燕山大学医用棉签制造机机械原理课程设计

1、机械原理课程设计说明书 学 院：机械工程学院 2012年07月13日 前言 随着社会主义经济的发展，我国社会主义医疗卫生水平逐步建全，医用棉签作为一种常用的医用工具，在医用消毒，取样等许多方面具有不可取代的地位，由于医用棉签需求量较大，传统的手工卷制棉签无法满足日益增长的需求量，为了提高工效采用卷棉机代替手工卷制棉签。医用棉签卷棉机是基于卷棉机而衍生出来的一种新的机械产品。它的适用范围为医院，医疗卫生行业，因为它灵活便捷，高效成本低，占地小，正被广泛使用。它的出现是使传统的手工制作变为现代机械加工，它的设计根据实际生产和预先的数据以传送装置为核心，经过科学的计算和分析，设计。选择了一套医用棉签

2、卷棉机的传动设备，并设计了进棉，剪棉，送签，卷棉等一系列装置。目 录一.医用棉签功能简介 ·····························5二.医用棉签的总体设计 ···········&#

3、183;···············5 2.1原始数据及设计要求···························5 2.2设计方法···

4、83;·································5 2.3机械运动的拟定··············

5、83;················5三.各工艺动作方案的分析··························7 3.1送棉机构····

6、;·································7 3.2压棉机构···············&#

7、183;·····················7 3.3揪棉机构···························

8、;··········8 3.4送签机构·····································9 3.5卷棉机

9、构·····································9四.各构件的尺寸计算···········

10、··············12 4.1送棉凸轮的尺寸计算··························12 4.2压棉凸轮的尺寸计算·····

11、·····················12 4.3揪棉凸轮的尺寸计算··························15

12、4.4送签机构的尺寸计算··························15 4.5行星轮系的尺寸计算···················

13、83;······16 4.6挡板的尺寸 ·································17 4.7曲柄滑块机构的尺寸计算·····

14、3;················17 4.8工作台尺寸································

15、;··18五典型机构的运动分析和动力分析·············19 5.1凸轮······························

16、3;····195.2曲柄滑块机构···························20六.电机的选择···············&#

17、183;··················21七.减速器的设计·····························

18、3;··22八.运动循环图··································22九.心得体会···········

19、;·························22十.参考文献·······················

20、83;············31一.医用棉签功能简介针对目前医用棉签使用量大、质量要求高、生产效率低以及不合格率高等问题，我组设计了一款医用棉签制造机。该机器较大的提高了棉签的生产效率及合格率，而且成本较低，构造简单，满足了社会对医用棉签的需求。该机器按照传统的手工制签过程分为送棉、压棉、揪棉、送签及卷棉等五个机构。其中送棉、压棉及揪棉均采用凸轮机构；采用漏斗送签，行星轮系卷棉机构。生产出高质量的医用棉签。二.医用棉签的总体设计2.1原始数据及设计要求1）棉花。条状脱脂棉，

21、棉宽15-20mm，自然厚4-5mm 2）签杆。医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分约30-32mm。 3）生产率。每分钟卷75支，每支卷取棉块长约30-32mm。 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。2.2设计方法 用机器制棉签时，依照手工方式进行动作分解，可粗分为：定量送棉、压棉、揪棉、送签和卷棉等工艺动作。分析各工艺动作用何种机构完成工作。2.3机械运动的拟定 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:1）送棉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

22、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。2）压棉 通过施加压力将蓬松的棉条挤压成规定尺寸。因为其工艺流程要求其具有间歇性，因此可采用凸轮机构、曲柄机构等间歇性机构通过压块等实现压棉过程。 3）揪棉用机器实现这个动作时，需要与压棉动作配合，可将条状棉原料端压紧在固定面上，然后另一端既实现压紧又实现拉扯动作，前者称为压棉动作，后者称为揪棉动作。 为了方便揪棉动作的完成，

23、可在压块两端侧各加一约2mm的刀刃，配合揪棉机构是棉条在规定位置断开，保证棉条的长度和紧实程度。4）送签 当揪好的棉条送入卷棉机构中时，送签机构将单个签体送入指定位置，以进行卷棉处理。送签机构选用漏斗送签，经带槽圆轮送到指定位置。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。为与行星轮系的卷棉机构配合，在落签位置加一推杆，将棉签推入行星轮孔处。5）卷棉 当棉条和棉签送到相对位置时，通过棉签的自转将棉条卷起。棉签的自转可通过相对摩擦引起或将棉签固定在行星轮上使其

