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1、機械原理課程設(shè)計說明書學(xué) 院：機械工程學(xué)院 專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 班 級：機自13班學(xué)生姓名：武祥林 、劉寧寧、李雪濤 、劉 陽指導(dǎo)教師：陳革新2021年 7月 10日燕山大學(xué)機械工程學(xué)院機械原理教研室?機械原理?課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目： 醫(yī)用棉簽卷棉機1、工作原理及工藝動作過程醫(yī)院用棉簽日耗量很大，為了提高工效采用卷棉機代替手工卷制棉簽。棉簽卷制過程可以依照手工方式進行動作分解，亦可另行設(shè)想運動過程。按手工方式進行動作分解后得到：1送棉。將條狀棉通過機構(gòu)作定時適量送入。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(dǎo)棉槽上方與定長條棉接觸。4卷棉。簽桿自轉(zhuǎn)
2、并沿導(dǎo)棉槽移動完成卷棉動作。2、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求1棉花。條狀脫脂棉，寬2530mm，自然厚45mm。2簽桿。醫(yī)院通用簽桿，直徑約3mm，桿長約70mm，卷棉局部約2025mm。3生產(chǎn)率。每分鐘卷60支，每支卷取棉塊長約2025mm。4卷棉簽機體積要小，重量輕，工作可靠，外形美觀，本錢低，卷出的棉簽松緊適度。3、設(shè)計方案提示1送棉可采用滾輪壓緊棉條、對滾送進，送進方式可采用間歇運動，以實現(xiàn)定時定量送棉。2揪棉時應(yīng)采用壓棉和揪棉兩個動作，壓棉可采用凸輪機構(gòu)推動推桿壓緊棉條，為使自動調(diào)整壓緊力中間可加一彈簧。揪棉可采用對滾爪輪在轉(zhuǎn)動中揪斷棉條。3送簽可采用漏斗口均勻送出簽桿，為防止簽桿卡在漏斗口，
3、可將漏斗作一定振動。4卷棉可將簽桿送至導(dǎo)棉槽，并使簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并移動而產(chǎn)生卷棉，如采用帶槽的塑料帶通過撓性傳動來實現(xiàn)。4、設(shè)計任務(wù)1根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。2進行送棉、揪棉、送簽、卷棉四個機構(gòu)的選型，實現(xiàn)上述4個動作的配合。3機械運動方案的評定和選擇。4根據(jù)選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案。5畫出機械運動方案的簡圖機械運動示意圖。6對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行運動尺寸計算。二、設(shè)計工作量1、2號或3號圖紙二張包括：運動循環(huán)圖和機械運動方案簡圖。2、設(shè)計說明書一份。三、課程設(shè)計進度安排時間內(nèi)容第一周第1天布置題目，方案討論第2天分析工藝動作，擬定動作循環(huán)圖第3天運動方案的
4、制定、評價、選擇第4天運動方案的制定、評價、選擇第5天機構(gòu)設(shè)計第二周第1天機構(gòu)設(shè)計第2天繪圖第3天繪圖第4天整理設(shè)計說明書第5天整理設(shè)計說明書目錄任務(wù)書1第一章 總論及設(shè)計要求3功能要求3工作原理以及工藝動作流程圖4第2章 傳動方案和減速器總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計5擬定傳動方案5第3章 主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計7送料機構(gòu)73.2 壓棉機構(gòu)93.3 卷棉機構(gòu)11方案優(yōu)選13擬定運動循環(huán)圖14第4章 機械運動系統(tǒng)設(shè)計方案擬定15擬定的方案15第5章 方案的評價17評價方案表17第6章 系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)處理19方案b的數(shù)據(jù)處理19系統(tǒng)傳動比計算20成品的尺寸設(shè)計21結(jié)束語22參考文獻23第一章 總論及設(shè)計要求功能要
5、求全自動醫(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，卷棉局部長約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(shè)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。實現(xiàn)送簽的功能是使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置，我采用將一堆簽
