杆轴的一端固定有手柄。
进一步地，自支撑构件顶面沿轴向向上延伸形成有凸轴，且在凸轴顶端可拆卸地固定有一个端盖，端盖的外径大于凸轴的外径。
进一步地，施力机构包括u形板、带圆弧板的矩形块和限位板；u形板由一块横板和两块顶边与横板相连的竖板一体成型构成，在其横板中心开设有一个矩形通孔，在横板底面上且在环绕矩形通孔外周上设有一个矩形凸缘，在矩形通孔两侧还各开设有一个条形限位孔，两个条形限位孔的孔径与支撑构件的凸轴的外径相适应，使两个支撑构件的凸轴分别穿装在两个条形限位孔内且能够随第一锥齿轮轴与第二锥齿轮轴之间的间距变化而在条形限位孔内滑动移动；条形限位孔的孔径小于端盖的外径，使支撑构件限位于u形板上；带圆弧板的矩形块由顶面内凹的弧形板和固定于其底面中心线上的矩形块构成，矩形块插装在矩形通孔内，使弧形板压配在u形板的顶面上；限位板通过螺钉固定在矩形凸缘和带圆弧板的矩形块的矩形块上。
进一步地，在u形板两侧分别设置有平行于竖板的第一导轨板和第二导轨板，第一导轨板和第二导轨板平行设置并通过螺钉分别固定在底座的两侧；在第一导轨板和第二导轨板的内侧板面上均竖直且对称固定有两条条形导轨，在u形板的两个竖板外侧板面上固定有与条形导轨相适应的滑块组，使每条条形导轨对应设置在至少两块间隔的滑块内，通过将第一导轨板和第二导轨板分别与位于邻侧的u形板竖板活动连接，实现u形板在第一导轨板和第二导轨板的导向作用下沿轴向上下滑动。
进一步地，在第一导轨板和第二导轨板之间还各设置有一块加固板，每块加固板通过螺钉固定在第一导轨板和第二导轨板上。
进一步地，驱动机构还包括第一框架和第二框架；其中，第一框架为由两块平行设置的横板和两块分别固定在两块横板两侧的竖板构成的矩形框架，其固定在第一滑动板上；在第一框架的上方横板上开设有用于穿装第一锥齿轮的轴向通孔，在两块竖板上开设有分别用于穿装步进电机传动轴和第一锥齿轮轴的两个径向通孔；步进电机固定在竖板的外侧壁面上；第二框架为一由两块平行设置的横板和一块靠近驱动机构外侧设置并固定于与两块横板一侧的竖板构成的匚形框架，其通过螺钉固定在第二滑动板上；在第二框架的上方横板上开设有用于穿装第二锥齿轮的轴向通孔，在竖板上开设有用于穿装第二锥齿轮轴的径向通孔，并在第二锥齿轮轴伸出第二框架外侧的螺纹部分设置有第二锁紧螺母；在每个径向通孔和轴向通孔内均安设有一个深沟球轴承，使穿装在通孔内的轴件可转动的设置在每个通孔内。
进一步地，在两根提升轴的中部均加工有螺纹段，在每根提升轴上还套装有一个套筒和一个第三锁紧螺母；其中，套筒套装在提升轴的光轴段并抵在位于框架轴向通孔内的深沟球轴承的底面上，第三锁紧螺母螺纹连接在提升轴上螺纹段并压配在位于框架轴向通孔内的深沟球轴承的顶端端面上，对两根提升轴的径向活动进行限位，以保证锥齿轮始终与相应的锥齿轮轴相啮合。
进一步地，该胸廓恒压加载装置还包括固定机构，其包括分别固定在第一滑动板和第二滑动板上两块z形板，每块z形板由两块横板和一块与两个横板相连的竖板构成；两块z形板呈轴对称设置，使二者组合形成u形结构，且位于上方的横板位于装置外侧；在每个z形板的上方横板中心处开设有一个与实验对象的肢体外径相适应的圆形通孔。
与现有技术相比，该胸廓恒压加载装置的有益效果在于：
(1)该装置的驱动机构采用步进电机带动锥齿轮机构驱动的方式，实现两个垂直轴的动力传递的同时，可以通过控制步进电机的角位移，根据锥齿轮对以及丝杆螺母之间的传动比，精确控制施力机构的进给量，实现持续恒力加载；
