医用棉签卷棉机

医用棉签卷棉机 目 录 一、 卷棉机的功能及要求 ..................................................................................................... 2 1.1机器的功能要求及工作原理 ............................................................................................ 2 1.2按工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 ................................................................ 2 1.3原始数据及参数 ................................................................................................................ 2 1.4工作原理及工艺过程 ........................................................................................................ 2 二、总体构想及功能介绍 ............................................................................................................... 3 2.1 卷棉机的主要工艺动作是送棉、压棉、揪棉、送签、卷棉等工艺动作过程。可以 分解如下:............................................................................................................................... 3 2.2 卷棉机运动功能图 ......................................................................................................... 3 三、设计难点及解决 ............................................................................................................... 4 3.1 送棉机构 ........................................................................................................................... 4 (1) 送棉方案1 ............................................................................................................ 4 (2) 送棉方案2 ............................................................................................................ 5 (3) 送棉方案3 ............................................................................................................ 5 3.2 压棉机构 ........................................................................................................................... 6 (1) 压棉方案1 ............................................................................................................ 6 (2) 压棉方案2 ............................................................................................................ 7 (3) 压棉方案3 ............................................................................................................ 8 3.3 揪棉机构 ........................................................................................................................... 9 (1) 揪棉方案1 ............................................................................................................ 