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醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì)方案與分析,學(xué)院：機(jī)械工程學(xué)院班級(jí)：12機(jī)制3班學(xué)生姓名：李華磊學(xué)號(hào)：2014ZSB030112,1.總論及設(shè)計(jì)要求,全自動(dòng)棉簽機(jī)是按照國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)設(shè)計(jì)和制造的一種自動(dòng)化程序高、高速、高效生產(chǎn)衛(wèi)生棉簽。自動(dòng)卷棉設(shè)備它填補(bǔ)了國(guó)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(guó)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)。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(dòng)化功能。其主要設(shè)計(jì)思路來(lái)自于對(duì)手工卷棉動(dòng)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(duì)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(dòng),凸輪連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng),不完全齒輪的間歇運(yùn)動(dòng),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.,,1.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)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(zhǎng)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(zhǎng)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。,2.工作原理以及工藝動(dòng)作流程圖,3.機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的擬定,為達(dá)到其工藝動(dòng)作要求，采用的分解動(dòng)作機(jī)構(gòu)及其工作原理如下:3.1送棉將條狀棉通過(guò)機(jī)構(gòu)定時(shí)、適量送入壓棉、揪棉機(jī)構(gòu)。輸送的對(duì)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(zhǎng)送進(jìn)等功能。持棉的方式可用帶刺構(gòu)件走直線軌跡定時(shí)把棉條拉向前進(jìn)，走非直線段時(shí)從棉條中退出；也可采用兩滾輪壓緊棉條、對(duì)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(dòng)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。,,3.2揪棉用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)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(dòng)作，前者稱壓棉動(dòng)作，后者稱揪棉動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的機(jī)構(gòu)必須有以下幾個(gè)功能：（1）完成壓棉動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，其壓頭對(duì)條棉有一定的壓力，并且要將壓力保持一定的時(shí)間，使楸棉時(shí)，壓頭下的條棉不致滑移；（2）采用適當(dāng)?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(dǎo)棉槽后，將簽桿送至導(dǎo)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(dāng)使漏斗振動(dòng)，或用其它方法使漏斗內(nèi)簽桿獲得松動(dòng)的機(jī)會(huì)，從而使簽桿能順利地漏出漏斗口。3.4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(dòng)完成卷棉動(dòng)作。此動(dòng)作可通過(guò)卷輪自轉(zhuǎn)并與摩擦片接觸，使簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并移動(dòng)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(dòng)作?；蚴怯脦Р燮У膸鲃?dòng)與摩擦片接觸產(chǎn)生自轉(zhuǎn)完成自轉(zhuǎn)及移動(dòng)的卷棉動(dòng)作。,4.卷棉機(jī)應(yīng)包括以下部分,(一)凸輪送棉(二)推桿壓棉(三)對(duì)滾揪棉(四)漏斗送簽(五)卷輪卷棉,5.各工藝動(dòng)作不同方案的分析比較,5.1送棉送棉方案1通過(guò)滾輪1和滾輪2的相互摩擦將棉條3壓緊并送入導(dǎo)棉槽。缺點(diǎn)：要實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量送入，必須將滾輪與間歇運(yùn)動(dòng)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。圖5.1.1送棉方案1,,送棉方案2通過(guò)主動(dòng)輪上固接的槽輪構(gòu)成間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，從而可以有規(guī)律的傳送所需的條棉。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所用構(gòu)件較多。圖5.1.2送棉方案2,,送棉方案3條狀棉通過(guò)雙滾輪送入軌道，雙滾輪為1/4圓周主動(dòng)凸輪與圓盤(pán)組成。凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，但與圓盤(pán)僅有1/4的接觸面，所以機(jī)構(gòu)可以將電機(jī)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為間歇運(yùn)動(dòng)，且具有較高的機(jī)械效率以產(chǎn)生間隙運(yùn)動(dòng)。兩輪間留有間隙以使棉條在摩擦力作用下送入，實(shí)現(xiàn)定比定量送棉。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)作，效率高。圖5.1.3送棉方案3,,5.2壓棉壓棉方案1圖中凸輪1是主動(dòng)件，構(gòu)件3由凸輪帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)壓棉動(dòng)作，并依靠凸輪輪廓的圓弧段使壓緊狀態(tài)能保持一定時(shí)間。