機械原理課程設計-醫(yī)用棉簽卷棉機設計方案與分析.doc

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1、機械原理課程設計任務書1.課程論文（設計）的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：設計題目：醫(yī)用棉簽卷棉機設計方案與分析醫(yī)院用棉簽日耗量很大，為了提高工效采用卷棉機代替手工卷制棉簽。棉簽卷制過程可以仿照手工方式進行動作分解，亦可另行構想動作過程。按手工方式進行動作分解后得到： 1）送棉。將條狀棉通過機構作定時適量送入。 2）揪棉。將條狀棉壓(卷)緊并揪棉，使之揪下定長的條棉。 3）送簽。將簽桿送至導棉槽上方與定長條棉接觸。 4）卷棉。鑒桿自轉(zhuǎn)并沿導棉槽移動完成卷棉動作。技術參數(shù)和設計要求：1）棉花。條狀脫脂棉，寬2530 mm，自然厚45 mm。2）簽桿。醫(yī)院通用簽桿，直徑約3 m

2、m，桿長約70 mm，卷棉部分約2025 mm。3）生產(chǎn)率。每分鐘卷60支，每支卷取棉塊長約2025 mm4）卷棉簽機體積要小，重量輕，工作可靠，外形美觀，成本低，卷出的棉簽松緊適度。設計方案提示： 1）送棉可采用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進，送進方式可采用間歇運動，以實現(xiàn)定時定量送棉。 2）揪棉時應采用壓棉和揪棉兩個動作，壓棉可采用凸輪機構推動推桿壓緊棉條，為使自動調(diào)整壓緊力中間可加一彈簧。揪棉可采用對滾爪輪在轉(zhuǎn)動中揪斷棉條。 3）送簽可采用漏斗口均勻送出簽桿，為避免簽桿卡在漏斗口，可將漏斗作一定振動。 4）卷棉可將簽桿送至導棉槽，并使簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并移動而產(chǎn)生卷棉，如采用帶槽的塑料帶通過撓性傳動

3、來實現(xiàn)。設計任務：1）根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。 2）進行送棉、揪棉、送簽、卷棉四個機構的選型，實現(xiàn)上述4個動作的配合。 3）機械運動方案的評定和選擇。 4）根據(jù)選定的電動機和執(zhí)行機構的運動參數(shù)擬定機械傳動方案。 5）畫出機械運動方案簡圖(機械運動示意圖)。 6）對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構進行運動尺寸計算。7）畫出機械運動方案簡圖、運動循環(huán)圖和傳動方案圖；8）完成設計計算說明書一份。 2.對課程設計成果的要求包括圖表、實物等硬件要求：（1）機械運動方案簡圖、運動循環(huán)圖和傳動方案圖一張（A2圖幅）；（2） 設計計算說明書一份（包括電子文檔）。3.課程設計工作進度計劃：序號起 迄 日 期工 作

4、 內(nèi) 容時間12011年07月12日2011年07月12日布置設計任務、查閱資料、熟悉題目1天22011年07月13日2011年07月14日方案設計、分析2天32011年07月15日2011年07月21日尺寸綜合、上機分析、繪圖5天42011年07月22日2011年07月22日整理說明書、圖紙1天 52011年07月23日2011年07月23日文件上交、答辯1天遼 東 學 院機械原理課程設計資料名 稱 醫(yī)用棉簽卷棉機設計方案與分析 學 院 機電學院 系 別 機械工程系 班 級 姓 名 指導教師 成 績 材 料 目 錄序號名稱1課程設計任務書一份2機械運動方案簡圖、運動循環(huán)圖和傳動方案圖一張3設

