匿名使用者 1級 2010-12-21 回答

一、設計題目

醫用棉籤卷棉機的運動方案及機構設計

醫院應用的棉籤日耗量很大，以往均由醫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籤。

二、原始資料及設計要求

（1）棉花：條狀脫脂棉，寬25~30 mm，自然厚4~5mm。

（2）籤杆：醫院通用籤杆，直徑約3mm，杆長約70mm，卷棉部分長約20~25mm。

（3）生產率：每分鐘卷60支，每支卷取棉塊長約20~25mm。

（4）卷棉籤機體積要小，重量輕，工作可靠，外形美觀，成本低，卷出的棉籤鬆緊適度。

三、工藝分解與方案設計

按照醫院用棉籤的手工卷制方法，應有取棉、揪棉、取籤、卷棉四個動作。用機器卷制棉籤時，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、送籤和卷棉等工藝動作。下面就依此工藝動作為例，介紹構思機構方案的過程。

1．送棉

將條狀棉透過機構定時、適量送入壓（夾）棉、揪棉機構。輸送的物件是柔軟的棉花，如果採用直線送進方式，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段時把棉條拉向前進，定非直線段時從棉條中退出；也可如圖2．37所示用兩滾輪壓緊棉條、對滾送進等方式。前者在帶刺構件脫出時，要把棉條壓住；後者要實現間歇送進，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線。實現間歇運動的機構還有不少圖例，見附錄三。

2．揪棉

用手工方式揪棉時，首先要用兩隻手的拇指和食指分別在兩處捏緊，然後相對拉扯，揪下定長的條棉。用機器實現這個動作時，可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上，然後在另一端既實現壓緊又實現拉扯動作，前者稱壓棉動作，後者稱揪棉動作。實現這些動作的機構必須有以下幾個功能：

圖2。37 滾輪送棉機構

（1）完成壓棉動作的機構，其壓頭對條棉有一定的壓力，並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，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下有向某個方向運動的可能，以完成揪棉動作；

（3）採用適當的壓頭形式，使條棉容易揪斷；

（4）條棉厚薄不勻時，機構能自動調整壓緊力，或者揪棉時發現壓緊力不夠，要能加以調節。

圖2。38、2。39中介紹了幾種實現壓棉和揪棉動作的機構。圖2．38中的凸輪1是主動件，構件3由凸輪帶動實現壓棉動作，並依靠凸輪輪廓的圓弧段使壓緊狀態能保持一定時間。圖2。38只實現壓棉動作，c、d中的構件5、 6同樣在凸輪帶動下將條棉4壓緊，並實現揪棉動作。圖c是靠5、6對滾揪斷條棉，圖d是5、6壓緊後一起下沉，將條棉揪斷。圖2。39所示為實現揪棉動作的機構。圖2。39a所示爪輪1上的爪2轉到與支承在彈簧5上的滾輪3壓緊條棉4後，爪輪繼續轉動並壓縮彈簧5，使條棉受到的壓緊力增大，當轉過一定角度時，條棉被揪斷。當輪爪與滾輪分離時，被揪下的棉塊落入下面的導棉槽中，待籤杆來卷，此時，滾輪在彈簧力作用下恢復原位，進入下一個工作迴圈。導棉槽的形狀有圓弧形和直線形兩種，其作用是保證籤杆與揪下的棉塊相遇，並保證卷棉時棉籤頭部卷得圓滑，棉卷有適當的鬆緊度，即卷棉時導棉槽要給棉塊以適當的阻力。導棉槽由設計者自行設計。

圖2。39b中，嵌入兩爪輪1和3的兩塊橡膠塊2相遇時，將條棉4夾在其間，靠彈性壓緊，繼續轉動時，搞條棉揪斷。

圖2。39c是由兩條齒形帶1和帶輪3組成。當齒形帶緊邊的外凸部分相遇時，夾緊條棉，在繼續運動中揪斷。

（a） （b）

（c） （d）

圖2。38 實現壓棉和楸棉動作的機構

（a） （b） （c）

圖2。39 實現楸棉動作的機構

3．送籤

在揪下的棉塊落入導棉槽後，將籤杆送至導棉槽上方與棉塊接觸。要使一堆籤杆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籤杆放入漏斗狀的籤箱1中，如圖2。40所示。由漏斗口限制籤杆2只能一根一根地透過，再由漏斗口下的輸送構件3籤杆一根一根地送走。為防止鬥內籤杆相互擠卡住，所以可設法使漏斗振動，或用其它方法使鬥內籤杆獲得鬆動的機會，從而使籤杆能順利地漏出鬥口。

