医用棉签卷棉机设计机械原理课程设计样本

武汉工程大学邮电与信息工程学院

课程设计成果阐明书

题目：医用棉签卷棉机设计

学生姓名：王向光

学号：640219

学院：机电工程学院

班级：机械设计及其自动化02

指引教师：卢霞

5月12F1

目录

绪论..................................................4

0.1功能规定...............................................6

0.2工作原理以及工艺动作流程图..............................6

第1章传动方案和减速器总体构造方案设计...............8

1.1拟订传动方案...........................................8

第2章重要执行构造方案设计............................11

2.1送料机构...............................................11

2.2楸棉机构..............................................13

2.3卷棉机构..............................................14

2.4形态学矩阵............................................16

第3章机械运动系统设计方案拟定........................18

3.1拟定的方案.............................................18

第4章方案的评价......................................20

4.1评价方案表............................................20

第5章系统设计数据解决................................22

5.1方案b的l数据解决.......................................22

5.2传动机构日勺尺寸设计及数据解决..........................23

5.3成品的尺寸设计........................................25

2吉束语......................................................26

参照文献..............................................26

摘要:全自动棉签机是按照国家卫生原则自动设计和制造H勺•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。

该机能制造棉签，具有综合性能强，棉头饱满、表面光洁、外形均匀、棉头与棒体缠绕牢固，

产品完全达成国家规定原则，该机可根据不同用途FJ棉签，电子控制调节棉头大小满足多种使

用规定。该机每小时可生产棉签3600支，克服了老式手工卷制效率低、棉签头大小不均、卫生

条件差的缺陷，该机畅销与国内外市场。

本设备合用范畴可以用于个卫生材料厂，也合用于棉签用量大的大中型医院，家庭小型公

司，创业致富日勺好途径。

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。

其重要设计思绪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.综合运用槽轮机构的间歇运动，凸轮连杆的往复运动，不完全齿轮啊间歇运

动,摩擦轮机构以及减速器的定植调速比H勺设定.定量送料,定位传送和摩擦压力的设计都需要人

工数据解决.运用AutoCad软件强大绘图功能,和Word的编辑功能,把设计方案图文并茂,栩栩如

生.

核心字：减速器槽轮不完全齿轮爪轮齿形带

绪论

在以机械学为主干学科KJ各专业教学筹划中，《机械原理课程设计》

是重要日勺专业基太课之一，是必修课,是培养学生机械设计能力到重要环

节.机械原理课程设计日勺目日勺在于进一步巩固和加深学生所学的理论知识,

培养学生独立解决机械设计中日勺实际问题日勺能力，使学生对于机构的综合

以及运动学和动力学分析有一种较完整的概念;并进一步提高学生的计算,

绘图和计算机辅助设计的能力。

0.1设计的目的

机械原理课程设计日勺重要目的是为学生在完毕课堂教学基本内容后

提供一种较完整日勺从事机械设计初步实践出J机会。《机械原理课程设计》

的编写宗旨就是指引学生能在短时间内，将所学H勺机械基本理论运用于

一种简朴日勺机械系统，通过机械传动方案总体设计，机构分析和综合，进

一步巩固掌握课堂教学知识，并结合实际得到工程设计方面日勺初步训练,

培养学生综合运用技术资料，提高绘图、运算的能力。同步注重学生创

新意识的开发。

0.2设计的规定

1.以机械系统运珂方案设计与拟定为结合点，把机械原理课程中分散与各

章的理论与措施融会贯穿起来,进一步巩固和加深学生所学的理论知识。

2.使学生能受到拟定机械运动方案的训练，具有初步H勺机构选型与组合和

确运动方案口勺能力。

4.进一步提高学生运算，绘图和查找技术资料的能力.

5,通过编写阐明书,培养学生体现，归纳和独立思考与分析H勺能力。

第一章总论及设计规定

1.1功能规定

全自动医用棉签卷棉机可以实现送棉、楸棉、送棉和卷棉的I一体化功能。医院通用口勺签杆直

径约3mm,长约为70m叫卷棉部分长约20—25廊，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构成。

选择送棉机构时考虑到棉花很软，要实行持棉以直线、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迈进，走非直线段时从棉条中退出，但此

时要将棉条压住。

实现送签的功能是使一堆签杆提成一根一根送至拟定位置，我

采用将一堆签杆放入漏斗箱逐个的送到能产生一定压紧力的构

件上，同步一边自转，一边沿导棉槽移动完毕卷棉动作。

1.2工作原理以及工艺动作流程图

第2章传动方案和减速器总体构造方案设计

2.1拟订传动方案

机器一般由原动机、传动装置和工年机三部分构成如图2—1:

