醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計

1、醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院課程設(shè)計成果說明書題目：醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計學(xué)生姓名：王向光學(xué)號：6202140219學(xué)院：機電工程學(xué)院班 級： 機械設(shè)計及其自動化02指導(dǎo)教師：盧霞2014 年 5 月 12 日醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計目錄緒論 40.1 功能要求 60.2 工作原理以及工藝動作流程圖 6第 1 章 傳動方案和減速器總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 81.1 擬訂傳動方案 8第 2 章主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 112.1送料機構(gòu) 112.2 楸棉機構(gòu) 122.3 卷棉機構(gòu) 132.4形態(tài)學(xué)矩陣 15第 3 章機械運動系統(tǒng)設(shè)計方案擬定 173.1擬定的方案 1

2、7第 4 章方案的評價 194.1評價方案表 19第 5 章系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)處理 215.1 方案 b 的數(shù)據(jù)處理 215.2 傳動機構(gòu)的尺寸設(shè)計及數(shù)據(jù)處理 225.3 成品的尺寸設(shè)計 23結(jié)束語 24參考文獻 24摘要 :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

3、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

4、 生.關(guān)鍵字 : 減速器 槽輪 不完全齒輪 爪輪 齒形帶緒論在以機械學(xué)為主干學(xué)科的各專業(yè)教學(xué)計劃中，機械原理課程設(shè)計 是主要的專業(yè)基礎(chǔ)課之一，是必修課,是培養(yǎng)學(xué)生機械設(shè)計能力的重要環(huán) 節(jié)機械原理課程設(shè)計的目的在于進一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識 培養(yǎng)學(xué)生獨立解決機械設(shè)計中的實際問題的能力 ，使學(xué)生對于機構(gòu)的綜合 以及運動學(xué)和動力學(xué)分析有一個較完整的概念；并進一步提高學(xué)生的計算 繪圖和計算機輔助設(shè)計的能力。0.1設(shè)計的目的機械原理課程設(shè)計的主要目的是為學(xué)生在完成課堂教學(xué)基本內(nèi)容后 提供一個較完整的從事機械設(shè)計初步實踐的機會。機械原理課程設(shè)計的編寫宗旨就是指導(dǎo)學(xué)生能在短時間內(nèi)，將所學(xué)的機械基礎(chǔ)理

5、論運用于 一個簡單的機械系統(tǒng)，通過機械傳動方案總體設(shè)計，機構(gòu)分析和綜合， 進一步鞏固掌握課堂教學(xué)知識，并結(jié)合實際得到工程設(shè)計方面的初步訓(xùn) 練，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用技術(shù)資料，提高繪圖、運算的能力。同時注重學(xué)生創(chuàng)新意識的開發(fā)。0.2設(shè)計的要求1. 以機械系統(tǒng)運動方案設(shè)計與擬定為結(jié)合點，把機械原理課程中分散與各 章的理論與方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深學(xué)生所學(xué)的理論知識。2. 使學(xué)生能受到擬定機械運動方案的訓(xùn)練，具有初步的機構(gòu)選型與組合和 確運動方案的能力。3. 進一步提高學(xué)生運算，繪圖和查找技術(shù)資料的能力.醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計4. 通過編寫說明書 ,培養(yǎng)學(xué)生表達(dá) ,歸納和獨立思考與分

6、析的能力醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計第一章總論及設(shè)計要求1.1 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 2025mm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，走非直線段時從棉條中退出，但此 時要將棉條壓住。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

7、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。1.2工作原理以及工藝動作流程圖醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計第2章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:圖2-11 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)

8、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

9、功率和滿載轉(zhuǎn)速的不同，具有系列型號。為適應(yīng)不同的安裝醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計需要，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PwPw，應(yīng)由機器工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按

10、下式計算：Tn Kw9550其中：T工作機的阻力矩，N mm;n工作機的轉(zhuǎn)速，r/min ；傳動裝置的總效率 0組成傳動裝置的各部分運動副效率之積，即0123n其中：123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i仁20-50，二級圓柱直齒輪的傳動比i2=4-6.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H。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，并傳遞一疋動力。帶傳動具有結(jié)構(gòu)間單、

11、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帶傳動醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計圖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。醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計第3章主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)

