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1、高新學院機械原理課程設計題 目：醫(yī)用棉簽卷棉機專業(yè)班級：機械設計制造及其自動化機單1002班 任務書姓名學號專業(yè)班級機單1002 題目：醫(yī)用棉簽卷棉機 完成時間：2012年7月13號 具體內(nèi)容及進度要求： 醫(yī)用棉簽的日耗量很大，以往均由醫(yī)護人員在值班間歇中用手工卷制，工作量很大，為提高工作效率擬用機器代替手工卷制棉簽。 棉簽卷制過程可以防照手工方式進行動作分解，亦可另行構(gòu)想動作過程。按照棉簽的手工卷制方法進行分解后得到： （1）送棉：將條狀棉通過機構(gòu)定時、適量送入； （2）揪棉：將條狀棉壓（卷）緊并揪棉，使之揪下定長的條棉； （3）送簽：將簽桿送至導棉槽上方與定長棉條接觸； （4）卷棉：簽桿自
2、轉(zhuǎn)并引導棉槽移動完成卷棉動作。 其中：7月 2 日：查閱資料、熟悉題目 7月 3、4 日：方案分析、比較 7 月5、6 日：平面機構(gòu)尺度綜合、運動分析7 月9、10 日：平面動態(tài)靜力分析7 月11、12日：繪制方案圖、整理設計說明書7 月13 日：答辯 指導教師 程安寧 2012 年 07月02日 醫(yī)用棉簽卷棉機機械原理課程設計針對某種簡單機器進行機械運動簡圖設計，包括機器功能分析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機構(gòu)選擇、機械運動方案評定、機構(gòu)尺度綜合等。通過機械原理課程設計，使學生鞏固所學機械原理的知識和理論，培養(yǎng)開發(fā)創(chuàng)新機械的能力，實現(xiàn)用圖解法進行機構(gòu)的分析計算的基本要求，達到借助計算機對機構(gòu)進行
3、解析法分析，完成機械運動方案和機構(gòu)設計。 全自動醫(yī)用棉簽卷棉機能夠?qū)崿F(xiàn)送棉、楸棉、送棉和卷棉的一體化功能。醫(yī)院通用的簽桿直徑約3mm，長約為70mm，卷棉部分長約2025mm，每分種能生產(chǎn)60支。卷棉機由送棉機構(gòu)，壓棉機構(gòu)，楸棉機構(gòu)，送簽機構(gòu)，卷棉機構(gòu)以及電動機組成。選擇送棉機構(gòu)時考慮到棉花很軟，要實施持棉以直線、間隙、定長地將適量條狀送入壓（夾）棉、楸棉機構(gòu)，可用帶刺構(gòu)件走直線軌跡段把棉條拉向前進，走非直線段時從棉條中退出，但此時要將棉條壓住。我所設計的兩種方案中采用兩滾輪壓緊棉條，同時，在繼續(xù)運動中實現(xiàn)楸棉，但需與棘輪、槽輪或不完全齒輪機構(gòu)聯(lián)接，以實現(xiàn)間隙送進的功能。一、課題設計背景及功能
4、描述隨著科學技術和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，機械產(chǎn)品種類日益增多，自動化程度愈來愈高。這就要求設計者除綜合應用各類典型機構(gòu)的作用外，還要根據(jù)使用要求和功能分析，設計出結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、性能優(yōu)良、工作可靠、適用性強的機械系統(tǒng)。機械原理課程設計是機械原理教學中的一個重要環(huán)節(jié)，是機械類各專業(yè)學生在機械原理課程學習后進行的全面、系統(tǒng)、深入的實踐性教學，培養(yǎng)學生機械系統(tǒng)運動方案設計、創(chuàng)新設計及應用計算機進行機構(gòu)分析和工程設計的能力。它是針對某種簡單機器進行機械運動簡圖設計，包括機器功能分析、工藝動作過程確定、執(zhí)行機構(gòu)選擇、機械運動方案評定、機構(gòu)尺度綜合等。通過機械原理課程設計，使學生鞏固所學機械原理的知識和