5、計計算說明書一份4指導教師評閱表一份目錄1.總論及設計要求51.1 簡介51.2 原始數(shù)據(jù)及設計要求62.工作原理以及工藝動作流程圖73.機械系統(tǒng)運動方案的擬定83.1送棉83.2揪棉83.3送簽83.4卷棉84.卷棉機應包括以下部分105.各工藝動作不同方案的分析比較115.1送棉115.2壓棉125.3揪棉145.4送簽165.5卷棉176.最終方案運動簡圖207.機構路線傳動圖218.圓周式機構運動循環(huán)圖229.電動機的選擇2310.凸輪的設計2411.卷棉機的優(yōu)點及缺點32心得體會33參考文獻331.總論及設計要求1.1 簡介 全自動棉簽機是按照國家衛(wèi)生標準自動設計和制造的一種自動化程

6、序高、高速、高效生產(chǎn)衛(wèi)生棉簽。自動卷棉設備它填補了國內(nèi)空白.該機能制造棉簽，具有綜合性能強，棉頭飽滿、表面光潔、外形均勻、棉頭與棒體纏繞牢固，產(chǎn)品完全達到國家要求標準，該機可根據(jù)不同用途的棉簽，電子控制調(diào)節(jié)棉頭大小滿足各種使用要求。該機每小時可生產(chǎn)棉簽3600支，克服了傳統(tǒng)手工卷制效率低、棉簽頭大小不均、衛(wèi)生條件差的缺點。 本設備適用范圍可以用于個衛(wèi)生材料廠，也適用于棉簽用量大的大中型醫(yī)院，家庭小型企業(yè)，創(chuàng)業(yè)致富的好途徑。我所設計的棉簽機實現(xiàn)了送棉，楸面棉，送簽和卷棉于一體的全自動化功能。其主要設計思路來自于對手工卷棉動作分解,然后按照相應功能的機構部件進行設計,對比,選定,以及優(yōu)化組合.綜合

7、利用槽輪機構的間歇運動,凸輪連桿的往復運動,不完全齒輪的間歇運動,摩擦輪機構以及減速器的定植調(diào)速比的設定.定量送料,定位傳送和摩擦壓力的設計都需要人工數(shù)據(jù)處理.1.2 原始數(shù)據(jù)及設計要求1）棉花。條狀脫脂棉，寬25-30mm，自然厚4-5mm。2）簽桿。醫(yī)院通用簽桿，直徑約3mm，桿長約70mm，卷棉部分約20-25mm。3）生產(chǎn)率。每分鐘卷60支，每支卷取棉塊長約20-25mm。 4）卷棉簽機體積要小，重量輕，工作可靠，外形美觀，成本低，卷出的棉簽松緊適度。2.工作原理以及工藝動作流程圖醫(yī)用棉簽卷棉機系統(tǒng)定量送棉壓（夾）棉、楸棉送簽卷棉將棉的原料壓緊在固定面上，在另一端既壓緊，又實現(xiàn)拉扯動作

8、持定量棉花，以直線、間隙、定長送進完成壓棉動作的機構，其壓頭對條棉有一定的壓力，并且將壓力保持一定的時間，使楸棉時，壓頭下的條棉不致滑移。完成楸棉動作的機構，其壓頭一方面有壓緊條棉的功能，又要使壓力在保持壓緊力的狀態(tài)下有向某個方向運動的可能，以完成楸棉動作。 采用適當?shù)膲侯^形式，使棉條容易楸斷，楸斷后自行落入導棉槽中。機構能調(diào)整壓緊力。使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置，與楸下的棉塊會合簽桿與棉塊相遇，簽桿作自轉(zhuǎn)，將棉塊卷上簽桿。3.機械系統(tǒng)運動方案的擬定為達到其工藝動作要求，采用的分解動作機構及其工作原理如下:3.1送棉 將條狀棉通過機構定時、適量送入壓棉、揪棉機構。輸送的對象是柔軟的棉花，

