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塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告
課題名稱 醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 唐奇?zhèn)?
學(xué) 號(hào) 8031208116
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 12-1
指導(dǎo)教師 肖愛玲
起止時(shí)間2011.12.07-2011.12.22
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
一、 本課題來(lái)源及研究的目的和意義
1.1課題來(lái)源
全自動(dòng)棉簽機(jī)是按照國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)設(shè)計(jì)和制造的一種自動(dòng)化程序高、 高速、高效生產(chǎn)衛(wèi)生棉簽。自動(dòng)卷棉設(shè)備它填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白.該機(jī)能制造棉簽， 具有綜合性能強(qiáng)，棉頭飽滿、表面光潔、外形均勻、棉頭與棒體纏繞牢固，產(chǎn)品 完全達(dá)到國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)，該機(jī)可根據(jù)不同用途的棉簽，電子控制調(diào)節(jié)棉頭大小滿 足各種使用要求。該機(jī)每小時(shí)可生產(chǎn)棉簽 3600 支，克服了傳統(tǒng)手工卷制效率低、 棉簽頭大小不均、衛(wèi)生條件差的缺點(diǎn)。
1.2研究目的
本設(shè)備適用范圍可以用于個(gè)衛(wèi)生材料廠，也適用于棉簽用量大的大中型醫(yī) 院， 家庭小型企業(yè)， 創(chuàng)業(yè)致富的好途徑。 我所設(shè)計(jì)的棉簽機(jī)實(shí)現(xiàn)了送棉， 楸面棉， 送簽和卷棉于一體的全自動(dòng)化功能。 其主要設(shè)計(jì)思路來(lái)自于對(duì)手工卷棉動(dòng)作分解,然后按照相應(yīng)功能的機(jī)構(gòu)部件 進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)比,選定,以及優(yōu)化組合.綜合利用槽輪機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng),凸輪連桿的 往復(fù)運(yùn)動(dòng),不完全齒輪的間歇運(yùn)動(dòng),摩擦輪機(jī)構(gòu)以及減速器的定植調(diào)速比的設(shè)定. 定量送料,定位傳送和摩擦壓力的設(shè)計(jì)都需要人工數(shù)據(jù)處理.
1.3研究意義
醫(yī)院應(yīng)用的棉簽日耗量很大，以往均由醫(yī)護(hù)人員在值班間歇中用手工卷制，工作量很大，擬用機(jī)器代替手工卷制棉簽。提高效率。
二、醫(yī)用卷棉機(jī)所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析
2.1研究現(xiàn)狀
《中國(guó)卷棉機(jī)市場(chǎng)分析及競(jìng)爭(zhēng)策略研究報(bào)告》是基于中經(jīng)先略市場(chǎng)咨詢中心對(duì)卷棉機(jī)市場(chǎng)廣泛、深入的調(diào)查，并結(jié)合國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、商務(wù)部、工商部門、海關(guān)、行業(yè)協(xié)會(huì)等官方權(quán)威數(shù)據(jù)，由中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng)專家團(tuán)隊(duì)共同完成。
2.2問(wèn)題分析
主要針對(duì)卷棉機(jī)進(jìn)行市場(chǎng)及競(jìng)爭(zhēng)分析，重點(diǎn)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，主要包括：宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境、行業(yè)總體發(fā)展、市場(chǎng)運(yùn)行分析、進(jìn)出口狀況、替代品發(fā)展、關(guān)聯(lián)行業(yè)發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)格局、競(jìng)爭(zhēng)策略、主要企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)等。
三、所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
3.1任務(wù)要求
制作出用機(jī)器代替人工卷棉的機(jī)器，具有效率的卷棉機(jī)
3.2實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
1）根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。
2）進(jìn)行送棉、揪棉、送簽、卷棉四個(gè)機(jī)構(gòu)的選型，實(shí)現(xiàn)上述4個(gè)動(dòng)作的配合。
3）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇。
4）根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案；
5）畫出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖（機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖）；
6）對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸計(jì)算。
四、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路
4.1重點(diǎn)研究
本課題重點(diǎn)研究的是醫(yī)用卷棉機(jī)的設(shè)計(jì)問(wèn)題