9 (2) 揪棉方案2 .......................................................................................................... 10 (3) 揪棉方案3 .......................................................................................................... 11 3.4 送签机构 ....................................................................................................................... 12 (1) 送签方案1 .......................................................................................................... 12 (2) 送签方案2 .......................................................................................................... 13 3.5卷棉机构.......................................................................................................................... 14 (1) 卷棉方案1 .......................................................................................................... 14 (2)卷棉方案2 ............................................................................................................ 15 四、医用棉签卷棉机运动循环图 ................................................................................................. 17 五、原动机..................................................................................................................................... 17 六、课程设计心的体会 ................................................................................................................. 20 参考文献......................................................................................................................................... 21 1 医用棉签卷棉机的传动系统 一、 卷棉机的功能及设计要求 1.1机器的功能要求及工作原理 该卷棉机的功能是每分钟卷六十支，卷出的棉签大小相同，样式相同。卷棉签机尽量做到机型小巧，重量适当，工作可靠，外形美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。 1.2按工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图 1( 进行送签机构，压棉、揪棉、送棉等机构，卷签机构的选择 以实现上述动作要求。 3. 机械运动方案的评定和选择。 4. 根据选定的电动机和执行机构运动参数拟定机械传动方案。 5. 画出机械运动方案简图(机械运动示意图)。 6. 对传动机构和执行机构及其运动尺寸计算。 1.3原始数据及参数 1. 棉花 条状脱脂棉，宽25—30mm，自然厚4—5mm。 2. 签杆 医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分长 约 20—25mm。 3. 生产率 每分钟卷60支，每支卷取棉块长约20—25mm。 1.4工作原理及工艺过程 将柔软的条状脱脂棉条放入送棉机构中，通过压棉、揪棉等工艺过程将一定长度棉条送到卷棉的固定位置。与此同时，将签杆放入签斗中，签斗的一侧通过振动使签杆顺利的落入签槽中，通过链槽将签杆送入到卷棉处卷棉，从而生产出医用棉签。 卷棉机的主要工艺动作是送棉、压棉、揪棉、送签、卷棉等工艺动作过程。 2 二、总体构想及功能介绍 2.1 卷棉机的主要工艺动作是送棉、压棉、揪棉、送签、卷棉等工艺动作过程。可以分解如下: 1. 送棉: 就是将脱脂棉按一定速度送入到压棉、揪棉、卷棉机构中。 2. 压棉: 就是将脱脂棉呀扁，压成宽25mm~30mm，自然厚4~5mm的棉条。 3. 