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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(jìn)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 3
1.1功能要求 3
1.2工作原理以及工藝動作流程圖 4
2傳動方案和減速器總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 5
2.1擬訂傳動方案 5
2.1.1動機的選取 .................................................................................................................... ..7
3主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 8
3.1送料機構(gòu) 8
3.2楸棉機構(gòu) 10
3.3卷棉機構(gòu) 12
4機械運動系統(tǒng)設(shè)計方案擬定 14
4.1擬定的方案 14
5方案的評價 16
5.1評價方案表 16
6系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)處理 18
6.1方案b的數(shù)據(jù)處理 18
6.2傳動機構(gòu)的尺寸設(shè)計及數(shù)據(jù)處理 19
6.3成品的尺寸設(shè)計 20
總結(jié) 21
致謝 .........................................................................................................................................................22
參考文獻(xiàn)..............................................................................................................................23
1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(jìn)，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(jìn)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(hù)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(jì)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：
其中：T——工作機的阻力矩，；
n——工作機的轉(zhuǎn)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(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(jìn)入徑向槽時，槽輪因鎖住而靜止；當(dāng)圓銷進(jìn)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(jìn)，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(jìn)；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(jìn)，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(jì)。
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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)，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?，F(xiàn)在對它們進(jìn)行最佳組合。如圖
方案a
1——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
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
10
8
5
3
0
2
工作原理的先進(jìn)性
先進(jìn)
較先進(jìn)
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(fù)雜程度
簡單
較復(fù)雜
復(fù)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(jì)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
“＋＋”：“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。
6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—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(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3mm
6.2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(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 5
6.3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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行獨立的工作設(shè)計有很大的幫助。
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[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
12 屆畢業(yè)設(shè)計
醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計
設(shè)計說明書
學(xué)生姓名 唐奇?zhèn)?
學(xué) 號 8031208116
所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級 12-1
指導(dǎo)教師 張宏
日 期 2012.6
塔里木大學(xué)教務(wù)處制
醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計
張偉 張宏* 收稿日期：2011-03-05
基金項目：國家自然基金項目（31160196）
作者簡介：唐奇?zhèn)ィ?990-），男，。 E-mail: 517705687@qq.com
*為通訊作者 E-mail: hhh@yahoo.com.cn
( 塔里木大學(xué)機械電氣化工程， 阿拉爾 843300)
【摘要】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。
關(guān)鍵詞：棉簽 衛(wèi)生 暢銷
中圖分類號：***** 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A
0引言
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(jìn)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.
畢業(yè)設(shè)計
1總體設(shè)計與工作原理
1.1卷棉裝置
總體設(shè)計
采用的卷棉機構(gòu)如下圖所示。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(jìn)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(jìn)，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。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
1.2作業(yè)原理
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(jìn)，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(jìn)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。
2主要工作部件結(jié)構(gòu)
2.1 裝配圖如下
.
1、送料斗2、軸承座3、壓緊裝置4、彈簧5、齒形帶6、送料斗7、皮帶8、皮帶輪9、齒輪箱10、箱體壁11、軸承座
參考文獻(xiàn)
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[13]張定華.工程力學(xué) 北京：高等教育出版社.2005
2
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告
課題名稱 醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計
學(xué)生姓名 唐奇?zhèn)?
學(xué) 號 8031208116
所屬學(xué)院 機械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化
班 級 12-1
指導(dǎo)教師 肖愛玲
起止時間2011.12.07-2011.12.22
機械電氣化工程學(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。
1.2研究目的
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(jìn)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.
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，擬用機器代替手工卷制棉簽。提高效率。
二、醫(yī)用卷棉機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
《中國卷棉機市場分析及競爭策略研究報告》是基于中經(jīng)先略市場咨詢中心對卷棉機市場廣泛、深入的調(diào)查，并結(jié)合國家統(tǒng)計局、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)隊共同完成。
2.2問題分析
主要針對卷棉機進(jìn)行市場及競爭分析，重點對競爭進(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
制作出用機器代替人工卷棉的機器，具有效率的卷棉機