9、如果采用直線送進方式，則送棉機構必須有持棉和直線、間歇、定長送進等功能。持棉的方式可用帶刺構件走直線軌跡定時把棉條拉向前進，走非直線段時從棉條中退出；也可采用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進等方式。前者在帶刺構件脫出時，要把棉條壓住；后者要實現(xiàn)間歇送進，需與間歇運動機構，如棘輪機構、槽輪機構或不完全齒輪機構等連接。3.2揪棉 用機器實現(xiàn)這個動作時，可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上，然后在另一端既實現(xiàn)壓緊又實現(xiàn)拉扯動作，前者稱壓棉動作，后者稱揪棉動作。實現(xiàn)這些動作的機構必須有以下幾個功能：（1）完成壓棉動作的機構，其壓頭對條棉有一定的壓力，并且要將壓力保持一定的時間，使楸棉時，壓頭下的條棉不致滑移；（2

10、）采用適當?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷。3.3送簽 在揪下的棉塊落入導棉槽后，將簽桿送至導棉槽與棉塊接觸。要使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置，采用一漏斗均勻送出簽桿，為防止漏斗內(nèi)簽桿相互擠卡住，所以可適當使漏斗振動，或用其它方法使漏斗內(nèi)簽桿獲得松動的機會，從而使簽桿能順利地漏出漏斗口。 3.4卷棉 將簽桿送至導棉槽中與棉塊相遇時，簽桿隨即作自轉(zhuǎn)，將棉塊卷上簽桿；或使簽桿一邊自轉(zhuǎn)、一邊沿導棉槽移動完成卷棉動作。此動作可通過卷輪自轉(zhuǎn)并與摩擦片接觸，使簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并移動而產(chǎn)生卷棉，此時簽桿外露在卷輪外的頭部（約25mm）與導棉槽中的棉花相遇，且有一定的壓緊力，從而完成卷棉動作?；蚴怯脦Р燮У膸鲃?/p>

11、與摩擦片接觸產(chǎn)生自轉(zhuǎn)完成自轉(zhuǎn)及移動的卷棉動作。 4.卷棉機應包括以下部分(一)凸輪送棉 (二)推桿壓棉 (三)對滾揪棉 (四)漏斗送簽 (五) 卷輪卷棉 5.各工藝動作不同方案的分析比較5.1送棉送棉方案1通過滾輪1和滾輪2的相互摩擦將棉條3壓緊并送入導棉槽。缺點：要實現(xiàn)定時定量送入，必須將滾輪與間歇運動機構，如棘輪機構、槽輪機構或不完全齒輪機構等連接。圖5.1.1送棉方案1送棉方案2通過主動輪上固接的槽輪構成間歇運動機構，從而可以有規(guī)律的傳送所需的條棉。缺點：結構較復雜，所用構件較多。圖5.1.2送棉方案2 送棉方案3條狀棉通過雙滾輪送入軌道，雙滾輪為1/4圓周主動凸輪與圓盤組成。凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)

12、動，但與圓盤僅有1/4的接觸面，所以機構可以將電機的連續(xù)運動轉(zhuǎn)化為間歇運動，且具有較高的機械效率以產(chǎn)生間隙運動。兩輪間留有間隙以使棉條在摩擦力作用下送入，實現(xiàn)定比定量送棉。圖5.1.3送棉方案3優(yōu)點：結構簡單，比較容易制造；而且，控制比較方便，可以很好的完成所需的動作，效率高。 5.2壓棉壓棉方案1圖中凸輪1是主動件，構件3由凸輪帶動實現(xiàn)壓棉動作，并依靠凸輪輪廓的圓弧段使壓緊狀態(tài)能保持一定時間。圖5.2.1壓棉方案1壓棉方案2圖中凸輪1是主動件，推動推桿壓緊條棉4，3是彈簧在凸輪回程時推動推桿回到原位。優(yōu)點：能實現(xiàn)壓棉動作的間歇使后面的工序得以完成，而且時間容易控制。圖5.2.2壓棉方案2壓棉

