醫(yī)用棉簽卷棉機設計

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塔里木大學 畢業(yè)論文（設計）開題報告 課題名稱 醫(yī)用棉簽卷棉機設計 學生姓名 學 號 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-1 指導教師 1.12.22 機械電氣化工程學院教務辦制 一、 本課題來源及研究的目的和意義 1.1課題來源 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序高、 高速、高效生產衛(wèi)生棉簽。自動卷棉設備它填補了國內空白.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，電子控制調節(jié)棉頭大小滿 足各種使用要求。該機每小時可生產棉簽 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。 1.2研究目的 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. 1.3研究意義 醫(yī)院應用的棉簽日耗量很大，以往均由醫(yī)護人員在值班間歇中用手工卷制，工作量很大，擬用機器代替手工卷制棉簽。提高效率。 二、醫(yī)用卷棉機所涉及的問題在國內（外）研究現(xiàn)狀及分析 2.1研究現(xiàn)狀 《中國卷棉機市場分析及競爭策略研究報告》是基于中經先略市場咨詢中心對卷棉機市場廣泛、深入的調查，并結合國家統(tǒng)計局、商務部、工商部門、海關、行業(yè)協(xié)會等官方權威數(shù)據(jù)，由中國產業(yè)發(fā)展研究網(wǎng)專家團隊共同完成。 2.2問題分析 主要針對卷棉機進行市場及競爭分析，重點對競爭進行了深入系統(tǒng)的研究，主要包括：宏觀經濟環(huán)境、行業(yè)總體發(fā)展、市場運行分析、進出口狀況、替代品發(fā)展、關聯(lián)行業(yè)發(fā)展、競爭格局、競爭策略、主要企業(yè)競爭等。 三、所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析 3.1任務要求 制作出用機器代替人工卷棉的機器，具有效率的卷棉機 3.2實現(xiàn)預期目標的可行性分析 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)行機構進行尺寸計算。 四、本課題需要重點研究的、關鍵的問題及解決的思路 4.1重點研究 本課題重點研究的是醫(yī)用卷棉機的設計問題 4.2關鍵問題 關鍵的問題在于揪棉。我們用手工方式揪棉時，首先要用兩只手的拇指和食指分別在兩處捏緊，然后相對拉扯，揪下定長的條棉。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，使揪棉時，壓頭下的條棉不致滑移； (2)完成揪棉動作的機構，其壓頭一方面有壓緊條棉的功能，又要使壓頭在保持壓緊力的狀態(tài)下有向某個方向運動的可能，以完成揪棉動作； (3)采用適當?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷； (4)條棉厚薄不勻時，機構能自動調整壓緊力，或者揪棉時發(fā)現(xiàn)壓緊力不夠，要能加以調節(jié)。 4.3解決的思路 設計方案上的思路可歸納為下4點： 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，為使自動調整壓緊力中間可加一彈簧。揪棉可采用對滾爪輪在轉動中揪斷棉條。 3）送簽可采用漏斗口均勻進出簽桿，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，并使簽桿產生自轉并移動而產生卷棉，如采用帶槽的塑料帶通過撓性傳動來實現(xiàn)。 