医用棉签设计报告书

机械原理课程设计说明书

设计题目： 医用棉签卷棉机设计与分析 学 院： 机电学院 系 别： 机械工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化

学生姓名: 于秀臣 学 号: ********** 起迄日期: 2010年07月12日~2010年07月23

日

指导教师: 佟瑞宏

目 录

摘要…………………………………………………………………5 选题背景……………………………………………………………6 医用棉签卷棉机总体设计…………………………………………7 一、原始数据及设计要求………………………………………………7 二、设计方法……………………………………………………………7 三、机械系统运动方案的拟定…………………………………………7 3.1 送棉 3.2揪棉 3.3送签 3.4卷棉

四、棉卷棉机组成组成部………………………………………………9 五、各工艺动作不同方案的分析比较…………………………………9 5.1送棉工艺动作 送棉方案1 送棉方案2 送棉方案3 5.2压棉工艺动作 压棉方案1 压棉方案2 5.3揪棉工艺动作 揪棉方案1 揪棉方案2 揪棉方案3 5.4送签工艺动作方案 送签方案1 送签方案2 5.5卷棉工艺动作 卷棉方案1

卷棉方案2 卷棉方案3

六、最终方案运动简图…………………………………………………17 七、电动机的选择………………………………………………………17

八、减速器设计…………………………………………………………17 九、齿轮设计……………………………………………………………18 十、轴的设计……………………………………………………………22 十一、卷棉机的优点及缺点……………………………………………29 十二、心得体会…………………………………………………………30 感谢………………………………………………………………………31 参考文献…………………………………………………………………32

摘要：

机械设计课程是培养学生具有机械基础知识及机械创新能力的技术基础课。在机械类各专业中教学计划是主干课程。在培养合格机械工程设计人才方面起着极其重要的作用，是学习专业课程和从事机械产品设计的必备准备。

随着当今社会的发展医疗设备与用品的需求量越来越大，其中医用的棉需求量也不容忽视，医用棉签卷棉机是基于卷棉机而衍生出来的一种新的机械产品。它的适用范围为医院，医疗卫生行业，因为它灵活便捷，高效成本低，占地小，正被广泛使用。

它的出现是使传统的手工制作变为现代机械加工，它的设计根据实际生产和预先的数据以传送装置为核心，经过科学的计算和分析，设计。选择了一套医用棉签卷棉机的传动设备，并设计了进棉，剪棉，送签，卷棉等一系列装置。

关键字：

送棉 剪棉 送签 卷棉

选题背景：

随着社会主义经济的发展，我国社会主义医疗卫生水平逐步建全，医用棉签作为一种常用的医用工具，在医用消毒，取样等许多方面具有不可取代的地位，由于医用棉签需求量较大，传统的手工卷制棉签无法满足日益增长的需求量，为了提高工效采用卷棉机代替手工卷制棉签。棉签卷制过程可以仿照手工方式进行动作分解，亦可另行构想动作过程。 按手工方式进行动作分解后得到：

1）送棉。将条状棉通过机构作定时适量送入。

2）剪棉。将条状棉压(卷)紧并剪棉，使之剪下定长的条棉。

3）送签。将签杆送至导棉槽上方与定长条棉接触。

4）卷棉。签杆自转并沿导棉槽移动完成卷棉动作。

医用棉签卷棉机总体设计

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:

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。

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。

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。

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

5.1送棉工艺动作

(一) 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。

1-滚轮 2-滚轮 3-棉条

(二) 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。

1-偏心轮 2-带刺构件 3-导槽 4-棘爪

(三) 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。

1-凸轮 2-圆盘 3-棉条

5.2压棉工艺动作方案 (一) 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-主动件 2-弹簧 3-构件 4-棉条

(二) 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。

1-主动件 2-弹簧 3-推动推杆 4-棉条

5.3揪棉工艺动作

(一) 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1,2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。

