Harbin Institute of Technology
人工髋关节材料的研究
院系：英才学院
班级： 1
姓名：
学号：
时间： 2012.12.05
哈尔滨工业大学
摘要：随着科学技术的发展，人工髋关节开始得到广泛的应用。髋关节作为一个经常活动的关节，对材料的要求非常高。本文阐述了人工髋关节假体材料的性能要求和研究进展。
关键词：人工关节髋关节材料
0.引言
随着社会的进步，人们的生活质量越来越得到重视。关节疾病一直都严重影响着人们的正常生活，因此人工关节，特别是人工髋关节，越来越受到大家的关注。据统计，全球每年有110万例的髋关节植入[1]，并呈现逐年递增的趋势。但就目前而言，人工髋关节的效果还差强人意，主要是未能找到特别合适的人工髋关节材料。因此，我们要探究一下各种人工髋关节材料的优缺点，以促进人工髋关节的发展与进步，使患者的生活质量能够进一步地提高。
1.性能要求
髋关节的受力十分复杂，同时承受拉力、压力、扭转和界面剪切力以及反复疲劳、磨损的综合作用，并且要经受体液的腐蚀作用。临床医学认为，人工髋关节作为植入器官应具备以下几项性能：
(1)生物相容性。生物组织相容性要求髋关节假体材料不能对周围组织产生毒副作用, 组织对植入材料无排斥反应；生物力学相容性要求髋关节假体材料的弹性模量、强度和韧性与人的皮质骨相匹配，在负载情况下，髋关节假体与所接触的组织所发生的形变要彼此协调，并且植入期间假体材料与周围的骨组织结合良好，不发生松动和下沉；
(2)生物摩擦学性能。要求髋关节假体材料的摩损率低，磨损颗粒数量少且对人体组织无不良影响；
(3)抗腐蚀、耐疲劳性能。要求髋关节假体材料在人体环境中经受化学腐蚀和电化学腐蚀而不失效，在人体循环疲劳作用下不损伤；
(4)制备工艺和服役寿命。要求髋关节假体材料易于合成和制造，便于批量生产和质量检测，设计服役寿命应达到10~20年。
2.假体材料[2]
2.1 金属材料
主要有不锈钢、钴铬合金、钛合金等。
(1)不锈钢：不锈钢具有优良的加工性能和足够的强度，但易产生缝隙腐蚀、摩擦腐蚀以及疲劳腐蚀等问题。目前不锈钢材料主要应用于髋关节置换的低端产品中，常用的型
号有316、316L、317、317L、变形高氮不锈钢等。
(2)钴铬合金：钴铬合金髋关节生物相容性优良，抗腐蚀能力强，断层表面能低，耐磨损性能好。钴铬合金的缺点是韧性差而不适合机械加工，并且钴、铬金属离子具有毒性。
(3)钛合金：纯金属钛生物的相容性好，但是强度不足，需要对其进行合金化处理。临床应用较多的合金是Ti-6Al-4V，其密度低、强度高、延展性好，耐腐蚀性能优良且弹性模量与人体骨骼相近，但是其在润滑条件下表面形成的TiO2硬度低，容易损坏剥离造成摩擦表面凹凸不平，降低其抗磨损性能，并且增加了对偶面的磨损，需要对其进行表面改性处理。有人对Ti-6Al-4V进行氮离子和氧离子两步离子注入表面改性, 结果发现离子注入后Ti-6Al-4V的润湿性能和硬度都有明显的改善，摩擦系数显著降低。
金属的弹性模量(100～200GPa)与人体骨骼(1～30GPa)相差甚远，导致了应力遮挡效应，从而引起假体的疏松和不稳定；并且由于金属是生物惰性材料，植入人体后始终作为宿主的异体存在，容易变形和松动；另外金属在人体内的富氧环境中能在其表面形成2～5nm厚的氧化层，其在摩擦作用下容易脱落，在脱落部位金属假体释放金属离子和颗粒，一方面增大了磨损率，另一方面释放的金属离子具有潜在的毒性。这些缺点严重影响了金属型人工髋关节的长期服役效果。
2.2高分子材料
超高分子量聚乙烯(UHMWPE)：机械性能优良，抗磨损能力强，并且其分子主链上有部分短支链，结晶度低，耐低温脆性和耐环境应力开裂性能良好，可以在低温环境下长期使用，目前已成为人工关节髋臼的首选材料。
尽管UHMWPE性能优良并已在临床上取得了广泛应用，但其仍然是各种组合式髋关节假体的最薄弱环节，一方面它与相邻的股骨头发生相互作用时最容易受到磨损，其磨损颗粒可以诱导假体周围巨噬细胞释放溶骨因子，引起骨溶解和无菌性松动，从而导致植入体的失效；另一方面UHMWPE的硬度偏低，抗蠕变性能差，长期使用会使人工关节产生精度偏差，影响人工关节的装配性。
为改善UHMWPE的性能，研究人员开发了多种表面改性方法。离子注入改性可以诱发UHMWPE表面交联，促使其发生剧烈的结构变化，从而提高聚合物的表面硬度和弹性模量, 改善抗磨损性能和生物力学性能。离子束注入改性后，UHMWPE的表面硬度可以提高30倍，耐磨损性能也明显改善，从而有效地延长了人工关节的寿命。葛世荣等对UHMWPE进行氮离子注入改性，研究了注入前后表面特性的变化，并评价了它与氧化锆组成的摩擦副的摩擦磨损行为，结果发现改性处理可以改善其表面物理化学特性，提高表面的显微硬度和润湿性能，降低摩擦系数，磨损率最大可以降低50%。
由于UHMWPE本身是线性结构的高聚物，研究人员对其进行了辐射交联改性的研究，在真空室温条件下对30mm厚的UHMWPE进行了γ射线辐射使其产生轻度交联。实验结果表明，辐射后UHMWPE的力学性能和耐磨性能显著提高。后来又研究了UHMWPE在常规辐射(4×104Gy，低氧条件)和适度辐射(5×104Gy，软化退火处理)交联后的性能变化，结果
发现固定关节在适度辐射时的磨损量比其在常规辐射时小74%，研究认为适度辐射增强关节材料抗磨损性能的原因在于软化退火处理而不是辐射剂量。其它改性方法如对UHMWPE 表面进行氟化处理、表面光聚合改性等都可以降低磨损率，减少磨屑的生成。
2.3 陶瓷材料
为解决金属和高分子假体材料的磨损颗粒引起的骨溶解问题，人们开始关注陶瓷材料。陶瓷材料的离子结构可以吸引带极性的液体，使之均匀地覆盖在陶瓷的表面，有利于形成流体薄膜润滑效果；并且陶瓷材料硬度高、磨损率低、磨损颗粒小。另外陶瓷可以在潮湿的条件下正常工作，克服了金属假体在体内潮湿环境下容易释放金属离子的问题。
(1)氧化铝：氧化铝陶瓷的化学性能稳定，耐磨损、生物相容性能优良，适宜应用于生物学领域。Knahrk K等发现,由Al2O3陶瓷制作的髋臼和股骨头组成的全髋关节不仅摩擦磨损性能优良，而且可以承受压缩、弯曲和扭转的组合作用。Tipper J L等对比研究了几种常用材料(UHMWPE/氧化锆、钴铬合金/钴铬合金、氧化铝/氧化铝)关节副组合的磨损情况，结果表明氧化铝/氧化铝的磨损率远远低于其他关节副组合，并且氧化铝的磨损颗粒直径(9±0.5nm)明显小于UHMWPE(300±200nm)和钴铬合金颗粒(30±2.25nm)。但是氧化铝属于脆性材料, 抗折强度和抗冲击韧性较低, 在临床应用过程中容易出现脆性破坏和骨损伤。
(2) 氧化锆：氧化锆陶瓷的断裂强度是氧化铝的2～4倍，断裂韧性大约是氧化铝的2倍，在髋关节置换中有很大的应用潜力。Derbyshire A等比较了不同直径的氧化锆关节头和不锈钢关节头与聚乙烯组成的摩擦副的磨损情况，结果表明氧化锆显著降低了聚乙烯的磨损率，并且氧化锆关节头直径越小，磨损率越低。Dambreville A等报道了以氧化锆为关节头、聚乙烯为髋臼进行全髋关节置换的临床效果, 经过7 年的临床观察, 发现其磨损率非常小，平均磨损率约为0.1mm/a。Jenny J Y等报道了1200例全髋关节置换术的临床效果, 其中300例以氧化锆为关节头，得到的磨损率结果与Dambreville报道的一致。
