醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì)方案與分析.ppt
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醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì)方案與分析,學(xué)院:機(jī)械工程學(xué)院班級:12機(jī)制3班學(xué)生姓名:李華磊學(xué)號:2014ZSB030112,1.總論及設(shè)計(jì)要求,全自動棉簽機(jī)是按照國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)自動設(shè)計(jì)和制造的一種自動化程序高、高速、高效生產(chǎn)衛(wèi)生棉簽。自動卷棉設(shè)備它填補(bǔ)了國內(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)。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化功能。其主要設(shè)計(jì)思路來自于對手工卷棉動作分解,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,凸輪連桿的往復(fù)運(yùn)動,不完全齒輪的間歇運(yùn)動,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.,,1.2原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求1)棉花。條狀脫脂棉,寬25-30mm,自然厚4-5mm。2)簽桿。醫(yī)院通用簽桿,直徑約3mm,桿長約70mm,卷棉部分約20-25mm。3)生產(chǎn)率。每分鐘卷60支,每支卷取棉塊長約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。,2.工作原理以及工藝動作流程圖,3.機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案的擬定,為達(dá)到其工藝動作要求,采用的分解動作機(jī)構(gòu)及其工作原理如下:3.1送棉將條狀棉通過機(jī)構(gòu)定時(shí)、適量送入壓棉、揪棉機(jī)構(gòu)。輸送的對象是柔軟的棉花,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、定長送進(jìn)等功能。持棉的方式可用帶刺構(gòu)件走直線軌跡定時(shí)把棉條拉向前進(jìn),走非直線段時(shí)從棉條中退出;也可采用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進(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。,,3.2揪棉用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這個(gè)動作時(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)拉扯動作,前者稱壓棉動作,后者稱揪棉動作。實(shí)現(xiàn)這些動作的機(jī)構(gòu)必須有以下幾個(gè)功能:(1)完成壓棉動作的機(jī)構(gòu),其壓頭對條棉有一定的壓力,并且要將壓力保持一定的時(shí)間,使楸棉時(shí),壓頭下的條棉不致滑移;(2)采用適當(dāng)?shù)膲侯^形式,使條棉容易揪斷。,,3.3送簽在揪下的棉塊落入導(dǎo)棉槽后,將簽桿送至導(dǎo)棉槽與棉塊接觸。要使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置,采用一漏斗均勻送出簽桿,為防止漏斗內(nèi)簽桿相互擠卡住,所以可適當(dāng)使漏斗振動,或用其它方法使漏斗內(nèi)簽桿獲得松動的機(jī)會,從而使簽桿能順利地漏出漏斗口。3.4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)棉槽移動完成卷棉動作。此動作可通過卷輪自轉(zhuǎn)并與摩擦片接觸,使簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并移動而產(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,從而完成卷棉動作?;蚴怯脦Р燮У膸鲃优c摩擦片接觸產(chǎn)生自轉(zhuǎn)完成自轉(zhuǎn)及移動的卷棉動作。,4.卷棉機(jī)應(yīng)包括以下部分,(一)凸輪送棉(二)推桿壓棉(三)對滾揪棉(四)漏斗送簽(五)卷輪卷棉,5.各工藝動作不同方案的分析比較,5.1送棉送棉方案1通過滾輪1和滾輪2的相互摩擦將棉條3壓緊并送入導(dǎo)棉槽。