醫(yī)用棉簽卷棉機設計機械原理課程設計

1、題目：醫(yī)用棉簽卷棉機 完成時間：年 月 號 具體內容及進度要求： 醫(yī)用棉簽的日耗量很大，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，為提高工作效率擬用機器代替手工卷制棉簽。 棉簽卷制過程可以防照手工方式進行動作分解，亦可另行構想動作過程。依據(jù)棉簽的手工卷制方法進行分解后得到： （1）送棉：將條狀棉通過機構定時、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棉條接觸； （4）卷棉：簽桿自轉并引導棉槽移動完成卷棉動作。 其中：7月 2 日：查閱資料、生疏題目 7月 3、4 日：方案分析、比較 7 月5、6 日：平面機構尺度綜合

2、、運動分析7 月9、10 日：平面動態(tài)靜力分析7 月11、12日：繪制方案圖、整理設計說明書7 月13 日：答辯 指導老師 年 月 日 醫(yī)用棉簽卷棉機機械原理課程設計針對某種簡潔機器進行機械運動簡圖設計，包括機器功能分析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺度綜合等。通過機械原理課程設計，使同學鞏固所學機械原理的學問和理論，培育開發(fā)創(chuàng)新機械的力量，實現(xiàn)用圖解法進行機構的分析計算的基本要求，達到借助計算機對機構進行解析法分析，完成機械運動方案和機構設計。 全自動醫(yī)用棉簽卷棉機能夠實現(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2

3、025mm，每分種能生產(chǎn)60支。卷棉機由送棉機構，壓棉機構，楸棉機構，送簽機構，卷棉機構以及電動機組成。選擇送棉機構時考慮到棉花很軟，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，可用帶刺構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。我所設計的兩種方案中接受兩滾輪壓緊棉條，同時，在連續(xù)運動中實現(xiàn)楸棉，但需與棘輪、槽輪或不完全齒輪機構聯(lián)接，以實現(xiàn)間隙送進的功能。一、課題設計背景及功能描述隨著科學技術和工業(yè)生產(chǎn)的飛速進展，機械產(chǎn)品種類日益增多，自動化程度愈來愈高。這就要求設計者除綜合應用各類典型機構的作用外，還要依據(jù)使用要求和功能分析，設計出結構

4、簡潔、制造便利、性能優(yōu)良、工作牢靠、適用性強的機械系統(tǒng)。機械原理課程設計是機械原理教學中的一個重要環(huán)節(jié)，是機械類各專業(yè)同學在機械原理課程學習后進行的全面、系統(tǒng)、深化的實踐性教學，培育同學機械系統(tǒng)運動方案設計、創(chuàng)新設計及應用計算機進行機構分析和工程設計的力量。它是針對某種簡潔機器進行機械運動簡圖設計，包括機器功能分析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺度綜合等。通過機械原理課程設計，使同學鞏固所學機械原理的學問和理論，培育開發(fā)創(chuàng)新機械的力量，實現(xiàn)用圖解法進行機構的分析計算的基本要求，達到借助計算機對機構進行解析法分析，完成機械運動方案和機構設計。具體來說，就是依據(jù)給定機械的

5、工作要求，確定機械的工作原理，擬定工藝動作和執(zhí)行構件的運動形式，繪制工作循環(huán)圖；選擇原動機的類型和主要參數(shù)，并進行執(zhí)行機構的選型與組合，設計該機械系統(tǒng)的幾種運動方案，對各種運動方案進行分析、比較和選擇；對選定的運動方案中的各執(zhí)行機構進行運動分析與綜合，確定其運動參數(shù)。二、總圖 三、擬定方案1、送料機構方案a:槽輪機構圖311主動銷輪 2從動槽輪 3，4滾輪 5棉條 方案a所接受的送棉機構是如圖31所示的槽輪機構。其主要由槽輪12和滾輪34的串聯(lián)而成，當主動銷輪1由傳動機構相連而作等速連續(xù)轉動時，當圓柱銷未進入徑向槽時，槽輪因鎖住而靜止；當圓銷進入徑向槽時，槽輪2在圓銷的驅動下順時針轉動。當主動

6、輪連續(xù)轉動時，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1不完全齒輪 2棉條 3滾輪方案b所接受送棉機構是如圖32所示的不完全齒輪機構。其主要由不完全齒輪和一個滾輪串聯(lián)而成。 當不完全齒輪由傳動機構而作等速順時針連續(xù)轉動時，當?shù)谝幻洱X還未到達棉條時，棉條因無摩擦力而不能向前送進；而當?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，直到最終一枚齒脫離滾輪，而停止送棉。當主動不完全齒輪作連續(xù)轉動時，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。分析其緣由如下： 考慮到棉花很軟，如使用

