2022年李军医用棉签卷棉机设计方案机械原理课程设计方案 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 高新学院机械原理课程设计题 目：医用棉签卷棉机专业班级：机械设计制造及其自动化机单 1002 班姓 名：李军学 号： 1001140624 指导老师：程安静名师归纳总结 时间： 2022 年 7 月 2 日第 1 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 任 务 书名师归纳总结 姓名李军学号1001140624 专业班级机单 1002 第 2 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 题目： 医用棉签卷棉机 完成时间： 2022 年 7 月 13

2、 号 详细内容及进度要求：医用棉签的日耗量很大,以往均由医护人员在值班间歇中用手工卷制,工作量很 大,为提高工作效率拟用机器代替手工卷制棉签；棉签卷制过程可以防照手工方式进行动作分解,亦可另行构想动作过程；依据 棉签的手工卷制方法进行分解后得到：（1）送棉：将条状棉通过机构定时、适量送入；（2）揪棉：将条状棉压（卷）紧并揪棉,使之揪下定长的条棉；（3）送签：将签杆送至导棉槽上方与定长棉条接触；（4）卷棉：签杆自转并引导棉槽移动完成卷棉动作；其中： 7 月 2 日：查阅资料、熟识题目7 月 3 、4 日：方案分析、比较 7 月 5、6 日：平面机构尺度综合、运动分析 7 月 9、10 日：平面动

3、态静力分析 7 月 11、12 日：绘制方案图、整理设计说明书7 月 13 日：答辩指导老师程安静2022 年 07 月 02 日医用棉签卷棉机 机械原理课程设计针对某种简洁机器进行机械运动简图设计,包括机器功能名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 分析、工艺动作过程确定、执行机构挑选、机械运动方案评定、机构尺度综合等；通过机械原理课程设计,使同学巩固所学机械原理的学问和理论,培育开发创新机 械的才能,实现用图解法进行机构的分析运算的基本要求,达到借助运算机对机构 进行解读法分析,完成机械运动方案和机构设计；全自动医用

4、棉签卷棉机能够实现送棉、楸棉、送棉和卷棉的一体化功能；医院通用的签杆直径约3mm,长约为70mm,卷棉部分长约2025mm,每分种能生产60支；卷棉机由送棉机构,压棉机构,楸棉机构,送签机构,卷棉机构以及电动机组 成；挑选送棉机构时考虑到棉花很软,要实施持棉以直线、间隙、定长地将适量条 状送入压（夹）棉、楸棉机构,可用带刺构件走直线轨迹段把棉条拉向前进,走非 直线段时从棉条中退出,但此时要将棉条压住；我所设计的两种方案中采纳两滚轮 压紧棉条,同时,在连续运动中实现楸棉,但需与棘轮、槽轮或不完全齿轮机构联 接,以实现间隙送进的功能；一、课题设计背景及功能描述 随着科学技术和工业生产的飞速进展,机

5、械产品种类日益增多,自动化程度愈 来愈高；这就要求设计者除综合应用各类典型机构的作用外,仍要依据使用要求和 功能分析,设计出结构简洁、制造便利、性能优良、工作牢靠、适用性强的机械系 统；机械原理课程设计是机械原理教案中的一个重要环节,是机械类各专业同学在 机械原理课程学习后进行的全面、系统、深化的实践性教案,培育同学气械系统运 动方案设计、创新设计及应用运算机进行机构分析和工程设计的才能；它是针对某 种简洁机器进行机械运动简图设计,包括机器功能分析、工艺动作过程确定、执行 机构挑选、机械运动方案评定、机构尺度综合等；通过机械原理课程设计,使同学 巩固所学机械原理的学问和理论,培育开发创新机械的

6、才能,实现用图解法进行机 构的分析运算的基本要求,达到借助运算机对机构进行解读法分析,完成机械运动 方案和机构设计；详细来说,就是依据给定机械的工作要求,确定机械的工作原理,拟定工艺动 作和执行构件的运动形式,绘制工作循环图；挑选原动机的类型和主要参数,并进 行执行机构的选型与组合,设计该机械系统的几种运动方案,对各种运动方案进行名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 分析、比较和挑选；对选定的运动方案中的各执行机构进行运动分析与综合,确定 其运动参数；二、总图三、拟定方案1、送料机构 方案 a: 槽轮机构图 31 1主