1-曲柄 2-曲柄 3-曲柄

(二) 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。

1-凸轮 2-圆盘

(三) 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。

1-凸轮 2-构件 3-压盘 4-条棉 5-构件 6-构件

5.4送签工艺动作方案

（一）送签方案1

漏斗口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。为防止内签相互挤卡住，所以可设法使漏斗震动，或用其他方法使斗内签杆或得松动的机会。从而使签杆能顺利的漏出斗口。

（二）送签方案2

漏斗口签杆只能一根一根地通过，再由漏斗口下的棉签送给轮将签杆一根一根地送走，档圈防止棉签从棉签送给轮两旁掉落。

棉签送给轮上有一个棉签槽，刚好容纳一根棉签，当棉签槽转到与漏斗口重合时，漏斗中的棉签落入棉签槽中，棉签送给轮转动一圈半后，棉槽中的棉签落在皮带轮送过来的脱脂棉上，通过皮带轮运送到卷棉机构，将脱脂棉卷到棉签上，从而实现加工的目的。

1-漏斗 2-棉签送给轮 3-挡圈

5.5卷棉工艺动作方案：

(一) 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。

1-齿轮 2-齿轮 3-小孔 4-扣环

(二) 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。

1-卷轮 2-棘轮 3-漏斗 4-摆子

(三) 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。

1-卷轮 2-带槽 3-静止摩擦片 4-签杆 5-托板

六、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.

七.电动机的选择

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Y系列（IP44）封闭式三相感应电动机Y90S—6，其额定功率P=0.75KW，满载时转速n=910rmin。

八.减速器的设计

该棉签卷棉机生产效率初步定为60根/min,即驱动轴转速为60rmin，因为选电动机满载时转速n=910rmin，所以所设计的减速器的传动比i=910/60=15.1，因此设计传动比为15.1，三级圆柱直齿轮减速器。（设计过程略）

九、齿轮设计

(一).驱动齿轮设计：（由同组数据）

驱动齿轮与进给齿轮之间无需改变速度（即转动比=1）只需保证进给凸轮的平稳运动。因是闭式传动，通常采用齿面硬度≤350HBS的软齿面钢制齿轮。根据计算准则，应按齿面接触疲劳强度设计，确定齿轮传动的参数、尺寸，然后验算轮齿弯曲疲劳强度。 几何尺寸设计如下：

1）d＝mz＝3x24＝72mm 2）a＝72mm

3）b＝0.7xd＝0.7x72＝50.4mm 4）齿顶高 ha＝m＝3mm

5）齿根高 hｆ＝1.2m＝1.2x3＝3.6mm 6)齿全高 h=hf+ha=6.6mm 7)齿距 p=3.14xm=9.42mm 8)齿厚 s=p/2=4.71mm 9)齿槽厚 e=p/2=4.71mm

（二）.小齿轮设计：（由同组数据）

因是闭式传动，通常采用齿面硬度≤350HBS的软齿面钢制齿轮。根据计算准则，应按齿面接触疲劳强度设计，确定齿轮传动的参数、尺寸，然后验算轮齿弯曲疲劳强度。 几何尺寸计算

1）d＝mz＝3x20＝60mm

11 2）a＝（d1＋d2）＝x（60+72）＝66mm

22 3）b＝0.7d＝0.7x60＝42mm 4)齿顶高 hａ=m=3mm

5)齿根高 hｆ=1.2xm=3.6mm 6)齿全高 h=hf+ha=6.6mm

7)齿距 p=3.14xm=9.42mm

8)齿厚 s=p/2=4.71mm 9)齿槽厚 e=p/2=4.71mm

（三）皮带和皮带轮的设计

1.确定计算功率Pc 由表8.21查KA=1.3

由表8.12得Pc=KAxPc=1.3x0.75 KW=0.975 KW

由Pc和n1=60r/min查图8.13得试选用z型普通V带 2.由表8.6和图8.13选用d=71=最小直径71 由于两轮的传动比是1：1 所以d2=71 经验算d

