湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部）第二学年第二学期课程名称机械原理课程设计指导教师银金光职称学生姓名杨强专业班级机械1007 学号 10405700711题目医用棉签卷棉机成绩起止日期 2012年 5 月 22 日～ 2012 年 5 月 29 日目录清单- 1 -机械原理设计说明书医用棉签卷棉机起止日期： 2012年 6 月 5 日至 2012 年 6 月 9 日学生姓名杨强班级机械1007学号10405700711成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2009年 6月9 日目录0设计任务书........................ 错误！未定义书签。
1总论及设计要求. (3)2根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图 (5)3 传动方案和减速器总体结构方案设计 (6)4主要执行结构方案设计 (9)5机械运动系统设计方案拟定 (17)6方案的评价 (19)7系统设计数据处理 (21)8机构结构三维造型 (24)9机械运动曲线分析 (25)10参考资料......................... 错误！未定义书签。
11设计总结.. (27)湖南工业大学课程设计任务书2011 —2012 学年第2 学期机械工程学院（系、部）机械专业1007 班级课程名称：机械原理课程设计设计题目：医用棉签卷棉机完成期限：自2012 年 6 月 5 日至2012 年 6 月9 日共 1 周指导教师：银金光2012 年6 月1 日1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。
我所设计的两种方案中采用两滚轮压紧棉条，同时，在继续运动中实现楸棉，但需与棘轮、槽轮或不完全齿轮机构联接，以实现间隙送进的功能。
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。
此外，压紧机构也有两种方案。
1.2工作原理以及工艺动作流程图2根据工艺工作和协调要求拟定运动循环图拟定运动循环图的目的是确定各机构执行构件动作的先后顺序、相位，以利于设计、装配和调试。
以时间（秒）为横坐标（0,1），以各执行机构的位移为纵坐标作出位移曲线。
以一秒为一个周期为其拟定的运动循环图如下：机构运动循环图：3 传动方案和减速器总体结构方案设计3.1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：Kw TnP w 9550=其中：T ——工作机的阻力矩，mm N ⋅； n ——工作机的转速，m in /r ；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 n ηηηηη 3210⋅⋅=其中：1η 2η 3η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.根据附Ⅱ。
2选择Y 系列三相异步电动机 经过综合考虑决定选用Y132S —8型号电动机考虑减小噪声、振动等方面的要求时，最好选用带传动。
当原动机驱动主动轮时，由于带与带轮间的摩擦（或啮合），便拖动从动轮一起转动，并传递一定动力。
带传动具有结构简单、传动平稳、选价低廉以及缓冲吸振等特点，在近代机械中被广泛应用。
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。
4主要执行结构方案设计4.1送料机构方案a:槽轮机构1——主动销轮 2——从动槽轮 3，4——滚轮 5——棉条方案a所采用的送棉机构是如图3—1所示的槽轮机构。
其主要由槽轮1—2和滚轮3—4的串联而成，当主动销轮1由传动机构相连而作等速连续转动时，当圆柱销未进入径向槽时，槽轮因锁住而静止；当圆销进入径向槽时，槽轮2在圆销的驱动下顺时针转动。
当主动轮连续转动时，从动槽轮和滚轮4夹住棉条5向前送进，完全实现定量，定长，并以间隙、直线送棉功能。
方案b：不完全齿轮机构1——不完全齿轮 2——棉条 3——滚轮方案b所采用送棉机构是如图3—2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。
4.2楸棉机构方案a: 凸轮机构1——凸轮 2——弹簧 3——冲压板 4——底座 5——刀具方案a所采用的楸棉机构如图3—3所示。
其主要由主动凸轮、弹簧、冲压板、刀具和底座组成。
当主动凸轮随传动机构作等速顺时针连续转动时，推动构件3，使之往下运动进而压住棉条，由于构件3刚好与刀具5相切，从而完成压棉、楸棉的动作。
当主动凸轮转到回程时，构件3没有推力，受到弹簧2的弹力回到原处。
与此同时送棉机构将棉条送到构件3下，以此来完成下一次的压楸棉的动作。
安装刀具5和缓冲机构的好处：①比较锋利的刀具在构件3和下面的缓冲机构保证了棉条顺利的切割。
②切割下来的棉条完整。
方案b :爪轮机构1、4——爪轮2——棉条3——橡胶块方案b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。
在实现压棉和楸棉时，还需要在方案b中的送棉机构（图3——1所示）的配合，因为没有它的压紧力，本机构就不能完成该功能。
4.3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。
4.4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+E1A1+B3+C2+D3+E24.5拟定运动循环图5 机械运动系统设计方案拟定5.1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6方案的评价6.1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。
7系统设计数据处理7.1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3mm7.2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。