4.2關(guān)鍵問(wèn)題
關(guān)鍵的問(wèn)題在于揪棉。我們用手工方式揪棉時(shí)，首先要用兩只手的拇指和食指分別在兩處捏緊，然后相對(duì)拉扯，揪下定長(zhǎng)的條棉。用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作時(shí)，可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上，然后在另一端既實(shí)現(xiàn)壓緊又實(shí)現(xiàn)拉扯動(dòng)作，前者稱壓棉動(dòng)作，后者稱揪棉動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的機(jī)構(gòu)必須有以下幾個(gè)功能:
(1)完成壓棉動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，其壓頭對(duì)條棉有一定的壓力，并且要將壓力保持一定的時(shí)間，使揪棉時(shí)，壓頭下的條棉不致滑移；
(2)完成揪棉動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，其壓頭一方面有壓緊條棉的功能，又要使壓頭在保持壓緊力的狀態(tài)下有向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的可能，以完成揪棉動(dòng)作；
(3)采用適當(dāng)?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷；
(4)條棉厚薄不勻時(shí)，機(jī)構(gòu)能自動(dòng)調(diào)整壓緊力，或者揪棉時(shí)發(fā)現(xiàn)壓緊力不夠，要能加以調(diào)節(jié)。
4.3解決的思路
設(shè)計(jì)方案上的思路可歸納為下4點(diǎn)：
1）送棉可采用兩滾輪壓緊棉條、對(duì)滾送進(jìn)，送進(jìn)方式可采用間歇運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量送棉。
2）揪棉時(shí)應(yīng)采用壓棉和揪棉兩個(gè)動(dòng)作，壓棉可采用凸輪機(jī)構(gòu)推動(dòng)推桿壓緊棉條，為使自動(dòng)調(diào)整壓緊力中間可加一彈簧。揪棉可采用對(duì)滾爪輪在轉(zhuǎn)動(dòng)中揪斷棉條。
3）送簽可采用漏斗口均勻進(jìn)出簽桿，為避免簽桿卡在漏斗口，可將漏斗作一定振動(dòng)。
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(dòng)而產(chǎn)生卷棉，如采用帶槽的塑料帶通過(guò)撓性傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
五、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法
5.1工作條件
多齒輪傳動(dòng)和雙曲柄傳動(dòng)
5.2解決的辦法
在設(shè)計(jì)中，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行原件比較多，要聯(lián)系各執(zhí)行原件必然要聯(lián)系很多機(jī)構(gòu)，因此執(zhí)行原件的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)和雙曲柄傳動(dòng)（此設(shè)計(jì)要采用齒輪20多個(gè)），由于齒輪傳動(dòng)為高副，在adame下分析較慢，因此運(yùn)動(dòng)的分析大多是在eolidwomke的高副分析能力較弱，因此造型的時(shí)候能采用也是最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的一種方案。
六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
6.1工作方案
1、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求
(1)棉花：條狀脫脂棉，寬25~30 mm，自然厚4~5mm。
(2)簽桿：醫(yī)院通用簽桿，直徑約3mm，桿長(zhǎng)約70mm，卷棉部分長(zhǎng)約20~25mm。
(3)生產(chǎn)率：每分鐘卷60支，每支卷取棉塊長(zhǎng)約20~25mm。
(4)卷棉簽機(jī)體積要小，重量輕，工作可靠，外形美觀，成本低，卷出的棉簽松緊適度。
工作原理及工藝動(dòng)作流程圖
6.2進(jìn)度計(jì)劃
第1-2周 準(zhǔn)備階段，搜集有關(guān)資料，準(zhǔn)備參考資料。
第3-4周 請(qǐng)教指導(dǎo)老師，去校工廠進(jìn)行測(cè)量，比較，決定設(shè)計(jì)方案。
第5-6周 根據(jù)工作要求，查閱相關(guān)手冊(cè)，對(duì)各部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算，畫草圖。
第7-8周 運(yùn)用AutoCAD軟件，設(shè)計(jì)工作視圖。
第9-10周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)用性能等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，校核，修訂
七、工藝分解與方案設(shè)計(jì)
7.1工藝分解
按照醫(yī)院用棉簽的手工卷制方法，應(yīng)有取棉、揪棉、取簽、卷棉四個(gè)動(dòng)作。用機(jī)器卷制棉簽時(shí)，仿照手工方式進(jìn)行動(dòng)作分解，可粗分為：定量送棉、壓(夾)棉、揪棉、送簽和卷棉等工藝動(dòng)作。下面就依此工藝動(dòng)作為例，介紹構(gòu)思機(jī)構(gòu)方案的過(guò)程。
1．送棉
將條狀棉通過(guò)機(jī)構(gòu)定時(shí)、適量送入壓(夾)棉、揪棉機(jī)構(gòu)。輸送的對(duì)象是柔軟的棉花，如果采用直線送進(jìn)方式，則送棉機(jī)構(gòu)必須有持棉和直線、間歇、定長(zhǎng)送進(jìn)等功能。持棉的方式可用帶刺構(gòu)件走直線軌跡段時(shí)把棉條拉向前進(jìn)，定非直線段時(shí)從棉條中退出；也可用兩滾輪壓緊棉條、對(duì)滾送進(jìn)等方式。前者在帶刺構(gòu)件脫出時(shí)，要把棉條壓??；后者要實(shí)現(xiàn)間歇送進(jìn)，需與間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)或不完全齒輪機(jī)構(gòu)等連接。