7、动销轮 2从动槽轮 3,4滚轮 5棉条方案 a 所采纳的送棉机构是如图31 所示的槽轮机构；其主要由槽轮12 和滚轮 34 的串联而成,当主动销轮1 由传动机构相连而作等速连续转动时,当圆柱名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 销未进入径向槽时,槽轮因锁住而静止；当圆销进入径向槽时,槽轮 2 在圆销的驱 动下顺时针转动；当主动轮连续转动时,从动槽轮和滚轮 4 夹住棉条 5 向前送进,完全实现定量,定长,并以间隙、直线送棉功能；方案 b：不完全齿轮机构 1不完全齿轮 2 棉条 3 滚轮 方案 b 所采纳送棉机构是如图 3

8、2 所示的不完全齿轮机构；其主要由 不完全齿轮和一个滚轮串联而成；当 不完全齿轮由传动机构而作等速顺时 针连续转动时,当第一枚齿仍未到达 棉条时,棉条因无摩擦力而不能向前送进；而当第一枚齿接触到棉条,同 时与滚轮啮合时,产生摩擦夹带棉条 向前送进,直到最终一枚齿脱离滚 轮,而停止送棉；当主动不完全齿轮作连续转动时,完全实现定量,定长,并以间 隙、直线送棉功能；其中不完全齿轮的外圈部分是由橡胶模具制成；分析其缘由如下：考虑到棉花很软,如使用钢制不完全齿轮,在抓棉时很简洁将棉条抓断； 使用外圈为橡胶齿的不完全齿轮,质地相对松软,又有弹性；假如橡胶齿磨损,可以准时更换；橡胶齿轮与钢制齿轮的造价相比较

9、,前者 较为经济；2、楸棉机构方案 a: 凸轮机构1凸轮 2 弹簧 3 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 冲压板 4底座 5刀具方案 a 所采纳的楸棉机构如图33 所示；其主要由主动凸轮、弹簧、冲压板、刀具和底座组成；当主动凸轮随传动机构作等速顺时针连续转动时,推动构件 3,使之往下运动进而压住棉条,由于构件 3 刚好与刀具 5 相切,从而完成压棉、楸棉的动作；当主动凸轮转到回程时,构件 3 没有推力,受到弹簧 2 的弹力回到原处；与此同时送棉机构将棉条送到构件3 下,以此来完成下一次的压楸棉的动作；安装刀具 5

10、和缓冲机构的好处： 比较锐利的刀具在构件 切割下来的棉条完整；方案 b :爪轮机构3 和下面的缓冲机构保证了棉条顺当的切割；1、4爪轮 2棉条 3橡胶块方案 b 所采纳的楸棉机构如图 34所示；其主要由两个爪轮串联而成；当主动爪轮 1 由传动机构作顺时针等速转动时,嵌入爪轮 1 的橡胶块转到另一个爪轮的橡胶块相遇时,夹送到的条棉 2价在其中,靠弹性压紧,连续转动时,将条棉楸断；在实现压棉和楸棉时,仍需要在方案b 中的送棉机构（图31所示）的协作,由于没有它的压紧力,本机构就不能完成该功能；3、卷棉机构方案 a: 1漏斗状签箱 2、4输送机构3签杆 5、8条棉 6导棉槽7静止摩擦片方案 a所采纳

11、的卷棉机构如图 35所示；起主要由主动输送机构、漏斗状签箱和导棉槽组成；将一堆签杆放入漏斗名师归纳总结 状的签箱1 内,漏斗口限制签杆3 只能第 7 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 一根一根地通过,由漏斗口下的输送构件2 和 4 同步将签杆送入到导棉槽,进至与在导棉槽 7 内的静止摩擦片 7 接触后,在摩擦力作用下签杆 3 自转,此时签杆的外露在输送机构 4 外的头部（约长 25mm）与导棉槽 8 中的条棉相遇,使条棉卷在签杆上；方案 b 1漏斗状签箱 2签杆 3 条棉 4输送机构 5 齿行带 6 拖板 7 静止摩擦片8弹簧 9压板1

12、0卷轮方案 b 所采纳的卷棉机构如图 36 所示；起主要由卷轮、漏斗状签箱、送棉机构、拖板和静止摩擦片压板组成；将一堆签杆放入漏斗状的签箱 1 内,漏斗口限制签杆 2 只能一根一根地通过,由漏斗口下的卷轮 5 带离签箱 1,进至与在压板 9 的静止摩擦片 7 接触后,在摩擦力作用下签杆 2 一面前进,一面自转,此时签杆的外露在输送机构 4 外的头部（约长 25mm）与导棉槽 8 中的条棉相遇,且有肯定的压紧力,使条棉卷在签；4、拟定运动循环图安排轴转角 0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360送棉机构定量送棉间隙运动爪轮间隙运动压棉楸棉机构爪