揪棉: 就是将压好的棉条揪成长20mm~25mm的棉条段。 4. 送签: 就是将成堆的签杆一个一个的送到卷棉的位置，每分钟送六十个签杆，等 待与棉条相卷。 卷棉: 5. 将送来的棉条与送来的签杆卷在一起，制成医用棉签。 2.2 卷棉机运动功能图 运动功能图解，如图2--1所示。 送棉 间歇机构 速齿带 。 轮传 凸轮机构 压棉 传动 动以 降及 电动机 降速 齿轮齿槽机揪棉 构 送签 齿轮齿槽机 构 卷棉 皮带轮机构 图2--1 卷棉机运动图解 3 三、设计难点及解决方案 3.1 送棉机构 (1)送棉方案1 送棉机构是一个间歇机构，在保证每分钟送出六十块棉条的情况下还得保证压棉机构有时间压棉。结构简单，比较容易制造。而且，控制比较方便，可以很好的完成所需的动作，效率高。 送棉机构如图(3--1)所示。 图3--1 送棉机构 通过两滚轮的相互摩擦将脱脂棉条送入导棉槽中，但是实现定量送棉，即必须将滚轮与间歇机构相结合，如棘轮机构、槽轮机构、不完全齿机构等相连接。本方案选的是棘轮机构，该机构可以实现定量送棉，而且便于控制条状棉通过双滚轮送入轨道，双滚轮为1/4圆周主动凸轮与圆盘组成。凸轮连续转动，但与圆盘仅有1/4的接触面，所以机构可以将电机的连续运动转化为间歇运动，且具有较高的机械效率以产生间隙运动。两轮间留有间隙以使棉条在摩擦力作用下送入，实现定比定量送棉。则该方案选为最优方案。 4 (2)送棉方案2 不完全齿送棉机构，如图(3--2)所示。 图3--2 不完全齿送棉机构 对于不完全齿送棉机构分析:该不完全齿机构只有四分之一的齿，若一分钟卷棉签六十支，则该不完全齿将要转六十下，转速相对于转一圈送四次棉的槽轮机构来说较快，生产效率较低。 (3)送棉方案3 皮带轮间歇送棉机构，如图3--3所示。 5 图3--3 皮带轮间歇送棉 皮带轮送棉机构，通过主动轮上固接的槽轮构成间歇运动机构，使棉条从皮带轮上传送过去，从而可以有规律的传送所需的条棉。但是结构比较复杂，所用构件较多。 3.2 压棉机构 压棉机构采用平底凸轮机构进行压棉，在压棉的时候该凸轮机构会停留一段时间，则该凸轮机构列举以下两种方案: 凸轮机构的最大的优点是只要适当的设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且响应快速，机构简单紧凑。正因为如此，凸轮机构不可能被数控、电控等装置完全代替。 凸轮机构的缺点是凸轮轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，凸轮制造较困难。现代机械日益向高速发展，凸轮机构的运动速度愈来愈高，因此高速凸轮的设计及其动力学问题的研究也在重视起来，并已提出了许多适于在高速的条件下采用的推杆运动规律以及一些新型的凸轮机构。另一方面，随着计算机的发展，凸轮机构的计算机辅助设计和制造已获得普遍的应用，从而提高了设计和加工的速度及质量，这也为凸轮机构的更广泛应用创造了条件。 (1)压棉方案1 凸轮机构把压板压下去，而压板上升靠的是弹簧的推力。该机构可以很方便的实现压棉。凸轮压棉机构如图(3--4)所示。 6 图3--4 凸轮压棉机构 该机构为凸轮压棉机构，凸轮可以使压板压下去，而弹簧则可以使压板自动的升上去，从而实现了压板的自动的升降，可以连续的进行压棉。在凸轮的两头是两个圆弧，这两个圆弧可以使凸轮机构在压棉的同时停留一段时间，为后面的揪棉提供时间，有利于实现自动化生产，也为后续的工作提供了方便。则该方案选为最优方案。 (2)压棉方案2 该机构使用的是凸轮机构与弹簧相结合，构成压棉机构。在凸轮处于近休止阶段时弹簧可以把压板拉起来，使棉条随着皮带送到压板下边，当凸轮在推程阶段时，弹簧可以使压板很缓慢的与棉条接触，不至于使压板与皮带之间有猛烈的碰撞。弹簧压棉机构如图(3--5)所示。 7 图3--5 凸轮弹簧压棉机构 主动件是凸轮机构，，推动推杆压紧棉条，而弹簧可以在凸轮回程阶段推动推杆回到原位。该机构能够实现压棉动作的间歇使后面的工序得以完成，而且世间安容易控制。 (3)压棉方案3 曲柄滑块压棉方案，连杆机构的应用十分广泛，它不仅在众多农工业机械和工程机械中的到广泛的应用，而且诸如人造卫星太阳能板的展开机构、机械手的传动机构、折叠伞的收放机构及人体假肢等也都有连杆机构。如图(3--6)所示。 8 图3--6 曲柄滑块压棉机构 该机构是通过曲柄转动带动滑块的移动来实现压棉动作。 但是该机构由于要有一定的间隙时间，所以还要加一个间隙转动在曲柄上，所以比较麻烦。 3.3 揪棉机构 (1)揪棉方案1 该方案由两套完全对称的铰链四杆机构组成，曲柄上下两曲柄同步运动。上下剪刃分别与连杆固接。如果将曲柄与摇杆的长度设计得相差不大，剪刃则能近似地作平面平行运动，故剪刃在剪切时刀刃垂直于轧件，使剪切断面较为平直，剪切时刀刃的重叠量也容易保证。该方案的缺点是结构较复杂，机构运动质量较大，动力特性不够好，故刀刃的运动速度不宜太快。如图(3--7)所示。 9 图3--7铰链四杆揪棉机构 该方案是用两个上下剪刀把棉条剪断，从而实现揪棉，但是该机构比较复杂，与前后链接比较麻烦，而且运动速度不宜很大，只可以低速运动，该机构不太适合此机械的设计要求。 (2)揪棉方案2 该机构是在压棉的同时两个滚子想接触通过滚子的摩擦力把棉条的揪断。这的设计不仅实现了压棉，而且同时也实现了揪棉。凸轮机构可以实现间歇，当压板和棉条接触的时候两个滚子同时也接触，开始进行揪棉。图中凸轮是主动件，压板构件由凸轮带动实现压棉动作，并依靠凸轮轮廓的圆弧段使压紧状态能保持一定时间。压板构件在凸轮带动下将条棉压紧，并实现揪棉动作。压板把棉条压紧后一起下沉，使条棉揪断。