醫(yī)用棉簽卷棉機設計方案與分析.ppt
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醫(yī)用棉簽卷棉機設計方案與分析,學院:機械工程學院班級:12機制3班學生姓名:李華磊學號:2014ZSB030112,1.總論及設計要求,全自動棉簽機是按照國家衛(wèi)生標準自動設計和制造的一種自動化程序高、高速、高效生產衛(wèi)生棉簽。自動卷棉設備它填補了國內空白.該機能制造棉簽,具有綜合性能強,棉頭飽滿、表面光潔、外形均勻、棉頭與棒體纏繞牢固,產品完全達到國家要求標準,該機可根據不同用途的棉簽,電子控制調節(jié)棉頭大小滿足各種使用要求。該機每小時可生產棉簽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。本設備適用范圍可以用于個衛(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。我所設計的棉簽機實現(xiàn)了送棉,楸面棉,送簽和卷棉于一體的全自動化功能。其主要設計思路來自于對手工卷棉動作分解,然后按照相應功能的機構部件進行設計,對比,選定,以及優(yōu)化組合.綜合利用槽輪機構的間歇運動,凸輪連桿的往復運動,不完全齒輪的間歇運動,摩擦輪機構以及減速器的定植調速比的設定.定量送料,定位傳送和摩擦壓力的設計都需要人工數據處理.,,1.2原始數據及設計要求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)生產率。每分鐘卷60支,每支卷取棉塊長約20-25mm。4)卷棉簽機體積要小,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.機械系統(tǒng)運動方案的擬定,為達到其工藝動作要求,采用的分解動作機構及其工作原理如下:3.1送棉將條狀棉通過機構定時、適量送入壓棉、揪棉機構。輸送的對象是柔軟的棉花,如果采用直線送進方式,則送棉機構必須有持棉和直線、間歇、定長送進等功能。持棉的方式可用帶刺構件走直線軌跡定時把棉條拉向前進,走非直線段時從棉條中退出;也可采用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進等方式。前者在帶刺構件脫出時,要把棉條壓?。缓笳咭獙崿F(xiàn)間歇送進,需與間歇運動機構,如棘輪機構、槽輪機構或不完全齒輪機構等連接。,,3.2揪棉用機器實現(xiàn)這個動作時,可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上,然后在另一端既實現(xiàn)壓緊又實現(xiàn)拉扯動作,前者稱壓棉動作,后者稱揪棉動作。實現(xiàn)這些動作的機構必須有以下幾個功能:(1)完成壓棉動作的機構,其壓頭對條棉有一定的壓力,并且要將壓力保持一定的時間,使楸棉時,壓頭下的條棉不致滑移;(2)采用適當的壓頭形式,使條棉容易揪斷。,,3.3送簽在揪下的棉塊落入導棉槽后,將簽桿送至導棉槽與棉塊接觸。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,為防止漏斗內簽桿相互擠卡住,所以可適當使漏斗振動,或用其它方法使漏斗內簽桿獲得松動的機會,從而使簽桿能順利地漏出漏斗口。3.4卷棉將簽桿送至導棉槽中與棉塊相遇時,簽桿隨即作自轉,將棉塊卷上簽桿;或使簽桿一邊自轉、一邊沿導棉槽移動完成卷棉動作。此動作可通過卷輪自轉并與摩擦片接觸,使簽桿產生自轉并移動而產生卷棉,此時簽桿外露在卷輪外的頭部(約25mm)與導棉槽中的棉花相遇,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摩擦片接觸產生自轉完成自轉及移動的卷棉動作。,4.卷棉機應包括以下部分,(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壓緊并送入導棉槽。缺點:要實現(xiàn)定時定量送入,必須將滾輪與間歇運動機構,如棘輪機構、槽輪機構或不完全齒輪機構等連接。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成間歇運動機構,從而可以有規(guī)律的傳送所需的條棉。缺點:結構較復雜,所用構件較多。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)轉動,但與圓盤僅有1/4的接觸面,所以機構可以將電機的連續(xù)運動轉化為間歇運動,且具有較高的機械效率以產生間隙運動。兩輪間留有間隙以使棉條在摩擦力作用下送入,實現(xiàn)定比定量送棉。優(yōu)點:結構簡單,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,構件3由凸輪帶動實現(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推動推桿回到原位。優(yōu)點:能實現(xiàn)壓棉動作的間歇使后面的工序得以完成,而且時間容易控制。圖5.2.2壓棉方案2,,壓棉方案3通過滑塊的移動來實現(xiàn)壓棉動作。缺點:由于要有一定的間隙時間,所以還要加一個間隙轉動在曲柄上,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構組成,曲柄上下兩曲柄同步運動。上下剪刃分別與連桿固接。如果將曲柄與搖桿的長度設計得相差不大,剪刃則能近似地作平面平行運動,故剪刃在剪切時刀刃垂直于軋件,使剪切斷面較為平直,剪切時刀刃的重疊量也容易保證。缺點是結構較復雜,機構運動質量較大,動力特性不夠好,故刀刃的運動速度不宜太快。,,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間,此時1/4圓周凸輪1與圓盤2對滾揪斷棉條。優(yōu)點:結構簡單,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,刀具旋轉將棉條揪下,其轉速要設置與壓棉機構配合好。缺點:轉速不容易控制。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件卷輪將簽桿一根一根地送走。缺點:轉速控制嚴格,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,剛好只能容納一個棉桿下落,上有撞針,用來撞動箱體。優(yōu)點:可以比較好的分離棉桿。并且可以達到間歇送簽。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:難以和送棉條的機構和揪棉機構配合起來。