2021年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欧阳光明（2021.03.07）课程设计成果说明书题目：医用棉签卷棉机设计学生姓名：王向光学号： 6202140219学院：机电工程学院班级：机械设计及其自动化 02指导教师：卢霞2014年5月 12 日目录绪论50.1功能要求50.2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结构方案设计71.1拟订传动方案7第2章主要执行结构方案设计102.1送料机构102.2楸棉机构122.3卷棉机构142.4形态学矩阵16第3章机械运动系统设计方案拟定183.1拟定的方案18第4章方案的评价204.1评价方案表20第5章系统设计数据处理235.1方案b的数据处理235.2传动机构的尺寸设计及数据处理245.3成品的尺寸设计25结束语26参考文献27摘要:全自动棉签机是按照国家卫生标准自动设计和制造的一种自动化程序高、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，产品完全达到国家要求标准，该机可根据不同用途的棉签，电子控制调节棉头大小满足各种使用要求。

该机每小时可生产棉签3600支，克服了传统手工卷制效率低、棉签头大小不均、卫生条件差的缺点，该机畅销与国内外市场。

本设备适用范围可以用于个卫生材料厂，也适用于棉签用量大的大中型医院，家庭小型企业，创业致富的好途径。

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。

其主要设计思路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.综合利用槽轮机构的间歇运动,凸轮连杆的往复运动,不完全齿轮的间歇运动,摩擦轮机构以及减速器的定植调速比的设定.定量送料,定位传送和摩擦压力的设计都需要人工数据处理.利用Auto Cad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.关键字: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的各专业教学计划中,《机械原理课程设计》是主要的专业基础课之一,是必修课,是培养学生机械设计能力的重要环节.机械原理课程设计的目的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的实际问题的能力,使学生对于机构的综合以及运动学和动力学分析有一个较完整的概念;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的主要目的是为学生在完成课堂教学基本内容后提供一个较完整的从事机械设计初步实践的机会。

《机械原理课程设计》的编写宗旨就是指导学生能在短时间内，将所学的机械基础理论运用于一个简单的机械系统，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的初步训练，培养学生综合运用技术资料，提高绘图、运算的能力。

同时注重学生创新意识的开发。

0.2 设计的要求1.以机械系统运动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方法融会贯通起来,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,具有初步的机构选型与组合和确运动方案的能力。

3.进一步提高学生运算,绘图和查找技术资料的能力.4.通过编写说明书,培养学生表达,归纳和独立思考与分析的能力。

第一章总论及设计要求1.1功能要求全自动医用棉签卷棉机能够实现送棉、楸棉、送棉和卷棉的一体化功能。

医院通用的签杆直径约3mm，长约为70mm，卷棉部分长约20—25mm，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组成。

选择送棉机构时考虑到棉花很软，要实施持棉以直线、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前进，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分成一根一根送至确定位置，我采用将一堆签杆放入漏斗箱逐一的送到能产生一定压紧力的构件上，同时一边自转，一边沿导棉槽移动完成卷棉动作。

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结构方案设计2.1拟订传动方案机器一般由原动机、传动装置和工作机三部分组成如图２－１：图２－１1——电动机2——联轴器3——减速器２.１.1初步选择电机和分配各级传动比（一）电动机的选择选择电机类型：电动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，有电动机、内机、蒸汽机、水轮机、气轮机、液动机等。

电动机结构简单、工作可靠、控制方便、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，通常由专门的工厂按标准系列成批或大量生产。

机械设计中应根据工作的载荷、工作的要求、工作的环境、安装的要求及尺寸、重量有无特殊限制等条件，从产品目录中选择电动机的类型和结构形式、容量和转速，确定具体的型号。

择电动机的类型和结构型式。

生产的单位一般用三相交流电源，如无特殊的要求（如在较大范围内平稳地调速，经常启动和反转等），通常都采用三相交流异步电动机。

我国已制定了一标准的Ｙ系列是一般用途的全封闭的自扇冷鼠笼型三相异步电动机，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀气体和无特殊要求的机械，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的优点，因此也适合某些对启动转矩要求较高的机械。