缺點(diǎn):要實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量送入,必須將滾輪與間歇運(yùn)動機(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。圖5.1.1送棉方案1,,送棉方案2通過主動輪上固接的槽輪構(gòu)成間歇運(yùn)動機(jī)構(gòu),從而可以有規(guī)律的傳送所需的條棉。缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,所用構(gòu)件較多。圖5.1.2送棉方案2,,送棉方案3條狀棉通過雙滾輪送入軌道,雙滾輪為1/4圓周主動凸輪與圓盤組成。凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)動,但與圓盤僅有1/4的接觸面,所以機(jī)構(gòu)可以將電機(jī)的連續(xù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為間歇運(yùn)動,且具有較高的機(jī)械效率以產(chǎn)生間隙運(yùn)動。兩輪間留有間隙以使棉條在摩擦力作用下送入,實(shí)現(xiàn)定比定量送棉。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,比較容易制造;而且,控制比較方便,可以很好的完成所需的動作,效率高。圖5.1.3送棉方案3,,5.2壓棉壓棉方案1圖中凸輪1是主動件,構(gòu)件3由凸輪帶動實(shí)現(xiàn)壓棉動作,并依靠凸輪輪廓的圓弧段使壓緊狀態(tài)能保持一定時(shí)間。圖5.2.1壓棉方案1,,壓棉方案2圖中凸輪1是主動件,推動推桿壓緊條棉4,3是彈簧在凸輪回程時(shí)推動推桿回到原位。優(yōu)點(diǎn):能實(shí)現(xiàn)壓棉動作的間歇使后面的工序得以完成,而且時(shí)間容易控制。圖5.2.2壓棉方案2,,壓棉方案3通過滑塊的移動來實(shí)現(xiàn)壓棉動作。缺點(diǎn):由于要有一定的間隙時(shí)間,所以還要加一個(gè)間隙轉(zhuǎn)動在曲柄上,所以比較麻煩。圖5.2.3壓棉方案3,,5.3揪棉揪棉方案1該方案由兩套完全對稱的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)組成,曲柄上下兩曲柄同步運(yùn)動。上下剪刃分別與連桿固接。如果將曲柄與搖桿的長度設(shè)計(jì)得相差不大,剪刃則能近似地作平面平行運(yùn)動,故剪刃在剪切時(shí)刀刃垂直于軋件,使剪切斷面較為平直,剪切時(shí)刀刃的重疊量也容易保證。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,機(jī)構(gòu)運(yùn)動質(zhì)量較大,動力特性不夠好,故刀刃的運(yùn)動速度不宜太快。,,圖5.3.1揪棉方案1,,揪棉方案2凸輪與推桿將棉條壓緊并使之保持一定時(shí)間,此時(shí)1/4圓周凸輪1與圓盤2對滾揪斷棉條。優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡單,制作較容易;控制比較方便。圖5.3.2揪棉方案2,,揪棉方案3棉條被壓住后,揪棉刀具旋轉(zhuǎn),刀具旋轉(zhuǎn)將棉條揪下,其轉(zhuǎn)速要設(shè)置與壓棉機(jī)構(gòu)配合好。缺點(diǎn):轉(zhuǎn)速不容易控制。圖5.3.3揪棉方案3,,5.4送簽送簽方案1漏斗口限制簽桿只能一根一根地通過,再由漏斗口下的輸送構(gòu)件卷輪將簽桿一根一根地送走。缺點(diǎn):轉(zhuǎn)速控制嚴(yán)格,且效率不高。圖5.4.1送簽方案1,,送簽方案2主動輪上有槽,剛好只能容納一個(gè)棉桿下落,上有撞針,用來撞動箱體。優(yōu)點(diǎn):可以比較好的分離棉桿。并且可以達(dá)到間歇送簽。圖5.4.2送簽方案2,,送簽方案3用牙帶送棉簽,非常方便。缺點(diǎn):難以和送棉條的機(jī)構(gòu)和揪棉機(jī)構(gòu)配合起來。圖5.4.3送簽方案3,,5.5卷棉卷棉方案1簽桿通過漏斗進(jìn)入小齒輪2的小孔3中,并由扣環(huán)4抱緊。小齒輪2繞大齒輪1轉(zhuǎn)動,使其產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并沿固定槽移動。缺點(diǎn):齒輪磨損較大。圖5.5.1卷棉方案1,,卷棉方案2簽桿通過漏斗3落入帶凹槽的卷輪1,卷輪轉(zhuǎn)動帶著簽桿移動與棉條接觸,卷輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動帶動簽桿跟摩擦片接觸。簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并隨卷輪移動,達(dá)到卷棉的效果。棘輪2保證簽桿按要求定時(shí)落入卷輪。擺子4給漏斗一定的振動,使簽桿順利送出。優(yōu)點(diǎn):動作有確定性,卷棉穩(wěn)定。圖5.5.2卷棉方案2,,卷棉方案3該方案是使簽桿一邊自轉(zhuǎn)、一邊沿導(dǎo)棉槽移動完成卷棉動作。