图2T

I------电动机2------联轴器3------减速器

2.1.1初步选择电机和分派各级传动比

（-）电动机的选择

选择电机类型：电动机是机器中运动和动力H勺来源，其种类诸多，有电动机、内机、蒸汽机、水

轮机、气轮机、液动机等。电动机构造简朴、工作可靠、控制以便、维护容易，一般机械上大多

数是均采用电动机驱动。

电动机已经是系列化了，一般由专门U勺工厂按原则系列成批或大量生产。机械设计中应根据工作

的载荷、工作的J规定、工作的环境、安装时规定及尺寸、重量有无特殊限制等条件，从产品目录

中选择电动机H勺类型和构造形式、容量和转速，拟定具体的型号。

择电动机的类型和构造型式。

生产H勺单位一般用三相交流电源，如无特殊欧）规定（如在较大范畴内平稳地调速，经常启动

和反转等），一般都采用三相交流异步电动机。国内已制定了一原则日勺Y系列是一般用途日勺仝

封闭的自扇冷鼠笼型三相异步电动机，合用于不易燃、不易爆、无腐蚀气体和无特殊规定的机

械，如金属切削机床、风机、输送机、搅拌机、农业机械食品机械等。由于Y系列还具有启动

性好时长处，因此也适合某些对启动转矩规定较高的机械。

三相交流异步电动机根据其额定功率和满载转速的不同，具有系列型号。为适应不同的安装

需要，同一类的电动机构造又制成若干种安装形式。各类型U勺电动机的参数和外型及安装尺寸

可查手册。

选定电动机的容量:

电动机的I容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性均有影响。当容量不不小于工作规定期，

电动机不能保证工作装置的正常的工作，或使用电动机因长期的过载而过早损坏；容量过大则电

动机的价格高，能量不能充足运用，且经常不在满载下运营，其效率和功率口勺因数都较低，导

致挥霍。

电机的容量口勺重要由电动机的运营时日勺发热状况决定，而发热又与其工作状况决定。

工作机所需工作功率，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可

按下式计算：

P=Kw

w9550

其中：T——工作机口勺阻力矩，；

n一一工作机H勺转速，；

传动装置的总效率构成传动装置口勺各部分运动副效率之积，即

”3…小

其中:分别为轴承、齿轮、斜齿轮的传动效率

.按推荐日勺传动比合理范畴，取一级传动il=20~50,二级圆柱直齿轮日勺传动比i2=4-6.三

级圆柱直齿轮的传动比i3=2-4,总廿勺传动范畴为40-200.

根据附Ho2选择Y系列三相异步电动机

通过综合考虑决定选用Y132S-8型号电动机

考虑减小噪声、振动等方面的规定期，最佳选用芍传动。当原动机驱动积极轮时，由于带与

带轮间的摩擦（或啮合），便拖动从动轮一起转动，并传递一定动力。带传动具有构造简朴、传

动平稳、造价低廉以及缓冲吸振等特点，在近代机械中被广泛应用。

图2-2带传动

图2-3链传动

但是齿轮传动的制造及安装精度规定高，价格较贵，且不适宜用于传动距离过大的场合。

蜗杆传动的传动比大，承载能力较齿轮低，常布置在传动系统口勺高速级，以获得较小的构造尺

寸；同步，摩擦力大，发热大。同步蜗杆传动在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不

够良好时，会产生较严重的摩擦与磨损，从而引起过度发热，使润滑状况恶化，因而摩擦损失较

大，效率低；

根据以上H勺分析比较，再结合规定的工作条件可以得到，在此采用带传动。

第3章重要执行构造方案设计

3.1送料机构

方案：不完全齿轮机构

1一—不完全齿轮2——棉条3——滚轮

方案所采用送棉机构是如图3—1所示的不完全齿轮机构。其重要由不完全齿轮和一种滚轮

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，当第一枚齿尚未达成棉条时,

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，同步与滚轮啮合时，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。当积极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。

①分析其因素如下：

②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。

假如橡胶齿磨损，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。

3.2楸棉机构

方案：爪轮机构

1.4------爪轮2-------棉条3-------橡胶块

方案所采用的楸棉机构如图3—4所示.其重要由两人爪轮串联而成。当积极爪轮I由传动机构

作顺时针等速转动时，嵌入爪轮1H勺橡胶块转到另•朴爪轮H勺橡胶块相遇时，夹送到H勺条棉2价

在其中，靠弹性压紧，继续转动时，将条棉楸断。

3.3卷棉机构

方案a:

图3—5

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。起重要由枳极输送机构、漏斗状签箱和导棉槽构

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H勺外露在输送机构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。

设计规定：漏斗状签箱1H勺口宽的大小应与签杆的直径差不多。这既能使签杆逐个的通过漏斗口,

又避免签斗内签杆互相挤导致卡住.