(2)该装置的调节机构采用丝杆螺母调节，同时在驱动机构中采用齿形轴可滑动的方式，以及在施力机构中设置可滑动的条形限位孔，从而在保证力输出点保持在装置正中间的前提下，可根据需要任意调节装置的宽度，提高了适应性；由于在调节轴上设置两段旋向相反，其他完全相同的螺纹，从而只需根据所需调节的长度，顺时针或逆时针旋转手柄若干圈，即可使两块滑动板等距离地相背或相向移动，能实现精确调节的功能；
(3)该装置的齿形轴除了能够实现滑动伸缩外，还能承受较大的转矩，传动可靠；
(4)该装置设置滑块导轨机构，起导向作用，使施力机构的升降更加平稳。
附图说明
图1为本实用新型的胸廓恒压加载装置的结构示意图；
图2为本实用新型的胸廓恒压加载装置的未安装z形板和加固板的结构示意图；
图3为本实用新型的胸廓恒压加载装置的未安装施力机构的结构示意图；
图4为本实用新型的胸廓恒压加载装置的调节机构的结构示意图；
图5为本实用新型的胸廓恒压加载装置的u形板结构示意图；
图6为本实用新型的胸廓恒压加载装置的升降装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但下述实施例绝非对本实用新型有任何限制。
如图1和图2所示，该胸廓恒压加载装置包括驱动机构、提升机构、施力机构和调节机构。
如图3所示，驱动机构包括沿同一水平轴设置且依次连接的步进电机1、连接轴2、第一锥齿轮轴4、齿形轴3和第二锥齿轮轴5；具体地，步进电机1的轴端插装在连接轴2一端的中心孔内，并通过紧定螺钉相对固定，实现连接轴2随步进电机1电机轴的旋转而发生转动；连接轴2的另一端采用过盈配合的方式插装在第一锥齿轮轴4一端的中心孔内，实现第一锥齿轮轴4随连接轴2同步转动；为了实现该装置的宽度可调节，在第一锥齿轮轴4和第二锥齿轮轴5之间通过齿形轴3连接，齿形轴3的一端外壁加工为光滑面，使该光轴端采用过盈配合的方式插装在第二锥齿轮轴5的中心孔内；齿形轴3的另一端外壁上沿圆周方向设有一圈直齿，对应地，在与齿形轴3相连接的第一锥齿轮轴4的中心孔内壁上加工有相配合的直齿槽，实现齿形轴3随第一锥齿轮轴4同步转动，进而带动第二锥齿轮轴5随齿形轴3同步转动，同时，由于齿形轴3的一端可沿轴向活动地设置在第一锥齿轮轴4的中心孔内，进而使齿形轴3在第一锥齿轮轴4的中心孔内沿轴向滑动，实现第一锥齿轮轴4与第二锥齿轮轴5之间的间距可调节。
如图3所示，提升机构包括两个对称设置在驱动机构上方的两个升降装置，每个升降装置包括自下而上沿同一竖直轴设置且依次连接的锥齿轮、提升轴、螺母、支撑构件和端盖；具体地，如图6所示，第一锥齿轮6与第一锥齿轮轴4相啮合，二者的轴交角呈90°，使第一锥齿轮6随第一锥齿轮轴4的旋转而发生转动，并带动第一提升轴8转动；第一提升轴8由位于上部的螺杆段8a、位于中部的螺纹段8b和位于下部的光轴段8c构成，使其上部的螺杆段8a螺接在第一螺母10内形成梯形螺纹丝杆结构、下部的光轴段8c采用过盈配合的方式插装在第一锥齿轮6的中心孔内；第一支撑构件12采用过盈配合的方式插装并固定在第一螺母10的顶端，其顶部沿轴向向上延伸形成有凸轴；第一端盖14通过螺钉可拆卸地固定在第一支撑构件12的凸轴上，其外径大于凸轴的外径；