圖a)為簽桿由漏斗形簽箱漏入卷輪的槽中以后,即被卷輪帶離簽箱,進(jìn)到與靜止摩擦片接觸后,在摩擦力的作用下簽桿一面前進(jìn),一面自轉(zhuǎn),從而簽桿完成卷棉工作。圖b)是用帶槽的帶2分取簽桿,3為靜止摩擦片,因?yàn)閹菗闲泽w,所以下面用托板5支承,使簽桿4能與摩擦片3壓緊,產(chǎn)生摩擦面自轉(zhuǎn)。缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)復(fù)雜,配合要求高。,,圖5.5.3卷棉方案3,6.最終方案運(yùn)動簡圖,上端凸輪與圓盤機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量送棉.凸輪推桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)壓棉并保持一定時(shí)間.中間凸輪與圓盤機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)揪棉動作.卷輪帶動從漏斗送出的簽桿與棉條接觸.在轉(zhuǎn)動過程中與摩擦片接觸,簽桿隨卷輪移動并自轉(zhuǎn).從而達(dá)到卷棉的目的.圖6.1機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖凸輪直徑50mm壓輪直徑50mm帶輪直徑70mm曲柄30mm連桿60mm壓桿90mm揪棉抓68mm卷棉輪直徑250mm,7.機(jī)構(gòu)路線傳動圖,圖7.1機(jī)構(gòu)路線傳動圖生產(chǎn)率分析及機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖∵QT=1/TP=60件/min∴TP=1/60min=1s而TP=TK+Tf=(0.25+0.75)s即TK=0.25sTf=0.75s令Tf=0,∴k=1/Tk=1/0.25=4件/S且η=Tk/TP=0.25/1=25%,8.運(yùn)動循環(huán)圖,圖8.1圓周式機(jī)構(gòu)運(yùn)動循環(huán)圖,,圖8.2直角坐標(biāo)圖,9.電動機(jī)的選擇,電動機(jī)的容量選得合適與否,對電動機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí),電動機(jī)不能保證工作裝置的正常的工作,或使用電動機(jī)因長期的過載而過早損壞;容量過大則電動機(jī)的價(jià)格高,能量不能充分利用,且常常不在滿載下運(yùn)行,其效率和功率的因數(shù)都較低,造成浪費(fèi)。電機(jī)的容量的主要由電動機(jī)的運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱情況決定,而發(fā)熱又與其工作情況決定。工作機(jī)所需工作功率,應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動參數(shù)計(jì)算得來的,可按下式計(jì)算:其中:T——工作機(jī)的阻力矩,;n——工作機(jī)的轉(zhuǎn)速,;由于該醫(yī)用卷棉機(jī)功率小、載荷低、體積和轉(zhuǎn)速也很小,所以選擇的電動機(jī)功率和轉(zhuǎn)速都不宜過大。故選擇Y系列(IP44)封閉式三相感應(yīng)電動機(jī)Y90S—6,其額定功率P=0.75KW,滿載時(shí)轉(zhuǎn)速n=720。,10.卷棉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn),(一)優(yōu)點(diǎn):1.結(jié)構(gòu)較為緊湊,簡單,生產(chǎn)成本低。2.執(zhí)行原件間運(yùn)動關(guān)系靠齒輪來完成,穩(wěn)定性好。3.間歇運(yùn)動機(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,會有棉絮產(chǎn)生,因此對機(jī)械的條件適應(yīng)性有一定要求)。4.加工的過程為流水線式加工,一旦工件出現(xiàn)問題,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,如加裝氣動或PLC后,可以使原件間傳動的關(guān)系更為簡便。7.自動化程度高,全過程完全不需要有人參與。8.整體運(yùn)動過程中沒有速度突變,原件受用壽命較高。9.體積小。,,(二)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)候小輪會有一定的震動,盡管采用了變?yōu)樾拚ň唧w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:1.當(dāng)用戶對系統(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。