6、桿放入漏斗箱逐一的送到能產(chǎn)生一定壓緊力的構(gòu)件上，同時一邊自轉(zhuǎn)，一邊沿導(dǎo)棉槽移動完成卷棉動作。此外，壓緊機構(gòu)也有兩種方案。工作原理以及工藝動作流程圖醫(yī)用棉簽卷棉機系統(tǒng)定量送棉卷棉持定量棉花，以直線、間隙、定長送進完成壓棉動作的機構(gòu)，其壓頭對條棉有一定的壓力，并且將壓力保持一定的時間，使楸棉時，壓頭下的條棉不致滑移完成楸棉動作的機構(gòu)，其壓頭一方面有壓緊條棉的功能，又要使壓力在保持壓緊力的狀態(tài)下有向某個方向運動的可能，以完成楸棉動作采用適當(dāng)?shù)膲侯^形式，使棉條容易楸斷，楸斷后自行落入導(dǎo)棉槽中機構(gòu)能調(diào)整壓緊力使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置，與楸下的棉塊會合簽桿與棉塊相遇，簽桿作自轉(zhuǎn)，將棉塊卷上簽桿將
7、條狀棉的原料壓緊在固定面上，在另一端及實現(xiàn)壓緊，又實現(xiàn)拉扯動作壓夾棉、楸棉送簽第2章 傳動方案和減速器總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計擬定傳動方案機器一般由原動機、傳動裝置和工作機三局部組成。初步選擇電機和分配各級傳動比電動機的選擇選擇電機類型：電動機是機器中運動和動力的來源，其種類很多，有電動機、內(nèi)機、蒸汽機、水輪機、氣輪機、液動機等。電動機結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制方便、維護容易，一般機械上大多數(shù)是均采用電動機驅(qū)動。電動機已經(jīng)是系列化了，通常由專門的工廠按標(biāo)準(zhǔn)系列成批或大量生產(chǎn)。機械設(shè)計中應(yīng)根據(jù)工作的載荷、工作的要求、工作的環(huán)境、安裝的要求及尺寸、重量有無特殊限制等條件，從產(chǎn)品目錄中選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)形
8、式、容量和轉(zhuǎn)速，確定具體的型號。擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)型式。生產(chǎn)的單位一般用三相交流電源，如無特殊的要求如在較大范圍內(nèi)平穩(wěn)地調(diào)速，經(jīng)常啟動和反轉(zhuǎn)等，通常都采用三相交流異步電動機。我國已制定了一標(biāo)準(zhǔn)的系列是一般用途的全封閉的自扇冷鼠籠型三相異步電動機，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕氣體和無特殊要求的機械，如金屬切削機床、風(fēng)機、輸送機、攪拌機、農(nóng)業(yè)機械食品機械等。由于系列還具有啟動性好的優(yōu)點，因此也適合某些對啟動轉(zhuǎn)矩要求較高的機械。三相交流異步電動機根據(jù)其額定功率和滿載轉(zhuǎn)速的不同，具有系列型號。為適應(yīng)不同的安裝需要，同一類的電動機結(jié)構(gòu)又制成假設(shè)干種安裝形式。各類型的電動機的參數(shù)和外型及安裝尺寸可查手冊
9、。選定電動機的容量：電動機的容量選得適宜與否，對電動機的工作和經(jīng)濟性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時，電動機不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動機因長期的過載而過早損壞；容量過大那么電動機的價格高，能量不能充分利用，且常常不在滿載下運行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費。電機的容量的主要由電動機的運行時的發(fā)熱情況決定，而發(fā)熱又與其工作情況決定。工作機所需工作功率，應(yīng)由機器工作阻力和運動參數(shù)計算得來的，可按下式計算： 其中：T工作機的阻力矩，； n工作機的轉(zhuǎn)速，；傳動裝置的總效率組成傳動裝置的各局部運動副效率之積，即 其中： 分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動效率。按推薦的傳動比合理范圍，取一級
