3757 醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì),醫(yī)用,棉簽,卷棉機(jī),設(shè)計(jì) 塔里木大學(xué)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告課題名稱 醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 唐奇?zhèn)? 學(xué) 號 8031208116 所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動化 班 級 12-1 指導(dǎo)教師 肖愛玲 起止時(shí)間 2011.12.07-2011.12.22 機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)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(jī)是按照國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)自動設(shè)計(jì)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(bǔ)了國內(nèi)空白.該機(jī)能制造棉簽， 具有綜合性能強(qiáng)，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(jī)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(jī)每小時(shí)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(diǎn)。1.2 研究目的本設(shè)備適用范圍可以用于個(gè)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(jì)的棉簽機(jī)實(shí)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(jì)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(jī)構(gòu)部件 進(jìn)行設(shè)計(jì),對比,選定,以及優(yōu)化組合.綜合利用槽輪機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動,凸輪連桿的 往復(fù)運(yùn)動,不完全齒輪的間歇運(yùn)動,摩擦輪機(jī)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(jì)都需要人工數(shù)據(jù)處理.1.3 研究意義醫(yī)院應(yīng)用的棉簽日耗量很大，以往均由醫(yī)護(hù)人員在值班間歇中用手工卷制，工作量很大，擬用機(jī)器代替手工卷制棉簽。提高效率。二、醫(yī)用卷棉機(jī)所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析2.1 研究現(xiàn)狀《中國卷棉機(jī)市場分析及競爭策略研究報(bào)告》是基于中經(jīng)先略市場咨詢中心對卷棉機(jī)市場廣泛、深入的調(diào)查，并結(jié)合國家統(tǒng)計(jì)局、商務(wù)部、工商部門、海關(guān)、行業(yè)協(xié)會等官方權(quán)威數(shù)據(jù)，由中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng)專家團(tuán)隊(duì)共同完成。2.2 問題分析主要針對卷棉機(jī)進(jìn)行市場及競爭分析，重點(diǎn)對競爭進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，主要包括：宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境、行業(yè)總體發(fā)展、市場運(yùn)行分析、進(jìn)出口狀況、替代品發(fā)展、關(guān)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(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析3.1 任務(wù)要求制作出用機(jī)器代替人工卷棉的機(jī)器，具有效率的卷棉機(jī)3.2 實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析1）根據(jù)工藝動作要求擬定運(yùn)動循環(huán)圖。2）進(jìn)行送棉、揪棉、送簽、卷棉四個(gè)機(jī)構(gòu)的選型，實(shí)現(xiàn)上述 4 個(gè)動作的配合。3）機(jī)械運(yùn)動方案的評定和選擇。4）根據(jù)選定的電動機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動參數(shù)擬定機(jī)械傳動方案；5）畫出機(jī)械運(yùn)動方案簡圖（機(jī)械運(yùn)動示意圖）；6）對機(jī)械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸計(jì)算。四、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路4.1 重點(diǎn)研究本課題重點(diǎn)研究的是醫(yī)用卷棉機(jī)的設(shè)計(jì)問題4.2 關(guān)鍵問題關(guān)鍵的問題在于揪棉。我們用手工方式揪棉時(shí)，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(jī)器實(shí)現(xiàn)這個(gè)動作時(shí)，可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上，然后在另一端既實(shí)現(xiàn)壓緊又實(shí)現(xiàn)拉扯動作，前者稱壓棉動作，后者稱揪棉動作。實(shí)現(xiàn)這些動作的機(jī)構(gòu)必須有以下幾個(gè)功能:(1)完成壓棉動作的機(jī)構(gòu)，其壓頭對條棉有一定的壓力，并且要將壓力保持一定的時(shí)間，使揪棉時(shí)，壓頭下的條棉不致滑移；(2)完成揪棉動作的機(jī)構(gòu)，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(gè)方向運(yùn)動的可能，以完成揪棉動作；(3)采用適當(dāng)?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷；(4)條棉厚薄不勻時(shí)，機(jī)構(gòu)能自動調(diào)整壓緊力，或者揪棉時(shí)發(fā)現(xiàn)壓緊力不夠，要能加以調(diào)節(jié)。4.3 解決的思路設(shè)計(jì)方案上的思路可歸納為下 4 點(diǎn)：1）送棉可采用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進(jìn)，送進(jìn)方式可采用間歇運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量送棉。