醫(yī)用棉簽卷棉機設計,醫(yī)用棉簽卷棉機設計,醫(yī)用,棉簽,卷棉機,設計 醫(yī)用棉簽卷棉機設計 前言 全自動棉簽機是按照國家衛(wèi)生標準自動設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。自動卷棉設備它填補了國內空白。 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)品完全達到國家要求標準，該機可根據(jù)不同用途的棉簽，電子控制調節(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，該機暢銷與國內外市場。 本設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。 其主要設計思路來自于對手工卷棉動作分解,然后按照相應功能的機構部件進行設計,對比,選定,以及優(yōu)化組合.綜合利用槽輪機構的間歇運動,凸輪連桿的往復運動,不完全齒輪的間歇運動,摩擦輪機構以及減速器的定植調速比的設定.定量送料,定位傳送和摩擦壓力的設計都需要人工數(shù)據(jù)處理.利用Auto Cad軟件強大繪圖功能,和Word的編輯功能,把設計方案圖文并茂,栩栩如生. 目 錄 1總論及設計要求 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構方案設計 5 2.1擬訂傳動方案 5 2.1.1動機的選取 .................................................................................................................... ..7 3主要執(zhí)行結構方案設計 8 3.1送料機構 8 3.2楸棉機構 10 3.3卷棉機構 12 4機械運動系統(tǒng)設計方案擬定 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傳動機構的尺寸設計及數(shù)據(jù)處理 19 6.3成品的尺寸設計 20 總結 21 致謝 .........................................................................................................................................................22 參考文獻..............................................................................................................................23 1總論及設計要求 1.功能要求 全自動醫(yī)用棉簽卷棉機能夠實現(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，壓棉機構，楸棉機構，送簽機構，卷棉機構以及電動機組成。 選擇送棉機構時考慮到棉花很軟，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，可用帶刺構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。我所設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聯(lián)接，以實現(xiàn)間隙送進的功能。 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)生一定壓緊力的構件上，同時一邊自轉，一邊沿導棉槽移動完成卷棉動作。此外，壓緊機構也有兩種方案。 2傳動方案和減速器總體結構方案設計 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、內機、蒸汽機、水輪機、氣輪機、液動機等。電動機結構簡單、工作可靠、控制方便、維護容易，一般機械上大多數(shù)是均采用電動機驅動。 電動機已經(jīng)是系列化了，通常由專門的工廠按標準系列成批或大量生產(chǎn)。機械設計中應根據(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構形式、容量和轉速，確定具體的型號。 擇電動機的類型和結構型式。 生產(chǎn)的單位一般用三相交流電源，如無特殊的要求（如在較大范圍內平穩(wěn)地調速，經(jīng)常啟動和反轉等），通常都采用三相交流異步電動機。我國已制定了一標準的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、風機、輸送機、攪拌機、農業(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速的不同，具有系列型號。為適應不同的安裝需要，同一類的電動機結構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。當原動機驅動主動輪時，由于帶與帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動從動輪一起轉動，并傳遞一定動力。帶傳動具有結構簡單、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，以獲得較小的結構尺寸；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。當滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴重的摩擦與磨損，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)行結構方案設計 3.1送料機構 方案a:槽輪機構 1——主動銷輪 2——從動槽輪 3，4——滾輪 5——棉條 方案a所采用的送棉機構是如圖3—1所示的槽輪機構。其主要由槽輪1—2和滾輪3—4的串聯(lián)而成，當主動銷輪1由傳動機構相連而作等速連續(xù)轉動時，當圓柱銷未進入徑向槽時，槽輪因鎖住而靜止；當圓銷進入徑向槽時，槽輪2在圓銷的驅動下順時針轉動。當主動輪連續(xù)轉動時，從動槽輪和滾輪4夾住棉條5向前送進，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 1——不完全齒輪 2——棉條 3——滾輪 方案b所采用送棉機構是如圖3—2所示的不完全齒輪機構。其主要由不完全齒輪和一個滾輪串聯(lián)而成。 當不完全齒輪由傳動機構而作等速順時針連續(xù)轉動時，當?shù)谝幻洱X還未到達棉條時，棉條因無摩擦力而不能向前送進；而當?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。