(3)羟基磷灰石：羟基磷灰石是骨骼无机物质的主要成分，生物相容性优良，在体内羟基磷灰石的钙磷离子可以与周围骨骼组织中的钙磷离子形成化学键，并且骨骼细胞可以生长入羟基磷灰石的微孔中。但是其力学性能差，不能单独用于人工关节的制造，作为涂层材料可以发挥其优势。
Wang Hao等在Ti-6Al-4V表面分别用电化学方法和等离子喷涂方法制备了羟基磷灰石涂层。经过体内实验证明，种植7 天后等离子喷涂方法制备的羟基磷灰石涂层的骨附着率高于电化学沉积和无涂层Ti-6Al-4V；种植14天后两种羟基磷灰石涂层具有相似的骨骼附着率并且显著高于无涂层Ti-6Al-4V，羟基磷灰石促进了骨骼组织的形成。
羟基磷灰石已经成为髋关节涂层材料的重要选择，但是羟基磷灰石与基体的结合强度不足，适合体内移植的涂层厚度还不明确，制备涂层的温度过高会导致生物活性的下降等问题，还需进行进一步研究。
陶瓷毕竟属于硬脆材料，其抗压强度高，抗拉强度却很低，即使性能很好的高纯氧化铝陶瓷其抗拉强度和断裂韧性仍低于金属材料的。近年来，国内外有关学者做了大量工作来改善氧化铝陶瓷的力学性能，诸如通过改变材料的显微结构来提高断裂韧性，又如采用细化晶粒和对瓷体进行表面处理等措施以减缓裂纹尖端应力集中效应等等；其中氧化锆等增强氧化铝基复合陶瓷的综合力学物理性能有了很大提高。氧化铝基复合陶瓷(氧化锆等增强)是在氧化铝陶瓷中加入适量的氧化锆和其它微量添加剂，通过这些添加剂来改变氧化铝的显微结构，从而改变其性能，它的综合性能尤其是断裂韧性要比高纯氧化铝陶瓷的高很多。目前，国际上已有氧化铝基复合陶瓷制作的人工髋关节。[3]
2.4 碳质材料
碳纤维聚合砜复合材料曾一度被用于人工关节假体，因为在体液环境中抗疲劳能力下降而未能广泛应用。碳纤维聚醚醚酮复合材料力学性能优良，抗液体渗入，抗疲劳性能优良，实验证明其与陶瓷的界面磨损是UHMWPE的1/30,抗磨损性能优良，作为髋臼材料具有良好的应用前景。此外碳纤维增强聚缩醛树脂、碳纤维增强环氧树脂都有用于关节假体的研究报道。
在碳纤维增强复合材料中，碳纤维增强碳基复合材料(碳/碳复合材料)一方面继承了碳质材料的生物相容性，另一方面具有纤维增强材料的高强度和高韧性的特点，在髋关节替换领域有较好的应用前景。Christel P考察了碳/碳复合材料用作人工髋关节的可行性，结果表明，其生物相容性优良，生物力学稳定，抗疲劳性能好，并且材料具有开放性空隙骨，组织容易长入其中。临床实验也证明其化学性质稳定，不释放对人体产生毒副作用的可溶物，是性能优良的髋关节假体材料。Howling G I等研究了22 种不同基体和增强相的碳/碳复合材料的生物摩擦学特性与磨粒的生物学反应，结果表明, 碳/碳复合材料磨损率低磨粒直径小于100nm，没有发现明显刺激TNF-α的释放，无潜在的毒性。Adams 等研究了碳/碳复合材料应用于老鼠股骨的情况，结果表明，碳/碳复合材料具有极优异的硬组织相容性，无任何炎症反应。我国也于1977年开展碳质人工骨骼的研究，中国科学院金属研究所和沈阳军区医院曾将碳/碳复合材料用于狗的大腿骨骼和兔子的头骨进行种植对比实验，证明碳/碳复合材料有利于促进骨骼的生成，使骨组织直接长入材料的空隙中[4]。
碳/碳复合材料作为生物医用材料具备诸多优点，在髋关节替换领域展现出广阔的应用前景，但是相比传统材料几百年的发展历史，其研究工作起步较晚，要充分发挥其特点，还有诸多问题需要解决。
(1)从材料制备上分析，现有碳/碳复合材料主要为航空航天领域应用，而缺乏针对生物医用领域应用的碳/碳复合材料的结构设计。作者认为应从生物医用角度出发，根据人体骨骼的真实形态、尺寸和应力分布状况，设计预制体结构，制备髋关节置换专用碳/碳复合材料；
(2)从碳质材料的特性上分析，碳/碳复合材料属于生物惰性材料，本身不具有生物活
性，需要对其进行表面生物活性处理，以更好地应用于临床；
(3)碳/碳复合材料植入体界面处因摩擦造成碳微粒的释放，虽然初步研究证明人体组织没有受到碳微粒的侵害，但是为了植入体的稳定性和避免未知的影响，应设法减少磨损微粒。
短碳纤维增强聚醚醚酮(short carbon fiberreinforced polyetgeretherketone, SCF/PEEK)复合材料的高强度、低弹性模量(与骨接近)的优点让其脱颖而出，有望成为髋关节假体的新一代材料。实验对SCF/PEEK的生物相容性及其制成的髋关节假体生物力学性能进行了研究。实验表明SCF/PEEK的细胞毒性小，是一种无毒、无刺激性、不含致热原物质的，有着良好血液相容性及组织相容性的生物材料，符合医学植入材料的细胞毒性要求，对机体不会造成不良影响，强度符合人体髋关节的力学要求，因此该材料制成的全髋假体在临床上有着很广阔的应用前景，值得进一步开发利用。[5]
3.总结
各种材料的髋关节都有各自的优点和缺陷，还需要经过不断的发展来得到进一步地改善。我认为最主要的改进方式就是表面改性，通过表面改性可以大大减小材料的缺陷。另外，开发新型的人工髋关节材料也十分重要。相信在不久的未来，人们可以免受髋关节疾病的困扰。
4.参考文献
[1]人工髋关节假体材料的研究进展.张磊磊,李贺军,李克智,王朋云,徐新行.材料导
报.2008
[2]人工髋关节假体的分类及设计.覃小东,符俏.中国组织工程研究.2012
[3]人工髋关节用陶瓷材料的研究进展.郭方全,张培志,李莉.机械工程材料.2011
[4]碳素材料.杨国华.中国物资出版社,1999
[5]短碳纤维增强聚醚醚酮为全髋假体材料的生物相容性及力学性能.王克军,郭卫春,唐
谨,余铃,赵胜豪.中国组织工程研究与临床康复.2011
班 级 姓 名 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 分数 一、 填空题（共24 分，每空1分） 1）按照两表面间的润滑状况，可将摩擦分为 干摩擦 、 边界摩擦 、 流体摩擦 和 混合摩擦 。 2）当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接不需要经常装拆时，往往采用螺纹联接中的 螺钉 联接。 3）带传动中，带在带轮上即将打滑而尚未打滑的临界状态下，紧边拉力F 1与松边拉力F 2之间的关系为 112f F F e α=? 。 4）滚动轴承的基本额定寿命L ，是指一批相同的轴承，在相同的条件 下运转，其中 90％ 的轴承在疲劳点蚀前所能转过的总转数，单位为106r 。 5）非液体摩擦滑动轴承限制pv 值，主要是为了防止轴瓦 胶合 失效。 6）弹簧指数C= D/d ，C 越大，弹簧刚度越 小 。 7）当机构处于死点位置时，机构的压力角为 90° 。 8）有一紧螺栓连接，已知预紧力'F =1500N ，轴向工作载荷F =1000N ，螺栓的刚度C b =2000N/mm ，被连接件的刚度C m =8000N/mm ，则螺栓所受的总拉力F 0= 1700 N ，剩余预紧力''F = 700 N ，保证结合面不出现缝隙的最大轴向工作载荷F max = 1875 N 。 9）对于软齿面闭式齿轮传动，通常先按 齿面接触疲劳 强度进行设计，然后校核 齿根弯曲疲劳 强度。 10）蜗杆传动的失效形式主要是 齿面点蚀 、 齿面胶合 和 齿面磨损 ，而且失效通常发生在 蜗轮轮齿上 。 哈工大2005 年秋季学期 机械设计基础（80学时）试题答案