同样地，如图6所示，第二锥齿轮7与第二锥齿轮轴5相啮合，二者的轴交角呈90°，使第二锥齿轮7随第二锥齿轮轴5的旋转而发生转动，并带动第二提升轴9转动；第二提升轴9由位于上部的螺杆段9a、位于中部的螺纹段9b和位于下部的光轴段9c构成，使其上部的螺杆段9a螺接在第二螺母11内形成梯形螺纹丝杆结构、下部的光轴段9c采用过盈配合的方式插装在第二锥齿轮7的中心孔内；第二支撑构件13采用过盈配合的方式插装并固定在第二螺母11的顶端，其顶部沿轴向向上延伸形成有凸轴；第二端盖15通过螺钉可拆卸地固定在第二支撑构件13的凸轴上，其外径大于凸轴的外径；
两个升降装置在驱动机构的作用下实现同步地上升或下降运动，具体地，在第一锥齿轮轴4和第二锥齿轮轴5的转动传动过程中带动第一锥齿轮6和第二锥齿轮7同步同向转动；在第一锥齿轮6和第二锥齿轮7的同步且同向地转动过程中，由于第一提升轴8和第二提升轴9的底端分别插装在第一锥齿轮6和第二锥齿轮7的中心孔内形成紧配合，第一提升轴8和第二提升轴9在顺时针或逆时针转动过程中即实现带动螺母沿轴线方向同时上升或下降。
如图1和图2所示，施力机构包括u形板18、带圆弧板的矩形块16和限位板17；具体地，如图5所示，u形板18由一块横板18e和两块顶边与横板18e相连的竖板18d一体成型构成，在其横板18e中心开设有一个矩形通孔18a，在横板18e底面上且在环绕矩形通孔18a外周上设有一个矩形凸缘18c，在矩形通孔18a两侧还各开设有一个条形限位孔18b，两个条形限位孔18b的孔径与第一支撑构件12凸轴和第二支撑构件13凸轴的外径相适应，使第一支撑构件12凸轴和第二支撑构件13凸轴分别穿装在两个条形限位孔18b内且能够随第一锥齿轮轴4与第二锥齿轮轴5之间的间距变化而在条形限位孔18b内滑动移动；条形限位孔18b的孔径小于第一端盖14(第二端盖15)的外径，使第一支撑构件12和第二支撑构件13限位于u形板18上，同时也支撑着u形板18，起传导力的作用；带圆弧板的矩形块16由顶面内凹的弧形板和固定于其底面中心线上的矩形块构成，矩形块插装在矩形通孔18a内，使弧形板压配在u形板18的顶面上；限位板17为一块与矩形凸缘18c尺寸相同的矩形板，其通过沿矩形凸缘18c圆周方向设置的多个螺钉固定在矩形凸缘18c上，同时矩形块的高度与横板18e与矩形凸缘18c的厚度之和相适应，使限位板17通过设置在中心处的多个螺钉固定在带圆弧板的矩形块16的矩形块上。
如图2的、图3和图4所示，调节机构包括底座22、第一滑动板19、第二滑动板20和丝杆；具体地，
底座22为矩形框结构，其顶面上沿轴向开设有两条相互平行的通槽，作为与第一滑动板19和第二滑动板20相配合的滑动槽；第一滑动板19和第二滑动板20对称设置在底座22上，二者均为尺寸相同的倒u形结构，每个滑动板上垂直于底座22设置的两条条形边之间的间距与两条相互平行的滑动槽之间的间距相适应，使第一滑动板19和第二滑动板20通过将其垂直于底座22设置的两条条形边分别设置在两条滑动槽内实现沿着滑动槽在底座22上往复运动；
丝杆包括丝杠轴21a和两个矩形螺母21b；在丝杠轴21a的两侧外壁上分别加工有两段旋向相反的t形螺纹，两个矩形螺母21b分别螺接在加工有不同旋向的t形螺纹的轴段上，且两个矩形螺母21b分别固定在第一滑动板19和第二滑动板20的底面上，实现当丝杆轴21按某一方向旋转时，第一滑动板19和第二滑动板20将相对或相背滑动，实现第一滑动板19和第二滑动板20之间合拢或打开；