2符合要求

3.验算带速

V=3.14xd1xn1/60x1000=3.14x71x60/1000x60=0.223m/s 4.初定中心距为a0=150mm

基准长度L0=2a0+3.14（d1+d2）/2+(d2-d1)^2/4ao =2x150+3.14x71x2/2+0 =522.9mm

5.由表8.4选取基准长度Ld=500mm

实际中心距a=a0+(Ld-Lo)/2=150+(500-523)/2=139mm 最小a=139-0.015x500=131.5 最大a=139+0.03x500=154mm 所以令a=150mm

6．由式8.17带轮包角 由于d1= d

2

所以 包角=180° 7． 确定V带的根数z

由于该装置功率小，转速低，载荷小。所以取z=1 8． 求初拉力Fo及带轮轴上的压力FQ

由表8.6查的z型普通V带的每米长度质量q=0.17㎏/m,根据式8.19得单根V带的初拉力为：

Fo=500Pc(2.5/Ka-1)/zv+qv²=500x0.975x(2.5-1)/1x0.223+0.17x0.223² =3297.15

FQ=2Fozsin(a/2)=2x3279x1xsin(180°/2)=6558 9.带轮的结构设计 由8.2.2的

轮槽角a=36°

基准宽度bxd=8.5mm 基准线上槽深 ha=2mm 基准线下槽深 hf=7.0mm 槽边距 f=7mm

最小轮缘厚 £=5.5mm 带轮宽 B=(z-1)e+2f=23mm 外径 dxa=dxd+2hxa=70mm

结构简图如下：

（四）偏心轮的设计

由剪刀剪棉机构的尺寸得 偏心轮的直径是D=100mm

由轴四的直径得孔的直径d=35mm 由剪刀的活动范围的偏心距H=10mm 偏心轮的宽度B=30

（五）、剪切皮带轮的设计

剪切皮带轮主要用来带动凸轮作间歇运动，从而达到剪切棉条的目的。 皮带轮的参数设计： 两轮中心距 a=150mm 带轮半径 R=33mm 皮带轮厚度 w=23mm 皮带厚度 H=5mm

（六）送棉凸轮设计（同组数据得）

该凸轮为圆柱凸轮，主要是用来间歇定量进给棉条，由于该凸轮载荷和转速都很低，而且精度要求不是很高，所以可以用作图法来设计凸轮。 凸轮的几何参数的确定： 基圆半径R=30㎜

由于卷棉部分为25㎜-30㎜，考虑到进给时的打滑损失的问题，选取圆柱凸轮圆弧40㎜。由此得圆弧半径为33㎜。脱脂棉宽20㎜，则可取圆柱凸轮厚

30㎜，另外还要装连杆和沉头螺钉，螺钉为M16X25，综合取凸轮厚度为43㎜。

十.轴的设计

（一）轴1的设计（同组数据得）： （1）选择轴的材料

该医用卷棉机功率不大，又无特殊要求，故选最常用的45钢并作正火处理。 （2）轴的结构设计

根据估算所得直径、轮毂宽及安装情况等条件，轴的结构及尺寸可进行草图设计，如下图所示，轴的输出端用 TLD3型弹性套柱联轴器，孔径25mm，孔长62mm，取轴肩高2.5mm，作定位用。第二段装凸轮和齿轮，轴与凸轮、轴与联轴器均选用平键联接。根据卷棉机的内壁到齿轮和轴承端面的距离以及轴承盖、联轴器装拆等需要，参考设计手册中的有关经验数据，将轴的结构尺寸初步取定如a所示，由此可进行轴和轴承等的计算。 如下图所示：

由同组人得：

1）按转矩估算轴的最小直径 d1=25mm。

取轴肩高a=2.5mm,则各段轴直径 d2=d1+2xa=30mm d3=d2+2xa=35mm

由于该段轴配合轴承，选取深沟球轴承轻窄系列6027。

d4=d3+2xa=40mm d5=d4+2xa=45mm

l6段轴配合轴承，即d6= d3=35mm。 2）轴1各段轴的长度设计

l1轴段配合联轴器，因d1=25mm，选取联轴器YLD3型联轴器。 l1=L+5mm=44mm+5mm=49mm

l2轴段装配齿轮和进给圆轮，l2=b+圆轮厚度=50.4+30=80.4mm。

l3轴段装配套筒和轴承，轴承盖。则l3=B+5mm+s=17+5+12+4=38mm。 l4轴段装配齿轮，则l4=b－（1~2）mm＝48.4mm l5轴段为轴肩，起定位作用。l5=5mm