11）在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，等速运动规律使凸轮机构产生刚性冲击，正弦加速度运动规律则没有冲击，等加速等减速、余弦加速度运动规律产生柔性冲击。 二、选择题（共11分，每小题1分） 1）一阀门螺旋弹簧，弹簧丝直径d=2.5mm，因环境条件限制，其弹簧外径D2不得大于17.5mm，则弹簧指数不应超过c) 。 a) 5 ; b) 6.5 ; c) 6 ; d) 7 。 2）平键的剖面尺寸b×h是根据d) 从标准中查取。 a) 传递转矩的大小; b) 载荷特性; c) 键的材料; d) 轴的直径。 3）带传动采用张紧轮的目的是d) 。 a)减轻带的弹性滑动; b) 提高带的寿命; c) 改变带的运动方向; d) 调节带的初拉力。 4）润滑良好的闭式软齿面齿轮传动最常见的失效形式为b) 。 a) 齿面磨损; b) 齿面疲劳点蚀； c) 齿面胶合; d) 齿面塑性变形。 5）在V带传动设计中，取小带轮基准直径d d1≥d dmin，主要是为了考虑 a) 对传动带疲劳强度的影响 a) 弯曲应力; b) 离心拉应力； c) 小带轮包角; d) 初拉力。 6）蜗杆传动中，当其它条件相同时，增加蜗杆的头数，则传动效率 b) 。 a) 降低; b) 提高；c) 不变；d)可能提高，可能降低。 7）工作时只承受弯矩，不传递转矩的轴，称为a) 。 a) 心轴; b) 传动轴; c) 转轴; d) 曲轴。 8）半圆键连接的主要优点是c) 。 a) 对轴的强度削弱较轻; b) 键槽的应力集中较小； c) 适于锥形轴端的连接。
哈尔滨工业大学《材料结构与力学性能》考研大纲 一、考试要求 试卷内容分为两部分：第一部分为材料结构与缺陷；第二部分为材料力学性能。 材料结构与缺陷部分的基本要求是应考者需全面掌握晶体材料结构及其缺陷的基本概念、基本规律、基本原理，要求能灵活运用材料结构与缺陷的基本理论综合分析材料结构与性能的相关性。 材料力学性能的基本要求是：(1)理解并掌握材料弹性变形、塑性变形与断裂等基本力学行为的宏观规律及微观本质，并进一步了解应力状态、试样几何因素以及环境因素对材料力学行为的影响；(2)熟悉材料常用力学性能指标的意义、测试原理、影响因素及其应用范围，具有按照实际工作条件和相关标准、规范等正确选择试验方法和指标进行材料测试、评价及选择材料的能力，并了解改善材料力学性能的基本方法和途径。 二、考试内容 1）材料结构与缺陷部分 a:晶体学基础：原子的结合键、结合能；结合键的特点、与性能的关系；晶体学的基本概念；晶面指数、晶向指数的标定；晶面间距的计算；晶体的对称性。 b:晶体结构：典型纯金属的晶体结构；合金相的晶体结构；离子晶体结构；共价晶体结构；亚稳态结构。 c:晶体缺陷：晶体缺陷的分类、结构、表征、运动特性；空位和间隙原子形成与平衡浓度；位错的基本类型与表征、位错的运动与增殖、位错的弹性性质、实际晶体中的位错；界面、相界、孪晶界；位错及位错与其他晶体缺陷的交互作用。 d:相图：相图的基本规律、分析方法与应用；分析各种类型的二元相图及其晶体的结晶过程和组织；三元相图的基本知识。 2）材料力学性能部分 a:材料基本力学性能试验：(1)掌握静载拉伸试验方法与拉伸性能指标的含义及测定，熟悉典型材料拉伸变形断裂行为与应力－应变曲线；(2)熟悉压缩、弯曲、扭转试验原理、特点及应用，了解应力状态对材料力学行为的影响；(3)掌握布氏、洛氏、维氏硬度试验原理、特点及应用范围。 b:材料变形行为与变形抗力：(1)掌握弹性变形行为及其物理本质，熟悉材料的弹性常数及其工程意义；(2)熟悉材料塑性变形行为及其微观机制，了解材料物理屈服现象；(3)了解材料的理论与实际屈服强度、微观与宏观屈服应力及宏观屈服判据；(4)了解材料强化的基本途径与常用方法。 c:材料断裂行为：(1)了解材料常见断裂形式及其分类方法；(2)熟悉金属延性断裂行为及微观机制；(3)熟悉解理和沿晶断裂行为及微观机制；(4)了解断裂的宏观强度理论。 d:材料的脆性及脆化因素：(1)了解材料脆性的本质及表现，熟悉微观脆性与宏观脆性的联系与区别；(2)熟悉缺口顶端的应力和应变特征，了解缺口试样拉伸行为及缺口敏感性；(3)了解冲击载荷特征与冲击变形断裂特点，掌握缺口试样冲击试验与冲击韧性的意义及应用； (4)了解材料低温脆性的本质及其评定方法。 e:材料裂纹体的断裂及其抗力：(1)了解材料的理论断裂强度，掌握Griffith强度理论及应用；(2)掌握线弹性断裂力学的基本概念与基本原理，了解裂纹尖端塑性区及其修正；(3)了解裂纹体的断裂过程与断裂韧性的测定及其影响因素。 f:材料的疲劳：(1)熟悉高周、低周疲劳行为,s-N与-N疲劳曲线及其经验规律，掌握疲劳抗力的意义及表征；(2)了解疲劳断裂过程、特征及微观机制；(3)掌握疲劳裂纹扩展的断
机械设计基础大作业计算说明书 题目：朱自发 学院：航天学院 班号：1418201班 姓名：朱自发 日期：2016.12.05 哈尔滨工业大学
机械设计基础 大作业任务书题目：轴系部件设计 设计原始数据及要求：
目录 1.设计题目 (4) 2.设计原始数据 (4) 3.设计计算说明书 (5) 3.1 轴的结构设计 (5) 3.1.1 轴材料的选取 (5) 3.1.2初步计算轴径 (5) 3.1.3结构设计 (6) 3.2 校核计算 (8) 3.2.1轴的受力分析 (8) 3.2.2校核轴的强度 (10) 3.2.3校核键的强度 (11) 3.2.4校核轴承的寿命 (11) 4. 参考文献 (12)
1.设计题目 斜齿圆柱齿轮减速器轴系部件设计2.设计原始数据
3.设计计算说明书 3.1 轴的结构设计 3.1.1 轴材料的选取 大、小齿轮均选用45号钢，调制处理，采用软齿面，大小齿面硬度为241~286HBW ，平均硬度264HBW ；齿轮为8级精度。 因轴传递功率不大，对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。 3.1.2初步计算轴径 按照扭矩初算轴径： 6 3 39.55100.2[]P P n d n τ?≥ =式中： d ——轴的直径，mm ；