10、傳動i1=20-50，二級圓柱直齒輪的傳動比i2=4-6, 三級圓柱直齒輪的傳動比i3=2-4,總的傳動范圍為40-200. 根據(jù)附。2選擇Y系列三相異步電動機經(jīng)過綜合考慮決定選用Y132S8型號電動機考慮減小噪聲、振動等方面的要求時，最好選用帶傳動。當(dāng)原動機驅(qū)動主動輪時，由于帶與帶輪間的摩擦或嚙合，便拖動從動輪一起轉(zhuǎn)動，并傳遞一定動力。帶傳動具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)、選價低廉以及緩沖吸振等特點，在近代機械中被廣泛應(yīng)用。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。蝸桿傳動的傳動比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動系統(tǒng)的高速級，以獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸；同時，摩擦力大，
11、發(fā)熱大。同時蝸桿傳動在嚙合處有相對滑動。當(dāng)滑動速度很大，工作條件不夠良好時，會產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化，因而摩擦損失較大，效率低； 根據(jù)以上的分析比擬，再結(jié)合要求的工作條件可以得到，在此采用帶傳動。第3章 主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計送料機構(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和滾輪34的串聯(lián)而成，當(dāng)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(dāng)圓柱銷未進入徑向槽時，槽輪因鎖住而靜止；當(dāng)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(dāng)主動輪連續(xù)轉(zhuǎn)動時，從動槽輪和滾輪4夾住棉
12、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)圖321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(dāng)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(dāng)?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(dāng)?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，而停止送棉。當(dāng)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局部是由橡膠模具制成。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
13、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擬，前者較為經(jīng)濟。3.2 壓棉機構(gòu)方案a：凸輪機構(gòu)圖331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(dāng)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相切，從而完成壓棉、楸棉的動作。當(dāng)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
14、處： 比擬鋒利的刀具在構(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)圖341、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(dāng)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，因為沒有它的壓緊力，本機構(gòu)就不能完成該功能。 3.3 卷棉機構(gòu)方案a： 圖351漏斗狀簽箱 2、4輸送機構(gòu) 3簽桿 5、8條棉 6導(dǎo)棉槽 7靜止摩擦片 方案a所采用的卷棉機構(gòu)如圖35所
15、示。起主要由主動輸送機構(gòu)、漏斗狀簽箱和導(dǎo)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(dǎo)棉槽，進至與在導(dǎo)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(dǎo)棉槽8中的條棉相遇，使條棉卷在簽桿上。設(shè)計要求：漏斗狀簽箱1的口寬的大小應(yīng)與簽桿的直徑差不多。這既能使簽桿逐一的通過漏斗口，又防止簽斗內(nèi)簽桿相互擠造成卡住。方案b:圖366齒行帶 7壓板及摩擦片 8拖板 9漏斗狀簽箱 10簽桿 12卷輪 13皮帶輸送機構(gòu) 14條棉 方案b 所采用的卷棉機構(gòu)如圖36所示。起主要由卷輪