當主動不完全齒輪作連續(xù)轉動時，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。 3.2楸棉機構 方案a: 凸輪機構 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。當主動凸輪隨傳動機構作等速順時針連續(xù)轉動時，推動構件3，使之往下運動進而壓住棉條，由于構件3剛好與刀具5相切，從而完成壓棉、楸棉的動作。當主動凸輪轉到回程時，構件3沒有推力，受到彈簧2的彈力回到原處。與此同時送棉機構將棉條送到構件3下，以此來完成下一次的壓楸棉的動作。 安裝刀具5和緩沖機構的好處： ① 比較鋒利的刀具在構件3和下面的緩沖機構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 1、4——爪輪 2——棉條 3——橡膠塊 方案b所采用的楸棉機構如圖3—4所示。其主要由兩個爪輪串聯(lián)而成。當主動爪輪1由傳動機構作順時針等速轉動時，嵌入爪輪1的橡膠塊轉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（圖3——1所示）的配合，因為沒有它的壓緊力，本機構就不能完成該功能。 3.3卷棉機構 方案a: 1——漏斗狀簽箱 2、4——輸送機構 3——簽桿 5、8——條棉 6——導棉槽 7——靜止摩擦片 方案a所采用的卷棉機構如圖3—5所示。起主要由主動輸送機構、漏斗狀簽箱和導棉槽組成。將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱1內，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件2和4同步將簽桿送入到導棉槽，進至與在導棉槽7內的靜止摩擦片7接觸后，在摩擦力作用下簽桿3自轉，此時簽桿的外露在輸送機構4外的頭部（約長25mm）與導棉槽8中的條棉相遇，使條棉卷在簽桿上。 設計要求：漏斗狀簽箱1的口寬的大小應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 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 所采用的卷棉機構如圖3—6所示。起主要由卷輪、漏斗狀簽箱、送棉機構、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，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，此時簽桿的外露在輸送機構4外的頭部（約長25mm）與導棉槽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兩個方案的各構件的功能特點。根據(jù)形態(tài)學矩陣的分析和原理。現(xiàn)在對它們進行最佳組合。如圖 方案a 1——漏斗狀簽箱 2、4——輸送機構 3——簽桿 5——凸輪機構 6——正壓機構 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（評價分數(shù)） 1 功能目標完成情況 很好 好 較好 不太好 不好 10 8 5 3 0 2 工作原理的先進性 先進 較先進 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)的復雜程度 簡單 較復雜 復雜 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”。 方案評價標準 方案a 方案b 成本低 + ++ 便于加工 + + 結構簡單 - + 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 設計數(shù)據(jù)如下： 卷棉機的生產(chǎn)率：60支/分鐘 卷棉機構和送簽機構5的轉速：v5=0.1m/s 卷輪的轉速n=2 (rad/s) 楸棉機構：爪輪的轉速3： n3=2π (rad/s) 送棉機構：主動銷輪1的轉速：n1=8π(rad/s) 槽輪2 n2=2π(rad/s) 零件尺寸設計： 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傳動機構的尺寸設計及數(shù)據(jù)處理 計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比 在前面的方案設計中已確定此次設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成品的尺寸設計 包裝尺寸：長×寬×高 1650×810×1300 重量： 150kg 總結 緊張的課程設計順利結束了。在這設計過程中，我從原來對本專業(yè)并不十分了解的狀況下,開始系統(tǒng)的運用了所學的機械基礎知識，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,為我以后的學習打下了扎實的基礎。 機械設計作為一門傳統(tǒng)的基礎學科，內容豐富，涉及面廣。在新的歷史條件下，機械學與電子電氣、液壓等多種學科，聯(lián)系更為緊密，它的綜合性更強。相信我們工科學生在進行了認識實習、金工實習、生產(chǎn)實習、課程設計、畢業(yè)實習，特別是以后的畢業(yè)設計對整個大學階段的知識的掌握會更加牢固。同時在以后的學習中會不斷拓寬自己的知識面，結合生產(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心指導和其他同學的協(xié)作！ 致 謝 本次畢業(yè)設計進行時，曾遇到重重的困難，使我深感自己所學知識的不足。從設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睦蠋煛⑼瑢W。 由于本人水平有限，設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)設計，既是對已學知識的綜合運用，也對一些以前沒有涉及過的知識進行了應用。對已學過的知識的再一次復習、綜合，對這部分內容又一次進行了更深刻的認識。而另外一部分知識，通過張宏老師的指導和自己查閱資料，對這部分內容有了一定的理解和認識。這對以后走上工作崗位，進行獨立的工作設計有很大的幫助。 參考文獻 [1]牛鳴岐,王保民,王振甫.機械原理課程設計手冊.重慶:重慶大學出版社,2001 [ 2 ]機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會編. 機械工程手冊第59篇、沖壓機械化與自動化. 北京：機械工業(yè)出版社.1982 [3]王知行,劉延榮.機械原理.北京:高等教育出版社,2000 [4 ]哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研組編.理論力學（第五版）. 北京：高等教育出版社. 1993 [5]陳秀寧.機械設計課程設計.浙江：浙江大學出版社.1995