医用棉签卷棉机设计

机械原理课程设计

医用棉签卷棉机的设计方案(作者：)

摘要：医用棉签是在进行医疗工作时不可缺少的用具，它的制过程简单但需求量较大。本文介绍了医用棉签的制作过程，对医用棉签卷棉机的设计方案作了详细介绍，对它的各部分组成及具体原理作了具体的分析并提出了可行性方案。

关键词：医用棉签医用棉卷棉机

医用棉卷棉机设计方案

一、原始数据及设计要求。

1）棉花。条状脱脂棉，宽25-30mm，自然厚4-5mm。

2）签杆。医院通用签杆，直径约3mm，杆长约70mm，卷棉部分约20-25mm。

3）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。二、设计方法

用机器制棉签时，依照手工方式进行动作分解，可粗分为：定量送棉、压（夹）棉、揪棉、送签和卷棉等工艺动作。分析各工艺动作用何种机构完成工作。

三、机械系统运动方案的拟定

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:

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。

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）完成揪棉动作的机构，其压头一方面有压紧条棉的功能，又要使压头在保持压紧力的状态下有向某个方向运动的可能，以完成揪棉动作；

（3）采用适当的压头形式，使条棉容易揪断。

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，为防止漏斗内签杆相互挤卡住，所以可适当使漏斗振动，或用其它方法使漏斗内签杆获得松动的机会，从而使签杆能顺利地漏出漏斗口。

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

四、棉卷棉机组成应包括以下部分：

(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

五、各工艺动作不同方案的分析比较

送棉工艺动作

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，但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。

送棉方案2

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。偏心轮1带动带刺构件2将棉条送进，带刺构件2运动到指定位置时，在棘爪4的引导下落入导槽3。棘爪末端受弹簧控制，起锁紧作用，防止带刺构件逆向运动。

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。

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

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。

送棉方案5

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：结构比前

一种复杂，所用

构件较多。

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。压棉方案2

图中凸轮1是主动件，推动推杆压紧条棉4，3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。

压棉方案3

通过滑块的移动来实现压棉动作。

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，所

以比较麻烦

。

揪棉工艺动作

揪棉动作方案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。该方

案的缺点是结构较复

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。

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

揪棉方案3

图中凸轮1是主动件，构件2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。构件5、6在凸轮带动下将条棉4压紧，并实现揪棉动作。5、6压紧后一起下沉，使条棉揪断。

揪棉方案4

曲柄机构下压靠剪刃剪断棉条

缺点：剪下的棉条不够松软很难被卷上

揪棉方案5

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。

揪棉方案6

构（我们采用的机构）

优点：凸轮设计比较方便，结构简单，不用太多的构件

送签工

艺动作方案

送棉签方案1

用牙带送棉签虽然

非常方便但是难

以和送棉条的机构

和揪棉机构配合起

来

送棉签方案2

主动轮上有很多小的卡口，与棉杆箱壁形成小的密室，分离棉杆。上有撞针，用来撞动箱体

优点：分离棉杆非常

有效。

缺点：想要完成我们

要求的间歇送棉杆

有难度。

送棉签方案3

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（被采用

方案）

优点：可以比较好的

分离棉杆。并且可以

达到间歇送签

卷棉工艺动作方案：

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

卷棉方案2（包括送签方案）

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。

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，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

卷棉方案4

通过皮带转动，曲柄转动来实现上下两个面的相对运动。同时，签杆在摩擦力的作用下自转，实现卷棉。

优点：结构简单，卷

棉很方便。

缺点：通过摩擦，可

能成品合率不高

卷棉方案5

卷棉机构由一轮和一摩擦板组

成，棉条和棉签一起运动到轮

和摩擦板组成的缝隙中，靠摩

擦力使棉签产生自转将棉条卷

上。

卷棉方案6

通过行星轮系的行星轮与棉杆固接实现棉杆的自转和公转，来完成卷棉动作。（被采用方案）

优点：动作有确定性，

卷棉稳定。

缺点：结构复杂，配合

要求高。

七、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.

九、心得体会：

1、这次的大作业，让我深刻认识到理论和实践之间的距离。一个产品的生产，哪怕是最司空见惯的东西，如果没有一点理论常识，要想设计出来也不是那么容易的。首先，你得有好的构思，可又不能一味追求新奇，花哨，简单实用才是设计的第一位。

在造型时，总是会遇到这样那样地问题，你得有耐心，一步一步的调试修改,最后才有可能趋于成功.

在课程的设计中曾存在着以下问题：

１）前期在方案的讨论上花太多时间，导致后期工作时间较紧。

２）设计方案确定后，在造型和装备中出现较多意料之外的问题，工作曾一度陷入瘫痪。

对于设计方案上小组存在较多分歧，经过讨论最后达成共识，确定最终方案。在后期工作中也遇到不少难题,通过老师的指导和资料的查阅，小组成员齐心协力将困难一一克服。

这次的大作业，让我深刻认识到理论和实践之间的距离。一个产品的生产，哪怕是最司空见惯的东西，如果没有一点理论常识，要想设计出来也不是那么容易的。首先，你得有好的构思，可又不能一味追求新奇，花哨，简单实用才是设计的第一位。