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

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1、 高新學(xué)院 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 題 目：醫(yī)用棉簽卷棉機(jī) 專業(yè)班級：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化機(jī)單1002班 任務(wù)書 姓名 學(xué)號 專業(yè)班級 機(jī)單1002 題目：醫(yī)用棉簽卷棉機(jī) 完成時(shí)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

2、通過機(jī)構(gòu)定時(shí)、適量送入； （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(jì)說明書 7 月13 日：答辯 指導(dǎo)教師 程安寧

3、 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(jì)針對某種簡單機(jī)器進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動簡圖設(shè)計(jì)，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(jì)，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(shí)現(xiàn)用圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算的基本要求，達(dá)到借助計(jì)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(jì)。 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

4、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(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(shí)考慮到棉花很軟，要實(shí)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(shí)從棉條中退出，但此時(shí)要將棉條壓住。我所設(shè)計(jì)的兩種方案中采用兩滾輪壓緊棉條，同時(shí)，在繼續(xù)運(yùn)動中實(shí)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(shí)現(xiàn)間隙送進(jìn)的功能。 一、課題設(shè)計(jì)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

5、高。這就要求設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)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(shí)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(jì)、創(chuàng)新設(shè)計(jì)及應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析和工程設(shè)計(jì)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(jì)，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(jì)，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(shí)現(xiàn)用圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算的基本要求，

6、達(dá)到借助計(jì)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(jì)。 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(jì)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:槽輪機(jī)構(gòu) 圖3—1 1——主動銷輪 2——從動槽輪 3，4——滾輪 5——棉條 方

7、案a所采用的送棉機(jī)構(gòu)是如圖3—1所示的槽輪機(jī)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(jī)構(gòu)相連而作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，當(dāng)圓柱銷未進(jìn)入徑向槽時(shí)，槽輪因鎖住而靜止；當(dāng)圓銷進(jìn)入徑向槽時(shí)，槽輪2在圓銷的驅(qū)動下順時(shí)針轉(zhuǎn)動。當(dāng)主動輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，從動槽輪和滾輪4夾住棉條5向前送進(jìn)，完全實(shí)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3—2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(shí)針連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，當(dāng)?shù)谝幻洱X還未到達(dá)棉條時(shí)，棉

8、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(shí)與滾輪嚙合時(shí)，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(shí)，完全實(shí)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(shí)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(shí)更換。 ③ 橡膠齒輪與鋼制齒輪的造價(jià)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

9、 4——底座 5——刀具 方案a所采用的楸棉機(jī)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(jī)構(gòu)作等速順時(shí)針連續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，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(shí)，構(gòu)件3沒有推力，受到彈簧2的彈力回到原處。與此同時(shí)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： ① 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。 ② 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

10、——橡膠塊 方案b所采用的楸棉機(jī)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(jī)構(gòu)作順時(shí)針等速轉(zhuǎn)動時(shí)，嵌入爪輪1的橡膠塊轉(zhuǎn)到另一個爪輪的橡膠塊相遇時(shí)，夾送到的條棉2價(jià)在其中，靠彈性壓緊，繼續(xù)轉(zhuǎn)動時(shí)，將條棉楸斷。在實(shí)現(xiàn)壓棉和楸棉時(shí)，還需要在方案b中的送棉機(jī)構(gòu)（圖3—1所示）的配合，因?yàn)闆]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3—5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

11、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(shí)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，使條棉卷在簽桿上。 方案b 1——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3—6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)

12、，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(shí)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 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 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

13、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(diǎn)?，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 五、方案的評價(jià) 評價(jià)方案表：方案評價(jià)(1) 序號 評價(jià)項(xiàng)目 評價(jià)等級 評價(jià)尺度（評價(jià)分?jǐn)?shù)） 1 功能目標(biāo)完成情況 很好 好 較好 不太好 不好 10

14、 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(jī)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

15、實(shí)用性 實(shí)用 一般 不實(shí)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(xiàng)目 方案 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ 累計(jì)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(jià)（2） “＋＋”：“很好”，“＋”：“好”，“－”：“不好”。 方案評價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 方案a

16、 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(jì) 7“+”， 1個“—” 5個“+” 顯而易見，綜上所評方案a為最佳方案。 六、系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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

17、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=2π (rad/s) 送棉機(jī)構(gòu)：輸送機(jī)構(gòu)2的轉(zhuǎn)速：n1=8π(rad/s) 機(jī)構(gòu)4的轉(zhuǎn)速 n2=2π(rad/s) 零件尺寸設(shè)計(jì)：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(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理 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。 計(jì)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(jì)中已確定此次設(shè)計(jì)的減速器為齒輪傳動，

18、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=π 軸名 參數(shù) Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 轉(zhuǎn)速(rad/s) 輸入功率KW 710 8π

19、 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(jì)： 齒輪 參數(shù) 3 4 5 6 齒數(shù) 8 3

20、2 16 32 模數(shù) mm 5 5 5 5 6.3凸輪5的設(shè)計(jì) 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

21、： 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： (7) 過點(diǎn)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

22、 (9) 將代入式(9)得: (10) 如果在圖中所示位置的接觸點(diǎn)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(shí)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=(0.1—0.5) ，取=5.4mm。 2)凸輪廓線的繪制 ①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。 ②選定長度比例尺，作以O(shè)為圓心以O(shè)B=為半徑的基圓；以O(shè)為圓心，以

23、OA=a為半徑作反轉(zhuǎn)后機(jī)架上擺桿轉(zhuǎn)動中心的圓。 ③自A點(diǎn)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(diǎn)，再以為圓心，以AB=L為半徑作弧與基圓交于點(diǎn)，得線段。 ④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。 ⑤將點(diǎn)連成光滑曲線，它就是所求理論輪廓線。 ⑥實(shí)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(jì) 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(shí)際運(yùn)動曲線與理論曲線有一點(diǎn)誤差，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)實(shí)際運(yùn)動時(shí)有振動，摩擦等外界影

24、響。而理論曲線是通過公式計(jì)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(jì)順利結(jié)束了。在這設(shè)計(jì)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(shí)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(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)，特別是以后畢業(yè)設(shè)計(jì)對整個大學(xué)階段的知識的掌握會更加牢固。同時(shí)在以后的學(xué)習(xí)中會不斷拓寬自己的知識面

25、，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，一定能更好的掌握機(jī)械知識。 最后，非常感謝老師的關(guān)心指導(dǎo)和其他同學(xué)的幫助。 九、參考文獻(xiàn) [1]牛鳴岐,王保民,王振甫.機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊.重慶:重慶大學(xué)出版社,2001 [2]機(jī)械工程手冊電機(jī)工程手冊編輯委員會編. 機(jī)械工程手冊第59篇、沖壓機(jī)械化與自動化. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社.1982 [3]王知行,劉延榮.機(jī)械原理.北京:高等教育出版社,2000 [4 ]哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研組編.理論力學(xué)（第五版）. 北京：高等教育出版社. 1993 [5]陳秀寧.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).浙江：浙江大學(xué)出版社.1995 《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》指導(dǎo)教師評審意見 評審意見： 評審成績： 評閱教師： 年 月 日 18