2）揪棉時(shí)應(yīng)采用壓棉和揪棉兩個(gè)動作，壓棉可采用凸輪機(jī)構(gòu)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進(jìn)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(dǎo)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來實(shí)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(shè)計(jì)中，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)，因此執(zhí)行原件的傳動機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動和雙曲柄傳動（此設(shè)計(jì)要采用齒輪 20 多個(gè)），由于齒輪傳動為高副，在 adame 下分析較慢，因此運(yùn)動的分析大多是在 eolidwomke 的高副分析能力較弱，因此造型的時(shí)候能采用也是最簡單最經(jīng)濟(jì)的一種方案。六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃6.1 工作方案1、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)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(chǎn)率：每分鐘卷 60 支，每支卷取棉塊長約 20~25mm。(4)卷棉簽機(jī)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(jìn)度計(jì)劃第 1-2 周 準(zhǔn)備階段，搜集有關(guān)資料，準(zhǔn)備參考資料。第 3-4 周 請教指導(dǎo)老師，去校工廠進(jìn)行測量，比較，決定設(shè)計(jì)方案。第 5-6 周 根據(jù)工作要求，查閱相關(guān)手冊，對各部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算，畫草圖。第 7-8 周 運(yùn)用 AutoCAD 軟件，設(shè)計(jì)工作視圖。第 9-10 周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)用性能等方面對產(chǎn)品進(jìn)行綜合評價(jià)，校核，修訂七、工藝分解與方案設(shè)計(jì)7.1 工藝分解按照醫(yī)院用棉簽的手工卷制方法，應(yīng)有取棉、揪棉、取簽、卷棉四個(gè)動作。用機(jī)器卷制棉簽時(shí)，仿照手工方式進(jìn)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(gòu)思機(jī)構(gòu)方案的過程。1．送棉將條狀棉通過機(jī)構(gòu)定時(shí)、適量送入壓(夾)棉、揪棉機(jī)構(gòu)。輸送的對象是柔軟的棉花，如果采用直線送進(jìn)方式，則送棉機(jī)構(gòu)必須有持棉和直線、間歇、定長送進(jìn)等功能。持棉的方式可用帶刺構(gòu)件走直線軌跡段時(shí)把棉條拉向前進(jìn)，定非直線段時(shí)從棉條中退出；也可用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進(jìn)等方式。前者在帶刺構(gòu)件脫出時(shí)，要把棉條壓??；后者要實(shí)現(xiàn)間歇送進(jìn)，需與間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)，如棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)或不完全齒輪機(jī)構(gòu)等連接。2．揪棉用手工方式揪棉時(shí)，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(jī)器實(shí)現(xiàn)這個(gè)動作時(shí)，可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上，然后在另一端既實(shí)現(xiàn)壓緊又實(shí)現(xiàn)拉扯動作，前者稱壓棉動作，后者稱揪棉動作。實(shí)現(xiàn)這些動作的機(jī)構(gòu)必須有以下幾個(gè)功能:(1)完成壓棉動作的機(jī)構(gòu)，其壓頭對條棉有一定的壓力，并且要將壓力保持一定的時(shí)間，使揪棉時(shí)，壓頭下的條棉不致滑移；(2)完成揪棉動作的機(jī)構(gòu)，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(gè)方向運(yùn)動的可能，以完成揪棉動作；(3)采用適當(dāng)?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷；(4)條棉厚薄不勻時(shí)，機(jī)構(gòu)能自動調(diào)整壓緊力，或者揪棉時(shí)發(fā)現(xiàn)壓緊力不夠，要能加以調(diào)節(jié)。3．送簽在揪下的棉塊落入導(dǎo)棉槽后，將簽桿送至導(dǎo)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(gòu)件 3 簽桿一根一根地送走。為防止斗內(nèi)簽桿相互擠卡住，所以可設(shè)法使漏斗振動，或用其它方法使斗內(nèi)簽桿獲得松動的機(jī)會，從而使簽桿能順利地漏出斗口。4．卷棉將簽桿送至導(dǎo)棉槽中與棉塊相遇時(shí)，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(dǎo)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(shí)簽桿外露在卷輪外的頭部（約 25mm）與導(dǎo)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(chǎn)生自轉(zhuǎn)完成自轉(zhuǎn)及移動的卷棉動作。5．方案總成 ——總體布置實(shí)現(xiàn)各工藝動作的機(jī)構(gòu)方案選定以后按照操作方便，運(yùn)動鏈短，調(diào)整、維修方便，體積小，外形美觀等要求合理布置各機(jī)構(gòu)的位置，稱為總體布置。卷棉簽機(jī)機(jī)構(gòu)布置方案：機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)大致選取如下：槽輪機(jī)構(gòu)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(zhuǎn)角確定，約取直徑 D＝30 mm；凸輪機(jī)構(gòu)的升程，根據(jù)條棉被壓緊后的厚度再加調(diào)壓結(jié)構(gòu)裕量選取約 10 mm，凸輪軸徑取d＝12mm；機(jī)構(gòu) I 中爪輪的直徑根據(jù)楸棉動作的轉(zhuǎn)角和行程長度決定，建議取60 mm；取各機(jī)構(gòu)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(shè)計(jì)1．方案設(shè)計(jì)和總體布置大體思路已如上述，某些細(xì)節(jié)和機(jī)構(gòu)的選擇尚需設(shè)計(jì)者深入構(gòu)思，分析優(yōu)缺點(diǎn)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(diào)整。選擇方案時(shí)要注意：(1)傳動路線要簡短，機(jī)構(gòu)要簡單。(2)采用的運(yùn)動副形式要適當(dāng)。盡可能優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、效率較高的轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的工藝動作是否優(yōu)質(zhì)、可靠。2．