τ——轴剖面中最大扭转剪应力,MPa ； P ——轴传递的功率，kW ； n ——轴的转速，r /min ； []τ——许用扭转剪应力，MPa ； C ——由许用扭转剪应力确定的系数； 根据参考文献查得106~97C =，取106C = 故 10635.0mm d ≥== 本方案中，轴颈上有一个键槽，应将轴径增大5%，即 35(15%)36.75mm d ≥?+= 取圆整，38d mm =。 3.1.3结构设计 （1）轴承部件的支承结构形式 减速器的机体采用剖分式结构。轴承部件采用两端固定方式。 （2）轴承润滑方式 螺旋角: 12() arccos =162n m z z a β+= 齿轮线速度： -338310175 2.37/6060cos 60cos16n m zn dn v m s πππ β???==== 因3/v m s <, 故轴承用油润滑。
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院 2017\2018年硕士研究生招生复试指导 根据教育部关于加强硕士研究生招生复试工作的指导意见及学校有关要求，硕士研究生入学考试初试合格的考生和推免生均需参加复试，材料科学与工程学科2015/2016年硕士研究生招生复试指导确定如下： 复试比例及主要内容， Ⅰ复试由笔试和面试两部分组成，外国语听力考试在面试中进行。复试的总成绩为280分，其中笔试200分，面试80分。 Ⅱ复试笔试科目 （一）报考080501材料物理与化学学科的考生 以下共有六套考题供考生选择。参加复试的考生须从六套题中任选两套考题回答。每套题100分，共200分。 第一套题：材料X射线与电子显微分析 一、X射线物理基础 1. 连续X射线 2. 特征X射线 3. X射线与物质相互作用（包含相干散射、非相干散射、光电子、X射线荧光及俄歇电子） 二、X射线衍射方向 1. 布拉格方程的推导 2. 布拉格方程的讨论（包含反射级数、干涉指数、消光等） 三、X射线衍射强度 1．原子散射因子 2．结构因子（包括含义、推导及如何用结构因子推导晶体消光规律） 3．多晶体X射线衍射强度影响因素 四、电子光学基础与透射电子显微镜 1. 电子光学 2. 电磁透镜及相差分析。 五、透射电镜的构造 1. 透射电子显微镜结构及成像原理 2. 透射电子显微镜的分辨本质及放大倍数。 六、电子衍射 电子衍射原理及衍射花样的标定 七、透射电子显微镜的衬度原理 1. 质厚衬度 2. 衍衬成像原理 3.消光距离 八、扫描电子显微分析 扫描电子显微镜工作原理及构造，表面形貌衬度原理及应用 九、电子探针显微分析 电子探针仪的结构及工作原理，电子探针仪的分析方法及应用
一、填空题：（每空1分，计32分） 1. 按表面间摩擦状态不同,滑动轴承可分为 液体摩擦 滑动轴承和 非液体摩擦 滑动轴承 2. 普通螺栓连接的凸缘联轴器是通过 摩擦力矩 传递转矩的；铰制孔螺栓连接的凸缘联轴器是通过 剪切与挤压 传递转矩的。 3. 三角形螺纹的牙型角为 60度 ，因其具有较好的 自锁 性能，所以通常用于 连接 。 4. 滑动轴承轴瓦上浇铸轴承衬的目的是 提高轴瓦的减磨耐磨性能 写出一种常用轴承衬材料的名称 轴承合金 。 5. 普通平键的工作面是 两侧面 ，其主要失效形式为 平键被压溃 ，其剖面尺寸b*h 是根据 轴的直径 来选择的。 6. 轮齿折断一般发生在 齿根 部位，为防止轮齿折断，应进行 齿根弯曲疲劳 强度计算。 7. 滚动轴承的基本额定寿命是指一批轴承，在相同运转条件下，其中 90 ％的轴承不发生 疲劳点蚀 前所运转的总转数。 8. 按工作原理不同，螺纹连接的防松方法有 摩擦防松 、 机械防松 和 破坏螺纹副防松 。 9.转速与当量动载荷一定的球轴承，若基本额定动载荷增加一倍，其寿命为原来寿命的 8 倍。 10.蜗杆传动中，蜗杆分度圆柱上的螺旋线升角应等于蜗轮分度圆上的螺旋角，且两螺旋线方向应 相同 。 11.机构具有确定运动的条件是（1） 机构自由度大于零 （2） 原动件数等于自由度数 。 12.曲柄摇杆机构中，当 曲柄 与 机架 处于两次共线位置之一时，出现最小传动角。 13.圆柱螺旋弹簧的特性线是表示弹簧 受力与变形 之间的关系曲线；弹簧受轴向工作载荷时，其簧丝横截面上的应力最大点在 簧丝内侧点 ； 哈工大2004年秋季学期 机械设计基础（80学时） 试题答案
2016年哈工大考研《机械设计基础》真题回忆版 填空题 题目很多，我记不太清了，但是有很多选①②③④这种填空格式的选择题，有几道确定是单选，还有几道我不确定，但是选的一个。考的还是五花八门，大概得认真把机械设计整本书背下来才能打高分。 简答题 第一道问张紧轮怎么布置 第二道是给出两个图问你哪个可以形成油膜，其实是考液体动压润滑的三个必要条件 第三道是给出一个高转速轴，一个低速重载轴，问都应该装哪种轴承 第四道问轴上装两个平键，考虑强度因素，问为什么两轴要呈180度放置 第五道说的是大批量生产一个直径280mm的齿轮套在直径50mm的轴上，问选用哪种结构，轮坯用哪种方式制造 第三题 计算自由度，机构蛮复杂的，但是这种题再难也难不到哪里去啦 第四题 是考虑摩擦圆摩擦角，让你对一个机构受力分析，然后第一问求某滑块速度，第二问求机构的效率。机构挺复杂的，有两个移动副和三个杆件，我时间不够这题没怎么做，大概觉得需要用到考虑摩擦圆摩擦角之后的受力分析，速度瞬心法求速度，还有效率的计算公式。←_←这题14分，特别值钱，但是又难又花时间第五题 凸轮，考对心直动从动件，理论轮廓是圆的一部分，考从动件位移，压力角计算
第六题 齿轮，考齿条刀具加工某齿轮，第一问加工标准的，第二问加工变位的，直接套公式就ok 第七题 轮系，两个周转和一个定轴的组合，问传动比 第八题 等效和速度波动调节，第一问求最大盈亏功，第二问求最大速度最小速度，第三问求它们出现的时间。唔，问题很常规，M-φ曲线比较新鲜，但总体还是很简单第九题 第一道，考的是铰制孔用螺栓，第一问求失效形式，第二问求设计最优结构，第三问求螺栓剪切力并根据校核条件设计直径。 考了十几年的普通螺栓今年突然就出了铰制了！ 第二道，给的图是传送带加斜齿轮，直齿轮的三级传dong装置。在安装小齿轮的高速轴上，装了一对圆锥滚子轴承，给了小齿轮的Fa Fr Ft，传送带对该轴的压li，小齿轮转速，问小齿轮左旋还是右旋对轴承寿命有什么影响 第十题作图题 第一问是让你画联轴器和唇形密封圈，题目没直接提唇形，问的比较隐晦。 第二个题是轴系改错，轴承奇葩了点，是左边一个右边一对儿，不过常考的点还是那些
