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第一章總論及設計要求 1.1功能要求 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20—25mm，每分種能生產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生一定壓緊力的構件上，同時一邊自轉，一邊沿導棉槽移動完成卷棉動作。此外，壓緊機構也有兩種方案。 1.2工作原理以及工藝動作流程圖 醫(yī)用棉簽卷棉機系統(tǒng) 定量送棉 壓 （夾） 棉 、 楸 棉 送簽 卷棉 將條狀棉的原料壓緊在固定面上，在另一端既實現(xiàn)壓緊，又實現(xiàn)拉扯動作 持定量棉花，以直線、間隙、定長送進 完成壓棉動作的機構，其壓頭對條棉有一定的壓力，并且將壓力保持一定的時間，使楸棉時，壓頭下的條棉不致滑移。 完成楸棉動作的機構，其壓頭一方面有壓緊條棉的功能，又要使壓力在保持壓緊力的狀態(tài)下有向某個方向運動的可能，以完成楸棉動作。 采用適當?shù)膲侯^形式，使棉條容易楸斷，楸斷后自行落入導棉槽中。 機構能調整壓緊力。 使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置，與楸下的棉塊會合 簽桿與棉塊相遇，簽桿作自轉，將棉塊卷上簽桿。 第2章 傳動方案和減速器總體結構方案設計 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： 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、內機、蒸汽機、水輪機、氣輪機、液動機等。電動機結構簡單、工作可靠、控制方便、維護容易，一般機械上大多數(shù)是均采用電動機驅動。 電動機已經(jīng)是系列化了，通常由專門的工廠按標準系列成批或大量生產。機械設計中應根據(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，從產品目錄中選擇電動機的類型和結構形式、容量和轉速，確定具體的型號。 擇電動機的類型和結構型式。 生產的單位一般用三相交流電源，如無特殊的要求（如在較大范圍內平穩(wěn)地調速，經(jīng)常啟動和反轉等），通常都采用三相交流異步電動機。我國已制定了一標準的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、風機、輸送機、攪拌機、農業(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速的不同，具有系列型號。為適應不同的安裝需要，同一類的電動機結構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，應由機器工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按下式計算： 其中：T——工作機的阻力矩，； n——工作機的轉速，； 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 其中： 分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動效率 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。當原動機驅動主動輪時，由于帶與帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動從動輪一起轉動，并傳遞一定動力。帶傳動具有結構簡單、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，以獲得較小的結構尺寸；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。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產生較嚴重的摩擦與磨損，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，再結合要求的工作條件可以得到，在此采用帶傳動。 第3章主要執(zhí)行結構方案設計 3.1送料機構 方案a:槽輪機構 圖3—1 1——主動銷輪 2——從動槽輪 3，4——滾輪 5——棉條 方案a所采用的送棉機構是如圖3—1所示的槽輪機構。其主要由槽輪1—2和滾輪3—4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 圖3—2 1——不完全齒輪 2——棉條 3——滾輪 方案b所采用送棉機構是如圖3—2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 方案a: 凸輪機構 圖3—3 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。 安裝刀具5和緩沖機構的好處： ① 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利的切割。 ② 切割下來的棉條完整。 方案b :爪輪機構 圖3—4 1、4——爪輪 2——棉條 3——橡膠塊 方案b所采用的楸棉機構如圖3—4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，繼續(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3——1所示）的配合，因為沒有它的壓緊力，本機構就不能完成該功能。 3.3卷棉機構 方案a: 圖3—5 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所采用的卷棉機構如圖3—5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。 設計要求：漏斗狀簽箱1的口寬的大小應與簽桿的直徑差不多。