繪制機(jī)構(gòu)總體布置簡圖和運(yùn)動循環(huán)圖為了使工藝動作協(xié)調(diào)配合，并盡可能選擇更合理的參數(shù)，必須在作機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)前，合理地規(guī)定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件開始運(yùn)動、實(shí)際工作和終止運(yùn)動的時(shí)間(或相應(yīng)機(jī)構(gòu)主動件的位置)，即編制機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖。3．機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)運(yùn)動循環(huán)圖確定各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動規(guī)律，定出相應(yīng)機(jī)構(gòu)主動件的運(yùn)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(shè)計(jì)者確定的構(gòu)件尺寸，并設(shè)計(jì)各機(jī)構(gòu)。因?yàn)楦鳈C(jī)構(gòu)型式的選擇取決于揪棉的方式，所以應(yīng)首先確定揪棉機(jī)構(gòu)，然后再設(shè)計(jì)送棉機(jī)構(gòu)或送簽機(jī)構(gòu)、導(dǎo)棉槽和卷棉機(jī)構(gòu)。4．運(yùn)動和動力特性分析根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，作必要的運(yùn)動、動力特性分析和檢驗(yàn)。5．繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)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(shè)計(jì)說明書中應(yīng)包括設(shè)計(jì)題目、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求、方案設(shè)計(jì)和選擇的論證、機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取和計(jì)算結(jié)果(用圖解法時(shí)保留作圖輔助線，用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)要有機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖、數(shù)學(xué)模型、標(biāo)識符說明表、計(jì)算程序框圖、打印的程序及運(yùn)行結(jié)果)以及對設(shè)計(jì)結(jié)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(luò)文獻(xiàn)、我校的圖書館中的于此設(shè)計(jì)相關(guān)的藏書、我校的數(shù)字圖書庫等。在這里面收集大量的相關(guān)文獻(xiàn)。仔細(xì)閱讀，尋找相關(guān)的知識，希望能從尋找和學(xué)習(xí)的過程中有所啟發(fā)有所感悟。第二：要從新深入的研習(xí)相關(guān)的力學(xué)知識，要進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)所需要的動力選擇相應(yīng)的電動機(jī)，這是我們在設(shè)計(jì)中要達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的必要手段。第三：在遇到不懂得問題時(shí)，要積極聯(lián)系指導(dǎo)老師，虛心向指導(dǎo)老師求教不懂得問題；同時(shí)可以與相關(guān)課題的優(yōu)秀同學(xué)交流，求教。九、卷棉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn) (一)優(yōu)點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn): 1.結(jié)構(gòu)較為緊湊,簡單,生產(chǎn)成本低. 2.執(zhí)行原件間運(yùn)動關(guān)系看齒輪來完成,穩(wěn)定性好. 3.間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu)采用不完全齒輪,可靠性高,條件適應(yīng)性強(qiáng)(由于此機(jī)械 的加工材料為棉花,會有棉絮產(chǎn)生,因此對機(jī)械的條件適應(yīng)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(kuò)充性,如加裝氣動或 PLC 后,可以使原件間傳動的關(guān)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(yùn)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(diǎn): 缺點(diǎn): 1.由于是四桿機(jī)構(gòu),所以機(jī)械效率較低. 2.不完全齒輪在工作的時(shí)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(shè)計(jì)的表格) ,但小輪磨損仍可能較快,因此加工的時(shí) 候應(yīng)采用特殊處理工藝. 3.四桿機(jī)構(gòu)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(dāng)用戶對系統(tǒng)的工作效率要求較高時(shí),可采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)代替四桿機(jī) 構(gòu)作為卷棉機(jī)構(gòu). 2.在允許成本有一定提高的情況下,可以將進(jìn)棉條機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)控制 齒輪機(jī)構(gòu),可以獲得更好的機(jī)械性能.十、主要參考文獻(xiàn)：[1]徐穎.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊（第 3.4.5 卷） 北京：機(jī)械工廠出版社.2001[2]王曉晴.機(jī)械制圖.武漢：湖北科學(xué)出版社 .2004[3]何兆太.畢業(yè)設(shè)計(jì)指南.武漢：中國地質(zhì)大學(xué)出版社.2003[4]吳宗澤.高等機(jī)械設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社.2005[5]彭文生等主編 .機(jī)械設(shè)計(jì).武漢：華中理工大學(xué)出版社.2004[6]黃錫凱.鄭文偉主編. 機(jī)械原理.北京：高等教育出版社.2004[7]鄧星鐘.機(jī)電傳動控制.武漢：華中理工大學(xué)出版社.2007[8]機(jī)械工程手冊編委會.機(jī)械工程手冊（第 8 卷）. 機(jī)械工業(yè)出版社.2008[9]藤森洋三（日） .機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)用構(gòu)思圖冊.機(jī)械工業(yè)出版社.2003[10]朱正心.機(jī)械制造技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2001[11]蘇建修.機(jī)械制造基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社 .2005[12]陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社 .2002[13]張定華.工程力學(xué) 北京：高等教育出版社.2005