人工关节材料介绍及其改进 【摘要】本文主要介绍目前主要的人工关节材料（金属材料、陶瓷材料、高分子材料）及它们的改进方法和方向。 【关键词】人工关节材料 【正文】 0.前言 人工关节置换术是二十世纪最成功的骨科手术之一，它让无数患有终末期骨关节疾病的病人重新恢复正常的生活。人工关节是模拟人体关节制成的植入性假体,以代替病变或损伤的关节并恢复其功能。人工关节包括髋、膝、肩、肘、腕、踝等关节,其中以髋关节、膝关节置换为主。但关节置换术后容易出现假体松动、下沉等并发症，严重影响其手术的效果。人工关节使用寿命一般为10-20年。研究表明，由于人工关节材料表面相互摩擦形成的磨屑及随后介导炎症反应引起的骨溶解是人工关节无菌松动的主要原因。因此，降低人工关节面之间的摩擦，减少磨屑的产生可以显著延长人工关节的使用寿命。 1.人工关节介绍 人工关节的材料应具有良好的生物相容性，良好的机械性能，并有很好的耐腐蚀及抗疲劳性等，负重面应耐磨损，同时磨损颗粒不引起严重机体反应。目前尚无任何单一材料能满足上述要求。 1.1金属材料 和其它材料相比，金属材料具有高强度、高韧性、易加工等特点，常用来制作结构复杂和必须承受很大力量的人工关节。 早期的金属材料以不锈钢为主，它具有优良的加工性能和适当的抗压强度，但由于不锈钢在人体内长期放置会导致恶性肿瘤的发生。目前常用的金属材料有316L不锈钢、钛合金（Ti-6A1-4V）、钴铬钼合金（Co-Cr-Mo）及钴镍合金（MP35N）等。钴铬钼合金(Co- Cr-Mo) 与不锈钢相比，具有优良的生物相容性，耐磨性、耐腐蚀性和综合机械性能都比较好，但其不适于机械加工。钛及钛合金相对密度小、弹性模量较低、机械强度高,且耐蚀性和抗疲劳性均优于不锈钢与钴基合金,是人工关节更适宜的金属材料,最常用的钛合金是Ti - 6Al - 4V。 金属材料作为人工关节材料的主要缺点是金属材料人工关节的关节面容易磨损，磨损后的产物导致机体出现不良的生理反应，引起关节周围的一系列组织发炎和关节松动。同时Ti-6Al-4V、钴-铬-钼合金中含有铬、钴等，如果形成离子状态就会对人体产生毒害作用，这些有害金属离子不断积累，当到达一定量时就会产生致癌作用，对机体健康十分不利。 1.2陶瓷材料 陶瓷被应用于人工关节，目前最常用的是Al2O3 和ZrO2 陶瓷。陶瓷材料强度高，耐磨性好，化学稳定性和耐蚀性强；并且陶瓷材料的离子结构可以吸引带极性的液体, 使之均匀地覆盖在陶瓷的表面, 有利于形成流体薄膜润滑效果，这有助于降低在人体中的磨损。陶瓷材料可以在体内保持生物惰性，不会有金属离子析出，特点突出。但陶瓷材料韧性低、脆性大,且弹性模量远大于人体自然骨,故生物力学匹配性差,在使用过程中常出现脆性断裂和骨损伤等。 1.3高分子材料 有机高分子材料（臼）多与陶瓷、不锈钢等高强度材料（人工关节头）结合应用于人工关节的工艺当中。用于人工关节的高分子材料主要有硅橡胶、聚乙烯及超高分子量聚乙烯等。 高分子材料使用早期效果较好，但长期随访病例发现由于其晚期磨损严重，造成人工关节出现晚期松动现象。磨损产生的碎屑迁移到骨水泥/骨界面，因巨噬细胞反应引起骨吸收，导致支撑关节的骨恶化、固定消失、无菌松动产生并最终置换失败。
2012哈工大机械设计基础真题回忆版上一年考前两个月因为没有找到2011年真题而很惘然的时候，我找到了某人士的热心回忆版。今年终于到我考完了，感觉还不错，是时候让我回馈这个网站了，现呈上我的2012的回忆版，考完这晚就默写出来，大概有个百分之八九十吧。希望能给有志考上哈工大的你们一点点鼓励。 一、填空题： 1.规定涡轮加工刀具的原因。 2.梯形螺纹的牙型角 3.齿面接触应力是否每处接触点都一样？ 4.滚动轴承的寿命计算及定义 5.多级减速箱输出轴按高速还是低速计算？ 6.提高螺纹连接刚度的措施：（减少）螺栓刚度，举例 7.轴承部件轴向固定的三种方式 二、简答题 1.齿轮传动的载荷系数的组成及其分别影响系数 2.软齿面闭式齿轮传动设计准则，怎么选择M和Z？ 3.非液体摩擦滑动轴承设计校核准则？ 4.图1中带受应力最大为何处？应力组成。
三、计算题（8题） 1.自由度计算，问某一杆为主动件，机构运动是否确定，一般题。《机械原 理试题精选与解答》里面的会做，这个也没问题的 2.刨床刨削机构。在《机械原理试题精选与解答》P39例2.19的基础上加了 几个问：1.摆杆摆角大少？2.知AD尺寸，求其他杆尺寸3.标出曲柄AB 运动方向4.什么位置CD角速度最大？ 3.（1）画出该位置凸轮转角，推杆位移，压力角。（2）推程角，远休止角， 回程角，近休止角的计算数值。（3）若推程时压力角最大为45°，问a 的取值。（两轮大小相同为R） 4.加工齿轮及变位。P85例4.17,（1）（2）问。跟03到05中的某一年的真 题基本是一样的。第三个问特别点：求变位后da（齿顶圆直径），rb（基圆半径）
《计算机图形学》课程教学大纲 课程编号：S4030190 课程中文名称：计算机图形学 课程英文名称：Computer Graphics 总学时：30 讲课学时：20 实验学时：10 总学分：2 授课对象：计算机科学与技术专业、信息安全专业、生物信息技术专业 先修课程：高级语言程序设计，数据结构与算法 课程分类：专业课 开课单位：计算机科学与技术学院 一、课程教学目的 《计算机图形学》是计算机科学与技术专业本科教学中的一门重要的专业课。在计算机科学与技术专业的教学计划中占有重要地位和作用，其主要特点是理论与实践结合性强，是许多后续课程(如图像处理，模式识别，多媒体技术，虚拟现实，计算机视觉等)的基础课程，在CAD/CAM、（汽车、船舶、飞机的）外形设计、计算机动画、计算机艺术、过程控制、系统环境模拟、地理信息系统、科学计算的可视化等领域都有重要的应用。学习本课程旨在使学生掌握基本图形生成算法、图形变换与裁剪、真实感图形生成算法、计算机动画技术的基本原理，在此基础上，通过编写算法实现程序加深对图形学基本内容的理解，提高用理论指导实践的能力，为学生今后学习其他相关课程和从事计算机图形学及其应用方面的研究打下坚实基础。 二、教学内容及学时安排 1. 绪论(2学时) 计算机图形学的研究内容及其与相关学科的关系，计算机图形学的发展与应用 2. 图形输入输出设备(2学时) 交互式计算机图形处理系统的组成，图形输入设备，图形输出设备，图形显示原理，图形软件标准
3. 基本图形生成算法(4学时) 直线、圆弧的DDA生成算法、Bresenham生成算法，扫描线填充算法的基本原理，有序边表算法，边填充算法，种子填充算法的基本原理，简单的种子填充算法，扫描线种子填充算法 4. 图形变换与裁剪(6学时) 窗口视图变换，齐次坐标技术，二、三维图形几何变换，平行投影、透视投影变换，线段的Cohen-Sutherland裁剪、Liang-Basky裁剪算法，多边形的逐边裁剪、双边裁剪算法 5. 计算机动画(2学时) 传统动画与计算机动画，计算机动画中的常用技术，用flash制作简单的二维动画的方法 6. 高级计算机图形学快速浏览(4学时) 包括：自由曲线设计专题，几何造型与分形艺术专题，颜色科学及其应用专题，真实感图形显示专题 三、教学基本要求 1．课程基本要求 要求学生在学习完本课程以后，能对计算机图形学的研究内容及其应用方向有一个全面的认识和了解，了解计算机图形学的研究内容及其与相关学科的关系，了解计算机图形学在汽车、船舶、飞机的外形设计，以及计算机动画、计算机艺术、过程控制、系统环境模拟、虚拟现实等领域中的应用，掌握一些基本的图形生成算法(包括直线和圆弧的生成算法、区域填充算法、图形几何变换、投影变换，线段裁剪、多边形裁剪算法等)和图形显示原理，三维实体的基本表示方法、以及三维真实感图形显示的方法、常用的计算机动画技术等内容，为以后深入研究和从事相关领域的科研奠定基础。 2．实验基本要求 为了加深掌握常用的图形生成算法的基本原理，配合教学内容安排相应的实验，共10学时，以验证课堂的理论；进一步培养学生的动手能力、设计能力和解决问题的能力。 （1）编程实现一个基本图形生成算法（直线、圆弧生成算法，实区域填充算
