醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計機(jī)械原理課程設(shè)計

1、高新學(xué)院機(jī)械原理課程設(shè)計題 目：醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)專業(yè)班級：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化機(jī)單1002班 姓 名：李軍學(xué) 號：1001140624 指導(dǎo)教師：程安寧時 間：2012 年 7 月 2 日任務(wù)書姓名李軍 學(xué)號1001140624 專業(yè)班級機(jī)單1002 題目：醫(yī)用棉簽卷棉機(jī) 完成時間：2012年7月13號 具體內(nèi)容及進(jìn)度要求： 醫(yī)用棉簽的日耗量很大，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，為提高工作效率擬用機(jī)器代替手工卷制棉簽。 棉簽卷制過程可以防照手工方式進(jìn)行動作分解，亦可另行構(gòu)想動作過程。按照棉簽的手工卷制方法進(jìn)行分解后得到： （1）送棉：將條狀棉通過機(jī)構(gòu)定時、適量送入； （2）

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(dǎo)棉槽上方與定長棉條接觸； （4）卷棉：簽桿自轉(zhuǎn)并引導(dǎo)棉槽移動完成卷棉動作。 其中：7月 2 日：查閱資料、熟悉題目 7月 3、4 日：方案分析、比較 7 月5、6 日：平面機(jī)構(gòu)尺度綜合、運(yùn)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(shè)計說明書7 月13 日：答辯 指導(dǎo)教師 程安寧 2012 年 07月02日 醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)機(jī)械原理課程設(shè)計針對某種簡單機(jī)器進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動簡圖設(shè)計，包括機(jī)器功能分析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇、機(jī)械運(yùn)動方案評定、機(jī)構(gòu)尺度綜合等。通過機(jī)械原理課程設(shè)計，使學(xué)

3、生鞏固所學(xué)機(jī)械原理的知識和理論，培養(yǎng)開發(fā)創(chuàng)新機(jī)械的能力，實現(xiàn)用圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的分析計算的基本要求，達(dá)到借助計算機(jī)對機(jī)構(gòu)進(jìn)行解析法分析，完成機(jī)械運(yùn)動方案和機(jī)構(gòu)設(shè)計。 全自動醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)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2025mm，每分種能生產(chǎn)60支。卷棉機(jī)由送棉機(jī)構(gòu)，壓棉機(jī)構(gòu)，楸棉機(jī)構(gòu)，送簽機(jī)構(gòu)，卷棉機(jī)構(gòu)以及電動機(jī)組成。選擇送棉機(jī)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(jī)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

4、輪壓緊棉條，同時，在繼續(xù)運(yùn)動中實現(xiàn)楸棉，但需與棘輪、槽輪或不完全齒輪機(jī)構(gòu)聯(lián)接，以實現(xiàn)間隙送進(jìn)的功能。一、課題設(shè)計背景及功能描述隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品種類日益增多，自動化程度愈來愈高。這就要求設(shè)計者除綜合應(yīng)用各類典型機(jī)構(gòu)的作用外，還要根據(jù)使用要求和功能分析，設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、性能優(yōu)良、工作可靠、適用性強(qiáng)的機(jī)械系統(tǒng)。機(jī)械原理課程設(shè)計是機(jī)械原理教學(xué)中的一個重要環(huán)節(jié)，是機(jī)械類各專業(yè)學(xué)生在機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)后進(jìn)行的全面、系統(tǒng)、深入的實踐性教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案設(shè)計、創(chuàng)新設(shè)計及應(yīng)用計算機(jī)進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析和工程設(shè)計的能力。它是針對某種簡單機(jī)器進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動簡圖設(shè)計，包括機(jī)器功能分

5、析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇、機(jī)械運(yùn)動方案評定、機(jī)構(gòu)尺度綜合等。通過機(jī)械原理課程設(shè)計，使學(xué)生鞏固所學(xué)機(jī)械原理的知識和理論，培養(yǎng)開發(fā)創(chuàng)新機(jī)械的能力，實現(xiàn)用圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的分析計算的基本要求，達(dá)到借助計算機(jī)對機(jī)構(gòu)進(jìn)行解析法分析，完成機(jī)械運(yùn)動方案和機(jī)構(gòu)設(shè)計。具體來說，就是根據(jù)給定機(jī)械的工作要求，確定機(jī)械的工作原理，擬定工藝動作和執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動形式，繪制工作循環(huán)圖；選擇原動機(jī)的類型和主要參數(shù)，并進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選型與組合，設(shè)計該機(jī)械系統(tǒng)的幾種運(yùn)動方案，對各種運(yùn)動方案進(jìn)行分析、比較和選擇；對選定的運(yùn)動方案中的各執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析與綜合，確定其運(yùn)動參數(shù)。二、總圖 三、擬定方案1、送料機(jī)構(gòu)方案a:槽輪

6、機(jī)構(gòu)圖311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(jī)構(gòu)是如圖31所示的槽輪機(jī)構(gòu)。其主要由槽輪12和滾輪34的串聯(lián)而成，當(dāng)主動銷輪1由傳動機(jī)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(jī)構(gòu)1不完全齒輪 2棉條 3滾輪方案b所采用送棉機(jī)構(gòu)是如圖32所示的不完全齒輪機(jī)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(jī)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