自底座22一侧侧壁上开设有贯通整个矩形框的轴向通孔，轴向通孔的开设方向平行于滑动槽的开设方向，且在每个轴向通孔内安设有一个深沟球轴承，使丝杆轴21可转动地穿装在底座22的轴向通孔内，并使位于丝杆轴21上的两个矩形螺母21b位于矩形框的框架内侧；在丝杆轴21的两侧且位于底座22的外侧分别穿装并螺纹连接固定有一个第一锁紧螺母23，以限制丝杆轴21在底座18上的左右窜动；在丝杆轴21的一端采用过盈配合的方式套装有手柄24，便于手动转动丝杆轴21以调节第一滑动板19和第二滑动板20之间的间距。
如图1和图2所示，在u形板18两侧分别设置有平行于竖板的第一导轨板29和第二导轨板30，第一导轨板29和第二导轨板30平行设置，二者通过间隔设置在下端边沿处的多个螺钉分别固定在底座22的两侧；在第一导轨板29的内侧板面上竖直且对称设置有两条条形导轨31，条形导轨31通过螺钉固定在同样地内侧板面上，在第二导轨板30的内侧板面上竖直且对称设置有两条条形导轨31，对应地，如图5所示，在u形板18的两个竖板外侧板面上各通过螺钉固定有四个滑块32；四个滑块32中每两块设置在同一轴向上且与位于其邻侧的条形导轨31的位置相适应，每个滑块32中的外侧壁面上开设有与条形导轨31的尺寸相适应的轴向通槽，使第一导轨板29和第二导轨板30分别通过将设置于其上两条条形导轨31插装在位于邻侧滑块的轴向通槽内与u形板18形成活动连接，实现u形板18能够在第一导轨板29和第二导轨板30的导向作用下沿轴向相对于第一导轨板29和第二导轨板30上下运动；如图1所示，在第一导轨板29和第二导轨板30之间还各设置有一块加固板33，每块加固板33通过间隔设置在两侧侧边上的多个螺钉固定在第一导轨板29和第二导轨板30上，使整体结构更牢固。
如图2和图3所示，为了便于装置的装配和稳定工作状态，在相啮合的第一锥齿轮6与第一锥齿轮轴4的外侧设置有第一框架25，在相啮合的第二锥齿轮7与第二锥齿轮轴5的外侧设置有第二框架26；具体地，
第一框架25为由两块平行设置的横板和两块分别固定在两块横板两侧的竖板构成的“口”形框架，其通过螺钉固定在第一滑动板19上；在第一框架25的上方横板上开设有用于穿装第一锥齿轮6的轴向通孔，在两块竖板上开设有分别用于穿装步进电机传动轴和第一锥齿轮轴4的两个径向通孔；步进电机1固定在竖板的外侧壁面上；
第二框架26为一“匚”形框架，其由两块平行设置的横板和一块靠近驱动机构外侧设置并固定于两块横板一侧侧壁上的竖板构成，该竖板与第一框架25的两块竖板同轴设置且相互平行；第二框架26通过螺钉固定在第二滑动板20上；在第二框架26的上方横板上开设有用于穿装第二锥齿轮7的轴向通孔，在竖板上开设有用于穿装第二锥齿轮轴5的径向通孔；在第二锥齿轮轴5伸出第二框架26外侧的螺纹部分设置有第二锁紧螺母28；
在每个径向通孔和轴向通孔内均安设有一个深沟球轴承，使穿装在通孔内的轴件可转动的设置在通孔内；并且在每个深沟球轴承两侧还分别设置有套筒和卡簧，以起到定位和限位的作用；
其中，套筒套装在提升轴的光轴段并抵在位于框架轴向通孔内的深沟球轴承的底面上，第三锁紧螺母27螺纹连接在提升轴上螺纹段并压配在位于框架轴向通孔内的深沟球轴承的顶端端面上