16、、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內(nèi)，漏斗口限制簽桿只能一根一根地通過，由漏斗口下的卷輪帶離簽箱，進至與在壓板的靜止摩擦片接觸后，在摩擦力作用下簽桿一面前進，一面自轉(zhuǎn)，此時簽桿的外露在輸送機構(gòu)外的頭部約長25mm與導(dǎo)棉槽8中的條棉相遇，且有一定的壓緊力，使條棉卷在簽桿上。方案優(yōu)選功能元功能元解12345動力源電動機A1汽油機A2柴油機A3液壓機A4汽動馬達A5減速2蝸桿傳動B1鏈傳動B2帶傳動B3齒輪傳動B4擺線針輪轉(zhuǎn)動B5送料持夾器的運動不完全齒輪機構(gòu)C1槽輪機構(gòu)C2曲柄滑塊機構(gòu)C3凸輪機構(gòu)C4連桿機構(gòu)C5壓緊器的間歇轉(zhuǎn)動凸輪機構(gòu)D1爪輪機構(gòu)D2齒型
17、帶機構(gòu)D3平面凸輪+正切機構(gòu)D4空間凸輪+正切機構(gòu)D5壓桿的往復(fù)移動齒輪機構(gòu)E1齒型帶機構(gòu)E2凸輪機構(gòu)E5系統(tǒng)解的可能方案數(shù)： F=5*5*5*5*3=1875其中列出較為理想的兩種： A1+B3+C1+D1+E1 A1+B3+C2+D2+E2 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)動送簽壓板提供壓緊力卷棉機構(gòu)開始卷棉第4章 機械運動系統(tǒng)設(shè)計方案擬定擬定的方案在第三章中，我已經(jīng)分析了a,b兩個方案的各構(gòu)件的功能特點。根據(jù)形態(tài)
18、學(xué)矩陣的分析和原理。現(xiàn)在對它們進行最正確組合。如圖 方案a1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13皮帶傳送裝置14棉條第5章 方案的評價評價方案表評價方案(2)序號評價工程評價等級評價尺度評價分?jǐn)?shù)1功能目標(biāo)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(fù)雜程度簡單較復(fù)雜復(fù)雜10506系統(tǒng)方案的可靠性可靠較可靠一般不可靠1
19、08407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)濟本錢低較低高較高1084010系統(tǒng)方案的環(huán)保問題好較好不好1050工程方案累計得分a548105108441058b888810108481072方案評價2“：“很好，“：“好，“：“不好。方案評價標(biāo)準(zhǔn)方案a方案b本錢低+便于加工+結(jié)構(gòu)簡單-+便于方便 +操作方便+總計5“+，1個“7個“+顯而易見，綜上所評方案B為最正確方案。第6章 系統(tǒng)設(shè)計數(shù)據(jù)處理方案b的數(shù)據(jù)處理圖611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 10簽桿設(shè)計數(shù)據(jù)如下：卷棉機的生產(chǎn)率
20、：60支/分鐘卷棉機構(gòu)和送簽機構(gòu)5的轉(zhuǎn)速：卷輪的轉(zhuǎn)速n=(rad/s)楸棉機構(gòu)：爪輪的轉(zhuǎn)速3： n3=2 (rad/s)送棉機構(gòu)：主動銷輪1的轉(zhuǎn)速：n1=2(rad/s) 槽輪2 n2=2(rad/s)零件尺寸設(shè)計：r1=60/mm r2=50/mm r3=50/mm r5=100/mm齒形帶長600mm 壓板15cm 齒形帶缺口深度3mm系統(tǒng)傳動比計算i1,11=1：11=2：2=1:1 i11,4=11：4=2：2=1:1 i11,12=11：12=2：=2:1成品的尺寸設(shè)計包裝尺寸：長寬高 16508101300 重量： 150kg結(jié)束語緊張的課程設(shè)計順利結(jié)束了。在這設(shè)計過程中，我們從原來對本專業(yè)并不十分了解的狀況下,開始系統(tǒng)的運用了所學(xué)的機械根底知識，加深了對專業(yè)知識的理解和掌握.并且,培養(yǎng)了我們查閱機械類書籍的能力,為我們以后的學(xué)習(xí)打下了扎實的根底。機械學(xué)作為一門傳統(tǒng)的根底學(xué)科，內(nèi)容豐富，涉及面廣。在新的歷史條件下，機械學(xué)與電子電氣、液壓等多種學(xué)科，聯(lián)系更為緊密，它的綜合性更強。相信我們工科學(xué)生在進行了金工實習(xí)、課程設(shè)計，特別是以后的畢業(yè)設(shè)計對整個大學(xué)階段的知識的掌握會更加牢固。同時在以后的學(xué)習(xí)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(guān)心指導(dǎo)和大家的共同協(xié)作。參考文獻1?機械原理?2?機械運動方案及機構(gòu)設(shè)計?
機械原理課程設(shè)計 醫(yī)用棉簽卷棉機
