4 نوع مفاصل چیست؟ یک راهنمای کامل

را 4 نوع مفاصل عبارتند از: مفاصل فیبری ، مفاصل غضروفی ، مفاصل سینوویال ، and مفاصل گومفوز . این طبقه‌بندی‌ها بر اساس ساختار و درجه حرکتی هستند که اجازه می‌دهند - از کاملاً غیرقابل حرکت تا بسیار متحرک. در مهندسی مکانیک، مفصل جهانی یک نوع مفصل تخصصی است که حرکت چرخشی را بین شفت ها در زوایای مختلف منتقل می کند و آن را به یکی از مکانیسم های مهم در پیشرانه های خودرو و ماشین آلات صنعتی تبدیل می کند.

مفاصل فیبری: حرکت صفر، حداکثر پایداری

مفاصل فیبری توسط بافت همبند متراکم - در درجه اول کلاژن - به هم متصل می شوند و اجازه می دهند حرکت کم و بدون حرکت . آنها در جایی یافت می شوند که صلبیت برای حفاظت یا پشتیبانی ساختاری ضروری است.

زیرگروه های کلیدی

• بخیه ها: فقط در جمجمه یافت می شود. استخوان ها مانند قطعات پازل به هم متصل می شوند و توسط الیاف کوتاه شارپی بسته می شوند. در سن 30-20 سالگی، بیشتر بخیه ها شروع به استخوانی شدن می کنند (کاملاً جوش می زنند).
• Syndesmoses: استخوان ها توسط یک رباط یا غشای بین استخوانی به هم متصل می شوند و امکان حرکت بسیار جزئی را فراهم می کنند. مثال: مفصل تیبیوفیبولار دیستال در مچ پا.
• گومفوس ها: یک مفصل گیره ای که منحصراً در جایی یافت می شود که دندان ها از طریق رباط پریودنتال به استخوان فک گیر می کنند. از نظر فنی یک زیرگروه از مفاصل فیبری است، گاهی اوقات به عنوان دسته چهارم خود ذکر می شود.

مفاصل فیبری اکثر مفاصل جمجمه را تشکیل می دهند - وجود دارند 22 استخوان در جمجمه انسان تقریباً 8 خط بخیه اصلی به هم متصل می شوند.

مفاصل غضروفی: حرکت محدود با جذب ضربه

مفاصل غضروفی استخوان ها را از طریق غضروف به هم متصل می کنند. اجازه می دهند حرکت محدود و در جذب نیروهای فشاری برتری دارند. دو نوع فرعی وجود دارد:

Syncchondroses در مقابل Symphyses

را intervertebral discs—a type of symphysis—absorb up to 3 برابر وزن بدن در نیروی فشاری در طول فعالیت های عادی روزانه. ساختار فیبروغضروفی آنها دلیلی است که ستون فقرات انسان می تواند بارهای قابل توجهی را بدون شکستگی تحمل کند.

مفاصل سینوویال: متحرک ترین و رایج ترین

مفاصل سینوویال شایع ترین نوع در بدن هستند و وسیع ترین دامنه حرکت را امکان پذیر می کنند. آنها توسط a تعریف می شوند حفره سینوویال پر از مایع سینوویال ، articular cartilage, and a joint capsule. There are 6 زیرگروه طبقه بندی بر اساس شکل و حرکت:

• توپ و سوکت: بیشترین دامنه حرکتی (خم شدن، امتداد، چرخش، دور). مثال: مفاصل لگن و شانه. مفصل ران می تواند تا 120 درجه خمیدگی .
• لولا: حرکت تک محوری (فقط خم شدن/اکستنشن). مثال: مفاصل آرنج و زانو. زانو می تواند تا خم شود 135 درجه .
• محور: چرخش حول یک محور. مثال: مفصل آتلانتواکسیال (به چرخش سر تا 90 درجه در هر طرف اجازه می دهد).
• کندیلوئید (بیضی): حرکت دو محوره بدون چرخش مثال: مفصل مچ دست (رادیوکارپال)، مفاصل متاکارپوفالانژیال.
• زین: دو محوره، با آزادی بیشتر از کندیلوئید. مثال: مفصل کارپو متاکارپال انگشت شست - برای گرفتن مخالف بسیار مهم است.
• هواپیما (سرخوردن): سطوح صاف روی هم می لغزند. مثال: مفاصل بین کارپال در مچ دست، مفصل آکرومیوکلاویکولار.

را human body contains approximately در کل 360 مفصل ، and the majority of freely movable joints are synovial. Synovial fluid—produced by the synovial membrane—has a viscosity similar to egg white and reduces joint friction to nearly zero under normal loading conditions.

