3757 醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計

3757 醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計,醫(yī)用,棉簽,卷棉機,設(shè)計 醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計前言全自動棉簽機是按照國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)自動設(shè)計和制造的一種自動化程序高、高速、高效生產(chǎn)衛(wèi)生棉簽。自動卷棉設(shè)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(dá)到國家要求標(biāo)準(zhǔn)，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，該機暢銷與國內(nèi)外市場。 本設(shè)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(shè)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(shè)計思路來自于對手工卷棉動作分解,然后按照相應(yīng)功能的機構(gòu)部件進行設(shè)計,對比,選定,以及優(yōu)化組合.綜合利用槽輪機構(gòu)的間歇運動,凸輪連桿的往復(fù)運動,不完全齒輪的間歇運動,摩擦輪機構(gòu)以及減速器的定植調(diào)速比的設(shè)定.定量送料,定位傳送和摩擦壓力的設(shè)計都需要人工數(shù)據(jù)處理.利用 Auto Cad 軟件強大繪圖功能,和 Word 的編輯功能,把設(shè)計方案圖文并茂,栩栩如生.目 錄1 總論及設(shè)計要求 .................................................................................................................31.1 功能要求 .......................................................................................................................................31.2 工作原理以及工藝動作流程圖 ...................................................................................................42 傳動方案和減速器總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 .............................................................................52.1 擬訂傳動方案 ...............................................................................................................................52.1.1 動機的選取 .................................................................................................................... ..73 主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 .....................................................................................................83.1 送料機構(gòu) .......................................................................................................................................83.2 楸棉機構(gòu) .....................................................................................................................................103.3 卷棉機構(gòu) .....................................................................................................................................124 機械運動系統(tǒng)設(shè)計方案擬定 ...........................................................................................144.1 擬定的方案 .................................................................................................................................145 方案的評價 .......................................................................................................................165.1 評價方案表 .................................................................................................................................166 系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)處理 ...........................................................................................................186.1 方案 b 的數(shù)據(jù)處理 .....................................................................................................................186.2 傳動機構(gòu)的尺寸設(shè)計及數(shù)據(jù)處理 .............................................................................................196.3 成品的尺寸設(shè)計 .........................................................................................................................20總結(jié) ......................................................................................................................................21致謝 .........................................................................................................................................................22參考文獻..............................................................................................................................231 總論及設(shè)計要求1.功能要求全自動醫(yī)用棉簽卷棉機能夠?qū)崿F(xiàn)送棉、楸棉、送棉和卷棉的一體化功能。醫(yī)院通用的簽桿直徑約 3mm，長約為 70mm，卷棉部分長約 20—25mm，每分種能生產(chǎn) 60 支。卷棉機由送棉機構(gòu)，壓棉機構(gòu)，楸棉機構(gòu)，送簽機構(gòu)，卷棉機構(gòu)以及電動機組成。選擇送棉機構(gòu)時考慮到棉花很軟，要實施持棉以直線、間隙、定長地將適量條狀送入壓（夾）棉、楸棉機構(gòu)，可用帶刺構(gòu)件走直線軌跡段把棉條拉向前進，走非直線段時從棉條中退出，但此時要將棉條壓住。我所設(shè)計的兩種方案中采用兩滾輪壓緊棉條，同時，在繼續(xù)運動中實現(xiàn)楸棉，但需與棘輪、槽輪或不完全齒輪機構(gòu)聯(lián)接，以實現(xiàn)間隙送進的功能。實現(xiàn)送簽的功能是使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置，我采用將一堆簽桿放入漏斗箱逐一的送到能產(chǎn)生一定壓緊力的構(gòu)件上，同時一邊自轉(zhuǎn)，一邊沿導(dǎo)棉槽移動完成卷棉動作。此外，壓緊機構(gòu)也有兩種方案。2 傳動方案和減速器總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計2.1 擬訂傳動方案機器一般由原動機、傳動裝置和工作機三部分組成如圖２－１：1——電動機　　　2——聯(lián)軸器　3——減速器２.１.1　初步選擇電機和分配各級傳動比（一）電動機的選擇選擇電機類型：　電動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有電動機、內(nèi)機、蒸汽機、水輪機、氣輪機、液動機等。電動機結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制方便、維護容易，一般機械上大多數(shù)是均采用電動機驅(qū)動。電動機已經(jīng)是系列化了，通常由專門的工廠按標(biāo)準(zhǔn)系列成批或大量生產(chǎn)。機械設(shè)計中應(yīng)根據(jù)工作的載荷、工作的要求、工作的環(huán)境、安裝的要求及尺寸、重量有無特殊限制等條件，從產(chǎn)品目錄中選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，確定具體的型號。擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)型式。生產(chǎn)的單位一般用三相交流電源，如無特殊的要求（如在較大范圍內(nèi)平穩(wěn)地調(diào)速，經(jīng)常啟動和反轉(zhuǎn)等） ，通常都采用三相交流異步電動機。我國已制定了一標(biāo)準(zhǔn)的Ｙ系列是一般用途的全封閉的自扇冷鼠籠型三相異步電動機，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕氣體和無特殊要求的機械，如金屬切削機床、風(fēng)機、輸送機、攪拌機、農(nóng)業(yè)機械食品機械等。由于Ｙ系列還具有啟動性好的優(yōu)點，因此也適合某些對啟動轉(zhuǎn)矩要求較高的機械。三相交流異步電動機根據(jù)其額定功率和滿載轉(zhuǎn)速的不同，具有系列型號。為適應(yīng)不同的安裝需要，同一類的電動機結(jié)構(gòu)又制成若干種安裝形式。各類型的電動機的參數(shù)和外型及安裝尺寸可查手冊。選定電動機的容量：電動機的容量選得合適與否，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動機因長期的過載而過早損壞；容量過大則電動機的價格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費。電機的容量的主要由電動機的運行時的發(fā)熱情況決定，而發(fā)熱又與其工作情況決定。工作機所需工作功率 ，應(yīng)由機器工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按下式計算：wPKTn950?其中：T——工作機的阻力矩， ；mN?n——工作機的轉(zhuǎn)速， ；i/r傳動裝置的總效率 組成傳動裝置的各部分運動副效率之積，即0?n?321??其中： 分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動效率123按推薦的傳動比合理范圍，取一級傳動 i1=20-50，二級圓柱直齒輪的傳動比 i2=4-6, 三級圓柱直齒輪的傳動比 i3=2-4,總的傳動范圍為 40-200. 根據(jù)附Ⅱ。2 選擇 Y 系列三相異步電動機經(jīng)過綜合考慮決定選用 Y132S—8 型號電動機考慮減小噪聲、振動等方面的要求時，最好選用帶傳動。當(dāng)原動機驅(qū)動主動輪時，由于帶與帶輪間的摩擦（或嚙合） ，便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞一定動力。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、選價低廉以及緩沖吸振等特點，在近代機械中被廣泛應(yīng)用。 圖２- ２帶傳動圖２- ３鏈傳動但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。 蝸桿傳動的傳動比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動系統(tǒng)的高速級，以獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸；同時，摩擦力大，發(fā)熱大。同時蝸桿傳動在嚙合處有相對滑動。當(dāng)滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化，因而摩擦損失較大，效率低； 根據(jù)以上的分析比較，再結(jié)合要求的工作條件可以得到，在此采用帶傳動。3 主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計3.1 送料機構(gòu)方案 a:槽輪機構(gòu)1——主動銷輪 2——從動槽輪 3，4——滾輪 5——棉條 方案 a 所采用的送棉機構(gòu)是如圖 3—1 所示的槽輪機構(gòu)。其主要由槽輪 1—2 和滾輪 3—4 的串聯(lián)而成，當(dāng)主動銷輪 1 由傳動機構(gòu)相連而作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動時，當(dāng)圓柱銷未進入徑向槽時，槽輪因鎖住而靜止；當(dāng)圓銷進入徑向槽時，槽輪 2 在圓銷的驅(qū)動下順時針轉(zhuǎn)動。當(dāng)主動輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動槽輪和滾輪 4 夾住棉條 5 向前送進，完全實現(xiàn)定量，定長，并以間隙、直線送棉功能。方案 b：不完全齒輪機構(gòu)1——不完全齒輪 2——棉條 3——滾輪方案 b 所采用送棉機構(gòu)是如圖 3—2 所示的不完全齒輪機構(gòu)。其主要由不完全齒輪和一個滾輪串聯(lián)而成。 當(dāng)不完全齒輪由傳動機構(gòu)而作等速順時針連續(xù)轉(zhuǎn)動時，當(dāng)?shù)谝幻洱X還未到達(dá)棉條時，棉條因無摩擦力而不能向前送進；而當(dāng)?shù)谝幻洱X接觸到棉條，同時與滾輪嚙合時，產(chǎn)生摩擦夾帶棉條向前送進，直到最后一枚齒脫離滾輪，而停止送棉。當(dāng)主動不完全齒輪作連續(xù)轉(zhuǎn)動時，完全實現(xiàn)定量，定長，并以間隙、直線送棉功能。