圖2。40 籤杆分送裝置

4．卷棉

將籤杆送至導棉槽中與棉塊相遇時，籤杆隨即作自轉，將棉塊捲上籤杆；或使籤杆一邊自轉、一邊沿導棉槽移動完成卷棉動作。圖2。40所示機構即是實現後一種動作形式的方案。圖2。40a為籤杆2由漏斗形籤箱漏入卷輪3的槽中以後，即被輪3帶離籤箱，進到與靜止摩擦片4接觸後，在摩擦力作用下籤杆一面前進，一面自轉，此時籤杆外露在卷輪外的頭部（約長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。圖2。40 b是用有槽的帶3分取籤杆，5為靜止摩擦片，因為帶是撓性體，所以下面用託板7支承，使籤杆能與板5壓緊，產生摩擦而自轉。

5．方案總成——總體佈置

實現各工藝動作的機構方案選定以後按照操作方便，運動鏈短，調整、維修方便，體積小，外形美觀等要求合理佈置各機構的位置，稱為總體佈置。

因2．41所示為一種佈置方案。送棉機構（Ⅲ）採用槽輪機構1-2和輥輪3—4串聯；選自圖2。38b的凸輪機構（Ⅱ）實現壓棉動作；機構（Ⅰ）選自圖2．39a，它實現揪棉動作構件5為導棉槽，送籤和卷棉動作是由機構（V）（選自圖2。40a）和導棉槽5共同實現的；機構IV是由凸輪盤7和籤箱6組成的凸輪機構，使籤箱振動。各機構主動軸之間用齒輪或鏈條傳動連線，保證送棉一次，揪棉一次，卷籤一個。

圖2。41 卷棉籤機機構佈置方案

機構的主要引數大致選取如下：槽輪機構用單銷四槽，中心距約50 mm；輥輪直徑根據送棉長度和輥輪轉角確定，約取直徑D＝30 mm；凸輪機構的升程，根據條棉被壓緊後的厚度再加調壓結構裕量選取約10 mm，凸輪軸徑取d＝12mm；機構I中爪輪的直徑根據楸棉動作的轉角和行程長度決定，建議取60 mm；取各機構主動軸間齒輪的傳動比i＝1，m＝1~1．5mm，中心距60mm。

四、設計步驟

1．方案設計和總體佈置

大體思路已如上述，某些細節和機構的選擇尚需設計者深入構思，分析優缺點後確定。總體佈置和大致尺寸確定後，也許尚有不合適的地方，需重作調整。選擇方案時要注意：

（1）傳動路線要簡短，機構要簡單。

（2）採用的運動副形式要適當。儘可能優先採用結構簡單、製造方便、效率較高的轉動副。

（3）傳力效能好。

（4）製造容易，裝配方便。

此外，特別要注意機構執行構件實現的工藝動作是否優質、可靠。

2．繪製機構總體佈置簡圖和運動迴圈圖

為了使工藝動作協調配合，並儘可能選擇更合理的引數，必須在作機構具體設計前，合理地規定各機構執行構件開始運動、實際工作和終止運動的時間（或相應機構主動件的位置），即編制機構運動迴圈圖。

例如圖2．41所示方案，以凸輪軸轉一週為一個週期，即完成一次卷棉籤的全部動作。圖2．42即為其運動迴圈圖。圖2．42a中的線圖 為凸輪機構（Ⅱ）中推杆的運動線圖，其中約60º的區域是實際工作（壓棉、保壓）段。在 線圖下面的表中，僅列出了各機構執行構件實際工作區段的位置，稱為直線迴圈圖。圖2。42b所示為圓迴圈圖。

圖2。42 卷棉籤機運動迴圈圖

3．機構設計

根據運動迴圈圖確定各執行構件的運動規律，定出相應機構主動件的運動角，再根據總體佈置允許的空間尺寸等條件確定某些必須由設計者確定的構件尺寸，並設計各機構。因為各機構型式的選擇取決於揪棉的方式，所以應首先確定揪棉機構，然後再設計送棉機構或送籤機構、導棉槽和卷棉機構。

4．運動和動力特性分析

根據設計結果，作必要的運動、動力特性分析和檢驗。

5．繪製機構系統的運動簡圖

6．整理說明書

設計說明書中應包括設計題目、原始資料及設計要求、方案設計和選擇的論證、機構運動迴圈圖、機構設計引數的選取和計算結果（用圖解法時保留作圖輔助線，用計算機輔助設計時要有機構運動簡圖、數學模型、識別符號說明表、計算程式框圖、列印的程式及執行結果）以及對設計結果的評述。

51工作量建議

本題設計時間為2周。每人完成2號圖紙一張，內容為機構運動簡圖和運動迴圈圖；3號圖紙一張，內容為方案中某一機構的設計圖（保留作圖輔助線）；某一機構的計算機輔助設計，計算程式框圖，列印程式及計算結果；說明書一份。

匿名使用者 1級 2010-12-21 回答

這種機器市面上應該有賣的吧