李军医用棉签卷棉机设计方案机械原理课程设计方案(样本)

1、狂史钠筱七学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指导教师：程安宁 时间：2012年7月2日任务书姓名李军学号1001140624专业班级机单1002题目：医用棉签卷棉机完成时间：2012年7月13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

2、）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：答辩指导教师程安宁2012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

3、，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 进行解读法分析，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

4、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 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案中的一个重要环节，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、深入的实践性教案，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

5、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读法分析，完成机械运动 方案和机构设计。具体来说，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1 2和分析、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、拟定方案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

6、棉机构是如图31所示的槽轮机构。其主要由槽轮 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1、送料机构方案a:槽轮机构销未进入径向槽时，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 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3 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，当第一枚齿还未到达 棉条时，棉条因无摩擦力而不能向前 送进；而当

7、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 -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

8、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

9、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3 1 所示）的配合，因为没有它的压紧力， 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所采用的卷棉机构如图3 5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1内，漏斗口限制签杆2只能一根一根一根地通过，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2

10、5mm）与导棉槽8中的条棉相遇，使条棉卷在签 杆上。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 90 300 330 360120 150 180 210240 270

11、 送棉机构疋里送棉间隙运动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万案b擦片压板组成。将一堆签杆放入漏斗状的签箱1 漏斗状签箱 机构3签杆 5万案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组合。如图万案签箱10签杆12卷轮五、方案的评价评价方案表：方案评价(1)号评价工程评价等级评价尺度(评价分数)功能目标完成情 况很好 好 较好 不太好 不好108530工作原理的先进性先进 较先进 一般 落后10840支

12、板9漏斗状不完全齿轮9滚轮6正压机构7 底座2、4输送 凸轮机构高般 高较一低4040高O O1 1高 较8 8度 精般4 4U低O O单 简O O1 1杂 复 较5 5杂 复O OO O1 1靠 可 的 案 方 统 系靠 较8 86 6性般4 4 - -靠 不U U1O O1 1颖 新 的 案 方 统 系颖 新 较8 8性般4 4颖 新 不O OO O1 1用 实 的 案 方 统 系般5 5性用 实 不O O低O O1 1济 经 的 案 方 统 系氐8 8高4 4高 较O好O O1 1保 环 的 案 方 统 系5 5O O题 可 、 一O O工程 万案 、累计得分a5481051084410

13、58b888810108481072方案评价(2)+ ”：输送机构3签杆-正压5-凸轮机构6机构7底座8-不完全齿轮9-滚轮方案评价标准方案a万案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“一”5 个“ +”显而易见，综上所评方案a为最佳方案。六、系统设计数据处理(尺寸)6.1方案a的数据处理1 漏斗状签箱2、4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=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 n (rad/s)送棉机构：输送机构 2的转速：n仁8n (rad/s) 机构4的转

14、速n2=2 n (rad/s) 零件尺寸设计：r1=60/ n mm r2=50/ n mm r3=50/ n mm r5=100/ n 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1,2带轮 3，4, 5, 6传动 齿轮图6 2所示是图2 1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油深度大致相等，润滑方便。选用减速器为三级传动，

15、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：i仁28.25i2=4i3= n名参数inmwv转速(rad/s)输入功率KW7108 n2 n222.22.0461.981.9251.905传动比效率28.254n10.930.970.970.99传动齿轮设计:J、齿轮3456参数( -p / 2 一、 一o)0_、. 一、0/2)(a+OP)dt =OPdt ,(1)将（1）式分子分母同乘d整理得:a OP齿数8321632模数mm55556.3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:2 2等加速段： rRmax：几02 2:

16、等减速段.= max - 2 * max （ -：0） / - 0由以上两个表达式求得：d半 4半max -；d、廿 4 max-p/2- o)OP/(OP+a)=OP(1- d、)=a d、由式求出OP代入式（1）右边得:d :a+OP=A/(1-)在三角形AB1P中由正统定理有:二 _L _sin(90： ) sin(900 - ：)将式代入式中得:a _ L（1 _d /d ） cos： cos（：0）过点 0作 oC1/P B1则 LOACI S - - PAPAB1再由式(2)得王亠a+OP d5等式正是0AC0ACl的正弦定理。将等式中的cot(%+)tan a a =L()asi

17、n( )儿(8)由等式(8)求得d :L(1 )cosa-cos(a +% +爭)(9)将=9-代入式(9)得:sin( ) sin( -。-)(10)如果在图中所示位置的接触点B1处的压力角正好满足a=C,比较式(10)和式用90 一代入式中得:a _L(1-d /d、J sinsin( ；-讥 一 Jd d : :L(L(F F 可知，直线C1便是在此位置时满足式(10)以等到式成立的边界。L(1-丁)cos(a cos(a- - %)(11)将=900 - 代入式(11) 得:a 二2)sin( ) cos( 0)(12)选取凸轮机构为滚子从动件凸轮机构。滚子半径r rr =(0.1 0

18、.5)r r=5.4mm2）凸轮廓线的绘制选定角度比例尺，摆杆的角位移曲 线，如图所示，将其中的推程和回程角位 移曲线横坐标分成若干等分。选定长度比例尺，作以 0为圆心以 OBJ0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点开始沿-方向把机架圆分成 与图中横坐标相应的区间和等分，得点 入AA，再以A1, A2, A3-.为圆心,以 AB=L为半径作弧与基圆交于点 自线段AIBI，A2B2，A3B3-开始，分别作；：1, ；2, ；：3-，使它们分别等于图中对应 的角位移，得线段AIBI,A2B2,A3B3-。 将点AIBI，A2B2，A3B3-连成光滑

19、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，如图所示。6.4成品的尺寸设计包装尺寸：长X宽X高1650 8WX1300重量：150kg 七、速度、加速度分析 速度分析图I3：j1 1 0000携ME)KIME)KI丄昙證祈ElElA0A0加速度分析图 S41I264S41I264043004300.100.100.200.200.300.30OWOWQ5OQ5O0.600.600-7Q0-7QGW0 0 9090iVwfseciVwfsec机构实际运动曲线与理论曲线有一点误差，因为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