其中不完全齒輪的外圈部分是由橡膠模具制成。分析其原因如下：① 考慮到棉花很軟，如使用鋼制不完全齒輪，在抓棉時很容易將棉條抓斷；使用外圈為橡膠齒的不完全齒輪，質(zhì)地相對柔軟，又有彈性。② 如果橡膠齒磨損，可以及時更換。③ 橡膠齒輪與鋼制齒輪的造價相比較，前者較為經(jīng)濟。3.2 楸棉機構(gòu)方案 a: 凸輪機構(gòu)1——凸輪 2——彈簧 3——沖壓板 4——底座 5——刀具方案 a 所采用的楸棉機構(gòu)如圖 3—3 所示。其主要由主動凸輪、彈簧、沖壓板、刀具和底座組成。當(dāng)主動凸輪隨傳動機構(gòu)作等速順時針連續(xù)轉(zhuǎn)動時，推動構(gòu)件 3，使之往下運動進而壓住棉條，由于構(gòu)件 3 剛好與刀具 5 相切，從而完成壓棉、楸棉的動作。當(dāng)主動凸輪轉(zhuǎn)到回程時，構(gòu)件 3 沒有推力，受到彈簧 2 的彈力回到原處。與此同時送棉機構(gòu)將棉條送到構(gòu)件 3 下，以此來完成下一次的壓楸棉的動作。安裝刀具 5 和緩沖機構(gòu)的好處：① 比較鋒利的刀具在構(gòu)件 3 和下面的緩沖機構(gòu)保證了棉條順利的切割。② 切割下來的棉條完整。方案 b :爪輪機構(gòu)1、4——爪輪 2——棉條 3——橡膠塊方案 b 所采用的楸棉機構(gòu)如圖 3—4 所示。其主要由兩個爪輪串聯(lián)而成。當(dāng)主動爪輪 1 由傳動機構(gòu)作順時針等速轉(zhuǎn)動時，嵌入爪輪 1 的橡膠塊轉(zhuǎn)到另一個爪輪的橡膠塊相遇時，夾送到的條棉 2 價在其中，靠彈性壓緊，繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，將條棉楸斷。在實現(xiàn)壓棉和楸棉時，還需要在方案 b 中的送棉機構(gòu)（圖 3——1 所示）的配合，因為沒有它的壓緊力，本機構(gòu)就不能完成該功能。3.3 卷棉機構(gòu)方案 a:1——漏斗狀簽箱 2、4— —輸送機構(gòu) 3——簽桿 5、8——條棉 6——導(dǎo)棉槽 7——靜止摩擦片 方案 a 所采用的卷棉機構(gòu)如圖 3—5 所示。起主要由主動輸送機構(gòu)、漏斗狀簽箱和導(dǎo)棉槽組成。將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱 1 內(nèi)，漏斗口限制簽桿 3 只能一根一根地通過，由漏斗口下的輸送構(gòu)件 2 和 4 同步將簽桿送入到導(dǎo)棉槽，進至與在導(dǎo)棉槽 7 內(nèi)的靜止摩擦片 7 接觸后，在摩擦力作用下簽桿 3 自轉(zhuǎn)，此時簽桿的外露在輸送機構(gòu) 4 外的頭部（約長 25mm）與導(dǎo)棉槽 8 中的條棉相遇，使條棉卷在簽桿上。設(shè)計要求：漏斗狀簽箱 1 的口寬的大小應(yīng)與簽桿的直徑差不多。這既能使簽桿逐一的通過漏斗口，又防止簽斗內(nèi)簽桿相互擠造成卡住。方案 b:1——漏斗狀簽箱 2——簽桿 3——條棉 4——輸送機構(gòu) 5——齒行帶 6——拖板 7——靜止摩擦片 8——彈簧 9——壓板 10——卷輪方案 b 所采用的卷棉機構(gòu)如圖 3—6 所示。起主要由卷輪、漏斗狀簽箱、送棉機構(gòu)、拖板和靜止摩擦片壓板組成。將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱 1 內(nèi)，漏斗口限制簽桿 2 只能一根一根地通過，由漏斗口下的卷輪 5 帶離簽箱 1， ，進至與在壓板 9 的靜止摩擦片 7 接觸后，在摩擦力作用下簽桿 2 一面前進，一面自轉(zhuǎn)，此時簽桿的外露在輸送機構(gòu) 4 外的頭部（約長 25mm）與導(dǎo)棉槽 8 中的條棉相遇，且有一定的壓緊力，使條棉卷在簽桿上。4 機械運動系統(tǒng)設(shè)計方案擬定4.1 擬定的方案在第三章中，我已經(jīng)分析了 a,b 兩個方案的各構(gòu)件的功能特點。根據(jù)形態(tài)學(xué)矩陣的分析和原理。現(xiàn)在對它們進行最佳組合。如圖方案 a1——漏斗狀簽箱 2、4——輸送機構(gòu) 3——簽桿 5——凸輪機構(gòu) 6——正壓機構(gòu) 7——底座 8——不完全齒輪 9——滾輪方案 b1——主動銷輪2——槽輪3——滾輪4，11——爪輪5——橡膠塊6——齒形帶7——壓板8——支板9——漏斗狀簽箱10——簽桿１２——卷輪5 方案的評價5.1 評價方案表序號 評價項目 評價等級 評價尺度（評價分?jǐn)?shù)）1 功能目標(biāo)完成情況很好好較好不太好不好1085302 工作原理的先進性先進較先進一般落后108403 系統(tǒng)的工作效率高較高一般低108404 系統(tǒng)機械傳動的精度高較高一般低108405 系統(tǒng)的復(fù)雜程度簡單較復(fù)雜復(fù)雜10506 系統(tǒng)方案的可靠性可靠較可靠一般不可靠108407 系統(tǒng)方案的新穎性新穎較新穎一般不新穎10840實用 108 系統(tǒng)方案的實用性 一般不實用509 系統(tǒng)方案的經(jīng)濟成本低較低高較高1084010 系統(tǒng)方案的環(huán)保問題好較好不好1050“＋＋”：“ 很好”， “＋” ：“好”， “－”：“ 不好”。