3.2實現(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動循環(huán)圖。
2）進(jìn)行送棉、揪棉、送簽、卷棉四個機構(gòu)的選型，實現(xiàn)上述4個動作的配合。
3）機械運動方案的評定和選擇。
4）根據(jù)選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案；
5）畫出機械運動方案簡圖（機械運動示意圖）；
6）對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進(jìn)行尺寸計算。
四、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路
4.1重點研究
本課題重點研究的是醫(yī)用卷棉機的設(shè)計問題
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，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。用機器實現(xiàn)這個動作時，可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上，然后在另一端既實現(xiàn)壓緊又實現(xiàn)拉扯動作，前者稱壓棉動作，后者稱揪棉動作。實現(xiàn)這些動作的機構(gòu)必須有以下幾個功能:
(1)完成壓棉動作的機構(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間，使揪棉時，壓頭下的條棉不致滑移；
(2)完成揪棉動作的機構(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)下有向某個方向運動的可能，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，機構(gòu)能自動調(diào)整壓緊力，或者揪棉時發(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)計方案上的思路可歸納為下4點：
1）送棉可采用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進(jìn)，送進(jìn)方式可采用間歇運動，以實現(xiàn)定時定量送棉。
2）揪棉時應(yīng)采用壓棉和揪棉兩個動作，壓棉可采用凸輪機構(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)計中，我們發(fā)現(xiàn)這個機構(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)系很多機構(gòu)，因此執(zhí)行原件的傳動機構(gòu)采用齒輪傳動和雙曲柄傳動（此設(shè)計要采用齒輪20多個），由于齒輪傳動為高副，在adame下分析較慢，因此運動的分析大多是在eolidwomke的高副分析能力較弱，因此造型的時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)度計劃
6.1工作方案
1、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求
(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，對各部分機構(gòu)設(shè)計、計算，畫草圖。
第7-8周 運用AutoCAD軟件，設(shè)計工作視圖。
第9-10周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能，實用性能等方面對產(chǎn)品進(jìn)行綜合評價，校核，修訂
七、工藝分解與方案設(shè)計
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、卷棉四個動作。用機器卷制棉簽時，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)思機構(gòu)方案的過程。
1．送棉
將條狀棉通過機構(gòu)定時、適量送入壓(夾)棉、揪棉機構(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)件走直線軌跡段時把棉條拉向前進(jìn)，定非直線段時從棉條中退出；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，要把棉條壓??；后者要實現(xiàn)間歇送進(jìn)，需與間歇運動機構(gòu)，如棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)或不完全齒輪機構(gòu)等連接。
2．揪棉
用手工方式揪棉時，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。用機器實現(xiàn)這個動作時，可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上，然后在另一端既實現(xiàn)壓緊又實現(xiàn)拉扯動作，前者稱壓棉動作，后者稱揪棉動作。實現(xiàn)這些動作的機構(gòu)必須有以下幾個功能:
(1)完成壓棉動作的機構(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間，使揪棉時，壓頭下的條棉不致滑移；
(2)完成揪棉動作的機構(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)下有向某個方向運動的可能，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，機構(gòu)能自動調(diào)整壓緊力，或者揪棉時發(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，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?；蛘哂脦Р燮У膸鲃优c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
實現(xiàn)各工藝動作的機構(gòu)方案選定以后按照操作方便，運動鏈短，調(diào)整、維修方便，體積小，外形美觀等要求合理布置各機構(gòu)的位置，稱為總體布置。
卷棉簽機機構(gòu)布置方案：
機構(gòu)的主要參數(shù)大致選取如下：槽輪機構(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
1．方案設(shè)計和總體布置
大體思路已如上述，某些細(xì)節(jié)和機構(gòu)的選擇尚需設(shè)計者深入構(gòu)思，分析優(yōu)缺點后確定?？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。選擇方案時要注意：
(1)傳動路線要簡短，機構(gòu)要簡單。
(2)采用的運動副形式要適當(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，特別要注意機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件實現(xiàn)的工藝動作是否優(yōu)質(zhì)、可靠。
2．繪制機構(gòu)總體布置簡圖和運動循環(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)，必須在作機構(gòu)具體設(shè)計前，合理地規(guī)定各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件開始運動、實際工作和終止運動的時間(或相應(yīng)機構(gòu)主動件的位置)，即編制機構(gòu)運動循環(huán)圖。
3．機構(gòu)設(shè)計
根據(jù)運動循環(huán)圖確定各執(zhí)行構(gòu)件的運動規(guī)律，定出相應(yīng)機構(gòu)主動件的運動角，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)計者確定的構(gòu)件尺寸，并設(shè)計各機構(gòu)。因為各機構(gòu)型式的選擇取決于揪棉的方式，所以應(yīng)首先確定揪棉機構(gòu)，然后再設(shè)計送棉機構(gòu)或送簽機構(gòu)、導(dǎo)棉槽和卷棉機構(gòu)。
4．運動和動力特性分析
根據(jù)設(shè)計結(jié)果，作必要的運動、動力特性分析和檢驗。
5．繪制機構(gòu)系統(tǒng)的運動簡圖
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)計說明書中應(yīng)包括設(shè)計題目、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求、方案設(shè)計和選擇的論證、機構(gòu)運動循環(huán)圖、機構(gòu)設(shè)計參數(shù)的選取和計算結(jié)果(用圖解法時保留作圖輔助線，用計算機輔助設(shè)計時要有機構(gòu)運動簡圖、數(shù)學(xué)模型、標(biāo)識符說明表、計算程序框圖、打印的程序及運行結(jié)果)以及對設(shè)計結(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)行計算，根據(jù)所需要的動力選擇相應(yīng)的電動機，這是我們在設(shè)計中要達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的必要手段。
第三：在遇到不懂得問題時，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；同時可以與相關(guān)課題的優(yōu)秀同學(xué)交流，求教。
九、卷棉機的優(yōu)點及缺點
(一)優(yōu)點: 優(yōu)點: 1.結(jié)構(gòu)較為緊湊,簡單,生產(chǎn)成本低. 2.執(zhí)行原件間運動關(guān)系看齒輪來完成,穩(wěn)定性好. 3.間歇運動機構(gòu)采用不完全齒輪,可靠性高,條件適應(yīng)性強(由于此機械 的加工材料為棉花,會有棉絮產(chǎn)生,因此對機械的條件適應(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: 缺點: 1.由于是四桿機構(gòu),所以機械效率較低. 2.不完全齒輪在工作的時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)計的表格) ,但小輪磨損仍可能較快,因此加工的時 候應(yīng)采用特殊處理工藝. 3.四桿機構(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,可采用齒輪齒條機構(gòu)代替四桿機 構(gòu)作為卷棉機構(gòu). 2.在允許成本有一定提高的情況下,可以將進(jìn)棉條機構(gòu)采用步進(jìn)電機控制 齒輪機構(gòu),可以獲得更好的機械性能.
十、主要參考文獻(xiàn)：
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