7、鋼制不完全齒輪，在抓棉時很簡潔將棉條抓斷；使用外圈為橡膠齒的不完全齒輪，質地相對松軟，又有彈性。 假如橡膠齒磨損，可以準時更換。 橡膠齒輪與鋼制齒輪的造價相比較，前者較為經(jīng)濟。2、楸棉機構方案a: 凸輪機構1凸輪 2彈簧 3沖壓板 4底座 5刀具方案a所接受的楸棉機構如圖33所示。其主要由主動凸輪、彈簧、沖壓板、刀具和底座組成。當主動凸輪隨傳動機構作等速順時針連續(xù)轉動時，推動構件3，使之往下運動進而壓住棉條，由于構件3剛好與刀具5相切，從而完成壓棉、楸棉的動作。當主動凸輪轉到回程時，構件3沒有推力，受到彈簧2的彈力回到原處。與此同時送棉機構將棉條送到構件3下，以此來完成下一次的壓楸棉的動作。安

8、裝刀具5和緩沖機構的好處： 比較鋒利的刀具在構件3和下面的緩沖機構保證了棉條順當?shù)那懈睢?切割下來的棉條完整。方案b :爪輪機構1、4爪輪 2棉條 3橡膠塊方案b所接受的楸棉機構如圖34所示。其主要由兩個爪輪串聯(lián)而成。當主動爪輪1由傳動機構作順時針等速轉動時，嵌入爪輪1的橡膠塊轉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，連續(xù)轉動時，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（圖31所示）的協(xié)作，由于沒有它的壓緊力，本機構就不能完成該功能。 3、卷棉機構方案a: 1漏斗狀簽箱 2、4輸送機構 3簽桿 5、8條棉 6導棉槽 7靜止摩擦片方案a所接受的卷棉機構如

9、圖35所示。起主要由主動輸送機構、漏斗狀簽箱和導棉槽組成。將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱1內，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件2和4同步將簽桿送入到導棉槽，進至與在導棉槽7內的靜止摩擦片7接觸后，在摩擦力作用下簽桿3自轉，此時簽桿的外露在輸送機構4外的頭部（約長25mm）與導棉槽8中的條棉相遇，使條棉卷在簽桿上。方案b1漏斗狀簽箱 2簽桿 3條棉 4輸送機構 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 所接受的卷棉機構如圖36所示。起主要由卷輪、漏斗狀簽箱、送棉機構、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，漏斗口限制簽桿2只能一根一根地

10、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，此時簽桿的外露在輸送機構4外的頭部（約長25mm）與導棉槽8中的條棉相遇，且有肯定的壓緊力，使條棉卷在簽。4、擬定運動循環(huán)圖安排軸轉角0 °30° 60° 90° 120° 150° 180 °210° 240 °270 °300 °330 °360° 送棉機構定量送棉間隙運動壓棉楸棉機構爪輪間隙運動爪輪轉動摩擦楸斷棉爪輪間隙運動送簽機構帶輪轉動送簽壓板供

11、應壓緊力卷棉機構開頭卷棉四、執(zhí)行方案依據(jù)上述，我已經(jīng)分析了a,b兩個方案的各構件的功能特點?，F(xiàn)在對它們進行最佳組合。如圖方案a 1漏斗狀簽箱 2、4輸送機構 3簽桿 5凸輪機構 6正壓機構 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卷輪五、方案的評價評價方案表：方案評價(1)序號評價項目評價等級評價尺度（評價分數(shù)）1功能目標完成狀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)的簡單程度簡潔較簡單簡單

12、1050 6系統(tǒng)方案的牢靠性牢靠較牢靠一般不行靠10840 7系統(tǒng)方案的新穎性新穎較新穎一般不新穎108408系統(tǒng)方案的有用性有用一般不有用10509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項目方案累計得分a548105108441058b888810108481072方案評價（2）“”：“很好”，“”：“好”，“”：“不好”。方案評價標準方案a方案b成本低+便于加工+結構簡潔+便于便利+操作便利+總計7“+”，1個“”5個“+”顯而易見，綜上所評方案a為最佳方案。六、系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)處理（尺寸）6.1方案a的數(shù)據(jù)處理1漏斗狀簽箱 2、4輸送機構 3簽桿 5