五、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法 5.1工作條件 多齒輪傳動和雙曲柄傳動 5.2解決的辦法 在設計中，我們發(fā)現(xiàn)這個機構的執(zhí)行原件比較多，要聯(lián)系各執(zhí)行原件必然要聯(lián)系很多機構，因此執(zhí)行原件的傳動機構采用齒輪傳動和雙曲柄傳動（此設計要采用齒輪20多個），由于齒輪傳動為高副，在adame下分析較慢，因此運動的分析大多是在eolidwomke的高副分析能力較弱，因此造型的時候能采用也是最簡單最經濟的一種方案。 六、完成本課題的工作方案及進度計劃 6.1工作方案 1、原始數(shù)據(jù)及設計要求 (1)棉花：條狀脫脂棉，寬25~30 mm，自然厚4~5mm。 (2)簽桿：醫(yī)院通用簽桿，直徑約3mm，桿長約70mm，卷棉部分長約20~25mm。 (3)生產率：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。 工作原理及工藝動作流程圖 6.2進度計劃 第1-2周 準備階段，搜集有關資料，準備參考資料。 第3-4周 請教指導老師，去校工廠進行測量，比較，決定設計方案。 第5-6周 根據(jù)工作要求，查閱相關手冊，對各部分機構設計、計算，畫草圖。 第7-8周 運用AutoCAD軟件，設計工作視圖。 第9-10周 從工藝性能，經濟性能，實用性能等方面對產品進行綜合評價，校核，修訂 七、工藝分解與方案設計 7.1工藝分解 按照醫(yī)院用棉簽的手工卷制方法，應有取棉、揪棉、取簽、卷棉四個動作。用機器卷制棉簽時，仿照手工方式進行動作分解，可粗分為：定量送棉、壓(夾)棉、揪棉、送簽和卷棉等工藝動作。下面就依此工藝動作為例，介紹構思機構方案的過程。 1．送棉 將條狀棉通過機構定時、適量送入壓(夾)棉、揪棉機構。輸送的對象是柔軟的棉花，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段時把棉條拉向前進，定非直線段時從棉條中退出；也可用兩滾輪壓緊棉條、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。 2．揪棉 用手工方式揪棉時，首先要用兩只手的拇指和食指分別在兩處捏緊，然后相對拉扯，揪下定長的條棉。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，使揪棉時，壓頭下的條棉不致滑移； (2)完成揪棉動作的機構，其壓頭一方面有壓緊條棉的功能，又要使壓頭在保持壓緊力的狀態(tài)下有向某個方向運動的可能，以完成揪棉動作； (3)采用適當?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷； (4)條棉厚薄不勻時，機構能自動調整壓緊力，或者揪棉時發(fā)現(xiàn)壓緊力不夠，要能加以調節(jié)。 3．送簽 在揪下的棉塊落入導棉槽后，將簽桿送至導棉槽上方與棉塊接觸。要使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置，有不少辦法，常見的方法是將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱1中，如圖2.40所示。由漏斗口限制簽桿2只能一根一根地通過，再由漏斗口下的輸送構件3簽桿一根一根地送走。為防止斗內簽桿相互擠卡住，所以可設法使漏斗振動，或用其它方法使斗內簽桿獲得松動的機會，從而使簽桿能順利地漏出斗口。 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，將棉塊卷上簽桿；或使簽桿一邊自轉、一邊沿導棉槽移動完成卷棉動作。此動作可通過卷輪自轉并與摩擦片接觸，使簽桿產生自轉并移動而產生卷棉，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。或者用帶槽皮帶的帶傳動與摩擦片接觸產生自轉完成自轉及移動的卷棉動作。 5．方案總成——總體布置 實現(xiàn)各工藝動作的機構方案選定以后按照操作方便，運動鏈短，調整、維修方便，體積小，外形美觀等要求合理布置各機構的位置，稱為總體布置。 卷棉簽機機構布置方案： 機構的主要參數(shù)大致選取如下：槽輪機構用單銷四槽，中心距約50 mm；輥輪直徑根據(jù)送棉長度和輥輪轉角確定，約取直徑D＝30 mm；凸輪機構的升程，根據(jù)條棉被壓緊后的厚度再加調壓結構裕量選取約10 mm，凸輪軸徑取d＝12mm；機構I中爪輪的直徑根據(jù)楸棉動作的轉角和行程長度決定，建議取60 mm；取各機構主動軸間齒輪的傳動比i＝1，m＝1~1．