Harbin Institute of Technology 人工髋关节材料的研究 院系：英才学院 班级： 1 姓名： 学号： 时间： 2012.12.05 哈尔滨工业大学
摘要：随着科学技术的发展，人工髋关节开始得到广泛的应用。髋关节作为一个经常活动的关节，对材料的要求非常高。本文阐述了人工髋关节假体材料的性能要求和研究进展。 关键词：人工关节髋关节材料 0.引言 随着社会的进步，人们的生活质量越来越得到重视。关节疾病一直都严重影响着人们的正常生活，因此人工关节，特别是人工髋关节，越来越受到大家的关注。据统计，全球每年有110万例的髋关节植入[1]，并呈现逐年递增的趋势。但就目前而言，人工髋关节的效果还差强人意，主要是未能找到特别合适的人工髋关节材料。因此，我们要探究一下各种人工髋关节材料的优缺点，以促进人工髋关节的发展与进步，使患者的生活质量能够进一步地提高。 1.性能要求 髋关节的受力十分复杂，同时承受拉力、压力、扭转和界面剪切力以及反复疲劳、磨损的综合作用，并且要经受体液的腐蚀作用。临床医学认为，人工髋关节作为植入器官应具备以下几项性能： (1)生物相容性。生物组织相容性要求髋关节假体材料不能对周围组织产生毒副作用, 组织对植入材料无排斥反应；生物力学相容性要求髋关节假体材料的弹性模量、强度和韧性与人的皮质骨相匹配，在负载情况下，髋关节假体与所接触的组织所发生的形变要彼此协调，并且植入期间假体材料与周围的骨组织结合良好，不发生松动和下沉； (2)生物摩擦学性能。要求髋关节假体材料的摩损率低，磨损颗粒数量少且对人体组织无不良影响； (3)抗腐蚀、耐疲劳性能。要求髋关节假体材料在人体环境中经受化学腐蚀和电化学腐蚀而不失效，在人体循环疲劳作用下不损伤； (4)制备工艺和服役寿命。要求髋关节假体材料易于合成和制造，便于批量生产和质量检测，设计服役寿命应达到10~20年。 2.假体材料[2] 2.1 金属材料 主要有不锈钢、钴铬合金、钛合金等。 (1)不锈钢：不锈钢具有优良的加工性能和足够的强度，但易产生缝隙腐蚀、摩擦腐蚀以及疲劳腐蚀等问题。目前不锈钢材料主要应用于髋关节置换的低端产品中，常用的型
1、课程代码 2、课程名称 材料科学基础 3、授课对象 金属材料工程专业本科生 4、学分 3.5 5、修读期 第4学期 6、课程组负责人 彭志方教授、雷燕讲师 7、课程简介 材料科学基础是材料科学与工程专业一级学科公共主干专业课。本课程将系统、全面地介绍材料基础理论知识，诸如材料的结合键、材料的晶体结构、晶体结构缺陷、材料的相结构与相图、材料的凝固、材料中的扩散，材料的塑性变形与强化、材料的亚稳态。本课程着眼于材料基本问题、从金属材料的基本理论出发，将高分子聚合物材料、陶瓷材料、复合材料等结合在一起，使学生能把握材料的共性，熟悉材料的个性。通过理论教学与实验教学，使学生不仅能掌握基本理论，善于分析和解决问题，同时也培养学生的动手能力、验证理论、探索新知识的能力。本课程也是材料科学与工程专业的技术基础课，它为该专业学生的后续课程，如材料加工成型、材料热处理、材料的性能、工程材料学、材料测试、材料的近代研究方法、计算机在材料科学中的应用等提供基础。 8、实践环节学时与内容或辅助学习活动 材料科学基础综合实验1周 9、课程考核 布置课后作业，作为平时成绩，占30％。 期末考试为闭卷考试，卷面考试成绩占70％。 10、指定教材 石德珂，材料科学基础，机械工业出版社，2006 11、参考书目 [1] 物理冶金基础，冶金工业出版社，唐仁正，1997 [2] 材料科学基础，哈尔滨工业大学出版社，赵品，谢辅洲，孙文山.，2000 [3] 材料科学基础，清华大学出版社，潘金生等，1998 [4] 金属学，上海科技出版社，胡庚祥，钱苗根.，1980 12、网上资源
1、课程代码 2、课程名称 材料工程基础 3、授课对象 金属材料工程专业本科生 4、学分 2.5 5、修读期 第5学期 6、课程组负责人 李正刚讲师、梁夏讲师 7、课程简介 《材料工程基础》是材料专业学生的重要技术基础课，主要阐述了固态相变的基础理论和材料强化的基本工艺方法，并介绍了常用的各种工程材料。本课程重点放在基本现象、基本概念和基本方法上，主要内容包括钢的加热转变、冷却转变、回火转变，珠光体相变，马氏体相变，贝氏体相变，钢的退火、正火、淬火和回火和工业用钢、铸铁及有色合金等内容。阐明了钢在不同工艺条件下的组织转变规律，介绍基本的和成熟的相变理论。并运用有关基本知识分析认识和研究材料发展的内在规律，提出提高材料强韧性的途径。对不同种类材料的合金化问题分别进行了分析，目的在于是学生掌握如何根据构件的服役条件和对性能的要求正确地选择材料和合理地制订工艺。 8、实践环节学时与内容或辅助学习活动 材料工程基础综合实验1周 9、课程考核 布置课后作业，作为平时成绩，占30％。 期末考试为闭卷考试，卷面考试成绩占70％。 10、指定教材 崔忠析，金属学与热处理，机械工业出版社， 1993 11、参考书目 [1] 胡光立，谢希文. 钢的热处理. 西安：西北工业大学出版社，1993 [2] 戚正风. 金属热处理原理.北京：机械工业出版社，1988 [3] 安运铮. 热处理工艺学. 北京：机械工业出版社，1988 12、网上资源
1分，共30分） 本题分数 1. 机构具有确定运动的条件是机构的自由度大于零且机构的原动件数等于机构的自由度。 2. 在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中，等速运动规律运动规律有刚性冲击；等加速等减速运动规律和余弦加速度运动规律有柔性冲击； 正弦加速度运动规律无冲击。 3. 带传动工作时，最大应力发生在在紧边进入小带轮处，带传动的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。 4. 一对渐开线直齿圆柱齿轮正确啮合条件为：模数相等和压力角相等，齿轮连续啮合传动条件为：重合度大于1 。 5. 在齿轮传动设计时，软齿面闭式传动常因_ _齿面点蚀而失效，故通常先按齿面接触疲劳强度设计公式确定传动的尺寸，然后验算齿轮的齿根弯曲疲劳强度。 6. 齿轮传动以及蜗杆传动的效率均包括：（1）轮齿啮合效率η1、 （2）搅油效率η2、（3）轴承效率η3；总的传动效率为：η=η1η2η3。
