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塔里木大學 畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 課題名稱 醫(yī)用棉簽卷棉機設(shè)計 學生姓名 唐奇?zhèn)? 學 號 8031208116 所屬學院 機械電氣化工程學院 專 業(yè) 農(nóng)業(yè)機械化及其自動化 班 級 12-1 指導教師 肖愛玲 起止時間2011.12.07-2011.12.22 機械電氣化工程學院教務辦制 一、 本課題來源及研究的目的和意義 1.1課題來源 全自動棉簽機是按照國家衛(wèi)生標準自動設(shè)計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)備它填補了國內(nèi)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(chǎn)品 完全達到國家要求標準，該機可根據(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。該機每小時可生產(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。 1.2研究目的 本設(shè)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(shè)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(shè)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(gòu)部件 進行設(shè)計,對比,選定,以及優(yōu)化組合.綜合利用槽輪機構(gòu)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(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)計都需要人工數(shù)據(jù)處理. 1.3研究意義 醫(yī)院應用的棉簽日耗量很大，以往均由醫(yī)護人員在值班間歇中用手工卷制，工作量很大，擬用機器代替手工卷制棉簽。提高效率。 二、醫(yī)用卷棉機所涉及的問題在國內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析 2.1研究現(xiàn)狀 《中國卷棉機市場分析及競爭策略研究報告》是基于中經(jīng)先略市場咨詢中心對卷棉機市場廣泛、深入的調(diào)查，并結(jié)合國家統(tǒng)計局、商務部、工商部門、海關(guān)、行業(yè)協(xié)會等官方權(quán)威數(shù)據(jù)，由中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng)專家團隊共同完成。 2.2問題分析 主要針對卷棉機進行市場及競爭分析，重點對競爭進行了深入系統(tǒng)的研究，主要包括：宏觀經(jīng)濟環(huán)境、行業(yè)總體發(fā)展、市場運行分析、進出口狀況、替代品發(fā)展、關(guān)聯(lián)行業(yè)發(fā)展、競爭格局、競爭策略、主要企業(yè)競爭等。 三、所涉及的任務要求及實現(xiàn)預期目標的可行性分析 3.1任務要求 制作出用機器代替人工卷棉的機器，具有效率的卷棉機 3.2實現(xiàn)預期目標的可行性分析 1）根據(jù)工藝動作要求擬定運動循環(huán)圖。 2）進行送棉、揪棉、送簽、卷棉四個機構(gòu)的選型，實現(xiàn)上述4個動作的配合。 3）機械運動方案的評定和選擇。 4）根據(jù)選定的電動機和執(zhí)行機構(gòu)的運動參數(shù)擬定機械傳動方案； 5）畫出機械運動方案簡圖（機械運動示意圖）； 6）對機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)進行尺寸計算。 四、本課題需要重點研究的、關(guān)鍵的問題及解決的思路 4.1重點研究 本課題重點研究的是醫(yī)用卷棉機的設(shè)計問題 4.2關(guān)鍵問題 關(guān)鍵的問題在于揪棉。我們用手工方式揪棉時，首先要用兩只手的拇指和食指分別在兩處捏緊，然后相對拉扯，揪下定長的條棉。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(gòu)必須有以下幾個功能: (1)完成壓棉動作的機構(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間，使揪棉時，壓頭下的條棉不致滑移； (2)完成揪棉動作的機構(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)下有向某個方向運動的可能，以完成揪棉動作； (3)采用適當?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷； (4)條棉厚薄不勻時，機構(gòu)能自動調(diào)整壓緊力，或者揪棉時發(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)計方案上的思路可歸納為下4點： 1）送棉可采用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進，送進方式可采用間歇運動，以實現(xiàn)定時定量送棉。 2）揪棉時應采用壓棉和揪棉兩個動作，壓棉可采用凸輪機構(gòu)推動推桿壓緊棉條，為使自動調(diào)整壓緊力中間可加一彈簧。揪棉可采用對滾爪輪在轉(zhuǎn)動中揪斷棉條。 3）送簽可采用漏斗口均勻進出簽桿，為避免簽桿卡在漏斗口，可將漏斗作一定振動。 