5mm，中心距60mm。 7.2方案設計 1．方案設計和總體布置 大體思路已如上述，某些細節(jié)和機構的選擇尚需設計者深入構思，分析優(yōu)缺點后確定?？傮w布置和大致尺寸確定后，也許尚有不合適的地方，需重作調整。選擇方案時要注意： (1)傳動路線要簡短，機構要簡單。 (2)采用的運動副形式要適當。盡可能優(yōu)先采用結構簡單、制造方便、效率較高的轉動副。 (3)傳力性能好。 (4)制造容易，裝配方便。 此外，特別要注意機構執(zhí)行構件實現(xiàn)的工藝動作是否優(yōu)質、可靠。 2．繪制機構總體布置簡圖和運動循環(huán)圖 為了使工藝動作協(xié)調配合，并盡可能選擇更合理的參數(shù)，必須在作機構具體設計前，合理地規(guī)定各機構執(zhí)行構件開始運動、實際工作和終止運動的時間(或相應機構主動件的位置)，即編制機構運動循環(huán)圖。 3．機構設計 根據(jù)運動循環(huán)圖確定各執(zhí)行構件的運動規(guī)律，定出相應機構主動件的運動角，再根據(jù)總體布置允許的空間尺寸等條件確定某些必須由設計者確定的構件尺寸，并設計各機構。因為各機構型式的選擇取決于揪棉的方式，所以應首先確定揪棉機構，然后再設計送棉機構或送簽機構、導棉槽和卷棉機構。 4．運動和動力特性分析 根據(jù)設計結果，作必要的運動、動力特性分析和檢驗。 5．繪制機構系統(tǒng)的運動簡圖 八．整理說明書及完成本課題的工作方案 8.1整理說明書 設計說明書中應包括設計題目、原始數(shù)據(jù)及設計要求、方案設計和選擇的論證、機構運動循環(huán)圖、機構設計參數(shù)的選取和計算結果(用圖解法時保留作圖輔助線，用計算機輔助設計時要有機構運動簡圖、數(shù)學模型、標識符說明表、計算程序框圖、打印的程序及運行結果)以及對設計結果的評述。 8.2完成本課題的工作方案： 第一：充分的利用身邊的各種資源，如：網(wǎng)絡文獻、我校的圖書館中的于此設計相關的藏書、我校的數(shù)字圖書庫等。在這里面收集大量的相關文獻。仔細閱讀，尋找相關的知識，希望能從尋找和學習的過程中有所啟發(fā)有所感悟。 第二：要從新深入的研習相關的力學知識，要進行計算，根據(jù)所需要的動力選擇相應的電動機，這是我們在設計中要達到經濟性的必要手段。 第三：在遇到不懂得問題時，要積極聯(lián)系指導老師，虛心向指導老師求教不懂得問題；同時可以與相關課題的優(yōu)秀同學交流，求教。 九、卷棉機的優(yōu)點及缺點 (一)優(yōu)點: 優(yōu)點: 1.結構較為緊湊,簡單,生產成本低. 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: 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?(具 體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: 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. 十、主要參考文獻： [1]徐穎.機械設計手冊（第3.4.5卷） 北京：機械工廠出版社.2001 [2]王曉晴.機械制圖.武漢：湖北科學出版社.2004 [3]何兆太.畢業(yè)設計指南.武漢：中國地質大學出版社.2003 [4]吳宗澤.高等機械設計.北京：清華大學出版社.2005 [5]彭文生等主編.機械設計.武漢：華中理工大學出版社.2004 [6]黃錫凱.鄭文偉主編.機械原理.北京：高等教育出版社.2004 [7]鄧星鐘.機電傳動控制.武漢：華中理工大學出版社.2007 [8]機械工程手冊編委會.機械工程手冊（第8卷）.機械工業(yè)出版社.2008 [9]藤森洋三（日）.機構設計實用構思圖冊.機械工業(yè)出版社.2003 [10]朱正心.機械制造技術.北京：機械工業(yè)出版社.2001 [11]蘇建修.機械制造基礎.北京：機械工業(yè)出版社.2005 [12]陳立德.機械設計基礎.北京：高等教育出版社.2002 [13]張定華.工程力學 北京：高等教育出版社.2005