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

7一一静止摩擦片8一一弹簧9一—压板10一—卷轮

方案b所采用H勺卷棉机构如图3—6所示。起重要由卷轮、漏斗状签箱、送棉机构、拖板和

静止摩擦片压板构成。洛一堆签杆放入漏斗状的签箱I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时静止摩擦片7接触后，在摩擦力作用下

签杆2一面迈进.一面自转，此时签杆的外露在输送机构4外H勺头部（约长25mm）与导棉槽8

中的条棉相遇，且有一定日勺压紧力，使条棉卷在签杆上。

3.4形态学矩阵

功能元功能元解

12345

动力源电动机汽油机柴油机液压机汽动马达

A1A2A3A4A5

减速2蜗杆传动链动齿轮传动摆线针轮

转动

B1152/B1

送料持不完全齿啰痴构曲柄滑块凸轮机构连杆机构

夹器W、J轮机构/机构

运动C1C2C3C4C5

压紧器凸轮机取爪轮机构齿型带机平面凸轮+空间凸轮十

时间歇构正切机构正切机构

转动D1D2D3D4D5

压杆的齿轮机板齿型带机凸轮机构

往复移构

动E1E2E5

系统解口勺也许方案数：F=5*5*5*5*3=1875

其中列出较为抱负的两种:A1+B3+C1+D1+E1

A1+B3+C2+D3+E2

3.5拟定运动循环图

分派轴转角0030°60°90°120°1EO°180°210°240°270°300°330°360°

送棉机构

定量送棉间隙运动

压棉楸棉机构爪轮间隙运动爪轮间隙运动

爪轮转动摩擦楸断棉

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

第4章机械运动系统设计方案拟定

4.1拟定的方案

在第三章中，我已经分析了a,b两个方案的各构件H勺功能特点。根据形态学矩阵口勺分析和原

理。FI前对它们进行最佳组合。如图

方案a

1一一漏斗状签箱

2.4------输送机构

3.—签杆

5——凸轮机构

6------正压机构

7——底座

8——不完仝齿轮

9——滚轮

方案b

1一一积极销轮

2—一槽轮

3——滚轮

4,11——爪轮

5一一橡胶块

6----齿形带

7----压板

8----支板

9一一漏斗状签箱

10——签杆

12——卷轮

第5章方案的评价

5.1评价方案表

评价方案(2)

序号评价项目评价级别评价尺度(评价分数)

较好10

好8

I功能目的完毕状况较好5

不太好3

不好0

先进10

2工作原理的J先进性较先进8

一般4

落后0

10

3系统的工作效率较高8

一般4

低0

禺10

4系统机械传动的精度较高8

一般4

低0

简朴10

5系统日勺复杂限度较复杂5

复杂0

可靠10

6系统方案的可靠性较可靠8

一般4

不可靠0

新奇10

7系统方案的新奇性较新奇8

一般4

不新奇0

实用10

8系统方案的实用性一般5

不实用0

低10

9系统方案的经济成本较低8

高4

较高0

好10

10系统方案的环保问题较好5

不好0

®②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩合计得分

方/

a548105108441058

b888810108481072

方案评价（2）

“++”：“较好”，“+”："好"“一”：“不好”。

方案评价原则方案a方案b

+++

成本低

便于加工++

构造简朴—+

便于以便++

操作以便++++

总计5“+”，7个“+”

1个“一”

显而易见，综上所评方案B为最佳方案。

第6章系统设计数据解决

6.1方案b的数据解决

图6—1

1——枳极销轮2——槽轮3一一滚轮4,11——爪轮5——橡胶块

6——履带7——压板8——支板10——签杆

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.lm/s卷轮的转速n=2(rad/s)

楸棉机构：爪轮的转速3:n3=2n(rad/s)

送棉机构:积极销轮1的转速：nl=8n(rad/s)槽轮2n2=2n(rad/s)

零件尺寸设计：

rl=60/nmmr2=50/:nmmr3=50/nmmr5=100/nmm

履带长600mm压板15cm履带缺口深度3nlm

6.2传动机构的尺寸设计及数据解决

图6—2

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。

（二）计算传动装置的总传动比及分派各级传动比

在前面欧I方案设计中已办定本次设计的减速器为齿轮传动