医用棉签卷棉机设计方案与分析

1、目录1.总论及设计要求.1 1.1简介.1 1.2原始数据及设计要求.12.机械系统运动方案的拟定.2 2.1送棉.2 2.2揪棉.3 2.3送签.3 2.4卷棉.33.卷棉机应包括以下部分.44.各工艺方案与方案评价.4 4.1送棉.4 4.2压棉(揪棉).4 4.3送签.6 4.4卷棉.75.最终方案运动简图.86.最优方案数据处理.87.机械运动循环图.128.电动机的选择.129.总结.1210.参考文献.12医用棉签卷棉机设计方案与分析1.总论及设计要求 1.1简介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

2、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。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

3、,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.1.2原始数据及设计要求1）棉花。条状脱脂棉，宽25-30mm，自然厚4-5mm。2）签杆。医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分约20-25mm。3）生产率。每分钟卷60支，每支卷取棉块长约20-25mm。4）卷棉签机体积要小，重量轻，工作可靠，外形美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。2.机械系统运动方案的拟定 2.1送棉将条状棉通过机构定时、适量送入压棉、揪棉机构。输送的对象是柔软的棉花，如果采用直线送进方式，则送棉机构必须有持棉和直线、间歇、定长送进等功能。持棉的方式可用带刺构件走

4、直线轨迹定时把棉条拉向前进，走非直线段时从棉条中退出；也可采用两滚轮压紧棉条、对滚送进等方式。前者在带刺构件脱出时，要把棉条压住；后者要实现间歇送进，需与间歇运动机构，如棘轮机构、槽轮机构或不完全齿轮机构等连接。2.2揪棉用机器实现这个动作时，可将条状棉的原料端压紧在固定面上，然后在另一端既实现压紧又实现拉扯动作，前者称压棉动作，后者称揪棉动作。实现这些动作的机构必须有以下几个功能：（1） 完成压棉动作的机构，其压头对条棉有一定的压力，并且要将压力保持一定的时间，使楸棉时，压头下的条棉不致滑移； （2）采用适当的压头形式，使条棉容易揪断。 2.3送签在揪下的棉块落入导棉槽后，将签杆送至导棉槽与

5、棉块接触。要使一堆签杆分成一根一根送至确定位置，采用一漏斗均匀送出签杆，为防止漏斗内签杆相互挤卡住，所以可适当使漏斗振动，或用其它方法使漏斗内签杆获得松动的机会，从而使签杆能顺利地漏出漏斗口。 2.4卷棉将签杆送至导棉槽中与棉块相遇时，签杆随即作自转，将棉块卷上签杆；或使签杆一边自转、一边沿导棉槽移动完成卷棉动作。此动作可通过卷轮自转并与摩擦片接触，使签杆产生自转并移动而产生卷棉，此时签杆外露在卷轮外的头部（约25mm）与导棉槽中的棉花相遇，且有一定的压紧力，从而完成卷棉动作。或是用带槽皮带的带传动与摩擦片接触产生自转完成自转及移动的卷棉动作。3.卷棉机应包括以下部分(一)凸轮送棉(二)推杆压

6、棉(3) 对滚揪棉(4) 漏斗送签(5) 卷轮卷棉通过滚轮1和滚轮2的相互摩擦将棉条3压紧并送入导棉槽。缺点：要实现定时定量送入，必须将滚轮与间歇运动机构，如棘轮机构、槽轮机构或不完全齿轮机构等连接。条状棉通过双滚轮送入轨道，双滚轮为1/4圆周主动凸轮与圆盘组成。凸轮连续转动，但与圆盘仅有1/4的接触面，所以机构可以将电机的连续运动转化为间歇运动，且具有较高的机械效率以产生间隙运动。两轮间留有间隙以使棉条在摩擦力作用下送入，实现定比定量送棉。优点：结构简单，比较容易制造；而且，控制比较方便，可以很好的完成所需的动作，效率高。图中凸轮1是主动件，构件3由凸轮带动实现压棉动作，并依靠凸轮轮廓的圆弧

7、段使压紧状态能保持一定时间。优点：能实现压棉动作的间歇使后面的工序得以完成，而且时间容易控制。漏斗口限制签杆只能一根一根地通过，再由漏斗口下的输送构件卷轮将签杆一根一根地送走。缺点：转速控制严格，且效率不高。用牙带送棉签，非常方便。缺点：难以和送棉条的机构和揪棉机构配合起来。用牙带送棉签，非常方便。缺点：难以和送棉条的机构和揪棉机构配合起来。该方案是使签杆一边自转、一边沿导棉槽移动完成卷棉动作。图a)为签杆由漏斗形签箱漏入卷轮的槽中以后，即被卷轮带离签箱，进到与静止摩擦片接触后，在摩擦力的作用下签杆一面前进，一面自转，从而签杆完成卷棉工作。图b)是用带槽的带分取签杆，为静止摩擦片，因为带是挠性

8、体，所以下面用托板支承，使签杆能与摩擦片压紧，产生摩擦面自转。缺点：结构复杂，配合要求高。上端凸轮与圆盘机构实现定时定量送棉.凸轮推杆机构实现压棉并保持一定时间.中间凸轮与圆盘机构实现揪棉动作.卷轮带动从漏斗送出的签杆与棉条接触.在转动过程中与摩擦片接触,签杆随卷轮移动并自转.从而达到卷棉的目的.9.电动机的选择由于该医用卷棉机功率小、载荷低、体积和转速也很小，所以选择的电动机功率和转速都不宜过大。故选择Y系列（IP44）封闭式三相感应电动机Y90S6，其额定功率P=0.75KW，满载时转速n=720minr。1.卷棉机的优点及缺点（一）优点：1.结构较为紧凑，简单，生产成本低。2.执行原件间

9、运动关系看齿轮来完成，稳定性好。3.间歇运动机构采用不完全齿轮，可靠性高，条件适应性强（由于此机械的加工材料为棉花，会有棉絮产生，因此对机械的条件适应性有一定要求）。4.加工的过程为流水线式加工，一旦工件出现问题，查找及维修较容易。5.执行原件多为底副，噪音较小。6.具有良好的扩充性，如加装气动或PLC后，可以使原件间传动的关系更为简便。7.自动化程度高，全过程完全不需要有人参与。8.整体运动过程中没有速度突变，原件受用寿命较高。9.体积小。（二）缺点：1.由于是四杆机构，所以机械效率较低。2.不完全齿轮在工作的时候小轮会有一定的震动，尽管采用了变为修正（具体尺寸可参照上面尺寸设计的表格），但

10、小轮磨损仍可能较快，因此加工的时候应采用特殊处理工艺。3.四杆机构的使用是系统不够紧凑，体积上比第一种方案大。（三）解决方案：1.当用户对系统的工作效率要求较高时，可采用齿轮齿条机构代替四杆机构作为卷棉机构。2.在允许成本有一定提高的情况下，可以将进棉条机构采用步进电机控制齿轮机构，可以获得更好的机械性能。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=2(rad/s)送棉机构：主动销轮1的转速：n1=8(rad/s)槽轮2n2=2(rad/s)零件尺寸设计：r1=60/mmr2=50/mmr3=50/mmr5=100/mm履带长600mm压板15cm履带缺口深度3mm选用减速器为三级传动，先经过三级减速后，再经过分流得到轧辊所需要的转速和方向，经过综合考虑选得：i1=28.25i2=4i3= 参考文献1牛鸣岐,王保民,王振甫.机械原理课程设计手册.重庆:重庆大