這既能使簽桿逐一的通過漏斗口，又防止簽斗內簽桿相互擠造成卡住。 方案b: 圖3—6 1——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 所采用的卷棉機構如圖3—6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，且有一定的壓緊力，使條棉卷在簽桿上。 3.4形態(tài)學矩陣 功能元 功能元解 1 2 3 4 5 動力源 電動機 A1 汽油機 A2 柴油機 A3 液壓機 A4 汽動馬達 A5 減速2 蝸桿傳動 B1 鏈傳動 B2 帶傳動 B3 齒輪傳動 B4 擺線針輪轉動 B5 送料持夾器的運動 不完全齒輪機構 C1 槽輪機構 C2 曲柄滑塊機構 C3 凸輪機構 C4 連桿機構 C5 壓緊器的間歇轉動 凸輪機構 D1 爪輪機構 D2 齒型帶機構 D3 平面凸輪+正切機構 D4 空間凸輪+正切機構 D5 壓桿的往復移動 齒輪機構 E1 齒型帶機構 E2 凸輪機構 E5 系統(tǒng)解的可能方案數(shù)： F=5*5*5*5*3=1875 其中列出較為理想的兩種： A1+B3+C1+D1+E1 A1+B3+C2+D3+E2 3.5擬定運動循環(huán)圖 分配軸轉角 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 壓板提供壓緊力 卷棉機構 開始卷棉 第4章 機械運動系統(tǒng)設計方案擬定 4.1擬定的方案 在第三章中，我已經(jīng)分析了a,b兩個方案的各構件的功能特點。根據(jù)形態(tài)學矩陣的分析和原理?，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b 1——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 第5章方案的評價 5.1評價方案表 評價方案(2) 序號 評價項目 評價等級 評價尺度（評價分數(shù)） 1 功能目標完成情況 很好 好 較好 不太好 不好 10 8 5 3 0 2 工作原理的先進性 先進 較先進 一般 落后 10 8 4 0 3 系統(tǒng)的工作效率 高 較高 一般 低 10 8 4 0 4 系統(tǒng)機械傳動的精度 高 較高 一般 低 10 8 4 0 5 系統(tǒng)的復雜程度 簡單 較復雜 復雜 10 5 0 6 系統(tǒng)方案的可靠性 可靠 較可靠 一般 不可靠 10 8 4 0 7 系統(tǒng)方案的新穎性 新穎 較新穎 一般 不新穎 10 8 4 0 8 系統(tǒng)方案的實用性 實用 一般 不實用 10 5 0 9 系統(tǒng)方案的經(jīng)濟成本 低 較低 高 較高 10 8 4 0 10 系統(tǒng)方案的環(huán)保問題 好 較好 不好 10 5 0 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 58 b 8 8 8 8 10 10 8 4 8 10 72 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。 第6章系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)處理 6.1方案b的數(shù)據(jù)處理 圖6—1 1——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 設計數(shù)據(jù)如下： 卷棉機的生產率：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：爪輪的轉速3： n3=2π (rad/s) 送棉機構：主動銷輪1的轉速：n1=8π(rad/s) 槽輪2 n2=2π(rad/s) 零件尺寸設計： 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3mm 6.2傳動機構的尺寸設計及數(shù)據(jù)處理 圖6—2 1，2——帶輪 3，4，5，6——傳動齒輪 圖6—2所示是圖2—1的俯視圖。 （二）計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比 在前面的方案設計中已確定此次設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=π 軸名 參數(shù) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 轉速(rad/s) 輸入功率KW 710 8π 2π 2 2 2.2 2.046 1.98 1.925 1.905 傳動比 效率 28.25 4 π 1 0.93 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 16 32 模數(shù) mm 5 5 5 5 6.3成品的尺寸設計 包裝尺寸：長寬高 16508101300 重量： 150kg 結束語 緊張的課程設計順利結束了。在這設計過程中，我從原來對本專業(yè)并不十分了解的狀況下,開始系統(tǒng)的運用了所學的機械基礎知識，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。相信我們工科學生在進行了認識實習、金工實習、生產實習、課程設計、畢業(yè)實習，特別是以后的畢業(yè)設計對整個大學階段的知識的掌握會更加牢固。同時在以后的學習中會不斷拓寬自己的知識面，結合生產實際，一定能更好的掌握機械知識。 最后，非常感謝 老師的關心指導和其他同學的協(xié)作！ 參考文獻 [1]牛鳴岐,王保民,王振甫.機械原理課程設計手冊.重慶:重慶大學出版社,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)大學理論力學教研組編.理論力學（第五版）. 北京：高等教育出版社. 1993 [5]陳秀寧.機械設計課程設計.浙江：浙江大學出版社.1995