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轉動,使其產生自轉并沿固定槽移動。缺點: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,卷輪轉動帶著簽桿移動與棉條接觸,卷輪繼續(xù)轉動帶動簽桿跟摩擦片接觸。簽桿產生自轉并隨卷輪移動,達到卷棉的效果。棘輪2保證簽桿按要求定時落入卷輪。擺子4給漏斗一定的振動,使簽桿順利送出。優(yōu)點: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、一邊沿導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,進到與靜止摩擦片接觸后,在摩擦力的作用下簽桿一面前進,一面自轉,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,因為帶是撓性體,所以下面用托板5支承,使簽桿4能與摩擦片3壓緊,產生摩擦面自轉。缺點:結構復雜,配合要求高。,,圖5.5.3卷棉方案3,6.最終方案運動簡圖,上端凸輪與圓盤機構實現(xiàn)定時定量送棉.凸輪推桿機構實現(xiàn)壓棉并保持一定時間.中間凸輪與圓盤機構實現(xiàn)揪棉動作.卷輪帶動從漏斗送出的簽桿與棉條接觸.在轉動過程中與摩擦片接觸,簽桿隨卷輪移動并自轉.從而達到卷棉的目的.圖6.1機構運動簡圖凸輪直徑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.機構路線傳動圖,圖7.1機構路線傳動圖生產率分析及機構運動循環(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.運動循環(huán)圖,圖8.1圓周式機構運動循環(huán)圖,,圖8.2直角坐標圖,9.電動機的選擇,電動機的容量選得合適與否,對電動機的工作和經濟性都有影響。當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;容量過大則電動機的價格高,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,應由機器工作阻力和運動參數計算得來的,可按下式計算:其中:T——工作機的阻力矩,;n——工作機的轉速,;由于該醫(yī)用卷棉機功率小、載荷低、體積和轉速也很小,所以選擇的電動機功率和轉速都不宜過大。故選擇Y系列(IP44)封閉式三相感應電動機Y90S—6,其額定功率P=0.75KW,滿載時轉速n=720。,10.卷棉機的優(yōu)點及缺點,(一)優(yōu)點:1.結構較為緊湊,簡單,生產成本低。2.執(zhí)行原件間運動關系靠齒輪來完成,穩(wěn)定性好。3.間歇運動機構采用不完全齒輪,可靠性高,條件適應性強(由于此機械的加工材料為棉花,會有棉絮產生,因此對機械的條件適應性有一定要求)。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.具有良好的擴充性,如加裝氣動或PLC后,可以使原件間傳動的關系更為簡便。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:1.由于是四桿機構,所以機械效率較低。2.不完全齒輪在工作的時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計的表格),但小輪磨損仍可能較快,因此加工的時候應采用特殊處理工藝。3.四桿機構的使用是系統(tǒng)不夠緊湊,體積上比第一種方案大。,,(三)解決方案:1.當用戶對系統(tǒng)的工作效率要求較高時,可采用齒輪齒條機構代替四桿機構作為卷棉機構。2.在允許成本有一定提高的情況下,可以將進棉條機構采用步進電機控制齒輪機構,可以獲得更好的機械性能。,總結,通過本次機械原理課程設計,我對機械原理這門課程有了更深入的了解,我深刻認識到自己平時在課堂上學到的知識是遠遠不夠的,在這次實踐的過程中學到了一些除技能以外的其他東西,領略到了別人在處理專業(yè)技能問題時顯示出的優(yōu)秀品質,更深切的體會到人與人之間的那種相互協(xié)調合作的機制,最重要的還是自己對一些問題的看法產生了良性的變化。當我們面對很多問題的時候所采取的具體行動也是不同,這當然也會影響我們的結果。很多時候問題的出現(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,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)調合作的過程中,口角的斗爭在所難免,關鍵是我們如何的處理遇到的分歧,而不是一味的計較和埋怨。,致謝,經過四周的忙碌,我們自動機械設計課程設計已經整理完,這次的課程設計,由于經驗的匱乏,難免有許多考慮不周全的地方,如果沒有指導老師的督促指導,以及遇到的問題和同學一起探討,想要完成這個設計是難以想象的。在這里首先要感謝我的指導老師。姜老師平日里工作繁多,但在我們做課程設計的每個階段,從查閱資料到設計草案的確定和修改,整個過程中都給予了我們細心的指導。我平時的基礎不好,很多基礎問題都不太懂,肖老師細心指導我設計,幫助我解決一個個難題。除了敬佩姜老師的專業(yè)水平外,他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我們永遠學習的榜樣,并將積極影響我們今后的學習和工作。其次要感謝我們的同學對我無私的幫助,在設計方面給我提供了很大幫助,才讓我們的課程設計得以順利完成。,參考文獻:,[1]徐灝.機械設計手冊(第3、4、5卷).北京:機械工業(yè)出版社.2001[2]王曉晴.機械制圖.武漢:湖北科學出版社.2004[3]何兆太.畢業(yè)設計指南.武漢:中國地質大學出版社.2003[4]吳宗澤.高等機械設計.北京:清華大學出版社.2005[5]彭文生等主編.機械設計.武漢:華中理工大學出版社.2004[6]黃錫愷,鄭文偉.機械原理.北京:高等教育出版社.2004[7]鄧星鐘.機電傳動控制.武漢:華中理工大學出版社.2007[8]機械工程手冊編委會.機械工程手冊(第八卷).機械工業(yè)出版社.2006,,[9]藤森洋三(日).機構設計實用構思圖冊.機械工業(yè)出版社.2003[10]朱正心.機械制造技術.北京:機械工業(yè)出版社.2001[11]蘇建修.機械制造基礎.北京:機械工業(yè)出版社.2005[12]陳立德機械設計基礎,北京:高等教育出版社.2002[13]張定華工程力學北京:高等教育出版社.2005[14]劉毅機械原理課程設計武漢華中科技大學出版社.2006,,謝謝觀賞,- 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