7、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： 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。 如果橡膠齒磨損，可以及時更換。 橡膠齒輪與鋼制齒輪的造價相比較，前者較為經(jīng)濟(jì)。2、楸棉機(jī)構(gòu)方案a: 凸輪機(jī)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(jī)構(gòu)如圖33所示。其主要由主動凸輪、彈簧、沖壓板、

8、刀具和底座組成。當(dāng)主動凸輪隨傳動機(jī)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(yùn)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(jī)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(jī)構(gòu)的好處： 比較鋒利的刀具在構(gòu)件3和下面的緩沖機(jī)構(gòu)保證了棉條順利的切割。 切割下來的棉條完整。方案b :爪輪機(jī)構(gòu)1、4爪輪 2棉條 3橡膠塊方案b所采用的楸棉機(jī)構(gòu)如圖34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(jī)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

9、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(jī)構(gòu)（圖31所示）的配合，因為沒有它的壓緊力，本機(jī)構(gòu)就不能完成該功能。 3、卷棉機(jī)構(gòu)方案a: 1漏斗狀簽箱 2、4輸送機(jī)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(jī)構(gòu)如圖35所示。起主要由主動輸送機(jī)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(jī)構(gòu)4外的頭部（約長25mm）與導(dǎo)棉槽8中的條棉相遇

10、，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(jī)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(jī)構(gòu)如圖36所示。起主要由卷輪、漏斗狀簽箱、送棉機(jī)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(jī)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。4、擬定運(yùn)動循環(huán)圖分配軸轉(zhuǎn)角0 30 60 90 120 150 180 210 240 270

11、 300 330 360 送棉機(jī)構(gòu)定量送棉間隙運(yùn)動壓棉楸棉機(jī)構(gòu)爪輪間隙運(yùn)動爪輪轉(zhuǎn)動摩擦楸斷棉爪輪間隙運(yùn)動送簽機(jī)構(gòu)帶輪轉(zhuǎn)動送簽壓板提供壓緊力卷棉機(jī)構(gòu)開始卷棉四、執(zhí)行方案根據(jù)上述，我已經(jīng)分析了a,b兩個方案的各構(gòu)件的功能特點?，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(jī)構(gòu) 3簽桿 5凸輪機(jī)構(gòu) 6正壓機(jī)構(gòu) 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?jǐn)?shù)）1功能目標(biāo)完成情況很好好較好不太好不好1085302工作原理的先進(jìn)性先進(jìn)較先

12、進(jìn)一般落后108403系統(tǒng)的工作效率高較高一般低108404系統(tǒng)機(jī)械傳動的精度高較高一般低108405系統(tǒng)的復(fù)雜程度簡單較復(fù)雜復(fù)雜1050 6系統(tǒng)方案的可靠性可靠較可靠一般不可靠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)方案的實用性實用一般不實用10509系統(tǒng)方案的經(jīng)濟(jì)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(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7“+”，1個“”5個“

13、+”顯而易見，綜上所評方案a為最佳方案。六、系統(tǒng)設(shè)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(jī)構(gòu) 3簽桿 5凸輪機(jī)構(gòu) 6正壓機(jī)構(gòu) 7底座 8不完全齒輪 9滾輪設(shè)計數(shù)據(jù)如下：卷棉機(jī)的生產(chǎn)率：60支/分鐘卷棉機(jī)構(gòu)和送簽機(jī)構(gòu)5的轉(zhuǎn)速：v5=0.1m/s 卷輪的轉(zhuǎn)速n=2 (rad/s)楸棉機(jī)構(gòu)：不完全齒輪的轉(zhuǎn)速3： n3=2 (rad/s)送棉機(jī)構(gòu)：輸送機(jī)構(gòu)2的轉(zhuǎn)速：n1=8(rad/s) 機(jī)構(gòu)4的轉(zhuǎn)速 n2=2(rad/s)零件尺寸設(shè)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(jī)構(gòu)的尺

14、寸設(shè)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(qiáng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)速(rad/s)輸入功率kw710 8 2 2 22.2 2.046 1.98 1.925 1

15、.905傳動比效率28.25 4 10.93 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) mm5 5 5 56.3凸輪5的設(shè)計1)確定凸輪機(jī)構(gòu)的基本尺寸等加速等減速運(yùn)動規(guī)律的運(yùn)動規(guī)律表達(dá)式為：等加速段： ()等減速段： ()由以上兩個表達(dá)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：

16、 (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)中的展開得：tan= (8)由等式(8)求得 (9)將代入式(9)得: (10)如果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(jī)構(gòu)為滾子從動件凸輪機(jī)構(gòu)。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(biāo)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

17、作反轉(zhuǎn)后機(jī)架上擺桿轉(zhuǎn)動中心的圓。自a點開始沿-方向把機(jī)架圓分成與圖中橫坐標(biāo)相應(yīng)的區(qū)間和等分，得點，再以為圓心，以ab=l為半徑作弧與基圓交于點，得線段。自線段開始，分別作，使它們分別等于圖中對應(yīng)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(luò)線的方法作出，如圖所示。6.4成品的尺寸設(shè)計包裝尺寸：長寬高 16508101300 重量： 150kg七、速度、加速度分析速度分析圖加速度分析圖 機(jī)構(gòu)實際運(yùn)動曲線與理論曲線有一點誤差，因為機(jī)構(gòu)實際運(yùn)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(jié)束語緊張的課程設(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(yùn)用了所學(xué)的機(jī)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(jī)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(jī)械學(xué)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(jī)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(qiáng)。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