圖5.2.1壓棉方案1,,壓棉方案2圖中凸輪1是主動(dòng)件，推動(dòng)推桿壓緊條棉4，3是彈簧在凸輪回程時(shí)推動(dòng)推桿回到原位。優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)壓棉動(dòng)作的間歇使后面的工序得以完成，而且時(shí)間容易控制。圖5.2.2壓棉方案2,,壓棉方案3通過(guò)滑塊的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓棉動(dòng)作。缺點(diǎn)：由于要有一定的間隙時(shí)間，所以還要加一個(gè)間隙轉(zhuǎn)動(dòng)在曲柄上，所以比較麻煩。圖5.2.3壓棉方案3,,5.3揪棉揪棉方案１該方案由兩套完全對(duì)稱的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)組成，曲柄上下兩曲柄同步運(yùn)動(dòng)。上下剪刃分別與連桿固接。如果將曲柄與搖桿的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得相差不大，剪刃則能近似地作平面平行運(yùn)動(dòng)，故剪刃在剪切時(shí)刀刃垂直于軋件，使剪切斷面較為平直，剪切時(shí)刀刃的重疊量也容易保證。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)質(zhì)量較大，動(dòng)力特性不夠好，故刀刃的運(yùn)動(dòng)速度不宜太快。,,圖5.3.1揪棉方案1,,揪棉方案２凸輪與推桿將棉條壓緊并使之保持一定時(shí)間，此時(shí)1/4圓周凸輪１與圓盤(pán)２對(duì)滾揪斷棉條。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作較容易；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(shè)置與壓棉機(jī)構(gòu)配合好。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)速不容易控制。圖5.3.3揪棉方案3,,5.4送簽送簽方案1漏斗口限制簽桿只能一根一根地通過(guò)，再由漏斗口下的輸送構(gòu)件卷輪將簽桿一根一根地送走。缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)速控制嚴(yán)格，且效率不高。圖5.4.1送簽方案1,,送簽方案2主動(dòng)輪上有槽，剛好只能容納一個(gè)棉桿下落，上有撞針，用來(lái)撞動(dòng)箱體。優(yōu)點(diǎn)：可以比較好的分離棉桿。并且可以達(dá)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(diǎn)：難以和送棉條的機(jī)構(gòu)和揪棉機(jī)構(gòu)配合起來(lái)。圖5.4.3送簽方案3,,5.5卷棉卷棉方案1簽桿通過(guò)漏斗進(jìn)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(dòng)，使其產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并沿固定槽移動(dòng)。缺點(diǎn)：齒輪磨損較大。圖5.5.1卷棉方案1,,卷棉方案2簽桿通過(guò)漏斗3落入帶凹槽的卷輪1，卷輪轉(zhuǎn)動(dòng)帶著簽桿移動(dòng)與棉條接觸，卷輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)簽桿跟摩擦片接觸。簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并隨卷輪移動(dòng)，達(dá)到卷棉的效果。棘輪2保證簽桿按要求定時(shí)落入卷輪。擺子4給漏斗一定的振動(dòng)，使簽桿順利送出。優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)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(dǎo)棉槽移動(dòng)完成卷棉動(dòng)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(jìn)到與靜止摩擦片接觸后，在摩擦力的作用下簽桿一面前進(jìn)，一面自轉(zhuǎn)，從而簽桿完成卷棉工作。圖b)是用帶槽的帶２分取簽桿，３為靜止摩擦片，因?yàn)閹菗闲泽w，所以下面用托板５支承，使簽桿４能與摩擦片３壓緊，產(chǎn)生摩擦面自轉(zhuǎn)。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，配合要求高。,,圖5.5.3卷棉方案3,6.最終方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,上端凸輪與圓盤(pán)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量送棉.凸輪推桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)壓棉并保持一定時(shí)間.中間凸輪與圓盤(pán)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)揪棉動(dòng)作.卷輪帶動(dòng)從漏斗送出的簽桿與棉條接觸.在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中與摩擦片接觸,簽桿隨卷輪移動(dòng)并自轉(zhuǎn).從而達(dá)到卷棉的目的.圖6.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖凸輪直徑50mm壓輪直徑50mm帶輪直徑70mm曲柄30mm連桿60mm壓桿90mm揪棉抓68mm卷棉輪直徑250mm,7.機(jī)構(gòu)路線傳動(dòng)圖,圖7.1機(jī)構(gòu)路線傳動(dòng)圖生產(chǎn)率分析及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖∵QT=1/TP=60件/min∴TP=1/60min=1s而TP=TK+Tf=(0.25+0.75)s即TK=0.25sTf=0.75s令Tf=0，∴k=1/Tk=1/0.25=4件/S且η=Tk/TP=0.25/1=25%,8.運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖,圖8.1圓周式機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖,,圖8.2直角坐標(biāo)圖,9.電動(dòng)機(jī)的選擇,電動(dòng)機(jī)的容量選得合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期的過(guò)載而過(guò)早損壞；容量過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運(yùn)行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。