13、轮间隙运动爪轮转动摩擦楸断棉送签机构带轮转动送签压板供应压紧力卷棉机构开头卷棉四、执行方案依据上述,我已经分析了a,b 两个方案的各构件的功能特点；现在对它们进行正确名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 组合；如图 方案 a 1漏斗状签箱 2 、4输送 机构 3签杆 5凸轮机构 6正压机构 7 底座 8不完全齿轮 9滚轮方案 b 1主动销轮 2槽轮 3滚 轮 4,11爪轮5橡胶块 6齿形带7压板 8支板 9漏斗状签箱 10签杆 12卷轮五、方案的评判评判方案表：方案评判 1 名师归纳总结 号评判工程评判等级评 价 尺

14、度第 9 页,共 18 页功 能 目 标 完 成 情很好（评判分数）10 8 好况5 较好3 不太好0 不好工 作 原 理 的 先 进先进10 8 较先进性4 一般0 落后- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 高 10 方案工程6 系统的工作效率有用较高10 8 方案评系 统 机 械 传 动 的一般4 0 低10 高8 较高精度4 一般0 低系统的复杂程度简洁10 5 较复杂0 复杂系 统 方 案 的 可 靠牢靠10 8 较牢靠性4 一般0 不行靠10 系 统 方 案 的 新 颖新奇较新奇8 4 性一般0 不新奇0 系 统 方 案 的 实 用一般5 0 性

15、不有用10 低系 统 方 案 的 经 济8 较低4 成本高0 较高10 系 统 方 案 的 环 保好5 较好0 问题不好累计得分a 5 4 8 10 5 10 8 4 4 10 58 价（2）b 8 8 8 8 10 10 8 4 8 10 72 “”：“很好”,“”：“好”,“”：“不好 ”；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 方案评判标准方案 a 方案 b 成本低+ + 便于加工+ 5 个“+”结构简洁+ 便于便利+ 操作便利+ 总计7“ +” ,1 个“ ”显而易见,综上所评方案 a 为正确方案；六、系统设计

16、数据处理（尺寸）6.1 方案 a 的数据处理1漏斗状签箱 2、4输送机构 3签杆5凸轮机构 6正压机构 7 底座 8不完全齿轮9滚轮设计数据如下：卷棉机的生产率： 60 支/ 分钟名师归纳总结 卷棉机构和送签机构5 的转第 11 页,共 18 页速： v5=0.1m/s 卷轮的转速 n=2 rad/s 楸棉机构：不完全齿轮的转速3： n3=2 rad/s - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 送棉机构：输送机构2 的转速： n1=8 rad/s 机构 4 的转速 n2=2 rad/s 零件尺寸设计： r1=60/ mm r2=50/ mm r3=50/ m

17、m r5=100/ mm 履带长 600mm 压板 15cm 履带缺口深度 3mm 6.2 传动机构的尺寸设计及数据处理1,2带轮 3 ,4,5,6传动 齿轮 图 62 所示是图 21 的俯视图；运算传动装置的总传动比及安排各级 传动比 在前面的方案设计中已确定此次设计的减速器为齿轮传动,并且采纳绽开式 传动；安排原就：1、使各级的传动的承载才能大致相同（齿面的接触强度大致相等）；2、使减速器能获得最小的形状尺寸和重量；3、使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等,润滑便利；选用减速器为三级传动,先经过三级减速后,再经过分流得到轧辊所需要的转速和方向,经过综合考虑选得：轴名i1=28.25 i2=

18、4 i3=参数8 2 2 转速rad/s710 2 输 入 功 率KW 2.2 2.046 1.98 1.925 1.905传动比 28.25 4 1 效率 0.93 0.97 0.97 0.99 传动齿轮设计：齿轮 3 4 5 6 参数名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 齿数 8 32 16 32 模数 mm 5 5 5 5 6.3 凸轮 5 的设计1 确定凸轮机构的基本尺寸等加速等减速运动规律的运动规律表达式为：等加速段：2max2/20 2 00/ 20/ 2 0等减速段：max2max2 /0 0由以上两个