2．揪棉
用手工方式揪棉時(shí)，首先要用兩只手的拇指和食指分別在兩處捏緊，然后相對(duì)拉扯，揪下定長(zhǎng)的條棉。用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作時(shí)，可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上，然后在另一端既實(shí)現(xiàn)壓緊又實(shí)現(xiàn)拉扯動(dòng)作，前者稱壓棉動(dòng)作，后者稱揪棉動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的機(jī)構(gòu)必須有以下幾個(gè)功能:
(1)完成壓棉動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，其壓頭對(duì)條棉有一定的壓力，并且要將壓力保持一定的時(shí)間，使揪棉時(shí)，壓頭下的條棉不致滑移；
(2)完成揪棉動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，其壓頭一方面有壓緊條棉的功能，又要使壓頭在保持壓緊力的狀態(tài)下有向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的可能，以完成揪棉動(dòng)作；
(3)采用適當(dāng)?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷；
(4)條棉厚薄不勻時(shí)，機(jī)構(gòu)能自動(dòng)調(diào)整壓緊力，或者揪棉時(shí)發(fā)現(xiàn)壓緊力不夠，要能加以調(diào)節(jié)。
3．送簽
在揪下的棉塊落入導(dǎo)棉槽后，將簽桿送至導(dǎo)棉槽上方與棉塊接觸。要使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置，有不少辦法，常見的方法是將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱1中，如圖2.40所示。由漏斗口限制簽桿2只能一根一根地通過(guò)，再由漏斗口下的輸送構(gòu)件3簽桿一根一根地送走。為防止斗內(nèi)簽桿相互擠卡住，所以可設(shè)法使漏斗振動(dòng)，或用其它方法使斗內(nèi)簽桿獲得松動(dòng)的機(jī)會(huì)，從而使簽桿能順利地漏出斗口。
4．卷棉
將簽桿送至導(dǎo)棉槽中與棉塊相遇時(shí)，簽桿隨即作自轉(zhuǎn)，將棉塊卷上簽桿；或使簽桿一邊自轉(zhuǎn)、一邊沿導(dǎo)棉槽移動(dòng)完成卷棉動(dòng)作。此動(dòng)作可通過(guò)卷輪自轉(zhuǎn)并與摩擦片接觸，使簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并移動(dòng)而產(chǎn)生卷棉，此時(shí)簽桿外露在卷輪外的頭部（約25mm）與導(dǎo)棉槽中的棉花相遇，且有一定的壓緊力，從而完成卷棉動(dòng)作?；蛘哂脦Р燮У膸鲃?dòng)與摩擦片接觸產(chǎn)生自轉(zhuǎn)完成自轉(zhuǎn)及移動(dòng)的卷棉動(dòng)作。
5．方案總成——總體布置
實(shí)現(xiàn)各工藝動(dòng)作的機(jī)構(gòu)方案選定以后按照操作方便，運(yùn)動(dòng)鏈短，調(diào)整、維修方便，體積小，外形美觀等要求合理布置各機(jī)構(gòu)的位置，稱為總體布置。
卷棉簽機(jī)機(jī)構(gòu)布置方案：
機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)大致選取如下：槽輪機(jī)構(gòu)用單銷四槽，中心距約50 mm；輥輪直徑根據(jù)送棉長(zhǎng)度和輥輪轉(zhuǎn)角確定，約取直徑D＝30 mm；凸輪機(jī)構(gòu)的升程，根據(jù)條棉被壓緊后的厚度再加調(diào)壓結(jié)構(gòu)裕量選取約10 mm，凸輪軸徑取d＝12mm；機(jī)構(gòu)I中爪輪的直徑根據(jù)楸棉動(dòng)作的轉(zhuǎn)角和行程長(zhǎng)度決定，建議取60 mm；取各機(jī)構(gòu)主動(dòng)軸間齒輪的傳動(dòng)比i＝1，m＝1~1．5mm，中心距60mm。
7.2方案設(shè)計(jì)
1．方案設(shè)計(jì)和總體布置
大體思路已如上述，某些細(xì)節(jié)和機(jī)構(gòu)的選擇尚需設(shè)計(jì)者深入構(gòu)思，分析優(yōu)缺點(diǎn)后確定。總體布置和大致尺寸確定后，也許尚有不合適的地方，需重作調(diào)整。選擇方案時(shí)要注意：
(1)傳動(dòng)路線要簡(jiǎn)短，機(jī)構(gòu)要簡(jiǎn)單。
(2)采用的運(yùn)動(dòng)副形式要適當(dāng)。盡可能優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、效率較高的轉(zhuǎn)動(dòng)副。
(3)傳力性能好。
(4)制造容易，裝配方便。
此外，特別要注意機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的工藝動(dòng)作是否優(yōu)質(zhì)、可靠。
2．繪制機(jī)構(gòu)總體布置簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖
為了使工藝動(dòng)作協(xié)調(diào)配合，并盡可能選擇更合理的參數(shù)，必須在作機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)前，合理地規(guī)定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件開始運(yùn)動(dòng)、實(shí)際工作和終止運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(或相應(yīng)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的位置)，即編制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。