13、方案3通過滑塊的移動來實現(xiàn)壓棉動作。缺點：由于要有一定的間隙時間，所以還要加一個間隙轉(zhuǎn)動在曲柄上，所以比較麻煩。圖5.2.3壓棉方案35.3揪棉揪棉方案 該方案由兩套完全對稱的鉸鏈四桿機構組成，曲柄上下兩曲柄同步運動。上下剪刃分別與連桿固接。如果將曲柄與搖桿的長度設計得相差不大，剪刃則能近似地作平面平行運動，故剪刃在剪切時刀刃垂直于軋件，使剪切斷面較為平直，剪切時刀刃的重疊量也容易保證。缺點是結構較復雜，機構運動質(zhì)量較大，動力特性不夠好，故刀刃的運動速度不宜太快。圖5.3.1揪棉方案1揪棉方案凸輪與推桿將棉條壓緊并使之保持一定時間，此時1/4圓周凸輪與圓盤對滾揪斷棉條。優(yōu)點：結構簡單，制作較容

14、易；控制比較方便。 圖5.3.2揪棉方案2揪棉方案3棉條被壓住后，揪棉刀具旋轉(zhuǎn)，刀具旋轉(zhuǎn)將棉條揪下，其轉(zhuǎn)速要設置與壓棉機構配合好。缺點：轉(zhuǎn)速不容易控制。 圖5.3.3揪棉方案35.4送簽送簽方案1漏斗口限制簽桿只能一根一根地通過，再由漏斗口下的輸送構件卷輪將簽桿一根一根地送走。缺點：轉(zhuǎn)速控制嚴格，且效率不高。圖5.4.1送簽方案1送簽方案2主動輪上有槽，剛好只能容納一個棉桿下落，上有撞針，用來撞動箱體。優(yōu)點：可以比較好的分離棉桿。并且可以達到間歇送簽。圖5.4.2送簽方案2送簽方案3用牙帶送棉簽，非常方便。缺點：難以和送棉條的機構和揪棉機構配合起來。圖5.4.3送簽方案35.5卷棉卷棉方案1簽

15、桿通過漏斗進入小齒輪2的小孔3中，并由扣環(huán)4抱緊。小齒輪2繞大齒輪1轉(zhuǎn)動，使其產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并沿固定槽移動。缺點：齒輪磨損較大。圖5.5.1卷棉方案1卷棉方案2簽桿通過漏斗3落入帶凹槽的卷輪1，卷輪轉(zhuǎn)動帶著簽桿移動與棉條接觸，卷輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動帶動簽桿跟摩擦片接觸。簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并隨卷輪移動，達到卷棉的效果。棘輪2保證簽桿按要求定時落入卷輪。擺子4給漏斗一定的振動，使簽桿順利送出。優(yōu)點：動作有確定性，卷棉穩(wěn)定。圖5.5.2卷棉方案2卷棉方案3該方案是使簽桿一邊自轉(zhuǎn)、一邊沿導棉槽移動完成卷棉動作。圖a)為簽桿由漏斗形簽箱漏入卷輪的槽中以后，即被卷輪帶離簽箱，進到與靜止摩擦片接觸后，在摩擦力的作用下簽桿一面前進

16、，一面自轉(zhuǎn)，從而簽桿完成卷棉工作。圖b)是用帶槽的帶分取簽桿，為靜止摩擦片，因為帶是撓性體，所以下面用托板支承，使簽桿能與摩擦片壓緊，產(chǎn)生摩擦面自轉(zhuǎn)。缺點：結構復雜，配合要求高。圖5.5.3卷棉方案36.最終方案運動簡圖 上端凸輪與圓盤機構實現(xiàn)定時定量送棉. 凸輪推桿機構實現(xiàn)壓棉并保持一定時間. 中間凸輪與圓盤機構實現(xiàn)揪棉動作.卷輪帶動從漏斗送出的簽桿與棉條接觸.在轉(zhuǎn)動過程中與摩擦片接觸,簽桿隨卷輪移動并自轉(zhuǎn).從而達到卷棉的目的. 機構運動簡圖7.機構路線傳動圖機構路線傳動圖8.圓周式機構運動循環(huán)圖圓周式機構運動循環(huán)圖 9.電動機的選擇由于該醫(yī)用卷棉機功率小、載荷低、體積和轉(zhuǎn)速也很小，所以選擇