4）卷棉可將簽桿送至導棉槽，并使簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并移動而產(chǎn)生卷棉，如采用帶槽的塑料帶通過撓性傳動來實現(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 多齒輪傳動和雙曲柄傳動 5.2解決的辦法 在設(shè)計中，我們發(fā)現(xiàn)這個機構(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)系很多機構(gòu)，因此執(zhí)行原件的傳動機構(gòu)采用齒輪傳動和雙曲柄傳動（此設(shè)計要采用齒輪20多個），由于齒輪傳動為高副，在adame下分析較慢，因此運動的分析大多是在eolidwomke的高副分析能力較弱，因此造型的時候能采用也是最簡單最經(jīng)濟的一種方案。 六、完成本課題的工作方案及進度計劃 6.1工作方案 1、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 (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，桿長約70mm，卷棉部分長約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。 工作原理及工藝動作流程圖 6.2進度計劃 第1-2周 準備階段，搜集有關(guān)資料，準備參考資料。 第3-4周 請教指導老師，去校工廠進行測量，比較，決定設(shè)計方案。 第5-6周 根據(jù)工作要求，查閱相關(guān)手冊，對各部分機構(gòu)設(shè)計、計算，畫草圖。 第7-8周 運用AutoCAD軟件，設(shè)計工作視圖。 第9-10周 從工藝性能，經(jīng)濟性能，實用性能等方面對產(chǎn)品進行綜合評價，校核，修訂 七、工藝分解與方案設(shè)計 7.1工藝分解 按照醫(yī)院用棉簽的手工卷制方法，應有取棉、揪棉、取簽、卷棉四個動作。用機器卷制棉簽時，仿照手工方式進行動作分解，可粗分為：定量送棉、壓(夾)棉、揪棉、送簽和卷棉等工藝動作。下面就依此工藝動作為例，介紹構(gòu)思機構(gòu)方案的過程。 1．送棉 將條狀棉通過機構(gòu)定時、適量送入壓(夾)棉、揪棉機構(gòu)。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(gòu)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(gòu)件走直線軌跡段時把棉條拉向前進，定非直線段時從棉條中退出；也可用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進等方式。前者在帶刺構(gòu)件脫出時，要把棉條壓??；后者要實現(xiàn)間歇送進，需與間歇運動機構(gòu)，如棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)或不完全齒輪機構(gòu)等連接。 2．揪棉 用手工方式揪棉時，首先要用兩只手的拇指和食指分別在兩處捏緊，然后相對拉扯，揪下定長的條棉。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(gòu)必須有以下幾個功能: (1)完成壓棉動作的機構(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間，使揪棉時，壓頭下的條棉不致滑移； (2)完成揪棉動作的機構(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)下有向某個方向運動的可能，以完成揪棉動作； (3)采用適當?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷； (4)條棉厚薄不勻時，機構(gòu)能自動調(diào)整壓緊力，或者揪棉時發(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棉槽后，將簽桿送至導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，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，或用其它方法使斗內(nèi)簽桿獲得松動的機會，從而使簽桿能順利地漏出斗口。 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(zhuǎn)，將棉塊卷上簽桿；或使簽桿一邊自轉(zhuǎn)、一邊沿導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。或者用帶槽皮帶的帶傳動與摩擦片接觸產(chǎn)生自轉(zhuǎn)完成自轉(zhuǎn)及移動的卷棉動作。 5．方案總成——總體布置 實現(xiàn)各工藝動作的機構(gòu)方案選定以后按照操作方便，運動鏈短，調(diào)整、維修方便，體積小，外形美觀等要求合理布置各機構(gòu)的位置，稱為總體布置。 卷棉簽機機構(gòu)布置方案： 機構(gòu)的主要參數(shù)大致選取如下：槽輪機構(gòu)用單銷四槽，中心距約50 mm；輥輪直徑根據(jù)送棉長度和輥輪轉(zhuǎn)角確定，約取直徑D＝30 mm；凸輪機構(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；機構(gòu)I中爪輪的直徑根據(jù)楸棉動作的轉(zhuǎn)角和行程長度決定，建議取60 mm；取各機構(gòu)主動軸間齒輪的傳動比i＝1，m＝1~1．5mm，中心距60mm。 7.2方案設(shè)計 1．方案設(shè)計和總體布置 大體思路已如上述，某些細節(jié)和機構(gòu)的選擇尚需設(shè)計者深入構(gòu)思，分析優(yōu)缺點后確定?？