7．在矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹和三角形螺纹四种螺纹中，传动效率最高的是矩形螺纹；双向自锁性最好的是三角形螺纹；只能用于单向传动的是锯齿形螺纹。 8. 普通平键的工作面是两侧面；楔键的工作面为键的__上下_____面，平 键的剖面尺寸b×h按轴径d 来查取。 9. 代号为72308的滚动轴承，其类型名称为角接触球轴承，内径为 40 mm，2 为宽度系列代号， 3 为直径系列代号。 10. 圆柱螺旋压缩弹簧在工作时最大应力发生在弹簧丝内侧。 (每题4分,共20分) 答：速度瞬心定义为：互相作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其相对速度为零的重合点。或说是作平面相对运动的两构件上在任一瞬时其速度相等的重合点（即等速重合点）。 三心定理：作平面运动的三个构件共有三个瞬心，他们位于同一直线上。 2．带传动中的弹性滑动与打滑有什么区别？ 答：弹性滑动和打滑是两个截然不同的概念。打滑是指由于过载引起的全面滑动，是一种传动失效的表现，应当避免。弹性滑动是由带材料的弹性和紧边、松边的拉力差引起的。只要带传动具有承载能力，出现紧边和松边，就一定会发生弹性滑动，所以弹性滑动是不可以避免的。 3．按轴工作时所受载荷不同，可把轴分成那几类？如何分类？ 答: 转轴，心轴，传动轴。 转轴既传递转矩又承受弯矩。 传动轴只传递转矩而不承受弯矩或承受弯矩很小。 心轴则承受弯矩而不传递转矩。
人工关节题库1-4-10
问题： [单选,A2型题,A1A2型题]Charnley型人工髋关节小头型设计是为了（）。 A.节省材料 B.减小头臼之间的摩擦力 C.增加关节稳定性 D.延长关节小头的使用寿命 E.增加人工髋关节的活动度 在压力不变，材料相同情况下，Charnley型人工髋关节小头型设计可减少头臼之间的摩擦力，从而减小臼与骨组织间的剪切力，减少术后松动的发生率。
问题： [单选,A2型题,A1A2型题]女性，67岁。因膝关节骨性关节炎继发较严重的膝内翻，拟行膝关节置换术。根据患者情况，选择哪种假体为好（）。 A.髁型人工膝关节 B.铰链式人工膝关节 C.铰链旋转式人工膝关节 D.球臼式人工膝关节 E.单髁型人工膝关节 膝关节骨性关节炎继发较严重的膝内翻时，膝部稳定结构正常，故行髁型人工膝关节置换为好。
问题： [单选,A2型题,A1A2型题]女性，40岁。胫骨上端肿瘤切除后拟行膝关节置换，选择哪种假体为好（）。 A.髁限制型人工膝关节 B.铰链式人工膝关节 C.铰链旋转式人工膝关节 D.球臼式人工膝关节 E.后稳定型人工膝关节 胫骨上端肿瘤行胫骨上端骨切除术后，膝部稳定结构被破坏，故行铰链旋转式人工膝关节置换为好。 天津11选5 https://www.doczj.com/doc/5e11217381.html,
问题： [单选,A4型题,A3A4型题]男性，66岁。3年前摔伤右髋部，临床诊断右股骨颈骨折，在当地医院采用多枚空心螺钉内固定。1年半前骨折愈合取出内固定开始正常行走。近半年来出现右髋部疼痛，行走跛行并逐渐加重。最可能的诊断是（）。 A.A.骨性关节炎 B.股骨头坏死 C.类风湿关节炎 D.髋关节结核 E.慢性髋关节脱位
哈尔滨工业大学材料科学与工程学院 2012\2013年硕士研究生招生复试指导 根据教育部关于加强硕士研究生招生复试工作的指导意见及学校有关要求，硕士研究生入学考试初试合格的考生和推免生均需参加复试，材料科学与工程学科2011年硕士研究生招生复试指导确定如下： 复试比例及主要内容， Ⅰ复试由笔试和面试两部分组成，外国语听力考试在面试中进行。复试的总成绩为280分，其中笔试200分，面试80分。 Ⅱ复试笔试科目 （一）报考080501材料物理与化学学科的考生 以下共有六套考题供考生选择。参加复试的考生须从六套题中任选两套考题回答。每套题100分，共200分。 第一套题：材料X射线与电子显微分析 一、X射线物理基础 1. 连续X射线 2. 特征X射线 3. X射线与物质相互作用（包含相干散射、非相干散射、光电子、X射线荧光及俄歇电子） 二、X射线衍射方向 1. 布拉格方程的推导 2. 布拉格方程的讨论（包含反射级数、干涉指数、消光等） 三、X射线衍射强度 1．原子散射因子 2．结构因子（包括含义、推导及如何用结构因子推导晶体消光规律） 3．多晶体X射线衍射强度影响因素 四、电子光学基础与透射电子显微镜： 1. 电磁透镜的像差种类、消除或减少像差的方法； 2. 透射电子显微镜结构、成像原理 五、电子衍射： 1. 爱瓦尔德球图解法 2. 晶带定理与零层倒易面 3. 电子衍射基本公式 参考书目： 周玉、武高辉编著，《材料X射线与电子显微分析》，哈尔滨工业大学出版社。 第二套题热力学 一、热力学基本规律 1．物态方程 2．热力学第一定律 3．热容量和焓 4．热力学第二定律 5．熵和热力学基本方程 6．熵增加原理的简单应用
大作业计算说明书 题目：平面连杆机构设计 学院：英才学院 班号：1236405班 学号：6121820510 姓名：林海奇 日期：2014年9月27日 哈尔滨工业大学
大作业任务书 题目：平面连杆机构设计 设计原始数据及要求： l为70mm，摆角ψ为35°，摇杆行程速比系设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度 3 ∠，值数K为1.2，摇杆CD靠近曲柄回转中心A一侧的极限位置与机架间的夹角为CDA 为50°，试用图解法设计其余三杆的长度，并检验（测量或计算）机构的最小传动角γ。
目录 1.设计原始数据及要求 (1) 2.设计过程 (1) 2.1计算极位夹角θ 2.2绘制机架位置线及摇杆的两个极限位置 2.3确定曲柄回转中心 2.4确定各赶长度 2.5验算最小传动角γ 3.参考文献 (2)
1. 设计原始数据及要求 设计一曲柄摇杆机构。已知摇杆长度3l 为70mm ，摆角ψ 为35°，摇杆行程速比系数K 为1.2，摇杆CD 靠近曲柄回转中心A 一侧的极限位置与机架间的夹角为CDA ∠ ，值为50°，试用图解法[1]设计其余三杆的长度，并检验（测量或计算）机构的最小传动角γ 。 2.设计过程 2.1计算极位夹角θ 1 1.21 18018016.361 1.21 K K θ--=? =??=?++ 式中，θ ——极位夹角； K ——摇杆行程速比系数。 2.2绘制机架位置线及摇杆的两个极限位置 平面上任取一点D ，作一水平线AD 作为机架位置线，由∠CDA=50°和50ψ=? 确定CD 杆的两个极限位置。并作CD=70mm 。如图1所示： 2.3确定曲柄回转中心 曲柄的回转中心必在A ，C1,C2所在的圆上，只要确定该圆即可作出A 的位置。由 16.36θ=? 得出12C C 所对圆心角为∠C 1OC 2=32.72°，则∠OC 1C2=∠OC 2C 1=73.64°， 作出该两角，即可确定圆心O 的位置。作出圆O ，与机架位置线的左侧交点即为A 。如图2所示