19、表达式求得：d4max/ 2 d2 000d4max0 0/ 20 d20a+OP dddt =OPdt , 1 d 就 OP/OP+a= d； 2 将1 式分子分母同乘d 整理得：d d OP1-d =a d 3 由式 3 求出 OP代入式 1 右边得：d a+OP=A/1-d 4 在三角形 A B P 中由正统定理有：aOPsin900L0 5 sin900将式 4 代入式 5 中得：名师归纳总结 aL1d/d 6 第 13 页,共 18 页coscos0- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 用900代入式 6 中得：a L 1 d / d sin s

20、in 0 7 过 点 O 作 O C 1 /P B 1, 就 OAC 1PAB 1, 再 由 式 2 得OP dB C 1 L La OP d, 等 式 7 正 是 OAC 的 正 弦 定 理 ； 将 等 式 6 中 的c o s 0 绽开得：dL 1 cot 0 d tana= a sin 0 8 dL 1 cos a d由等式 8 求得 cos 0 9 da L 1d 0将 90 代入式 9 得: sin sin 0 10 假如在图中所示位置的接触点 B 处的压力角正好满意 a ,比较式 10 和式7 可知,直线 OC 便是在此位置时满意式 10 以等到式成立的边界；ds L 1 cos

21、a dcos a 0 11 将900 代入式 11 得：aL1ds dcossin012 名师归纳总结 选 取 凸 轮 机 构 为 滚 子 从 动 件 凸 轮 机 构 ； 滚 子 半 径rr=0.1 0.5 0r, 取第 14 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - rr=5.4mm；2 凸轮廓线的绘制选定角度比例尺,摆杆的角位移曲线,如下列图,将其中的推程和回程角位移曲线横坐标分成如干等分；选定长度比例尺,作以 O 为圆心以OB=0r为半径的基圆；以 O 为圆心,以OA=a为半径作反转后机架上摆杆转动中心的圆；自 A 点开头沿 -方向把机架

22、圆分成与图中横坐标相应的区间和等分,得点A 1,A 2,A 3., 再 以A 1,A 2,A 3. 为 圆 心 , 以AB=L 为 半 径 作 弧 与 基 圆 交 于 点 B 1 , B 2 , B 3 .,得线段 A B 1 , A B 2 , A B 3 .； 自线段 A B 1 , A B 2 , A B 3 . 开头,分别作 1 , 2 , 3 .,使它们分别等于图中对应的角位移,得线段 A B 1 , A B 2 , A B 3 .；将点 A B 1 , A B 2 , A B 3 . 连成光滑曲线,它就是所求理论轮廓线；实际轮廓线可用前述滚子圆包络线的方法作出,如下列图；6.4 成

23、品的尺寸设计包装尺寸：长 宽 高 1650 8101300 重量： 150kg七、速度、加速度分析速度分析图名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 加速度分析图机构实际运动曲线与理论曲线有一点误差,由于机构实际运动时有振动,摩擦等外界影响；而理论曲线是通过公式运算求得,是理论状态下的曲线；八、终止语名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 紧急的课程设计顺当终止了；在这设计过程中,我从原先对本专业并不特别了解的状况下 , 开头系统的运用了所学的机

24、械基础学问,加深了对专业学问的懂得和掌握. 并且 , 培育了我查阅机械类书籍的才能, 为我以后的学习打下了扎实的基础；机械学作为一门传统的基础学科,内容丰富,涉及面广；在新的历史条件下,机械学与电子电气、液压等多种学科,联系更为紧密,它的综合性更强；信任我们 工科同学在进行了熟识实习、金工实习、生产实习、课程设计、毕业实习,特殊是 以后毕业设计对整个高校阶段的学问的把握会更加坚固；同时在以后的学习中会不 断拓宽自己的学问面,结合生产实际,肯定能更好的把握机械学问；最终,特别感谢老师的关怀指导和其他同学的帮忙；九、参考文献 1 牛鸣岐 , 王保民 , 王振甫 . 机械原理课程设计手册 . 重庆:

25、 重庆高校出版社 ,2001 2 机械工程手册电机工程手册编辑委员会编. 机械工程手册第59 篇、冲压机械化与自动化 . 北京：机械工业出版社 .1982 3 王知行 , 刘延荣 . 机械原理 . 北京 : 高等训练出版社 ,2000 4 哈尔滨工业高校理论力学教研组编 1993 .理论力学（第五版） . 北京：高等训练出版社 . 5 陈秀宁 . 机械设计课程设计 . 浙江：浙江高校出版社 .1995 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 机械原理课程设计指导老师评审看法评审看法：评审成果：评阅老师：名师归纳总结 年月日第 18 页,共 18 页- - - - - - -