5、理論，培養(yǎng)開發(fā)創(chuàng)新機械的能力，實現(xiàn)用圖解法進行機構(gòu)的分析計算的基本要求，達到借助計算機對機構(gòu)進行解析法分析，完成機械運動方案和機構(gòu)設計。具體來說，就是根據(jù)給定機械的工作要求，確定機械的工作原理，擬定工藝動作和執(zhí)行構(gòu)件的運動形式，繪制工作循環(huán)圖；選擇原動機的類型和主要參數(shù)，并進行執(zhí)行機構(gòu)的選型與組合，設計該機械系統(tǒng)的幾種運動方案，對各種運動方案進行分析、比較和選擇；對選定的運動方案中的各執(zhí)行機構(gòu)進行運動分析與綜合，確定其運動參數(shù)。二、總圖 三、擬定方案1、送料機構(gòu)方案a:槽輪機構(gòu)圖311主動銷輪 2從動槽輪 3，4滾輪 5棉條 方案a所采用的送棉機構(gòu)是如圖31所示的槽輪機構(gòu)。其主要由槽輪12和滾
6、輪34的串聯(lián)而成，當主動銷輪1由傳動機構(gòu)相連而作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動時，當圓柱銷未進入徑向槽時，槽輪因鎖住而靜止；當圓銷進入徑向槽時，槽輪2在圓銷的驅(qū)動下順時針轉(zhuǎn)動。當主動輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動槽輪和滾輪4夾住棉條5向前送進，完全實現(xiàn)定量，定長，并以間隙、直線送棉功能。方案b：不完全齒輪機構(gòu)1不完全齒輪 2棉條 3滾輪方案b所采用送棉機構(gòu)是如圖32所示的不完全齒輪機構(gòu)。其主要由不完全齒輪和一個滾輪串聯(lián)而成。 當不完全齒輪由傳動機構(gòu)而作等速順時針連續(xù)轉(zhuǎn)動時，當?shù)谝幻洱X還未到達棉條時，棉條因無摩擦力而不能向前送進；而當?shù)谝幻洱X接觸到棉條，同時與滾輪嚙合時，產(chǎn)生摩擦夾帶棉條向前送進，直到最后一枚齒脫離滾輪，而停
7、止送棉。當主動不完全齒輪作連續(xù)轉(zhuǎn)動時，完全實現(xiàn)定量，定長，并以間隙、直線送棉功能。其中不完全齒輪的外圈部分是由橡膠模具制成。分析其原因如下： 考慮到棉花很軟，如使用鋼制不完全齒輪，在抓棉時很容易將棉條抓斷；使用外圈為橡膠齒的不完全齒輪，質(zhì)地相對柔軟，又有彈性。 如果橡膠齒磨損，可以及時更換。 橡膠齒輪與鋼制齒輪的造價相比較，前者較為經(jīng)濟。2、楸棉機構(gòu)方案a: 凸輪機構(gòu)1凸輪 2彈簧 3沖壓板 4底座 5刀具方案a所采用的楸棉機構(gòu)如圖33所示。其主要由主動凸輪、彈簧、沖壓板、刀具和底座組成。當主動凸輪隨傳動機構(gòu)作等速順時針連續(xù)轉(zhuǎn)動時，推動構(gòu)件3，使之往下運動進而壓住棉條，由于構(gòu)件3剛好與刀具5相
8、切，從而完成壓棉、楸棉的動作。當主動凸輪轉(zhuǎn)到回程時，構(gòu)件3沒有推力，受到彈簧2的彈力回到原處。與此同時送棉機構(gòu)將棉條送到構(gòu)件3下，以此來完成下一次的壓楸棉的動作。安裝刀具5和緩沖機構(gòu)的好處： 比較鋒利的刀具在構(gòu)件3和下面的緩沖機構(gòu)保證了棉條順利的切割。 切割下來的棉條完整。方案b :爪輪機構(gòu)1、4爪輪 2棉條 3橡膠塊方案b所采用的楸棉機構(gòu)如圖34所示。其主要由兩個爪輪串聯(lián)而成。當主動爪輪1由傳動機構(gòu)作順時針等速轉(zhuǎn)動時，嵌入爪輪1的橡膠塊轉(zhuǎn)到另一個爪輪的橡膠塊相遇時，夾送到的條棉2價在其中，靠彈性壓緊，繼續(xù)轉(zhuǎn)動時，將條棉楸斷。在實現(xiàn)壓棉和楸棉時，還需要在方案b中的送棉機構(gòu)（圖31所示）的配合，
9、因為沒有它的壓緊力，本機構(gòu)就不能完成該功能。 3、卷棉機構(gòu)方案a: 1漏斗狀簽箱 2、4輸送機構(gòu) 3簽桿 5、8條棉 6導棉槽 7靜止摩擦片方案a所采用的卷棉機構(gòu)如圖35所示。起主要由主動輸送機構(gòu)、漏斗狀簽箱和導棉槽組成。將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱1內(nèi)，漏斗口限制簽桿3只能一根一根地通過，由漏斗口下的輸送構(gòu)件2和4同步將簽桿送入到導棉槽，進至與在導棉槽7內(nèi)的靜止摩擦片7接觸后，在摩擦力作用下簽桿3自轉(zhuǎn)，此時簽桿的外露在輸送機構(gòu)4外的頭部（約長25mm）與導棉槽8中的條棉相遇，使條棉卷在簽桿上。方案b1漏斗狀簽箱 2簽桿 3條棉 4輸送機構(gòu) 5齒行帶 6拖板 7靜止摩擦片 8彈簧 9壓板 10卷
