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1、医用卷棉机的机械系统设计方案-组成及功能介绍 设计要求设计要求n n1 1）棉花。条状脱脂棉，宽）棉花。条状脱脂棉，宽25-30mm25-30mm，自然，自然厚厚45mm45mm。 n n2 2）签杆。医院通用签杆，直径约）签杆。医院通用签杆，直径约3mm3mm，杆，杆长约长约70mm70mm，卷棉部分约，卷棉部分约2025mm2025mm。 n n3 3）生产率。每分钟卷）生产率。每分钟卷6060支，每支卷取棉块支，每支卷取棉块长约长约2025mm2025mm。 n n4 4）卷棉签机体积要小，重量轻，工作可靠，）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。外形
2、美观，成本低，卷出的棉签松紧适度。 设计思路机构分解n n1送棉送棉n n2揪棉揪棉n n3送签送签n n4卷棉卷棉 工作周期图 可用机构选用 -实现卷棉（压棉）机构实现卷棉（压棉）机构实现卷棉（压棉）机构实现卷棉（压棉）机构 性能特点性能特点性能特点性能特点曲柄滑块机曲柄滑块机曲柄滑块机曲柄滑块机构构构构齿轮齿条机齿轮齿条机齿轮齿条机齿轮齿条机构构构构螺旋机构螺旋机构螺旋机构螺旋机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构凸轮机构运动速度运动速度高高高高一般一般较高较高行程大小及行程大小及可调程可调程度度行程大小取行程大小取决于曲柄决于曲柄尺寸，可尺寸，可调调可任意调整可任意调整可调可调行程小，调行程小，调
3、节困难节困难动力性能动力性能平衡困难平衡困难好好好好取决于凸轮取决于凸轮形状形状简单性简单性一般一般简单简单简单简单简单简单机械效率机械效率一般一般较高较高低低一般一般承载能力承载能力高高高高高高较低较低其他特征其他特征有急回特性有急回特性传动平稳传动平稳可具有自锁可具有自锁性性可实现任意可实现任意运动规律运动规律 可用机构选用 - 实现进棉机构实现进棉机构 机构类机构类机构类机构类型型型型优优优优 点点点点 缺缺缺缺 点点点点槽轮机槽轮机构构结构简单，外形尺寸小结构简单，外形尺寸小机械效率高，传动平机械效率高，传动平稳。稳。存在少许柔性冲击。存在少许柔性冲击。棘轮机棘轮机构构结构简单，制造方
4、便，结构简单，制造方便，运动可靠，转动角度运动可靠，转动角度可以调节。可以调节。有较大的冲击和噪声，有较大的冲击和噪声，运动精度较差。运动精度较差。不完全不完全齿轮齿轮机构机构结构简单，制造容易，结构简单，制造容易，工作可靠，设计时运工作可靠，设计时运动静止时间可在较大动静止时间可在较大范围内变化。范围内变化。有较大冲击，只能用有较大冲击，只能用于低速轻载场合。于低速轻载场合。卷棉机的运动系统机构选型卷棉机的运动系统机构选型子功能子功能子功能子功能机机械械系统系统方案数方案数方案数方案数棉条进给棉条进给1 1不完全齿轮不完全齿轮机构机构槽轮机构槽轮机构棘轮机构棘轮机构3 3棉条进给棉条进给2
5、2双曲柄机构双曲柄机构链条传动链条传动齿轮齿条传齿轮齿条传动动3 3压棉压棉曲柄滑块机曲柄滑块机构构移动凸轮轮移动凸轮轮机构机构2 2卷棉卷棉曲柄滑块机曲柄滑块机构构移动凸轮机移动凸轮机构构螺旋机构螺旋机构齿轮齿条机齿轮齿条机构构4 4将上述系统进行有机的综合，可知有将上述系统进行有机的综合，可知有3*3*2*4=723*3*2*4=72种系统设计方案种系统设计方案 设计方案1 设计方案2 设计方案3 工作状态动画 爆炸动画 机壳设计箱体最长处87cm 最高处78cm 宽36cm 运动流程 送棉机构设计送棉机构设计可用带刺构件走直线轨迹段时把棉条拉向前进，走非直线时从棉条中退出：也可如图所示用
6、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，不完全齿轮机构等连接。 揪棉机构设计用机器实现这个动作时，可将棉条的远料压紧固定在上面，然后在另一端既实现压即有实现拉扯动作 送签机构设计送签机构设计有漏斗口限制签杆2只能一根一根地通过，再由漏斗口下的输送构件3将签杆一根一根地送走。为防止斗内签杆相互挤卡住，所以可设法使漏斗振动，或用其他方法使斗内签杆获得松动的机会，从而使签杆能顺利地漏出斗口。 卷棉机构设计n n将签杆送至导棉槽中与棉块相遇时，签杆随即做自转，将棉块卷上签杆；或是签杆一边自转、一边沿导棉槽移动完成卷棉