13、凸輪機構 6正壓機構 7底座 8不完全齒輪 9滾輪設計數(shù)據(jù)如下：卷棉機的生產(chǎn)率：60支/分鐘卷棉機構和送簽機構5的轉速：v5=0.1m/s 卷輪的轉速n=2 (rad/s)楸棉機構：不完全齒輪的轉速3： n3=2 (rad/s)送棉機構：輸送機構2的轉速：n1=8(rad/s) 機構4的轉速 n2=2(rad/s)零件尺寸設計：r1=60/mm r2=50/mm r3=50/mm r5=100/mm履帶長600mm 壓板15cm 履帶缺口深度3mm6.2傳動機構的尺寸設計及數(shù)據(jù)處理1，2帶輪 3，4，5，6傳動齒輪圖62所示是圖21的俯視圖。計算傳動裝置的總傳動比及安排各級傳動比在前面的方案設

14、計中已確定此次設計的減速器為齒輪傳動，并且接受開放式傳動。 安排原則：1、 使各級的傳動的承載力量大致相同（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，潤滑便利。 選用減速器為三級傳動，先經(jīng)過三級減速后，再經(jīng)過分流得到軋輥所需要的轉速和方向，經(jīng)過綜合考慮選得：i1=28.25 i2=4 i3= 軸名參數(shù) 轉速(rad/s)輸入功率KW710 8 2 2 22.2 2.046 1.98 1.925 1.905傳動比效率28.25 4 10.93 0.97 0.97 0.99 傳動齒輪設計： 齒輪參數(shù) 3 4 5 6 齒數(shù)8 32

15、 16 32 模數(shù) mm5 5 5 56.3凸輪5的設計1)確定凸輪機構的基本尺寸等加速等減速運動規(guī)律的運動規(guī)律表達式為：等加速段： ()等減速段： ()由以上兩個表達式求得： () ()(a+OP) =OP， (1)則 OP/(OP+a)= 。 (2)將(1)式分子分母同乘整理得：OP(1-)=a (3)由式(3)求出OP代入式(1)右邊得： a+OP=A/(1-) (4)在三角形AP中由正統(tǒng)定理有： (5)將式(4)代入式(5)中得： (6)用代入式(6)中得： (7)過點O作O/P，則，再由式(2)得 ，等式(7)正是的正弦定理。將等式(6)中的開放得：tan= (8)由等式(8)求得

16、(9)將代入式(9)得: (10)假如在圖中所示位置的接觸點處的壓力角正好滿足，比較式(10)和式(7)可知，直線便是在此位置時滿足式(10)以等到式成立的邊界。 (11)將代入式(11)得： (12)選取凸輪機構為滾子從動件凸輪機構。滾子半徑=(0.10.5) ，取=5.4mm。2)凸輪廓線的繪制選定角度比例尺，擺桿的角位移曲線，如圖所示，將其中的推程和回程角位移曲線橫坐標分成若干等分。選定長度比例尺，作以O為圓心以OB=為半徑的基圓；以O為圓心，以OA=a為半徑作反轉后機架上擺桿轉動中心的圓。自A點開頭沿-方向把機架圓分成與圖中橫坐標相應的區(qū)間和等分，得點，再以為圓心，以AB=L為半徑作弧

17、與基圓交于點，得線段。自線段開頭，分別作，使它們分別等于圖中對應的角位移，得線段。將點連成光滑曲線，它就是所求理論輪廓線。實際輪廓線可用前述滾子圓包絡線的方法作出，如圖所示。6.4成品的尺寸設計包裝尺寸：長×寬×高 1650×810×1300 重量： 150kg七、速度、加速度分析速度分析圖加速度分析圖 機構實際運動曲線與理論曲線有一點誤差，由于機構實際運動時有振動，摩擦等外界影響。而理論曲線是通過公式計算求得，是理論狀態(tài)下的曲線。八、結束語緊急的課程設計順當結束了。在這設計過程中，我從原來對本專業(yè)并不格外了解的狀況下,開頭系統(tǒng)的運用了所學的機械基礎學問，加深了對專業(yè)學問的理解和把握.并且,培育了我查閱機械類書籍的力量,為我以后的學習打下了扎實的基礎。機械學作為一門傳統(tǒng)的基礎學科，內容豐富，涉及面廣。在新的歷史條件下，機械學與電子電氣、液壓等多種學科，聯(lián)系更為緊密，它的綜合性更強。信任我們工科同學在進行了生疏實習、金工實習、生產(chǎn)實習、課程設計、畢業(yè)實習，特殊是以后畢業(yè)設計對整個高校階段的學問的把握會更加堅固。同時在以后的學習中會不斷拓寬自己的學問面，結合生產(chǎn)實際，肯定能更好的把