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1、 题目：医用棉签卷棉机 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行动作分解，亦可另行构想动作过程。按照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、熟悉题目 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
2、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：答辩 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单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，使学生巩固所学机械原理的知识和理论，培养开发创新机械的能力，实现用图解法进行机构的分析计算的基本要求，达到借助计算机对机构进行解析法分析，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、送棉和卷棉的一体化功能。医院通用的签杆直径约 3mm，长约为 70mm，卷
3、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。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采用两滚轮压紧棉条，同时，在继续运动中实现楸棉，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发展，机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，还要根据使用要求和
4、功能分析，设计出结构简单、制造方便、性能优良、工作可靠、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行的全面、系统、深入的实践性教学，培养学生机械系统运动方案设计、创新设计及应用计算机进行机构分析和工程设计的能力。它是针对某种简单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，使学生巩固所学机械原理的知识和理论，培养开发创新机械的能力，实现用图解法进行机构的分析计算的基本要求，达到借助计算机对机构进行解析法分析，完成机械运动方案和机构设计。具体来说
5、，就是根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分析、比较和选择；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主动销轮 2从动槽轮 3，4滚轮 5棉条 方案 a 所采用的送棉机构是如图 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
6、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所采用送棉机构是如图 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，直到最后一枚齿脱离滚轮，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
7、全齿轮的外圈部分是由橡胶模具制成。分析其原因如下：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，质地相对柔软，又有弹性。如果橡胶齿磨损，可以及时更换。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 1凸轮 2弹簧 3冲压板 4底座 5刀具 方案 a所采用的楸棉机构如图 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
8、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：比较锋利的刀具在构件 3 和下面的缓冲机构保证了棉条顺利的切割。切割下来的棉条完整。方案 b:爪轮机构 1、4爪轮 2棉条 3橡胶块 方案 b所采用的楸棉机构如图 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，继续转动时，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）的配合，因为没有它的压紧力，本机构就
9、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所采用的卷棉机构如图 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 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
10、簧 9压板 10卷轮 方案 b 所采用的卷棉机构如图 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，且有一定的压紧力，使条棉卷在签。4、拟定运动循环图 分配轴转角 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
11、压棉楸棉机构 爪轮间隙运动 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 压板提供压紧力 卷棉机构 开始卷棉 四、执行方案 根据上述，我已经分析了 a,b 两个方案的各构件的功能特点。现在对它们进行最佳组合。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、方案的评价 评价方案表：方案评价(1)号 评价项目 评价等级 评 价 尺 度（评价分数）功能目标完成情况 很好 好 较好 不太好 不好 10 8
12、5 3 0 工作原理的先进性 先进 较先进 一般 落后 10 8 4 0 系统的工作效率 高 较高 一般 低 10 8 4 0 系统机械传动的精度 高 较高 一般 低 10 8 4 0 系统的复杂程度 简单 较复杂 复杂 10 5 0 6 系统方案的可靠性 可靠 较可靠 一般 不可靠 10 8 4 0 系统方案的新颖性 新颖 较新颖 一般 不新颖 10 8 4 0 系统方案的实用实用 一般 10 5 性 不实用 0 系统方案的经济成本 低 较低 高 较高 10 8 4 0 0 系统方案的环保问题 好 较好 不好 10 5 0 方案评价（2）“”：“很好”，“”：“好”，“”：“不好”。方案评价
13、标准 方案 a 方案 b 成本低+便于加工 +结构简单 +便于方便 +操作方便+总计 7“+”，1 个“”5 个“+”显而易见，综上所评方案 a 为最佳方案。项目 方案 累计得分 a 5 4 8 10 5 10 8 4 4 10 58 b 8 8 8 8 10 10 8 4 8 10 72 六、系统设计数据处理（尺寸）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 卷棉机构和送签机构 5 的转速：v5=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(ra
14、d/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/mm r2=50/mm r3=50/mm r5=100/mm 履带长 600mm 压板 15cm 履带缺口深度 3mm 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。计算传动装置的总传动比及分配各级传动比 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，并且采用展开式传动。分配原则：1、使各级的传动的承载能力大致相同（齿面的接触强度大致相等）。2、使减速器能获得最小的外形尺寸和重量。3、使各级传动中大齿轮的浸
15、油深度大致相等，润滑方便。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=i2=4 i3=轴名 参数 转速(rad/s)输入功率 KW 710 8 2 2 2 传动比 效率 4 1 传动齿轮设计：齿轮 参数 3 4 5 6 齿数 8 32 16 32 模数 mm 5 5 5 5 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：22max02/(00/2)等减速段：22maxmax002()/(00/2)由以上两个表达式求得：max204dd (00/2)max0204()dd (00/2)(a
16、+OP)ddt=OPddt，(1)则 OP/(OP+a)=dd。(2)将(1)式分子分母同乘d整理得：OP(1-dd)=add (3)由式(3)求出 OP 代入式(1)右边得：a+OP=A/(1-dd)(4)在三角形 A1BP 中由正统定理有：000sin(90)sin(90)aOPL (5)将式(4)代入式(5)中得：0(1/)coscos()aLdd (6)用090代入式(6)中得：0(1/)sinsin()aLdd (7)过点 O 作O1C1B1OAC1PAB11OPdBCLLaOPd1OAC0cos()aa00(1)cot()sin()dLda0(1)cos cos()dLada0 9
17、0 0(1)sin()sin()dLad1B a1OC0(1)cos(cos()dsLada0900(1)sin()cos()dsLadrr0rrr0r123,.A A A123,.A A A123,.BBB112233,.A BA BA B112233,.A BA BA B123,.112233,.AB A BA B112233,.AB A BA B且,培养了我查阅机械类书籍的能力,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。相信我们工科学生在进行了认识实习、金工实习、生产
18、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知识的掌握会更加牢固。同时在以后的学习中会不断拓宽自己的知识面，结合生产实际，一定能更好的掌握机械知识。最后，非常感谢老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,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:高等教育出版社,2000 4 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.1993 5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