l6轴段配合轴承，则l6=B+（1~2）mm=17+2=19mm 3）平键的选择

轴段1：d1=25mm，l1=49mm，装配联轴器。

查表13-20选取平键公称尺寸bxh=8x7，键长l=32mm

键槽：轴t=4mm，毂t1=3.3mm。

轴段2：d230mm，l2=80.4mm，装配齿轮和圆轮。 选取平键公称尺寸bxh=8x7，键长l=50mm 键槽：轴t=5mm，毂t1=3.3mm。

轴段4：d440mm，l4=48.4mm，装配齿轮。

选取平键公称尺寸bxh=8x7，键长l=32mm。 键槽：轴t=5mm，毂t1=3.3mm。

（二）轴2的设计（同组数据得）

如下图所示：

（1）选择轴的材料 45钢作淬火处理

（2）按转矩估算轴的最小直径应用式（14.2）估算，由表14.1取c=118。 于是得d1=c3p0.3mm=22.3mm。 x1183n60 d1为最小轴径。

该轴段安装齿轮和凸轮，因而有键槽应加大3%—7%，并圆整取d1=25mm。

取轴肩高a=2.5mm,则各段轴直径 d2=d1+2xa=30mm

由于该段轴装配轴承，选取选取深沟球轴承轻窄系列6026。 d3=d2+2xa=35mm

l4段轴装配轴承，即d4=d2=30mm。

（3）各轴段的长度设计

l1轴段配合圆柱凸轮和齿轮。

l1=bx30mm=50.4＋30=80.4mm l2轴段配合轴承，轴承盖。

l2=BxS＋4mm=16＋12＋4=32mm l4轴段配合轴承，则

l4=B＋（1~2）mm=16＋2=18mm

为了保证与轴1的配合关系及统一性， l3=38＋48.4＋5＋19－l2－l4=60.4mm

（4）平键的选择

轴段1：d1=25mm，l1=80.4mm，装配齿轮和圆柱凸轮。 查表选取平键公称尺寸bxh=8x7，键长l=45mm。 键槽：轴t=4mm，毂t1=3.3mm。

（三）轴3的设计

如下图所示：

（1）选择轴的材料 45钢作淬火处理

（2）按转矩估算轴的最小直径应用式（13—2）估算，由表13—3取A=118。 于是得d1=A3p0.3mm=22.3mm。 x1183n60d1为最小轴径。圆整取d1=25mm。

取轴肩高a=2.5mm，则各轴段直径为

d2=d1+2xa=30mm，由于该段轴配合轴承，选取选取深沟球轴承轻窄

系列6026。

d3=d2+2xa=35mm

l4段轴装配轴承a，即d4=d2=30mm。 （3）各轴段长度的设计

l1轴段配合剪切皮带轮，则l1=皮带轮厚度=10mm。

l2轴段装配轴承和轴承盖，为了装配的合理性和统一性，取l2=50mm l3=35mm

l4轴段装配轴承，则l4=B+（1~2）mm=16+2=18mm。

（四）轴4的设计 如下图所示：

（1）选择轴的材料 45钢作淬火处理

（2）按转矩估算轴的最小直径应用式（13—2）估算，由表13—3取C=118。 于是得d1=C3p0.3mm=22.3mm。 x1183n60d1为最小轴径。圆整取d1=25mm。