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，同一类的电动机结构又制成若干种安装形式。

各类型的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：电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。

当容量小于工作要求时，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，能量不能充分利用，且常常不在满载下运行，其效率和功率的因数都较低，造成浪费。

电机的容量的主要由电动机的运行时的发热情况决定，而发热又与其工作情况决定。

工作机所需工作功率w P，应由机器工作阻力和运动参数计算得来的，可按下式计算：N⋅；其中：T——工作机的阻力矩，mm/r；n——工作机的转速，min传动装置的总效率0η组成传动装置的各部分运动副效率之积，即其中：1η2η3η分别为轴承、齿轮、斜齿轮的传动效率按推荐的传动比合理范围，取一级传动i1=20-50，二级圆柱直齿轮的传动比i2=4-6, 三级圆柱直齿轮的传动比i3=2-4,总的传动范围为40-200.蜗杆传动的传动比大，承载能力较齿轮低，常布置在传动系统的高速级，以获得较小的结构尺寸；同时，摩擦力大，发热大。

同时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，从而引起过分发热，使润滑情况恶化，因而摩擦损失较大，效率低；根据以上的分析比较，再结合要求的工作条件可以得到，在此采用带传动。

第3章主要执行结构方案设计3.1送料机构方案：不完全齿轮机构1——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。

其主要由不完全齿轮和一个滚轮串联而成。

当不完全齿轮由传动机构而作等速顺时针连续转动时，当第一枚齿还未到达棉条时，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，同时与滚轮啮合时，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。

当主动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。

分析其原因如下：①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。

②如果橡胶齿磨损，可以及时更换。

③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。

其主要由两个爪轮串联而成。

当主动爪轮1由传动机构作顺时针等速转动时，嵌入爪轮1的橡胶块转到另一个爪轮的橡胶块相遇时，夹送到的条棉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: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。

起主要由主动输送机构、漏斗状签箱和导棉槽组成。

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，此时签杆的外露在输送机构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。

设计要求：漏斗状签箱1的口宽的大小应与签杆的直径差不多。

这既能使签杆逐一的通过漏斗口，又防止签斗内签杆相互挤造成卡住。

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——静止摩擦片 8——弹簧 9——压板10——卷轮方案 b 所采用的卷棉机构如图3—6所示。

起主要由卷轮、漏斗状签箱、送棉机构、拖板和静止摩擦片压板组成。

将一堆签杆放入漏斗状的签箱1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的静止摩擦片7接触后，在摩擦力作用下签杆2一面前进，一面自转，此时签杆的外露在输送机构4外的头部（约长25mm）与导棉槽8中的条棉相遇，且有一定的压紧力，使条棉卷在签杆上。

3.4形态学矩阵系统解的可能方案数： F=5*5*5*5*3=1875其中列出较为理想的两种： A1+B3+C1+D1+E1 A1+B3+C2+D3+E23.5拟定运动循环图第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两个方案的各构件的功能特点。

根据形态学矩阵的分析和原理。

现在对它们进行最佳组合。

如图方案a1——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——不完全齿轮9——滚轮方案b 1——主动销轮2——槽轮3——滚轮4，11——爪轮5——橡胶块6——齿形带7——压板8——支板9——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)方案评价（2）“＋＋”：“很好”，“＋”：“好”，“－”：“不好”。

显而易见，综上所评方案B为最佳方案。

第6章系统设计数据处理6.1方案b的数据处理图6—11——主动销轮 2——槽轮 3——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=0.1m/s 卷轮的转速n=2 (rad/s)楸棉机构：爪轮的转速3： n3=2π (rad/s)送棉机构：主动销轮1的转速：n1=8π(rad/s) 槽轮2 n2=2π(rad/s)零件尺寸设计：r1=60/πmm r2=50/πmm r3=50/πmm r5=100/πmm履带长600mm 压板15cm 履带缺口深度3mm6.2传动机构的尺寸设计及数据处理图6—21，2——带轮 3，4，5，6——传动齿轮图6—2所示是图2—1的俯视图。