10、輪方案b 所采用的卷棉機構(gòu)如圖36所示。起主要由卷輪、漏斗狀簽箱、送棉機構(gòu)、拖板和靜止摩擦片壓板組成。將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱1內(nèi)，漏斗口限制簽桿2只能一根一根地通過，由漏斗口下的卷輪5帶離簽箱1，進至與在壓板9的靜止摩擦片7接觸后，在摩擦力作用下簽桿2一面前進，一面自轉(zhuǎn)，此時簽桿的外露在輸送機構(gòu)4外的頭部（約長25mm）與導棉槽8中的條棉相遇，且有一定的壓緊力，使條棉卷在簽。4、擬定運動循環(huán)圖分配軸轉(zhuǎn)角0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 送棉機構(gòu)定量送棉間隙運動壓棉楸棉機構(gòu)爪輪間隙運動爪輪轉(zhuǎn)動摩擦楸斷棉爪輪間隙運動送簽機構(gòu)帶輪轉(zhuǎn)動送
11、簽壓板提供壓緊力卷棉機構(gòu)開始卷棉四、執(zhí)行方案根據(jù)上述，我已經(jīng)分析了a,b兩個方案的各構(gòu)件的功能特點?，F(xiàn)在對它們進行最佳組合。如圖方案a 1漏斗狀簽箱 2、4輸送機構(gòu) 3簽桿 5凸輪機構(gòu) 6正壓機構(gòu) 7底座 8不完全齒輪 9滾輪方案b1主動銷輪2槽輪3滾輪4，11爪輪5橡膠塊6齒形帶7壓板8支板9漏斗狀簽箱10簽桿12卷輪五、方案的評價評價方案表：方案評價(1)序號評價項目評價等級評價尺度（評價分數(shù)）1功能目標完成情況很好好較好不太好不好1085302工作原理的先進性先進較先進一般落后108403系統(tǒng)的工作效率高較高一般低108404系統(tǒng)機械傳動的精度高較高一般低108405系統(tǒng)的復雜程度簡單較
12、復雜復雜1050 6系統(tǒng)方案的可靠性可靠較可靠一般不可靠10840 7系統(tǒng)方案的新穎性新穎較新穎一般不新穎108408系統(tǒng)方案的實用性實用一般不實用10509系統(tǒng)方案的經(jīng)濟成本低較低高較高1084010系統(tǒng)方案的環(huán)保問題好較好不好1050項目方案累計得分a548105108441058b888810108481072方案評價（2）“”：“很好”，“”：“好”，“”：“不好”。方案評價標準方案a方案b成本低+便于加工+結(jié)構(gòu)簡單+便于方便+操作方便+總計7“+”，1個“”5個“+”顯而易見，綜上所評方案a為最佳方案。六、系統(tǒng)設計數(shù)據(jù)處理（尺寸）6.1方案a的數(shù)據(jù)處理1漏斗狀簽箱 2、4輸送機構(gòu) 3
13、簽桿 5凸輪機構(gòu) 6正壓機構(gòu) 7底座 8不完全齒輪 9滾輪設計數(shù)據(jù)如下：卷棉機的生產(chǎn)率：60支/分鐘卷棉機構(gòu)和送簽機構(gòu)5的轉(zhuǎn)速：v5=0.1m/s 卷輪的轉(zhuǎn)速n=2 (rad/s)楸棉機構(gòu)：不完全齒輪的轉(zhuǎn)速3： n3=2 (rad/s)送棉機構(gòu)：輸送機構(gòu)2的轉(zhuǎn)速：n1=8(rad/s) 機構(gòu)4的轉(zhuǎn)速 n2=2(rad/s)零件尺寸設計：r1=60/mm r2=50/mm r3=50/mm r5=100/mm履帶長600mm 壓板15cm 履帶缺口深度3mm6.2傳動機構(gòu)的尺寸設計及數(shù)據(jù)處理1，2帶輪 3，4，5，6傳動齒輪圖62所示是圖21的俯視圖。計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比在前面