12、計3.1送料機構(gòu)方案：不完全齒輪機構(gòu)圖3 11不完全齒輪2棉條3滾輪方案 所采用送棉機構(gòu)是如圖 31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；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，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

13、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。醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計3.2楸棉機構(gòu)方案：爪輪機構(gòu)1、4爪輪2棉條3橡膠塊方案所采用的楸棉機構(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。方案a:3.3卷棉機構(gòu)1漏斗狀簽箱靜止摩擦片2、4輸送機構(gòu) 3簽桿 5、8條棉 6導(dǎo)棉槽7方案a所采用的卷棉機構(gòu)如圖 35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

14、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 36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

15、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(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。3.4形態(tài)學(xué)矩陣功能元功能元解12345動力源電動機汽油機柴油機液壓機汽動馬達(dá)A1A2A3A4A5減速2蝸桿傳動鏈傳動、帶傳動齒輪傳動擺線針輪轉(zhuǎn)動B1B2/B3B4B5送料持不完全齒槽輪機構(gòu)曲柄滑塊凸輪機構(gòu)連桿機構(gòu)夾器的輪機構(gòu)機構(gòu)運動C1C2C3C4C5壓緊器凸輪機構(gòu)爪輪機構(gòu)齒型帶機平面凸輪+空間凸輪+的間歇構(gòu)正切機構(gòu)正

16、切機構(gòu)轉(zhuǎn)動D1D2D3D4D5壓桿的齒輪機構(gòu)齒型帶機凸輪機構(gòu)往復(fù)移構(gòu)動E1E2E5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+E1A1+B3+C2+D3+E23.5擬定運動循環(huán)圖分配軸轉(zhuǎn)角0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360送棉機構(gòu)疋里送棉間隙運動壓棉楸棉機構(gòu)爪輪間隙運動爪輪轉(zhuǎn)動摩擦楸斷棉爪輪間隙運動送簽機構(gòu)帶輪轉(zhuǎn)動送簽壓板提供壓緊力卷棉機構(gòu)開始卷棉第4章機械運動系統(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

17、對它們進行最佳組合。如圖萬案a1 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滾輪萬案b1 -一主動銷輪2 -槽輪3 -一滾輪4,11 爪輪5 橡膠塊6 -一齒形帶7 -一壓板8 支板9 -一漏斗狀簽箱10簽桿12卷輪醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計第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?jǐn)?shù)）很好10好81功能目標(biāo)完成情況較好5不太好3不好0先進102工作原理的先進性較先進8一般4落后0高103系統(tǒng)的工作效率較咼8一般4低0高104系統(tǒng)機械傳動的精度較咼8一般4低0簡單105系統(tǒng)的復(fù)雜程度較復(fù)雜5復(fù)雜0可靠106系統(tǒng)方案的

18、可靠性較可靠8一般4不可靠0新穎107系統(tǒng)方案的新穎性較新穎8一般4不新穎08系統(tǒng)方案的實用性實用 一般 不實用1050低109系統(tǒng)方案的經(jīng)濟成本較低8高4較咼0好1010系統(tǒng)方案的環(huán)保冋題較好5不好0項目萬案、累計得分a548105108441058b888810108481072方案評價（2）牛+”：很好”，?！保汉谩?，”：不好方案評價標(biāo)準(zhǔn)方案a萬案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“一”7 個“ +”醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計顯而易見，綜上所評方案 B為最佳方案。第6章系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)處理6.1方案b的數(shù)據(jù)處理圖6 11 主動銷輪2 槽輪 3

19、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楸棉機構(gòu)：爪輪的轉(zhuǎn)速3: n3=2 n (rad/s)送棉機構(gòu)：主動銷輪1的轉(zhuǎn)速：n仁8 n (rad/s) 槽輪2 n2=2 n (rad/s)零件尺寸設(shè)計：r1=60/ n mm r2=50/ n mm r3=50/ n mm r5=100/ n mm醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計機械原理課程設(shè)計履帶長600mm 壓板15cm 履帶缺口深度 3mm6.2傳動機構(gòu)的尺寸設(shè)計及數(shù)據(jù)處理圖6 21，2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(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：i仁28.25i2=4i3= n、_軸名參數(shù)In出IVV轉(zhuǎn)速(rad/s)輸入功率KW7108n2n222.22.0461.981.9251.90