2023年医用棉签卷棉机设计机械原理课程设计.docx

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1、*欧阳光明*创编2023.03.07题目：医用棉签卷棉机欧阳光明2023.03.07完成时间：年月号具体内容及进度要求：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展动作分解，亦可另行设想动作过程。依据棉签的手工卷制方法进展分解后得到：（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、生疏题目7 月 3、4 日：方案

2、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：辩论指导教师年月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展机械运动简图设 计，包括机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选择、机械*欧阳光明*创编2023.03.07运动方案评定、机构尺度综合等。通过机械原理课程设计，使学生稳固所学机械原理的学问和理论，培育开发创机械的力量，实现用图解法进展机构的分析计算的根本要求，到达借助计算机对机构进展解析法分析，完成机械运动方案和机构设计。全自动医用棉签卷棉机能够实现送棉、楸棉、送棉和卷

3、棉的一体化功能。医院通用的签杆直径约 3mm，长约为 70mm，卷棉局部长约 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。选择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承受两滚轮压紧棉条，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，机械产品种类日益增多，自动化程度愈来愈高。

4、这就要求设计者除综合应用各类典型机构的作用外，还要依据使用要求和功能分析，设计出构造简洁、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学中的一个重要环节，是机械类各专业学生在机械原理课程学习后进展的全面、系统、深入的实践性教学，培育学生气械系统运动方案设计、创设计及应用计算机进展机构分析和工程设计的力量。它是针对某种简洁机器进展机械运动简图设计，包括机器功能分析、工艺动作过程确定、执行机构选择、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，使学生稳固所学机械原理的学问和理论，培育开发创机械的力量，实现用图解法进展机构的分析计算的根本要求，到达借助计算

5、机对机构进展解析法分析，完成机械运动方案和机构设计。具体来说，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；选择原动机的类型和主要参数，并进展执行机构的选型与组合，设计该机械系统的几种运动方案，对各种运动方案进展分析、比较和选 择；对选定的运动方案中的各执行机构进展运动分析与综合，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*欧阳光明*创编2023.03.071不完全齿轮2棉条3滚轮方案 b 所承受送棉机构是如图 32 所示的不完全齿轮机构。其主要由不完全齿*欧阳光明*创编2023.03.07图 311主动销轮 2从动槽

6、轮 3，4滚轮 5棉条方案 a 所承受的送棉机构是如图 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*欧阳光明*创编2023.03.071凸轮2弹簧3冲压板4底座5刀具方案 a 所承受的楸棉机构如图 33 所示。其主要由主动凸轮、弹*欧阳光明*创编2023.03.07轮和一个滚轮串联而成。 当不

7、完全齿轮由传动机构而作等速顺时针连续转动时，当第一枚齿还未到达棉条时，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，而停顿送棉。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局部是由橡胶模具制成。分析其缘由如下：考虑到棉花很软，如使用钢制不完全齿轮，在抓棉时很容易将棉条抓断；使用外圈为橡胶齿的不完全齿轮，质地相对松软，又有弹性。假设橡胶齿磨损，可以准时更换。橡胶齿轮与钢制齿轮的造价相比较，前者较为经济。2、楸棉机构方案 a: 凸轮机构*欧阳光明*创编2023.03.071

8、、4爪轮3橡胶块2棉条方案 b 所承受的楸棉机构如图 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 和缓冲机构的好处： 比较锐利的刀具在构件 3 和下面的缓冲机构保证了棉条顺当的切割。 切割下来的棉条完整。方

9、案 b :爪轮机构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，还需要在方案 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。*欧阳光明*创编2023.03.07*欧阳光明*创编2023.03.071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 所承受的卷棉机构如图 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*欧阳光明*创编2023.03.073、卷棉机构方案 a:组

10、成。将一堆签杆放入漏斗状的签箱 1 内，漏斗口限制签杆 3 只能一根一根地通过，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*欧阳光明*创编2023.03.07安排轴转角0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360送棉机构压棉楸棉机构定量送棉爪轮间隙运动间隙运动爪轮转动摩擦楸断棉爪轮间隙运动送签机构带轮转动送签压板供给压紧力卷棉机构开头卷棉1漏斗状签箱2

11、、4输送机构 3签杆5凸轮机构*欧阳光明*创编2023.03.079压板 10卷轮方案 b 所承受的卷棉机构如图 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

12、展最正确组合。如图方案 a*欧阳光明*创编2023.03.076正压机构 7底座 8不完全齿轮 9滚轮方案 b1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、方案的评价评价方案表：方案评价(1)评价工程评价等级评 价 尺 度号评价分数功能目标完成情很好10况好8较好5不太好不好30工作原理的先进先进10性较先进8一般4落后0系统的工作效率高10较高8一般4低0系统机械传动的高10精度较高8一般4低0系统的简单程度简洁10较简单5简单0*欧阳光明*创编2023.03.076系统方案的牢靠性系统方案的颖性牢靠较牢靠一般 不行靠颖 较颖

13、一般不颖1084010840系统方案的有用性1050系统方案的经济本钱有用一般 不有用低较低高 较高10840工程累计得分a548105108441058b888810108481072系统方案的环保好100问题较好5不好0方案方案评价2“”：“很好”，“”：“好”，“”：“不好”。方案评价标准 方案 a方案 b本钱低+便于加工+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不完全齿轮构造简洁+便于便利+操作便利+总计7“+”，5 个“+”1 个“”显而易见，综上所评方案 a 为最正确方案。六、系统设计数据处理尺寸6.1 方案 a 的数据处理9滚轮设计数据如下：卷棉机的生