گومفوز: مفصل تخصصی میخ و سوکت

گومفوز یک مفصل فیبری بسیار تخصصی است که یافت می شود منحصراً بین دندان و استخوان . ریشه هر دندان توسط رباط پریودنتال (PDL) - شبکه ای متراکم از رشته های کلاژن - به حفره آلوئولی خود در فک بالا یا فک پایین متصل می شود.

در حالی که از نظر فنی غیرقابل حرکت است، PDL اجازه می دهد حرکت فیزیولوژیکی میکروسکوپی تقریباً 25 تا 100 میکرومتر تحت نیروی جویدن (جویدن). این ریز تحرک از شکستگی مستقیم استخوان تحت بارهای گاز گرفتنی که می تواند به آن برسد جلوگیری می کند تا 200 پوند نیرو روی دندان های آسیاب

در برخی از سیستم‌های طبقه‌بندی، گومفوز به‌عنوان چهارمین نوع مفصل مستقل در کنار مفاصل فیبری، غضروفی و ​​سینوویال ذکر می‌شود، زیرا ساختار و عملکرد منحصربه‌فردی آن از بخیه‌ها یا syndesmoses معمولی متمایز است.

را 4 Types of Joints at a Glance

مفصل جهانی: پاسخ مهندسی به انتقال حرکت زاویه ای

الف مفصل جهانی (U-joint) یک کوپلینگ مکانیکی است که امکان انتقال حرکت چرخشی و گشتاور را بین دو شفت که در یک خط مستقیم نیستند - به طور موثر در زوایای معمول بین 1 درجه و 30 درجه ، with some heavy-duty designs handling up to 45°.

چگونه یک مفصل جهانی کار می کند

را standard Cardan U-joint consists of two yokes connected by a cross-shaped trunnion (also called a spider). As one shaft rotates, the spider transmits motion to the second yoke. الفt any non-zero angle, the output shaft rotates at a variable speed حتی زمانی که ورودی ثابت است - تکمیل یک چرخه کامل از نوسانات سرعت در هر دور شفت. به این غیریکنواختی سرعت یا «خطای کاردان» می گویند.

برای از بین بردن این نوسان، مهندسان از a مفصل کاردان دوبل (دو اتصال U به صورت سری با یک سوکت مرکزی)، که خروجی سرعت تقریباً ثابتی را ارائه می دهد. این از یک حقیقت متمایز است اتصال سرعت ثابت (CV). ، though the terms are sometimes conflated.

یونیورسال Joint در مقابل CV Joint

جایی که از مفاصل جهانی استفاده می شود

• الفutomotive driveshafts: خودروهای دیفرانسیل عقب و چهار چرخ محرک از اتصالات U برای اتصال گیربکس به دیفرانسیل استفاده می کنند. یک میل محرک کامیون سبک معمولی در زوایای کار می کند 3-5 درجه تحت بار معمولی
• ماشین آلات صنعتی: کارخانه‌های نورد، ماشین‌های کاغذ و ماشین‌های چاپ از اتصالات U با کار سنگین برای انتقال گشتاور بیش از حد استفاده می‌کنند. 500000 نیوتن متر در کاربردهای کارخانه فولاد
• الفerospace: در سیستم های کنترل هواپیما و شفت های روتور دم هلیکوپتر که در آن کوپلینگ زاویه ای فشرده مورد نیاز است استفاده می شود.
• الفgriculture: شفت‌های PTO (برگ‌سازی نیرو) در تراکتورها به اتصالات U تکیه می‌کنند تا ادوات را در زوایای اتصال متغیر هدایت کنند.

مفاصل بیولوژیکی در مقابل مکانیکی: اصول مشترک

در حالی که اتصالات بیولوژیکی و مکانیکی در خدمت سیستم های مختلف هستند، آنها اصول مهندسی اصلی را به اشتراک می گذارند: توزیع بار، کاهش اصطکاک و حرکت محدود . مفصل سینوویال گوی و سوکت و مفصل مکانیکی گوی و سوکت هر دو به چرخش چند محوره دست می یابند. مفصل یونیورسال آزادی حرکت مفصل گلنوهومرال شانه را تقلید می‌کند – اما با تلورانس‌های ساخت دقیق 0.01 ± میلی متر برای قطعات خودرویی

درک طبقه بندی مفاصل – چه در آناتومی و چه در مهندسی مکانیک – پایه ای را برای تشخیص شکست مفصل، طراحی پروتز، پیشرانه های مهندسی و بهینه سازی سیستم های ساختاری فراهم می کند. را 4 نوع مفاصل و مکانیک مفصل جهانی موضوعات مجزا نیستند. آنها با هم نشان می دهند که چگونه مفصل بندی، پایداری و انتقال حرکت در سیستم های بیولوژیکی و مهندسی حل می شود.