7、动作。 卷棉机构设计n n图图5 5为签杆为签杆2 2有漏斗的形签箱漏入卷轮有漏斗的形签箱漏入卷轮3 3的的材中以后，即被抡材中以后，即被抡3 3带离签箱，进到与静带离签箱，进到与静止摩擦片止摩擦片4 4接触后，在摩擦力作用下签杆接触后，在摩擦力作用下签杆一面前进，一面自转，此时签杆外露在一面前进，一面自转，此时签杆外露在卷轮外的头部（约长卷轮外的头部（约长25mm25mm）与导棉槽）与导棉槽中的棉花相遇，且有一定的压紧力，从中的棉花相遇，且有一定的压紧力，从而完成卷棉动作。图而完成卷棉动作。图6 6是用带槽的带是用带槽的带3 3分分取签杆，取签杆，5 5为静止摩擦片，因为带是扰性为静止摩擦片
8、，因为带是扰性体，所以下面用托板体，所以下面用托板7 7支承，使签杆能与支承，使签杆能与板板5 5压紧，产生摩擦而自转。压紧，产生摩擦而自转。 PS 在设计方案的过程中，我们发现此机在设计方案的过程中，我们发现此机构的执行元件较多，要联系起各执行构的执行元件较多，要联系起各执行元件必然要采用很多机构，因此执行元件必然要采用很多机构，因此执行元件的传动机构采用齿轮传动及双曲元件的传动机构采用齿轮传动及双曲柄传动（此设计共采用齿轮柄传动（此设计共采用齿轮2020余个）。余个）。由于齿轮间为高副，在由于齿轮间为高副，在adamsadams下分析速下分析速度较慢，因此运动的分析大多是在度较慢，因此运动
9、的分析大多是在solidworkssolidworks（cosmoscosmos）下完成，但是）下完成，但是solidworkssolidworks的高副分析能力较弱，因此造的高副分析能力较弱，因此造型时采用最简单也是最经济的一种方型时采用最简单也是最经济的一种方案案 n n1 1、结构较为紧凑、简单，生产成本低；、结构较为紧凑、简单，生产成本低；2 2、执行原件间运动关系看齿轮来完成，稳定性执行原件间运动关系看齿轮来完成，稳定性好；好；3 3 间歇运动机构采用不完全齿轮，可靠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性高，条件适应性强（由于此机械的加工材料为棉花，
10、会有棉絮产生，因此对机械的条料为棉花，会有棉絮产生，因此对机械的条件适应性有一定要求）件适应性有一定要求）4 4 加工的过程为流水加工的过程为流水线式加工，一旦工件出现问题，查找及维修线式加工，一旦工件出现问题，查找及维修较容易。较容易。5 5 执行原件多为低副，噪音较小。执行原件多为低副，噪音较小。6 6 具有良好的扩充性，如加装气动或具有良好的扩充性，如加装气动或PLCPLC后，后，可以使原件间传动的关系更为简便可以使原件间传动的关系更为简便 7 7 自动化自动化程度高程度高 全过程完全不需要有人参与全过程完全不需要有人参与 8 8 整个运整个运动过程中没有速度加速度突变，原件使用寿动过程
11、中没有速度加速度突变，原件使用寿命较高命较高9 9 体积小体积小 优点 缺点及解决n n1 1、由于四杆机构，机械效率较低、由于四杆机构，机械效率较低2 2、不完全、不完全齿轮在工作的时候小轮会有一定的震动，尽齿轮在工作的时候小轮会有一定的震动，尽管采用了变位修正（具体尺寸可参照上面尺管采用了变位修正（具体尺寸可参照上面尺寸设计的表格），但小轮磨损仍可能较快，寸设计的表格），但小轮磨损仍可能较快，因此加工的时候应采用特殊热处理工艺因此加工的时候应采用特殊热处理工艺3 .3 .四四杆机构的使用是系统不够紧凑，体积上比第杆机构的使用是系统不够紧凑，体积上比第一种方案大一种方案大n n当用户对系统的工作效率要求较高时，可采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。用齿轮齿条机构代替四杆机构作为卷棉机构。n n在允许成本有一定提高的情况下，可以将进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齿条机构，棉条机构采用步进电机控制齿轮齿条机构，可以获得更好的机械性能。可以获得更好的机械性能。 整列机构n nTEAM WORK IS THE KEYn n THANK YOU!