3．機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，定出相應(yīng)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)角，再根據(jù)總體布置允許的空間尺寸等條件確定某些必須由設(shè)計(jì)者確定的構(gòu)件尺寸，并設(shè)計(jì)各機(jī)構(gòu)。因?yàn)楦鳈C(jī)構(gòu)型式的選擇取決于揪棉的方式，所以應(yīng)首先確定揪棉機(jī)構(gòu)，然后再設(shè)計(jì)送棉機(jī)構(gòu)或送簽機(jī)構(gòu)、導(dǎo)棉槽和卷棉機(jī)構(gòu)。
4．運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性分析
根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，作必要的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力特性分析和檢驗(yàn)。
5．繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
八．整理說(shuō)明書及完成本課題的工作方案
8.1整理說(shuō)明書
設(shè)計(jì)說(shuō)明書中應(yīng)包括設(shè)計(jì)題目、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求、方案設(shè)計(jì)和選擇的論證、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取和計(jì)算結(jié)果(用圖解法時(shí)保留作圖輔助線，用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)要有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、數(shù)學(xué)模型、標(biāo)識(shí)符說(shuō)明表、計(jì)算程序框圖、打印的程序及運(yùn)行結(jié)果)以及對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)述。
8.2完成本課題的工作方案：
第一：充分的利用身邊的各種資源，如：網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)、我校的圖書館中的于此設(shè)計(jì)相關(guān)的藏書、我校的數(shù)字圖書庫(kù)等。在這里面收集大量的相關(guān)文獻(xiàn)。仔細(xì)閱讀，尋找相關(guān)的知識(shí)，希望能從尋找和學(xué)習(xí)的過(guò)程中有所啟發(fā)有所感悟。
第二：要從新深入的研習(xí)相關(guān)的力學(xué)知識(shí)，要進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)所需要的動(dòng)力選擇相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)，這是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中要達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的必要手段。
第三：在遇到不懂得問(wèn)題時(shí)，要積極聯(lián)系指導(dǎo)老師，虛心向指導(dǎo)老師求教不懂得問(wèn)題；同時(shí)可以與相關(guān)課題的優(yōu)秀同學(xué)交流，求教。
九、卷棉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)
(一)優(yōu)點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn): 1.結(jié)構(gòu)較為緊湊,簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本低. 2.執(zhí)行原件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系看齒輪來(lái)完成,穩(wěn)定性好. 3.間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用不完全齒輪,可靠性高,條件適應(yīng)性強(qiáng)(由于此機(jī)械 的加工材料為棉花,會(huì)有棉絮產(chǎn)生,因此對(duì)機(jī)械的條件適應(yīng)性有一定要求) . 4.加工的過(guò)程為流水線式加工,一旦工件出現(xiàn)問(wèn)題,查找及維修較容易. 5.執(zhí)行原件多為底副,噪音較小. 6.具有良好的擴(kuò)充性,如加裝氣動(dòng)或 PLC 后,可以使原件間傳動(dòng)的關(guān)系更 為簡(jiǎn)便. 7.自動(dòng)化程度高,全過(guò)程完全不需要有人參與. 8.整體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有速度突變,原件受用壽命較高. 9.體積小.
(二)缺點(diǎn): 缺點(diǎn): 1.由于是四桿機(jī)構(gòu),所以機(jī)械效率較低. 2.不完全齒輪在工作的時(shí)候小輪會(huì)有一定的震動(dòng), 盡管采用了變?yōu)樾拚?(具 體尺寸可參照上面尺寸設(shè)計(jì)的表格) ,但小輪磨損仍可能較快,因此加工的時(shí) 候應(yīng)采用特殊處理工藝. 3.四桿機(jī)構(gòu)的使用是系統(tǒng)不夠緊湊,體積上比第一種方案大.
(三)解決方案: 解決方案: 1.當(dāng)用戶對(duì)系統(tǒng)的工作效率要求較高時(shí),可采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)代替四桿機(jī) 構(gòu)作為卷棉機(jī)構(gòu). 2.在允許成本有一定提高的情況下,可以將進(jìn)棉條機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)控制 齒輪機(jī)構(gòu),可以獲得更好的機(jī)械性能.
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