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1、1.1 医用棉签卷棉机设计方案与分析1.总论及设计要求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空白.该机能制造棉签，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
2、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,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4-5mm2）签杆。医院通用签杆，直径约3mm杆长约70mm卷棉部分约20-25mm3）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.工作原理以及工艺动作流程图机械系统
3、运动方案的拟定为达到其工艺动作要求，采用的分解动作机构及其工作原理如下:3.1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。3.2 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
4、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。3.3 送签在揪下的棉块落入导棉槽后，将签杆送至导棉槽与棉块接触。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签杆获得松动的机会，从而使签杆能顺利地漏出漏斗口。3.4 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
5、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。4. 卷棉机应包括以下部分（一）凸轮送棉（二）推杆压棉（三）对滚揪棉（四）漏斗送签（五）卷轮卷棉各工艺动作不同方案的分析比较5.1送棉送棉方案1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。图5.1.1送棉方案1送棉方案2通过主动轮上固接的槽轮构成间歇运动机构，从而可以有规律的传送所需的条棉。缺点：结构较
6、复杂，所用构件较多。图5.1.2送棉方案2送棉方案3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。图5.1.3送棉方案3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。5.2压棉压棉方案1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段使压紧状态能保持一定时间。-1图5.2.1压棉方案1压棉方案2图中凸轮1是主动件，推动推杆压紧条棉4,3
7、是弹簧在凸轮回程时推动推杆回到原位。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。图522压棉方案2压棉方案3通过滑块的移动来实现压棉动作。所以比较缺点：由于要有一定的间隙时间，所以还要加一个间隙转动在曲柄上,麻烦。机架机架图523压棉方案35.3揪棉揪棉方案1该方案由两套完全对称的铰链四杆机构组成，曲柄上下两曲柄同步运动。上下剪刃分别与连杆固接。如果将曲柄与摇杆的长度设计得相差不大，剪刃则能近似地作平面平行运动，故剪刃在剪切时刀刃垂直于轧件，使剪切断面较为平直，剪切时刀刃的重叠量也容易保证。缺点是结构较复杂，机构运动质量较大，动力特性不够好，故刀刃的运动速度不宜太快。图5
8、31揪棉方案1揪棉方案2凸轮与推杆将棉条压紧并使之保持一定时间，此时1/4圆周凸轮1与圆盘2对滚揪断棉条。图532揪棉方案2揪棉方案3棉条被压住后，揪棉刀具旋转，刀具旋转将棉条揪下，其转速要设置与压棉机构配合好。缺点：转速不容易控制。5.4送签送签方案1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。图541送签方案1送签方案2主动轮上有槽，刚好只能容纳一个棉杆下落，上有撞针，用来撞动箱体。优点：可以比较好的分离棉杆。并且可以达到间歇送签。图542送签方案2送签方案3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
9、起来。5.5卷棉卷棉方案1签杆通过漏斗进入小齿轮2的小孔3中，并由扣环4抱紧。小齿轮2绕大齿轮1转动，使其产生自转并沿固定槽移动。缺点：齿轮磨损较大。图5.5.1卷棉方案1卷棉方案2签杆通过漏斗3落入带凹槽的卷轮1,卷轮转动带着签杆移动与棉条接触，卷轮继续转动带动签杆跟摩擦片接触。签杆产生自转并随卷轮移动，达到卷棉的效果。棘轮2保证签杆按要求定时落入卷轮。摆子4给漏斗一定的振动，使签杆顺利送出。优点：动作有确定性，卷棉稳定。图5.5.2卷棉方案2卷棉方案3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，
10、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2分取签杆，3为静止摩擦片，因为带是挠性体，所以下面用托板5支承，使签杆4能与摩擦片3压紧，产生摩擦面自转。缺点：结构复杂，配合要求高。图5.5.3卷棉方案3最终方案运动简图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机构运动简图7.机构路线传动图Rili=l电动机720r/iini二1-llJiJ如Q60r/niLn50i/iinSOi/winSOr/m
11、in50i/iinJFKFUlOr/iiin机构路线传动图8.圆周式机构运动循环图圆周式机构运动循环图9.电动机的选择Y90S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。故选择丫系列（IP44）封闭式三相感应电动机6,其额定功率P=0.75KVy满载时转速n=720rmin。10.凸轮的设计已移动从动略形凸轮的设讦应询态彷頁输入鏗数葛囲半轻滚子半轻S-隔心距112推程角130远休止角|&cT回程甬110近休止角|&0最大压力角fl6.0C6lil凸轮務角（度）哩论増钱U坐标理论團绒y垒标D0151.261814.9995.523714.95793.7
12、86914.955241,048314.991451.311114-9S0551.574514,9304T1*3335H.973232.103214.96732.368614.35491Q2.03514.943S112.902314.9313123.170814.91T3133.4453U.9017143.711114.8845153.983214.86554.255714.8447174.531514.822184.80T914.113I|打f卵绦坐和曲率半径疋动拳数压力角坛动规律图动态仿真运动规律选择回程推程富谐运动凸轮转同ra顺轴向谨钟向从动杆位危ac正偏蛊矗傭置移动从动杆圭形凸轮的设计
13、及动态仿真输入参数基圆半径|15滚子半徑15偏心距1升程12推程角|130远*休止角|60回程角no近怵止角（60最大压力角|26.006!11凸轮转角（度）1理论娜线X坐标|理论廓线Y坐标342-4.635314.2658343-4.385614.3446344一4.134614.4189345-3.882314.4889346-3.628814.5544347-3.374314.61553483.118714.6722349-2.862114.T244350-2.604714.7721351-2.346514.8153352-2.087614.854353-1.828114.8882354
14、-L56T914.9178355-1.30T314.9429356-1.046414.9635357-.785114.9794358523514.9909359-.261814.9977360015*1r廊线坐标曲车丰径I运动參数压力角1J规律圉丫动态仿真运动规律选择凸轮转向rcr从动杆位蚩席r%计推程回程1奁谐运动二11瓮诸运动二顺钟向逆钟向正偏置负偏置算=移动从动杆盘形凸鸵的设计及动态仿貢躺入参數基園半径15滚子半径|0偏心距|5升程推程角|130远休止角回程角近休止甬凸轮转角(度1从动杆位移(1)从动杆谨度(1/sec)10010.49115.50910110.58595.357210210.6785.202210310.76755.044110410.85414.883110510.93794.719310611.01884.552710711.09684.383