14、的方案設計中已確定此次設計的減速器為齒輪傳動，并且采用展開式傳動。 分配原則：1、 使各級的傳動的承載能力大致相同（齒面的接觸強度大致相等）。2、 使減速器能獲得最小的外形尺寸和重量。3、 使各級傳動中大齒輪的浸油深度大致相等，潤滑方便。 選用減速器為三級傳動，先經(jīng)過三級減速后，再經(jīng)過分流得到軋輥所需要的轉(zhuǎn)速和方向，經(jīng)過綜合考慮選得：i1=28.25 i2=4 i3= 軸名參數(shù) 轉(zhuǎn)速(rad/s)輸入功率KW710 8 2 2 22.2 2.046 1.98 1.925 1.905傳動比效率28.25 4 10.93 0.97 0.97 0.99 傳動齒輪設計： 齒輪參數(shù) 3 4 5 6 齒數(shù)
15、8 32 16 32 模數(shù) mm5 5 5 56.3凸輪5的設計1)確定凸輪機構(gòu)的基本尺寸等加速等減速運動規(guī)律的運動規(guī)律表達式為：等加速段： ()等減速段： ()由以上兩個表達式求得： () ()(a+OP) =OP， (1)則 OP/(OP+a)= 。 (2)將(1)式分子分母同乘整理得：OP(1-)=a (3)由式(3)求出OP代入式(1)右邊得： a+OP=A/(1-) (4)在三角形AP中由正統(tǒng)定理有： (5)將式(4)代入式(5)中得： (6)用代入式(6)中得： (7)過點O作O/P，則，再由式(2)得 ，等式(7)正是的正弦定理。將等式(6)中的展開得：tan= (8)由等式(8
16、)求得 (9)將代入式(9)得: (10)如果在圖中所示位置的接觸點處的壓力角正好滿足，比較式(10)和式(7)可知，直線便是在此位置時滿足式(10)以等到式成立的邊界。 (11)將代入式(11)得： (12)選取凸輪機構(gòu)為滾子從動件凸輪機構(gòu)。滾子半徑=(0.10.5) ，取=5.4mm。2)凸輪廓線的繪制選定角度比例尺，擺桿的角位移曲線，如圖所示，將其中的推程和回程角位移曲線橫坐標分成若干等分。選定長度比例尺，作以O為圓心以OB=為半徑的基圓；以O為圓心，以OA=a為半徑作反轉(zhuǎn)后機架上擺桿轉(zhuǎn)動中心的圓。自A點開始沿-方向把機架圓分成與圖中橫坐標相應的區(qū)間和等分，得點，再以為圓心，以AB=L為
17、半徑作弧與基圓交于點，得線段。自線段開始，分別作，使它們分別等于圖中對應的角位移，得線段。將點連成光滑曲線，它就是所求理論輪廓線。實際輪廓線可用前述滾子圓包絡線的方法作出，如圖所示。6.4成品的尺寸設計包裝尺寸：長寬高 16508101300 重量： 150kg七、速度、加速度分析速度分析圖加速度分析圖 機構(gòu)實際運動曲線與理論曲線有一點誤差，因為機構(gòu)實際運動時有振動，摩擦等外界影響。而理論曲線是通過公式計算求得，是理論狀態(tài)下的曲線。八、結(jié)束語緊張的課程設計順利結(jié)束了。在這設計過程中，我從原來對本專業(yè)并不十分了解的狀況下,開始系統(tǒng)的運用了所學的機械基礎知識，加深了對專業(yè)知識的理解和掌握.并且,培
18、養(yǎng)了我查閱機械類書籍的能力,為我以后的學習打下了扎實的基礎。機械學作為一門傳統(tǒng)的基礎學科，內(nèi)容豐富，涉及面廣。在新的歷史條件下，機械學與電子電氣、液壓等多種學科，聯(lián)系更為緊密，它的綜合性更強。相信我們工科學生在進行了認識實習、金工實習、生產(chǎn)實習、課程設計、畢業(yè)實習，特別是以后畢業(yè)設計對整個大學階段的知識的掌握會更加牢固。同時在以后的學習中會不斷拓寬自己的知識面，結(jié)合生產(chǎn)實際，一定能更好的掌握機械知識。最后，非常感謝老師的關心指導和其他同學的幫助。九、參考文獻1牛鳴岐,王保民,王振甫.機械原理課程設計手冊.重慶:重慶大學出版社,20012機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會編. 機械工程手冊第59篇、沖壓機械化與自動化. 北京：機械工業(yè)出版社.19823王知行,劉延榮.機械原理.北京:高等教育出版社,20004 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研組編.理論力學（第五版）. 北京：高等教育出版社. 19935陳秀寧.機械設計課程設計.浙江：浙江大學出版社.1995機械原理課程設計指導教師評審意見評審意見：評審成績： 評閱教師： 年 月 日18
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