哈工大 2006 年 春 季学期 机械设计基础 试 题 答案 一、 填空题（每空1分，共24分） ．两构件通过 点 或 线 接触组成的运动副称为高副。 2．连杆机构在运动过程中只要存在_极位夹___角，该机构就具有急回作用，其急回程度用 行程速比 _系数表示。 3．标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的 模数 和 压力角 都相等，齿轮的 螺旋 角相等而旋向 相反 。 4. V 带传动的主要失效形式是 打滑 和 疲劳破坏 。 5. 在凸轮机构四种常用的推杆运动规律中， 等速 运动规律有刚性冲 击； 等加速等减速 运动规律和 余弦加速度 运动规律有柔性冲击； 正弦加速度 运动规律无冲击。 6. 代号为31308的滚动轴承，其名称为 圆锥滚子轴承 ，内径为____40____mm ， 直径系列代号为____3____，宽度系列代号为____1___。 7.按受载类型，轴可分为转轴、___心____轴和____传动____轴；转轴所受载荷为 转矩和弯矩 。自行车前轴属__心___轴。 8. 滑动轴承轴瓦上浇铸轴承衬的目的是 节省贵重材料 和 增加强度 。
(共16分) 1. 简述带传动中弹性滑动和打滑的概念，两者有何不同？（4分） 答：弹性滑动是由于带的弹性变形引起的带与轮之间的相对滑动，是带传动固有的特性，是不可避免的。打滑是当传递的有效拉力大于极限摩擦力时，带与轮间的全面滑动。打滑将造成带的严重磨损并使从动轮的转速急剧降低，致使传动失效，应该避免。 2. 什么是曲柄摇杆机构的死点位置？（4分） 答：曲柄摇杆机构中，当曲柄与连杆共线时，若摇杆为原动件，则机构出现卡死或运动不确定现象，称为死点位置。 3. 轴的当量弯矩公式22)(T M M e α+=中系数α的含义是什么？如何取值？（4分） 答： α是考虑转矩与弯矩产生的应力性质不同而引入的应力校正系数。 对于不变的转矩，取α＝0.3； 对于脉动循环的转矩，取α＝0.6； 对于对称循环的转矩，取α＝1。 4.试述形成液体动压油膜的必要条件是什么？（4分） 答： 1、相对滑动表面之间必须形成收敛形间隙； 2、要有一定的相对滑动速度，并使润滑油从大口流入，从小口流出； 3、间隙间要充满具有一定粘度的润滑油。
人口平均寿命的增加和老龄化的加剧,各种骨与关节疾病,特别是退行性疾病的发病率不断升高以及患者对医疗服务需求的增加极大地刺激了骨与关节外科的发展。近半个世纪以来,随着生物医学工程技术的进步,骨与关节外科的发展更是日新月异。1998年4月,瑞典隆德大学骨科主任、欧洲骨科研究会主席Lars Lidgren教授首先发起并倡议将2000年~ 2010年确定为国际“骨与关节十年”(Bone and Joint Decades)。我国政府对这一倡议也给予了高度重视,并由中华医学会骨科学分会代表中国于2002年10月加入了“骨与关节十年”这一国际性活动,同时正式签署了宣言。在此基础上还成立了中欧骨科学术交流学会(SEOAEC),进一步加强了我国骨与关节外科工作者与国际同行的学术交流。近几年来人工关节置换技术得到了长足的发展,包括材料学、生物力学、假体设计及手术技术等各个方面。本文主要介绍人工关节材料的研究进展。 1人工关节材料的种类 1.1金属材料不锈钢是最早的人体金属植入材料。316L不锈钢是制作医用人工关节比较常用的廉价金属材料,主要用于制作关节柄和关节头[1]。但临床表明316L不锈钢植入人体后,在生理环境中,有时会产生缝隙腐蚀或摩擦腐蚀以及疲劳腐蚀破裂等问题,并且会因摩擦磨损等原因释放出Ni2+、Cr3+和Cr5+,从而引起假体松动,最终导致植入体失效[2]。因此,对316L不锈钢而言,提高耐腐蚀性是关键。 钴基合金通常指Co-Cr合金，在人工关节制作方面有着广泛的应用。美国材料实验协会推荐了4种可在外科植入中使用的钴基合金,它们是:锻造Co-Cr-Mo合金(F76),锻造Co-Cr-W-Ni合金(F90),锻造Co-Ni-Cr-Mo合金(F562),锻造Co-Ni-Cr-Mo-W-Fe合金(F563)。其中锻造Co-Cr-Mo合金和锻造Co-Ni-Cr-Mo合金已广泛用于植入体的制造[3]。ISO 允许用于制作人工关节部件的钴基合金已达到6种,这充分说明钴基合金在人工关节制作方面有着广泛的应用。临床实践证实钴基合金具有很高的强度和优异的抗腐蚀性,无明显毒副作用。 Ti-Ti合金因其生物相容性好以及良好的综合机械性能,在人体植入材料当中得到了广泛的应用。20世纪50年代美国和英国首先将纯钛用于生物体。我国首先由北京有色金属研究总院与天津市骨科医疗器械厂生产的钛人工股骨和髋关节于1973年用于临床。后来发现Ti-6Al-4V合金的性能优于纯钛,因此,Ti-6Al-4V合金作为人体植入材料得到了广泛应用。Ti-6Al-4V合金的生物相容性比不锈钢和Co-Cr-Mo 合金都要强,耐蚀性好,其弹性模量与骨骼接近,且密度小(4.51g/cm3),可用于人工关节及骨科内固定器的制造[4]。由于钒能引起慢性炎症、铝离子与无机磷结合,使体内缺磷,将诱发老年痴呆症等。且其弹性模量为骨弹性模量的4～10倍，种植体与骨弹性模量之间的不匹配,使得载荷不能由种植体很好地传递到相邻骨组织,出现“应力屏蔽”现象,从而导致种植体周围出现骨吸收,最终引起种植体松动或断裂。因此,开发研究生物相容性更好、弹性模量更低的新型医用β钛合金,成为生物医学金属材料研究的重点。 1.2有机高分子材料用于人工关节制备的典型高分子材料有硅橡胶、聚乙烯和超高分子量聚乙烯等。聚乙烯首先用于人工关节,随后采用了性能更好的超高分子量聚乙烯,较好地改善了人工关节的摩擦磨损问题,延长了使用寿命。但经长期随访病例显示:聚乙烯晚期的磨损问题相当严重。Charnley 等采用放射法测定Charnley型髋臼假体内面的磨损率为0.1～0.19mm/年,这相当于每年每个关节产生2×107～4×1010个小于10μm的超高分子量聚乙烯碎屑,这些碎屑可引起人工关节周围的骨溶解等现象。McCoy等提出,髋臼磨损是磨损诱导骨溶解的强力指示,他在测量了35个Charnley型全髋臼杯厚度后发现其中27个发生了磨损,这些出现磨损的病例股骨距平均吸收了512mm。Agins报道了68例有股骨距吸收的人工髋关节术后病例髋臼磨损情况,发现其中40例X线检查显示聚乙烯磨损[5]，表明聚乙烯磨损与假体松动密切相关。1.3陶瓷材料整体或重要部分使用了生物陶瓷材料的人工关节统称陶瓷人工关节。以氧化铝和氧化锆为主的陶瓷配伍假体大量应用于临床。高纯Al2O3生物陶瓷主要用于关节头和关节臼的制备,羟基磷灰石(HA)主要用于人工关节柄部的涂层。1972年Boutin首先报道了用Al2O3陶瓷制作的人体髋关节在生理和摩擦学方面的优越性及其在临床上的应用。高纯Al2O3陶瓷化学性能稳定,生物相容性好,呈生物惰性;其硬度高,耐磨性能好,磨损率比其它材料小。一项500000例现代陶瓷股骨头关节的随访表明,其碎裂发生率为0.004%，即使发生率再升高,其断裂率仍然远远低于股骨金属柄0.27%的断裂率。但Al2O3陶瓷属脆性材料,其抗折强度和抗冲击韧性较低;其弹性模量远高于人体骨,与骨匹配性差,在使用过程中会出现脆性破坏和骨损伤。 人工关节材料的研究进展 陈铁柱李晓声 作者单位：421001湖南衡阳，南华大学在读硕士生（陈铁柱，工作单位为湖南省人民医院）；湖南省人民医院（李晓声）