另外，在第一提升轴8上还套装有一个套筒和一个第三锁紧螺母27，套筒套装在第一提升轴8的光轴段8c上并抵在位于第一框架25的轴向通孔内的深沟球轴承的底面上，第三锁紧螺母27螺纹连接在第一提升轴8的螺纹段8b上，并保持第三锁紧螺母27压配在位于第一框架25的轴向通孔内的深沟球轴承的顶端端面上，对两根提升轴的径向活动进行限位，进而保证第一锥齿轮6位置不发生变化，时刻保持与第一锥齿轮轴4相啮合；在第二提升轴9上还套装有一个套筒和一个第三锁紧螺母27，套筒套装在第二提升轴9的光轴段9c上并抵在位于第二框架26的轴向通孔内的深沟球轴承的底面上，第三锁紧螺母27螺纹连接在第二提升轴9的螺纹段9b上，并保持第三锁紧螺母27压配在位于第一框架25的轴向通孔内的深沟球轴承的顶端端面上，对两根提升轴的径向活动进行限位，进而保证第二锥齿轮7位置不发生变化，时刻保持与第二锥齿轮轴5相啮合；
如图1和图3所示，在第一滑动板19和第二滑动板20上还各设置有一块z形板34，每块z形板34由两块横板和一块与两个横板相连的竖板构成，两块z形板34呈轴对称设置，使二者组合形成一个近似u形的结构；两块z形板34分别通过设置在底板上的多个螺钉固定在第一滑动板19和第二滑动板20上，实现随着与其相连的滑动板的移动而发生移动；在每块z形板34的位于上方的横板中心处开设有一个与实验对象的肢体外径相适应的圆形通孔34a；为了保证z形板34的结构稳定性，在每两块相连接的板面之间还设置有两个加强筋34b。
该胸廓恒压加载装置的工作原理如下：
以某一头小型猪为例进行实验，首先测量该小型猪前肢间的距离，然后通过旋转手柄24调节两块z形板34上圆孔的中心距，使小型猪的前肢恰好分别能穿过该圆孔，待小型猪的前肢均穿过圆孔后将该装置整体缓慢地上移，直到u形板18上带圆弧板的矩形块16稍施力于胸廓中间部位即胸骨处时停止，此时用绷带沿着胸廓外围一周，将整个加载装置紧捆扎于小型猪的胸前；通过控制步进电机1旋转，驱动两对相啮合的锥齿轮传动机构同步旋转，从而将转矩传递给第一提升轴8和第二提升轴9，随提升轴旋转，螺母及支承构件支撑u形板18并使其沿着导轨31向上运动，进而由其上带圆弧板的矩形块16施加作用力于胸骨部位。该装置可以通过控制步进电机1的角位移，根据锥齿轮对以及丝杆螺母之间的传动比，精确控制施力机构的进给量，实现持续恒力加载。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“横板”、“竖板”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
技术特征：
1.一种胸廓恒压加载装置，其特征在于，包括驱动机构、提升机构和施力机构；其中，
驱动机构包括设置在架体内沿同一水平轴设置且依次通过轴连接件连接的步进电机(1)、第一锥齿轮轴(4)和第二锥齿轮轴(5)，使第一锥齿轮轴(4)和第二锥齿轮轴(5)在步进电机(1)的驱动下同步且同向旋转；
提升机构包括对称设置在驱动机构上方的两个相同的升降装置；每个升降装置包括自下而上沿同一竖直轴设置且依次连接的锥齿轮、提升轴、螺母和支撑构件；两个升降装置的锥齿轮分别与二者呈90°轴交角的第一锥齿轮轴(4)和第二锥齿轮轴(5)相啮合，以随其同步转动；每根提升轴的上段加工为螺杆段，使螺母螺接在螺杆段上形成丝杠结构、下段固定在相应锥齿轮的中心孔内，支撑构件固定在螺母顶端，使支撑构件随锥齿轮的转动实现沿轴向上升或下降；
施力机构设置在提升机构上，由提升机构驱动其升降，向生物体的胸廓传递由提升机构加载在施力机构上的恒压压力。
