医用棉签卷棉机设计方案与分析

医用棉签卷棉机设计方案与分析 1 医用棉签卷棉机设计方案与分析 及设计要求 介 全自动棉签机是按照国家卫生标准自动设计和制造的一种自动化程序高、高速、高效生产卫生棉签。自动卷棉设备它填补了国内空白 有综合性能强，棉头饱满、表面光洁、外形均匀、棉头与棒体缠绕牢固，产品完全达到国家要求标准，该机可根据不同用途的棉签，电子控制调节棉头大小满足各种使用要求。该机每小时可生产棉签 3600 支，克服了传统手工卷制效率低、棉签头大小不均、卫生条件差的缺点 。 本设备适用范围可以用于个卫生材料厂，也适用于棉签用量 大的大中型医院，家庭小型企业，创业致富的好途径。我所设计的棉签机实现了送棉，楸面棉，送签和卷棉于一体的全自动化功能。 其主要设计思路来自于对手工卷棉动作分解 ,然后按照相应功能的机构部件进行设计 ,对比 ,选定 ,以及优化组合 凸轮连杆的往复运动 ,不完全齿轮的间歇运动 ,摩擦轮机构以及减速器的定植调速比的设定 定位传送和摩擦压力的设计都需要人工数据处理 . 始数据及设计要求 1）棉花。条状脱脂棉，宽 25然厚 4 2）签杆。医院通用签杆，直径约 3长约 70棉部分约 20 3）生产率。每分钟卷 60支，每支卷取棉块长约 20 4）卷棉签机体积要小，重量轻，工作可靠，外形美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。 医用棉签卷棉机设计方案与分析 2 医用棉签卷棉机系统 定量送棉 压 （夹） 棉 、 楸 棉 送签 卷棉 将棉的原料压紧在固定面上，在另一端既压紧，又实现拉扯动作 持定量棉花，以直线、间隙、定长送进 完成压棉动作的机构，其压头对条棉有一定的压力，并且将压力保持一定的时间，使楸棉时，压头下的条 棉不致滑移。 完成楸棉动作的机构，其压头一方面有压紧条棉的功能，又要使压力在保持压紧力的状态下有向某个方向运动的可能，以完成楸棉动作。 采用适当的压头形式，使棉条容易楸断，楸断后自行落入导棉槽中。 机构能调整压紧力。 使一堆签杆分成一根一根送至确定位置，与楸下的棉块会合 签杆与棉块相遇，签杆作自转，将棉块卷上签杆。 医用棉签卷棉机设计方案与分析 3 为达到其工艺动作要求，采用的分解动作机构及其工作原理如下 : 将条状 棉通过机构定时、适量送入压棉、揪棉机构。输送的对象是柔软的棉花，如果采用直线送进方式，则送棉机构必须有持棉和直线、间歇、定长送进等功能。持棉的方式可用带刺构件走直线轨迹定时把棉条拉向前进，走非直线段时从棉条中退出；也可采用两滚轮压紧棉条、对滚送进等方式。前者在带刺构件脱出时，要把棉条压住；后者要实现间歇送进，需与间歇运动机构，如棘轮机构、槽轮机构或不完全齿轮机构等连接。 用机器实现这个动作时，可将条状棉的原料端压紧在固定面上，然后在另一端既实现压紧又实现拉扯动作，前者称压棉动作，后者称揪棉动 作。实现这些动作的机构必须有以下几个功能： （ 1）完成压棉动作的机构，其压头对条棉有一定的压力，并且要将压力保持一定的时间，使楸棉时，压头下的条棉不致滑移 ； （ 2）采用适当的压头形式，使条棉容易揪断。 在揪下的棉块落入导棉槽后，将签杆送至导棉槽与棉块接触。要使一堆签杆分成一根一根送至确定位置，采用一漏斗均匀送出签杆，为防止漏斗内签杆相互挤卡住，所以可适当使漏斗振动，或用其它方法使漏斗内签杆获得松动的机会，从而使签杆能顺利地漏出漏斗口。 将签杆送至导棉槽中与棉块相遇时，签杆随 即作自转，将棉块卷上签杆；或医用棉签卷棉机设计方案与分析 4 使签杆一边自转、一边沿导棉槽移动完成卷棉动作。此动作可通过卷轮自转并与摩擦片接触，使签杆产生自转并移动而产生卷棉，此时签杆外露在卷轮外的头部（约 25导棉槽中的棉花相遇，且有一定的压紧力，从而完成卷棉动作。或是用带槽皮带的带传动与摩擦片接触产生自转完成自转及移动的卷棉动作。 包括以下部分 (一 ) 凸轮送棉 (二 ) 推杆压棉 (三 ) 对滚揪棉 (四 ) 漏斗送签 (五 ) 卷轮卷棉 送棉方 案 1 通过滚轮 1和滚轮 2 的相互摩擦将棉条 3压紧并送入导棉槽。 缺点：要实现定时定量送入，必须将滚轮与间歇运动机构，如棘轮机构、槽轮机构或不完全齿轮机构等连接。 图 医用棉签卷棉机设计方案与分析 5 送棉方案 2 通过主动轮上固接的槽轮构成间歇运动机构，从而可以有规律的传送所需的条棉。 缺点：结构较复杂，所用构件较多。 图 送棉方案 3 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。 图 优点：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医用棉签卷棉机设计方案与分析 6 动作，效率高。 压棉方案 1 图中凸轮 1是主动件，构件 3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。 图 压棉方案 2 图中凸轮 1 是主动件，推动推杆压紧条棉 4， 3 是弹簧在凸轮回程时推动推杆回到原位。 优点：能实现压棉动作的间歇使后面的工序得以完成，而且时间容易控制。 医用棉签卷棉机设计方案与分析 7 图 压棉方案 3 通过滑块的移动来实现压棉动作。 缺点：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。 图 揪棉方案 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。 