14、产率：60 支/分钟卷棉机构和送签机构 5 的转速：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)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/mmr2=50/mm r3=50/mmr5=100/1，2带轮3 ，4，5，6传动齿轮图 62 所示是图 21 的俯视图。mm履带长 600mm压板 15cm履带缺口深度 3mm6.2 传动机构的尺寸设计及数据处理计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， 并且承受开放式

15、传动。安排原则：1、使各级的传动的承载力量大致一样齿面的接触强度大致相等。2、使减速器能获得最小的外形尺寸和重量。3、使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等，润滑便利。轴名参数转速(rad/s)7108 2 2输 入 功 率2KW2.22.0461.981.925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：i1=28.25i2=4i3= 传动比28.2541效率0.930.970.970.99传动齿轮设计：齿轮参数3456齿数8321632模数 mm55556.3 凸轮 5 的设计1) 确定凸轮机构的根本尺寸等加速等减速运动规律的运动规律表达式

16、为：等加速段：j = 2jmaxd 2 / d 20 d d(00/ 2 )等减速段：j = jmax- 2j(dmax0- d )2 / d 20(d0/ 2 d d)0由以上两个表达式求得：ddj4j=max(ddd 20 d d00/ 2 )ddj4j=max (-d )ddd 200dj(d0dd/ 2 d d0(a+OP) dt=OP dt ，(1)dj1.905则OP/(OP+a)= dd 。(2)将(1)式分子分母同乘d d 整理得：djOP(1- dddj)=a dd(3)由式(3)求出 OP 代入式(1)右边得：dja+OP=A/(1- dd )(4)1在三角形 A B P

17、中由正统定理有：a + OP=Lsin(900 +a)sin(900 -a -j0-j)(5)将式(4)代入式(5)中得：a= L(1- dj / dd )cosacos(a +j0+j)(6)用a = 900 - g 代入式(6)中得：a= L(1- dj / dd )sin gsin(g -j0-j)(7)1过点 O作 O C/P B， 则 DOACDPAB1， 再由式 (2) 得11OPdj1B C = L= L11a + OPdd，等式(7)正是DOAC的正弦定理。将等式(6)中的0cos(a +j +j) 开放得：L(1- dj )tan a =cot(j0+j) -dda sin(

18、j +j)0 a(8)L(1- dj)cos aa dd由等式(8)求得cos(a +j0+j)(9)L(1- dj)add0将a = 900 -g 代入式(9)得: sin(g )sin(g -j-j) (10)1假设在图中所示位置的接触点 B 处的压力角正好满足 a = a ，1比较式(10)和式(7)可知，直线OC便是在此位置时满足式(10)以等到式成立的边界。dsddL(1-)cos( a” a cos(a” -j -j0)(11)将a” = 900 -g ” 代入式(11)得：aL(1-dsdd )sin(g ” )cos(g ” +j0+j)(12)r选取凸轮机构为滚子从动件凸轮机

19、构。滚子半径 r=(0.10.5)r0r ，取r=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，如下图，将其中的推程和回程角位移曲线横坐标分成假设干等分。选定长度比例尺，作以 O0为圆心以 OB= r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- w 方向把机架圆分成与图中横坐标相应的区间和等分，得点 A , A, A . ，再以 A , A, A . 为圆心，以 AB=L 为半径123123作弧与基圆交于点B ” , B” , B”.，得线段 A B ” , A B” , A B”. 。123112233自线段 A B

20、 ” , A B” , A B”. 开头，分别作j ,j,j . ，使它们分别等112233123于图中对应的角位移，得线段 A B , A B , A B.。1 12233将点 A B , A B , A B. 连成光滑曲线，它就是所求理论轮廓线。1 12233实际轮廓线可用前述滚子圆包络线的方法作出，如下图。6.4 成品的尺寸设计包装尺寸：长宽高16508101300重量：150kg七、速度、加速度分析速度分析图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计算求得， 是理论状态下的曲线。八、完毕语紧急的课程设计顺当完毕了。

21、在这设计过程中，我从原来对本专业并不格外了解的状况下,开头系统的运用了所学的机械根底知 识，加深了对专业学问的理解和把握.并且,培育了我查阅机械类书籍的力量,为我以后的学习打下了扎实的根底。机械学作为一门传统的根底学科，内容丰富，涉及面广。在的历史条件下，机械学与电子电气、液压等多种学科，联系更为严密，它的综合性更强。信任我们工科学生在进展了生疏实习、金工实习、生产实习、课程设计、毕业实习，特别是以后毕业设计对整个大学阶段的学问的把握会更加结实。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，格外感谢教师的关心指导和其他同学的帮助。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:重庆大学出版社,20232 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:高等教育出版社,20234 哈尔滨工业大学理论力学教研组编.理论力学第五版. 北京：高等教育出版社. 19935陈秀宁.机械设计课程设计.浙江：浙江大学出版社.1995机械原理课程设计指导教师评审意见评审意见：评审成绩：评阅教师：年月日