2.根据权利要求1所述的胸廓恒压加载装置，其特征在于，第一锥齿轮轴(4)和第二锥齿轮轴(5)之间通过齿形轴(3)连接；齿形轴(3)由光轴段和直齿圈段构成，其光轴段的端部固定在第二锥齿轮轴(5)的中心孔内，其直齿圈段插装在第一锥齿轮轴(4)的中心孔内；在第一锥齿轮轴(4)的中心孔的孔壁上加工有与齿形轴(3)的直齿圈相适应的齿槽，使齿形轴(3)能够相对于第一锥齿轮轴(4)在轴向上往复运动以调解第一锥齿轮轴(4)和第二锥齿轮轴(5)之间的间距，并能够使第二锥齿轮轴(5)随第一锥齿轮轴(4)同步转动。
3.根据权利要求2所述的胸廓恒压加载装置，其特征在于，在驱动机构下方还设置有一个调节机构，其包括底座(22)、第一滑动板(19)、第二滑动板(20)和丝杆；其中，底座(22)为矩形框结构，其顶面上沿轴向开设有两条相互平行的通槽，第一滑动板(19)和第二滑动板(20)对称设置在底座(22)上，二者均为倒u形，且其上垂直于底座(22)的两条条形边分别设置在两条通槽内，实现沿着滑动槽在底座(22)上往复运动；丝杆包括丝杠轴(21a)和两个矩形螺母(21b)，丝杠轴(21a)的两侧外壁上分别加工有两段旋向相反的t形螺纹，两个矩形螺母(21b)分别螺接在加工有不同旋的t形螺纹的轴段上，且两个矩形螺母(21b)分别固定在第一滑动板(19)和第二滑动板(20)的底面上，实现当丝杆轴(21)按某一方向旋转时，第一滑动板(19)和第二滑动板(20)将相对或相背滑动；自底座(22)一侧侧壁上开设有贯通整个矩形框的轴向通孔，轴向通孔的开设方向平行于滑动槽的开设方向，且在每个轴向通孔内安设有一个深沟球轴承，使丝杆轴(21)可转动地穿装在底座(22)的轴向通孔内，并使位于丝杆轴(21)上的两个矩形螺母(21b)位于矩形框的框架内侧；在丝杆轴(21)的两侧且位于底座(22)的外侧分别穿装并螺纹连接固定有一个第一锁紧螺母(23)，以限制丝杆轴(21)在底座(22)上的左右窜动；在丝杆轴(21)的一端固定有手柄(24)。
4.根据权利要求1所述的胸廓恒压加载装置，其特征在于，自支撑构件顶面沿轴向向上延伸形成有凸轴，且在凸轴顶端可拆卸地固定有一个端盖，端盖的外径大于凸轴的外径。
5.根据权利要求4所述的胸廓恒压加载装置，其特征在于，施力机构包括u形板(18)、带圆弧板的矩形块(16)和限位板(17)；u形板(18)由一块横板(18e)和两块顶边与横板(18e)相连的竖板(18d)一体成型构成，在其横板(18e)中心开设有一个矩形通孔(18a)，在横板(18e)底面上且在环绕矩形通孔(18a)外周上设有一个矩形凸缘(18c)，在矩形通孔(18a)两侧还各开设有一个条形限位孔(18b)，两个条形限位孔(18b)的孔径与支撑构件的凸轴的外径相适应，使两个支撑构件的凸轴分别穿装在两个条形限位孔(18b)内且能够随第一锥齿轮轴(4)与第二锥齿轮轴(5)之间的间距变化而在条形限位孔(18b)内滑动移动；条形限位孔(18b)的孔径小于端盖的外径，使支撑构件限位于u形板(18)上；带圆弧板的矩形块(16)由顶面内凹的弧形板和固定于其底面中心线上的矩形块构成，矩形块插装在矩形通孔(18a)内，使弧形板压配在u形板(18)的顶面上；限位板(17)通过螺钉固定在矩形凸缘(18c)和带圆弧板的矩形块(16)的矩形块上。
6.根据权利要求5所述的胸廓恒压加载装置，其特征在于，在u形板(18)两侧分别设置有平行于竖板的第一导轨板(29)和第二导轨板(30)，第一导轨板(29)和第二导轨板(30)平行设置并通过螺钉分别固定在底座(22)的两侧；在第一导轨板(29)和第二导轨板(30)的内侧板面上均竖直且对称固定有两条条形导轨(31)，在u形板(18)的两个竖板外侧板面上固定有与条形导轨(31)相适应的滑块组，使每条条形导轨(31)对应设置在至少两块间隔的滑块(32)内，通过将第一导轨板(29)和第二导轨板(30)分别与位于邻侧的u形板的竖板活动连接，实现u形板(18)在第一导轨板(29)和第二导轨板(30)的导向作用下沿轴向上下滑动。