24、自转。三.各工艺动作方案的分析3.1送棉机构 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 优点：机构可将电机的连续转动化为间歇性运动。 1.凸轮 2.圆盘 3.2压棉机构 凸轮做主动轮实现间歇压棉。 优点：能实现间歇式压棉动作，时间容易控制。1.凸轮（主动件） 2.弹簧 3.推动推杆 4.棉条3.3揪棉机构 该揪棉机构需要与压棉机构相互配合工作，在压棉状态下，揪棉机构中1/4圆周凸轮与凸轮2接触

25、滚动实现揪棉。 优点：能压紧棉条，便于揪棉。 1.1/4圆周凸轮 2.凸轮 曲柄机构下压紧剪刃，切断棉条，实现揪棉。 缺点：剪下的棉条不够松软，很难被棉签卷起。3.4送签机构 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。 1.漏斗 2.棉签送给轮 3.挡环优点：具有确定性，卷棉稳定。 3.5卷棉机构 通过行星轮系的行星轮和棉签固定实现棉签的自转和公转，来完成卷棉动作。优点：动作有确定性，卷棉稳定。 缺点：结构复杂，配合要求高。注：在总体方案上 ，为方便送签 机构与卷棉机构的连接配合，增加一曲柄滑块机构，其目的是将棉签推进行星轮中，使其和行星轮一起自转卷棉。

26、 送签卷棉装配图如下图所示：左视图:轴测图：等轴测图： 四各构件的尺寸计算 4.1送棉机构凸轮的尺寸计算 因为棉宽为15-20mm，所以凸轮一的厚度为20mm。通过1/4凸轮与圆轮摩擦传动达到送棉的目的，所以有 /2×r=30 (5-1)得 r=60/=19.11 mm （将半径定为20mm） 注：r为1/4凸轮出的半径，3/4处半径为15mm假设周期是0.8s可得公式 1×V=2r (5-2)得 V=150mm/s =7.85rad/s 4.2压棉机构凸轮的尺寸计算 设定凸轮二压棉0.4s，结合凸轮一的运动情况，得到凸轮二的推程、回程及近休止时间共为0.4s，其周期为0.

27、8s。 经分析推杆的移动过程，设定凸轮二的近休止角1为60度，推程运动角2及回程运动角3皆为60度，远休止角4为180度。推程h为50mm. 根据从动件运动规律特性比较，属于中速轻载，选择等加速等减速运动规律，其运动方程式如下： 1)推程等加速段： S=2h×(2×2) V=4h/(2×2)a =4h×/(2×2) 2)推程等减速段： S=h-2h(2-) ×(2-)/ (2×2) V=4h(2-)/ (2×2) a=-4h×/(2×2) 同理可得回程阶段从动件等加速等减速运动方程式为 S=h-

28、2h(×)/ (3×3) V=-4h/ (3×3) （等加速阶段） a=4h×/(3×3) S=2h（3-）×（3-）(3×3) V=4h（3-）/(3×3) （等加速阶段） a=4h×/(3×3)图解法设计：S与的关系如下表所示：06121824303642485460S014916253441464950S与曲线 4.3揪棉凸轮的尺寸计算 为使揪下的棉条送入后面的卷棉机构，所以揪棉机构凸起部分将运行0.2s，凸轮的整个周期为0.8s，所以凸起部分为1/4圆周。4.4送签机构的尺寸计算 因为漏

29、斗要实现棉签的单个分离，所以漏斗口为宜细长矩形。其宽为3.5mm，厚度为72mm。下端圆轮开一个宽为3.5mm,厚为80mm的槽。圆轮的转动周期由前面机构推算出T=0.8s。因其要与后行星轮系配合其半径计算为85mm。4.5行星轮系的尺寸计算 齿轮厚度均为40mm 行星架的周期为0.8s 其中ha*=1,c*=0.25 表5-1 齿轮数据模数m齿数z半径r齿顶高ha齿根高hf齿距p齿厚S齿槽厚e小太阳轮2707022.56.283.143.14大太阳轮210010022.56.283.143.14行星轮2151522.56.283.143.14小太阳轮大太阳轮 行星轮 4.6挡板的尺寸通过之前送棉机构将棉