则该方案选为最优方案。如图(3--8)所示。 10 图3--8 凸轮揪棉机构 (3)揪棉方案3 该方案是用链轮机构进行揪棉，两链轮通过链齿的相互接触把棉条剪断该剪断的长度可以根据需要把链轮的齿距设置成固定的长度，便于对固定的棉条长度进行揪棉。而且该机构可以没有间歇机构，对送来的棉条进行直接揪棉，可以很高的提升机械的利用率，同时也提升了机械的连续工作能力。如图3--9所示。 11 图3--9 链轮揪棉机构 该机构不仅把棉条压紧，同时还可以把棉条揪断，而且可以实现连续传动，可以很大的提升机械的工作效率。 3.4 送签机构 在送签机构中，漏斗的口要限制签杆只能一根一根的通过，在由漏斗口下的送签机构卷轮将签杆一根一根的送走。 (1)送签方案1 该机构使用带卡的转轮把签杆一根一根的送出，而卡轮的每个卡之间只能容下一根杆签，所以再次机构中杆签不会出现多根杆签一起送出的情况。如图3--10所示。 12 图3--10 齿槽送签机构 该送签机构连有震针，该震针可以是签杆在较多的情况下不至与因各杆之间的摩擦而不下落。由于震针的不断碰撞，可以使签杆一根一根的下落。主动轮上有很多小的卡口，与棉杆箱壁形成小的密室，分离棉杆。上有撞针，用来撞动箱体。分离棉杆非常有效。但是想要完成我们要求的间歇送棉杆有难度。 (2)送签方案2 用牙带送棉签虽然非常方便 但是难以和送棉条的机构和揪棉机构配合起来。如图3--11所示. 13 图3--11 链轮送签机构 该送签机构可以连续的进行送签，有利于连续生产，而且很方便便于自动化生产，带轮机构在生产制造中普遍的进行应用。该机构对于送签这一步骤来说很方便，该机构制造简单，尺寸加工工艺要求不高，便于应用。则该方案选为最优方案。 3.5卷棉机构 棉机构一般都是通过棉签与摩擦带摩擦，使棉签转动，同时棉签 与棉条接触把棉条卷起来。 (1)卷棉方案1 链轮卷棉机构，如图3--12所示。 14 图3--12 链轮卷棉机构 实现卷棉功能所需的动作是使签杆一边自转，一边沿导棉槽移动完成卷棉动作，如该图所示。签杆被卷轮带离签箱，进至与静止摩擦片接触后，在摩擦力作用下签杆一面前进，一面自转，此时签杆外露在卷轮外的头部(约长25mm)与导棉槽中的棉花相遇，且有一定购压紧力，使棉块卷在签杆上。用有槽的带取签杆，摩擦片是静止的，由于带是挠性体，需用托板支承，使签杆能与托板压紧，产生摩擦而自转。则该方案选为最优方案。 (2)卷棉方案2 卷棉机构由一轮和一摩擦板组成，棉条和棉签一起运动到轮和摩擦组成的缝隙 中，靠摩擦力使棉签产生自转将棉条卷上。如图3--13所示。 15 棉条 摩擦板棉签 滚轮 图3--13 滚轮卷棉机构 16 四、医用棉签卷棉机运动循环图 医用棉签卷棉机运动循环图如图(4--1)所示。 17 图4—1医用棉签卷棉机运动感循环图 运动循环表格(4--1) 分配轴0?30?60?90?120?150?180?210?240?270?300?330?360? 转角 送棉机定量送棉 不完全齿送棉机构 构 压棉揪凸轮机构压棉揪棉 两摩擦轮摩擦揪棉 凸轮机构运动 棉机构 送签机 压板压紧棉签皮构 带轮机构送签卷棉 带带动棉签 卷面机 开始卷棉 构 18 五、原动机 原动机为一千转每分钟，第一级降速为皮带轮降速，本机构设计的最大的降速比为四，则两轮盘的直径为1:4，也就是把速度降到250转每分钟。接下来是齿轮和链轮降速，根据需要把原动机的速度降到所需的速度。一秒钟送一根棉签，同时一秒钟送一根棉条，这就要求，棉签与棉条转速是相同的。与此同时，在一秒钟的时候，有一根棉签卷出来。 设计数据如下: 卷棉机的生产率:60支/分钟 卷棉机构的送签机构的转速:V1=0.1m/s 卷棉的转速n=2(rad/s) 揪棉机构:爪轮的转速:V2=2π(rad/s) 送棉机构:主动轮的转速:V3=8π(rad/s) 轮槽V4=2π(rad/s) 选用减速器为三级传动，先经过三级减速后，在经过分流的到各机构所需要的转速和方向，经过综合考虑选的:i1=28.25 i2=4 i3=π i4=1 传动比及效率表格(5--1) 传动比 28.25 4 π 1 效率 0.93 0.97 0.99 0.99 传动齿轮设计(5--2) 齿轮 1 2 3 4 参数 齿数 8 32 16 32 模数 5 5 5 5 19 六、课程设计心的体会 经过一个多星期的奋战我们的课程设计终于完成了。在这次课程设计中我学到得不仅是专业的知识，并认真设计它们之间的运动关系之后形成一个完美的作品。 这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的可能不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。 在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解…..也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧的心态,因为我们的出发点都是一致的。 经过这次课程设计我们学到了很多课本上没有的东西，它对我们今后的生活和工作都有很大的帮助，所以，这次的课程设计不仅仅有汗水和艰辛，更的是苦后的甘甜。 20 参考文献 《机械原理》 (第七版) 主编 孙桓 陈作模 葛文杰 《机械原理课程设计手册》 主编 邹慧君 《机械设计图册》 主编 成大先 《平面连杆机构的设计计算》 主编 梁崇高 《自动机械的凸轮机构设计》 主编 彭国勋，肖正扬 《机械原理》 主编 孙桓，傅则绍 《机械原理》 主编 郑文伟 21