傮w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。選擇方案時要注意： (1)傳動路線要簡短，機構(gòu)要簡單。 (2)采用的運動副形式要適當。盡可能優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、效率較高的轉(zhuǎn)動副。 (3)傳力性能好。 (4)制造容易，裝配方便。 此外，特別要注意機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件實現(xiàn)的工藝動作是否優(yōu)質(zhì)、可靠。 2．繪制機構(gòu)總體布置簡圖和運動循環(huán)圖 為了使工藝動作協(xié)調(diào)配合，并盡可能選擇更合理的參數(shù)，必須在作機構(gòu)具體設(shè)計前，合理地規(guī)定各機構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件開始運動、實際工作和終止運動的時間(或相應機構(gòu)主動件的位置)，即編制機構(gòu)運動循環(huán)圖。 3．機構(gòu)設(shè)計 根據(jù)運動循環(huán)圖確定各執(zhí)行構(gòu)件的運動規(guī)律，定出相應機構(gòu)主動件的運動角，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)計者確定的構(gòu)件尺寸，并設(shè)計各機構(gòu)。因為各機構(gòu)型式的選擇取決于揪棉的方式，所以應首先確定揪棉機構(gòu)，然后再設(shè)計送棉機構(gòu)或送簽機構(gòu)、導棉槽和卷棉機構(gòu)。 4．運動和動力特性分析 根據(jù)設(shè)計結(jié)果，作必要的運動、動力特性分析和檢驗。 5．繪制機構(gòu)系統(tǒng)的運動簡圖 八．整理說明書及完成本課題的工作方案 8.1整理說明書 設(shè)計說明書中應包括設(shè)計題目、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求、方案設(shè)計和選擇的論證、機構(gòu)運動循環(huán)圖、機構(gòu)設(shè)計參數(shù)的選取和計算結(jié)果(用圖解法時保留作圖輔助線，用計算機輔助設(shè)計時要有機構(gòu)運動簡圖、數(shù)學模型、標識符說明表、計算程序框圖、打印的程序及運行結(jié)果)以及對設(shè)計結(jié)果的評述。 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、我校的圖書館中的于此設(shè)計相關(guān)的藏書、我校的數(shù)字圖書庫等。在這里面收集大量的相關(guān)文獻。仔細閱讀，尋找相關(guān)的知識，希望能從尋找和學習的過程中有所啟發(fā)有所感悟。 第二：要從新深入的研習相關(guān)的力學知識，要進行計算，根據(jù)所需要的動力選擇相應的電動機，這是我們在設(shè)計中要達到經(jīng)濟性的必要手段。 第三：在遇到不懂得問題時，要積極聯(lián)系指導老師，虛心向指導老師求教不懂得問題；同時可以與相關(guān)課題的優(yōu)秀同學交流，求教。 九、卷棉機的優(yōu)點及缺點 (一)優(yōu)點: 優(yōu)點: 1.結(jié)構(gòu)較為緊湊,簡單,生產(chǎn)成本低. 2.執(zhí)行原件間運動關(guān)系看齒輪來完成,穩(wěn)定性好. 3.間歇運動機構(gòu)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(chǎn)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(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: 缺點: 1.由于是四桿機構(gòu),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?(具 體尺寸可參照上面尺寸設(shè)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(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(gòu)代替四桿機 構(gòu)作為卷棉機構(gòu). 2.在允許成本有一定提高的情況下,可以將進棉條機構(gòu)采用步進電機控制 齒輪機構(gòu),可以獲得更好的機械性能. 十、主要參考文獻： [1]徐穎.機械設(shè)計手冊（第3.4.5卷） 北京：機械工廠出版社.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(shè)計指南.武漢：中國地質(zhì)大學出版社.2003 [4]吳宗澤.高等機械設(shè)計.北京：清華大學出版社.2005 [5]彭文生等主編.機械設(shè)計.武漢：華中理工大學出版社.2004 [6]黃錫凱.鄭文偉主編.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8卷）.機械工業(yè)出版社.2008 [9]藤森洋三（日）.機構(gòu)設(shè)計實用構(gòu)思圖冊.機械工業(yè)出版社.2003 [10]朱正心.機械制造技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社.2001 [11]蘇建修.機械制造基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社.2005 [12]陳立德.機械設(shè)計基礎(chǔ).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