医用卷棉机机械系统设计方案

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 1）棉花。条状脱脂棉，宽 25-30mm，自然 厚 45mm。 2）签杆。医院通用签杆，直径约 3mm，杆 长约 70mm，卷棉部分约 2025mm。 3）生产率。每分钟卷 60支，每支卷取棉块 长约 2025mm。 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。 设计思路 机构分解 1送棉 2揪棉 3送签 4卷棉 工作周期图 可用机构选用 -实现卷棉（压棉）机构 性能特点 曲柄滑块机 构 齿轮齿条机 构 螺旋机构 凸轮机构 运动速度 高 高 一般 较高 行程大小及 可调程 度 行程大小取 决于曲柄 尺寸，可 调 可任意调整 可调 行程小，调 节困难 动力性能 平衡困难 好 好 取决于凸轮 形状 简单性 一般 简单 简单 简单 机械效率 一般 较高 低 一般 承载能力 高 高 高 较低 其他特征 有急回特性 传动平稳 可具有自锁 性 可实现任意 运动规律 可用机构选用 - 实现进棉机构 机构类型 优 点 缺 点 槽轮机构 结构简单，外形尺寸小机械效 率高，传动平稳。 存在少许柔性冲击。 棘轮机构 结构简单，制造方便，运动可 靠，转动角度可以调节。 有较大的冲击和噪声， 运动精度较差。 不完全齿 轮机构 结构简单，制造容易，工作可 靠，设计时运动静止时间 可在较大范围内变化。 有较大冲击，只能用于 低速轻载场合。 卷棉机的运动系统机构选型 子功能 机 械 系统 方案数 棉条进给 1 不完全齿轮机 构 槽轮机构 棘轮机构 3 棉条进给 2 双曲柄机构 链条传动 齿轮齿条传动 3 压棉 曲柄滑块机构 移动凸轮轮机 构 2 卷棉 曲柄滑块机构 移动凸轮机构 螺旋机构 齿轮齿条机构 4 将上述系统进行有机的综合，可知有 3*3*2*4=72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 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 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 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动作。 卷棉机构设计 图 5为签杆 2有漏斗的形签箱漏入卷轮 3的 材中以后，即被抡 3带离签箱，进到与静 止摩擦片 4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 卷轮外的头部（约长 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。图 6是用带槽的带 3分 取签杆， 5为静止摩擦片，因为带是扰性 体，所以下面用托板 7支承，使签杆能与 板 5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 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 20余个）。 由于齿轮间为高副，在 adams下分析速 度较慢，因此运动的分析大多是在 solidworks（ cosmos）下完成，但是 solidworks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 案 1、结构较为紧凑、简单，生产成本低； 2、 执行原件间运动关系看齿轮来完成，稳定性 好； 3 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 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） 4 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 较容易。 5 执行原件多为低副，噪音较小。 6 具有良好的扩充性，如加装气动或 PLC后， 可以使原件间传动的关系更为简便 7 自动化 程度高 全过程完全不需要有人参与 8 整个运 动过程中没有速度加速度突变，原件使用寿 命较高 9 体积小 优点 缺点及解决 1、由于四杆机构，机械效率较低 2、不完全 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 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 3 .四 杆机构的使用是系统不够紧凑，体积上比第 一种方案大 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。 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， 可以获得更好的机械性能。 整列机构 TEAM WORK IS THE KEY THANK YOU!