7.根据权利要求6所述的胸廓恒压加载装置，其特征在于，在第一导轨板(29)和第二导轨板(30)之间还各设置有一块加固板(33)，每块加固板(33)通过螺钉固定在第一导轨板(29)和第二导轨板(30)上。
8.根据权利要求3所述的胸廓恒压加载装置，其特征在于，驱动机构还包括第一框架(25)和第二框架(26)；其中，第一框架(25)为由两块平行设置的横板和两块分别固定在两块横板两侧的竖板构成的矩形框架，其固定在第一滑动板(19)上；在第一框架(25)的上方横板上开设有用于穿装第一锥齿轮(6)的轴向通孔，在两块竖板上开设有分别用于穿装步进电机传动轴和第一锥齿轮轴(4)的两个径向通孔；步进电机(1)固定在竖板的外侧壁面上；第二框架(26)为一由两块平行设置的横板和一块固定于与两块横板一侧的竖板构成的框架，其通过螺钉固定在第二滑动板(20)上；在第二框架(26)的上方横板上开设有用于穿装第二锥齿轮(7)的轴向通孔，在竖板上开设有用于穿装第二锥齿轮轴(5)的径向通孔，并在第二锥齿轮轴(5)伸出第二框架(26)外侧的螺纹部分设置有第二锁紧螺母(28)；在每个径向通孔和轴向通孔内均安设有一个深沟球轴承，使穿装在通孔内的轴件可转动的设置在每个通孔内。
9.根据权利要求8所述的胸廓恒压加载装置，其特征在于，在两根提升轴的中部均加工有螺纹段，在每根提升轴上还套装有一个套筒和一个第三锁紧螺母(27)；其中，套筒套装在提升轴的光轴段并抵在位于框架轴向通孔内的深沟球轴承的底面上，第三锁紧螺母(27)螺纹连接在提升轴上螺纹段并压配在位于框架轴向通孔内的深沟球轴承的顶端端面上。
10.根据权利要求3所述的胸廓恒压加载装置，其特征在于，还包括固定机构，其包括分别固定在第一滑动板(19)和第二滑动板(20)上两块z形板(34)，每块z形板(34)由两块横板和一块与两个横板相连的竖板构成；两块z形板(34)呈轴对称设置，使二者组合形成u形结构，且位于上方的横板位于装置外侧；在每个z形板(34)的上方横板中心处开设有一个与实验对象的肢体外径相适应的圆形通孔(34a)。
技术总结
本实用新型公开了一种包括驱动机构、提升机构和施力机构；驱动机构包括设置沿同一水平轴设置且依次通过轴连接件连接的步进电机、第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴；提升机构包括两个相同的升降装置，每个升降装置包括自下而上依次连接的锥齿轮、提升轴、螺母和支撑构件；两个升降装置的锥齿轮分别与二者呈90°轴交角的第一锥齿轮轴和第二锥齿轮轴相啮合；每根提升轴的上段加工为螺杆段，使螺母螺接在螺杆段上形成丝杠结构、下段固定在锥齿轮的中心孔内，支撑构件固定在螺母顶端；施力机构设置在提升机构上，由提升机构驱动其升降和传递恒压压力；该装置能够精确控制施力机构的进给量，实现持续恒力加载，且能承受较大转矩，传动可靠，升降平稳。
技术研发人员：李腾誉;吕林蔚;刘静娜;李云鹤;董旭鑫;张春秋;李晨杰;赵博瀚
受保护的技术使用者：天津理工大学
技术研发日：.04.24
技术公布日：.02.28