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。 医用棉签卷棉机设计方案与分析 8 图 揪棉方案 凸轮与推杆将棉条压紧并使之保持一定时间，此时 1/4圆周凸轮与圆盘对滚揪断棉条。 优点：结构简单，制作较容易；控制比较方便。 图 揪棉方案 3 棉条被压住后，揪棉刀具旋转，刀具旋转将棉条揪下，其转速要设置与压棉机构配合好。 缺点：转速不容易控制。 医用棉签卷棉机设计方案与分析 9 图 送签方案 1 漏斗口限制签杆只能一根一根地通过，再由漏斗口下的输送构件卷轮将签杆一根一根地送走。 缺点：转速控制严格，且效率不高。 图 签方案 1 送签方案 2 主动轮上有槽，刚好只能容纳一个棉杆下落，上有撞针，用来撞动箱体。 优点：可以比较好的分离棉杆。并且可以达到间歇送签。 医用棉签卷棉机设计方案与分析 10 图 送签方案 3 用牙带送棉签，非常方便。 缺点：难以和送棉条的机构和揪棉机构配合起来。 图 签方案 3 卷棉方案 1 签杆通过漏斗进入小齿轮 2的小孔 3中，并由扣环 4抱紧。小齿轮 2绕大齿轮 1转动，使其产生自转并沿固定槽移动。 缺点：齿轮磨损较大。 医用棉签卷棉机设计方案与分析 11 图 卷棉方案 2 签杆通过漏斗 3落入带凹槽的卷轮 1，卷轮转动带着签杆移动与棉条接触，卷轮继续转动带动签杆跟摩擦片接触。签杆产生自转并随卷轮移动，达到卷棉的效果。棘轮 2保证签杆按要求定时落入卷轮。摆子 4 给漏斗一定的振动，使签杆顺利送出。 优点：动作有确定性，卷棉稳定。 图 棉方案 2 卷棉方案 3 该方案是使签杆一边自转、一边沿导棉槽移动完成卷棉动作。图 a)为签杆由漏斗形签箱漏入卷轮的槽中以后，即被卷轮带离签箱，进到与静止摩擦片接触后，在摩擦力的作用下签杆一面前进，一面自转，从而签杆完成卷棉工作。图 b)是用带槽的带分取签杆，为静 止摩擦片，因为带是挠性体，所以下面用托板支承，使签杆能与摩擦片压紧，产生摩擦面自转。 缺点：结构复杂，配合要求高。 医用棉签卷棉机设计方案与分析 12 图 棉方案 3 医用棉签卷棉机设计方案与分析 13 上端凸轮与圆盘机构实现定时定量送棉 . 凸轮推杆机构实现压棉并保持一定时间 . 中间凸轮与圆盘机构实现揪棉动作 在转动过程中与摩擦片接 触 ,签杆随卷轮移动并自转 机构运动简图 医用棉签卷棉机设计方案与分析 14 机构路线传动图 医用棉签卷棉机设计方案与分析 15 圆周式机构运动循环图 医用棉签卷棉机设计方案与分析 16 由于该医用卷棉机功率小、载荷低、体积和转速也很小，所以选择的电动机功率和转速都不宜过大。故选择 闭式三相感应电动机 6，其额定功率 P=载时转速 n=720 医用棉签卷棉机设计方案与分析 17 医用棉签卷棉机设计方案与分析 18 医用棉签卷棉机设计方案与分析 19 医用棉签卷棉机设计方案与分析 20 医用棉签卷棉机设计方案与分析 21 医用棉签卷棉机设计方案与分析 22 医用棉签卷棉机设计方案与分析 23 医用棉签卷棉机设计方案与分析 24 医用棉签卷棉机设计方案与分析 25 （一）优点： 单，生产成本低。 定性好。 靠性高，条件适应性强（由于此机械的加工材料为棉花，会有棉絮产生，因此对机械的条件适应性有一定要求）。 旦工件出现问题，查找及维修较容易。 音较小。 加装气动或 ，可以使原件间传动的关系更为简便。 过程完全不需要 有人参与。 件受用寿命较高。 （二）缺点： 以机械效率较低。 管采用了变为修正（具体尺寸可参照上面尺寸设计的表格），但小轮磨损仍可能较快，因此加工的时候应采用特殊处理工艺。 积上比第一种方案大。 （三）解决方案： 采用齿轮齿条机构代替四杆机构作为卷棉机构。 以将进棉条机构采用步进电 机控制齿轮机构，可以获得更好的机械性能。 医用棉签卷棉机设计方案与分析 26 心得体会 通过本次机械原理课程设计，我对机械原理这门课程有了更深入的了解，我深刻认识到自己平时在课堂上学到的知识是远远不够的，在积极查找资料的同时，还需要思考机械传动的多细节。 我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础 。 通过课程设计，使我深深体会到， 做 任何事都必须 有 耐心 。在 课程设计过程中， 计算题一直让我很头疼， 这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练 ，本次 课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真 正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用 。 收获最大的是分析和解决问题的方法与能力 。 在整个过程中 ， 我发现像我们这些学生最最缺少的是经验 ， 没有感性的认识 ， 空有理论知识 ,有些东西很可能与实际脱节 。 总体来说 ， 我觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的 ， 它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来 ， 从中暴露出自身的不足 ， 以待改进 一个人的力量是有限的 ， 合众人智慧 ， 我相信我们的作品会更完美 ! 参考文献 1徐灏 3、 4、 5卷） 械工业出版社 2王晓晴 武汉：湖北科学出版社 3何兆太 武汉：中国地质大学出版社 4吴宗泽 北