17、的電動機功率和轉(zhuǎn)速都不宜過大。故選擇Y系列（IP44）封閉式三相感應電動機Y90S6，其額定功率P=0.75KW，滿載時轉(zhuǎn)速n=720。10.凸輪的設計11.卷棉機的優(yōu)點及缺點（一）優(yōu)點：1.結構較為緊湊，簡單，生產(chǎn)成本低。2.執(zhí)行原件間運動關系看齒輪來完成，穩(wěn)定性好。3.間歇運動機構采用不完全齒輪，可靠性高，條件適應性強（由于此機械的加工材料為棉花，會有棉絮產(chǎn)生，因此對機械的條件適應性有一定要求）。4.加工的過程為流水線式加工，一旦工件出現(xiàn)問題，查找及維修較容易。5.執(zhí)行原件多為底副，噪音較小。6.具有良好的擴充性，如加裝氣動或PLC后，可以使原件間傳動的關系更為簡便。7.自動化程度高，全過

18、程完全不需要有人參與。8.整體運動過程中沒有速度突變，原件受用壽命較高。9.體積小。（二）缺點：1.由于是四桿機構，所以機械效率較低。2.不完全齒輪在工作的時候小輪會有一定的震動，盡管采用了變?yōu)樾拚ň唧w尺寸可參照上面尺寸設計的表格），但小輪磨損仍可能較快，因此加工的時候應采用特殊處理工藝。3.四桿機構的使用是系統(tǒng)不夠緊湊，體積上比第一種方案大。（三）解決方案：1.當用戶對系統(tǒng)的工作效率要求較高時，可采用齒輪齒條機構代替四桿機構作為卷棉機構。2.在允許成本有一定提高的情況下，可以將進棉條機構采用步進電機控制齒輪機構，可以獲得更好的機械性能。心得體會通過本次機械原理課程設計，我對機械原理這門課程

19、有了更深入的了解，我深刻認識到自己平時在課堂上學到的知識是遠遠不夠的，在積極查找資料的同時，還需要思考機械傳動的多細節(jié)。我今天認真的進行課程設計，學會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎。通過課程設計，使我深深體會到，做任何事都必須有耐心。在課程設計過程中，計算題一直讓我很頭疼，這次課程設計使我在工作作風上得到了一次難得的磨練，本次課程設計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應用所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，幾年來的學習了那么多的課程，今天才知道自己并不會用。 收獲最大的是分析和解決問題的方法與能力。在整個過程中，我發(fā)現(xiàn)像我們這些學生最最缺少

20、的是經(jīng)驗，沒有感性的認識，空有理論知識,有些東西很可能與實際脫節(jié)?？傮w來說，我覺得做這種類型的作業(yè)對我們的幫助還是很大的，它需要我們將學過的相關知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來，從中暴露出自身的不足，以待改進.有時候，一個人的力量是有限的，合眾人智慧，我相信我們的作品會更完美!參考文獻1徐灝.機械設計手冊（第3、4、5卷）.北京：機械工業(yè)出版社.20012王曉晴.機械制圖.武漢：湖北科學出版社.20043何兆太.畢業(yè)設計指南.武漢：中國地質(zhì)大學出版社.20034吳宗澤.高等機械設計.北京：清華大學出版社.20055彭文生等主編.機械設計.武漢：華中理工大學出版社.20046黃錫愷,鄭文偉.機械原理.北京：高等教育出版社.20047鄧星鐘.機電傳動控制.武漢：華中理工大學出版社.20078機械工程手冊編委會.機械工程手冊（第八卷）.機械工業(yè)出版社.20069藤森洋三（日）.機構設計實用構思圖冊.機械工業(yè)出版社.200310朱正心.機械制造技術. 北京：機械工業(yè)出版社.200111蘇建修.機械制造基礎. 北京：機械工業(yè)出版社.200512陳立德 機械設計基礎，北京：高等教育出版社.200213張定華 工程力學 北京：高等教育出版社.200514劉毅 機械原理課程設計 武漢 華中科技大學出版社. 2006 33