,總結(jié),通過本次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì),我對機(jī)械原理這門課程有了更深入的了解,我深刻認(rèn)識到自己平時(shí)在課堂上學(xué)到的知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,在這次實(shí)踐的過程中學(xué)到了一些除技能以外的其他東西,領(lǐng)略到了別人在處理專業(yè)技能問題時(shí)顯示出的優(yōu)秀品質(zhì),更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制,最重要的還是自己對一些問題的看法產(chǎn)生了良性的變化。當(dāng)我們面對很多問題的時(shí)候所采取的具體行動也是不同,這當(dāng)然也會影響我們的結(jié)果。很多時(shí)候問題的出現(xiàn)所期待我們的是一種解決問題的心態(tài),而不是看我們過去的能力到底有多強(qiáng),那是一種態(tài)度的端正和目的的明,,只有這樣把自己身置于具體的問題之中,我們才能更好的解決問題。在這種相互協(xié)調(diào)合作的過程中,口角的斗爭在所難免,關(guān)鍵是我們?nèi)绾蔚奶幚碛龅降姆制?,而不是一味的?jì)較和埋怨。,致謝,經(jīng)過四周的忙碌,我們自動機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)已經(jīng)整理完,這次的課程設(shè)計(jì),由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏,難免有許多考慮不周全的地方,如果沒有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo),以及遇到的問題和同學(xué)一起探討,想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里首先要感謝我的指導(dǎo)老師。姜老師平日里工作繁多,但在我們做課程設(shè)計(jì)的每個(gè)階段,從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改,整個(gè)過程中都給予了我們細(xì)心的指導(dǎo)。我平時(shí)的基礎(chǔ)不好,很多基礎(chǔ)問題都不太懂,肖老師細(xì)心指導(dǎo)我設(shè)計(jì),幫助我解決一個(gè)個(gè)難題。除了敬佩姜老師的專業(yè)水平外,他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我們永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣,并將積極影響我們今后的學(xué)習(xí)和工作。其次要感謝我們的同學(xué)對我無私的幫助,在設(shè)計(jì)方面給我提供了很大幫助,才讓我們的課程設(shè)計(jì)得以順利完成。,參考文獻(xiàn):,[1]徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第3、4、5卷).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2001[2]王曉晴.機(jī)械制圖.武漢:湖北科學(xué)出版社.2004[3]何兆太.畢業(yè)設(shè)計(jì)指南.武漢:中國地質(zhì)大學(xué)出版社.2003[4]吳宗澤.高等機(jī)械設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社.2005[5]彭文生等主編.機(jī)械設(shè)計(jì).武漢:華中理工大學(xué)出版社.2004[6]黃錫愷,鄭文偉.機(jī)械原理.北京:高等教育出版社.2004[7]鄧星鐘.機(jī)電傳動控制.武漢:華中理工大學(xué)出版社.2007[8]機(jī)械工程手冊編委會.機(jī)械工程手冊(第八卷).機(jī)械工業(yè)出版社.2006,,[9]藤森洋三(日).機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)用構(gòu)思圖冊.機(jī)械工業(yè)出版社.2003[10]朱正心.機(jī)械制造技術(shù).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2001[11]蘇建修.機(jī)械制造基礎(chǔ).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.2005[12]陳立德機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ),北京:高等教育出版社.2002[13]張定華工程力學(xué)北京:高等教育出版社.2005[14]劉毅機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)武漢華中科技大學(xué)出版社.2006,,謝謝觀賞,- 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