方案評價標(biāo)準(zhǔn) 方案 a 方案 b成本低+ ++便于加工 + +結(jié)構(gòu)簡單 - +便于方便 + +操作方便 ++ ++總計 5“+”，1 個“—”7 個“+”顯而易見，綜上所評方案 B 為最佳方案。項目方案① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 累計得分a 5 4 8 10 5 10 8 4 4 10 58b 8 8 8 8 10 10 8 4 8 10 726 系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)處理6.1 方案 b 的數(shù)據(jù)處理圖 6—11——主動銷輪 2——槽輪 3——滾輪 4，11——爪輪 5——橡膠塊6——履帶 7——壓板 8——支板 10——簽桿設(shè)計數(shù)據(jù)如下：卷棉機的生產(chǎn)率：60 支/分鐘卷棉機構(gòu)和送簽機構(gòu) 5 的轉(zhuǎn)速：v5=0.1m/s 卷輪的轉(zhuǎn)速 n=2 (rad/s)楸棉機構(gòu)：爪輪的轉(zhuǎn)速 3： n3=2π (rad/s)送棉機構(gòu)：主動銷輪 1 的轉(zhuǎn)速：n1=8π(rad/s) 槽輪 2 n2=2π(rad/s)零件尺寸設(shè)計：r1=60/πmm r2=50/πmm r3=50/πmm r5=100/πmm履帶長 600mm 壓板 15cm 履帶缺口深度 3mm6.2 傳動機構(gòu)的尺寸設(shè)計及數(shù)據(jù)處理計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比在前面的方案設(shè)計中已確定此次設(shè)計的減速器為齒輪傳動，并且采用展開式傳動。分配原則：1、 使各級的傳動的承載能力大致相同（齒面的接觸強度大致相等） 。2、 使減速器能獲得最小的外形尺寸和重量。3、 使各級傳動中大齒輪的浸油深度大致相等，潤滑方便。選用減速器為 2 級傳動，經(jīng)過 2 級變速后，再經(jīng)過傳動得到需要的轉(zhuǎn)速和方向，經(jīng)過綜合考慮選得：i1=28.25 i2=4 i3=π軸名參數(shù) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ轉(zhuǎn)速(rad/s)輸入功率 KW710 8π 2π 2 22.2 2.046 1.98 1.925 1.905傳動比效率28.25 4 π 10.93 0.97 0.97 0.99 傳動齒輪設(shè)計：齒輪參數(shù)3 4 5 6 齒數(shù) 8 32 16 32 模數(shù) mm 5 5 5 56.3 成品的尺寸設(shè)計包裝尺寸：長×寬×高 1650×810×1300 重量： 150kg總結(jié)緊張的課程設(shè)計順利結(jié)束了。在這設(shè)計過程中，我從原來對本專業(yè)并不十分了解的狀況下,開始系統(tǒng)的運用了所學(xué)的機械基礎(chǔ)知識，加深了對專業(yè)知識的理解和掌握.并且,培養(yǎng)了我查閱機械類書籍的能力,為我以后的學(xué)習(xí)打下了扎實的基礎(chǔ)。機械設(shè)計作為一門傳統(tǒng)的基礎(chǔ)學(xué)科，內(nèi)容豐富，涉及面廣。在新的歷史條件下，機械學(xué)與電子電氣、液壓等多種學(xué)科，聯(lián)系更為緊密，它的綜合性更強。相信我們工科學(xué)生在進行了認(rèn)識實習(xí)、金工實習(xí)、生產(chǎn)實習(xí)、課程設(shè)計、畢業(yè)實習(xí)，特別是以后的畢業(yè)設(shè)計對整個大學(xué)階段的知識的掌握會更加牢固。同時在以后的學(xué)習(xí)中會不斷拓寬自己的知識面，結(jié)合生產(chǎn)實際，一定能更好的掌握機械知識。最后，非常感謝張宏老師的關(guān)心指導(dǎo)和其他同學(xué)的協(xié)作！致 謝本次畢業(yè)設(shè)計進行時，曾遇到重重的困難，使我深感自己所學(xué)知識的不足。從設(shè)計一開始就得到劉媛媛老師的大力支持，無私支援。在此向張宏老師表示忠心的感謝。并感謝所有給與我?guī)椭睦蠋?、同學(xué)。由于本人水平有限，設(shè)計中難免有錯漏之處，敬請各位老師給予批評指正，不勝感謝。本次畢業(yè)設(shè)計，既是對已學(xué)知識的綜合運用，也對一些以前沒有涉及過的知識進行了應(yīng)用。對已學(xué)過的知識的再一次復(fù)習(xí)、綜合，對這部分內(nèi)容又一次進行了更深刻的認(rèn)識。而另外一部分知識，通過張宏老師的指導(dǎo)和自己查閱資料，對這部分內(nèi)容有了一定的理解和認(rèn)識。這對以后走上工作崗位，進行獨立的工作設(shè)計有很大的幫助。 參考文獻[1]牛鳴岐,王保民,王振甫.機械原理課程設(shè)計手冊.重慶:重慶大學(xué)出版社,2001[ 2 ]機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會編. 機械工程手冊第 59 篇、沖壓機械化與自動化. 北京：機械工業(yè)出版社.1982[3]王知行,劉延榮.機械原理.北京:高等教育出版社,2000[4 ]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研組編.理論力學(xué)（第五版） . 北京：高等教育出版社. 1993[5]陳秀寧.機械設(shè)計課程設(shè)計.浙江：浙江大學(xué)出版社.1995