電機(jī)的容量的主要由電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱情況決定，而發(fā)熱又與其工作情況決定。工作機(jī)所需工作功率，應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算得來(lái)的，可按下式計(jì)算：其中：T——工作機(jī)的阻力矩，；n——工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，；由于該醫(yī)用卷棉機(jī)功率小、載荷低、體積和轉(zhuǎn)速也很小，所以選擇的電動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)速都不宜過(guò)大。故選擇Y系列（IP44）封閉式三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)Y90S—6，其額定功率P=0.75KW，滿載時(shí)轉(zhuǎn)速n=720。,10.卷棉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn),（一）優(yōu)點(diǎn)：1.結(jié)構(gòu)較為緊湊，簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。2.執(zhí)行原件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系靠齒輪來(lái)完成，穩(wěn)定性好。3.間歇運(yùn)動(dòng)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(huì)有棉絮產(chǎn)生，因此對(duì)機(jī)械的條件適應(yīng)性有一定要求）。4.加工的過(guò)程為流水線式加工，一旦工件出現(xiàn)問(wèn)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(dòng)或PLC后，可以使原件間傳動(dòng)的關(guān)系更為簡(jiǎn)便。7.自動(dòng)化程度高，全過(guò)程完全不需要有人參與。8.整體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有速度突變，原件受用壽命較高。9.體積小。,,（二）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(huì)有一定的震動(dòng)，盡管采用了變?yōu)樾拚ň唧w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：1.當(dāng)用戶對(duì)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。,總結(jié),通過(guò)本次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)，我對(duì)機(jī)械原理這門(mén)課程有了更深入的了解，我深刻認(rèn)識(shí)到自己平時(shí)在課堂上學(xué)到的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在這次實(shí)踐的過(guò)程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西，領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問(wèn)題時(shí)顯示出的優(yōu)秀品質(zhì)，更深切的體會(huì)到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制，最重要的還是自己對(duì)一些問(wèn)題的看法產(chǎn)生了良性的變化。當(dāng)我們面對(duì)很多問(wèn)題的時(shí)候所采取的具體行動(dòng)也是不同，這當(dāng)然也會(huì)影響我們的結(jié)果。很多時(shí)候問(wèn)題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問(wèn)題的心態(tài)，而不是看我們過(guò)去的能力到底有多強(qiáng)，那是一種態(tài)度的端正和目的的明，,只有這樣把自己身置于具體的問(wèn)題之中，我們才能更好的解決問(wèn)題。在這種相互協(xié)調(diào)合作的過(guò)程中，口角的斗爭(zhēng)在所難免，關(guān)鍵是我們?nèi)绾蔚奶幚碛龅降姆制纾皇且晃兜挠?jì)較和埋怨。,致謝,經(jīng)過(guò)四周的忙碌，我們自動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)已經(jīng)整理完，這次的課程設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及遇到的問(wèn)題和同學(xué)一起探討，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師。姜老師平日里工作繁多，但在我們做課程設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，整個(gè)過(guò)程中都給予了我們細(xì)心的指導(dǎo)。我平時(shí)的基礎(chǔ)不好，很多基礎(chǔ)問(wèn)題都不太懂，肖老師細(xì)心指導(dǎo)我設(shè)計(jì)，幫助我解決一個(gè)個(gè)難題。除了敬佩姜老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我們永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我們今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要感謝我們的同學(xué)對(duì)我無(wú)私的幫助，在設(shè)計(jì)方面給我提供了很大幫助，才讓我們的課程設(shè)計(jì)得以順利完成。,參考文獻(xiàn)：,[1]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第3、4、5卷）.北京：機(jī)械工業(yè)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(guó)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]黃錫愷,鄭文偉.機(jī)械原理.北京：高等教育出版社.2004[7]鄧星鐘.機(jī)電傳動(dòng)控制.武漢：華中理工大學(xué)出版社.2007[8]機(jī)械工程手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械工程手冊(cè)（第八卷）.機(jī)械工業(yè)出版社.2006,,[9]藤森洋三（日）.機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)用構(gòu)思圖冊(cè).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[14]劉毅機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)武漢華中科技大學(xué)出版社.2006,,謝謝觀賞,