取轴肩高a=2.5mm，则各轴段直径为

d2=d1+2xa=30mm，由于该段轴配合轴承，选取选取深沟球轴承轻窄

系列6026。

d3=d2+2xa=35mm

l4轴段为轴肩，起定位作用，则d4=45mm。

l5轴段装配凸轮，考虑到凸轮的基圆大小，取d5=35mm。 l6轴段装配轴承，则d6=d2=30mm。 （3）各轴段长度的设计

l1轴段配合剪切皮带轮，则l1=皮带轮厚度=10mm。

l2轴段装配轴承和轴承盖，为了装配的合理性和统一性，取l2=50mm。 l3=72.8mm

l4轴段为轴肩，l4=5mm。

l5轴段装配凸轮，既l5=凸轮的厚度=30mm。

l6轴段装配套筒，轴承，则l6=5mm+B+（1~2）mm=5+16+2=23mm。

（4）平键的选择

轴段5：d5=35mm，l5=30mm，装配凸轮。

查表选取平键公称尺寸bxh=8x7，键长l=16mm。 键槽：轴t=5mm，毂t1=3.3mm。

（五）轴5的设计（同组数据得） 如下图所示：

（1）选择轴的材料 45钢作淬火处理

（2）按转矩估算轴的最小直径应用式（13—2）估算，由表13—3取A=118。

于是得d1=A3p0.3mm=22.3mm。 x1183n60d1为最小轴径。该轴段安装棉签传送轮 ，因而有键槽应加大3%—

7%，圆整取d1=25mm。

取轴肩高a=2.5mm，则各轴段直径为

d2=d1+2xa=30mm，由于该段轴配合轴承，选取选取深沟球轴承轻窄

系列6026。

d3=d2+2xa=35mm

l4段轴装配轴承，即d4=d2=30mm。 （3）各轴段长度的设计

l1=卷棉皮带轮宽度=75mm。

l2轴承段装配轴承轴承盖，则l2=B+S+（1~2）mm=30mm。 考虑轴的装配关系和统一性，取l3=67.8mm。 l4段轴装配轴承，则 l4=B+（1~2）mm=18mm。 （4）平键的选择

轴段1：d1=25mm，l1=75mm，装配皮带轮。

查表选取平键公称尺寸bxh=8x7，键长l=45mm。 键槽：轴t=4mm，毂t1=3.3mm。

（六）轴6的设计（同组数据得）

如下图所示：

（1）选择轴的材料 45钢作淬火处理

（2）按转矩估算轴的最小直径应用式（13—2）估算，由表13—3取A=118。

p0.3mm=22.3mm。 于是得d1=Ax1183n603d1为最小轴径。圆整取d1=25mm。

由于该段轴配合轴承，选取选取深沟球轴承轻窄系列6025。 取轴肩高a=2.5mm，则各轴段直径为

d2=d1+2xa=30mm，

d3=d2+2xa=35mm

l4段轴装配轴承，即d4=d1=25mm。 （3）各轴段长度的设计

l1轴段装配轴承和套筒，即l1=B+5mm+（1~2）mm+2mm=24mm。 l2轴段装配齿轮，即l2=b-（1~2）mm=50.4-2=48.4mm。 l3轴段为轴肩，定位齿轮，l3=9mm。

l4段轴装配轴承，则l4=B+（1~2）mm=15+2=17mm。 （4）平键的选择

轴段2：d2=30mm，l2=48.4mm，装配齿轮。

查表选取平键公称尺寸bxh=8x7，键长l=32mm。 键槽：轴t=4mm，毂t1=3.3mm。

（七）轴7的设计 （同组数据得） 如下图所示：

（1）选择轴的材料 45钢作淬火处理 （2）按转矩估算轴的最小直径应用式（13—2）估算，由表13—3取A=118。

于是得d1=A3p0.3mm=20.8mm。 x1183n72d1为最小轴径。该轴段安装皮带轮，因而有键槽应加大3%—7%，圆整

取d1=25mm。

取轴肩高a=2.5mm，则各轴段直径为

d2=d1+2xa=30mm，由于该段轴配合轴承，选取选取深沟球轴承轻窄系列6026。

d3=d2+2xa=35mm

l4段轴装配轴承，即d4=d2=30mm。 （3）各轴段长度的设计

l1=卷棉皮带轮宽度=75mm。

l2轴承段装配轴承轴承盖，则l2=B+S+（1~2）mm=30mm。 考虑轴的装配关系和统一性，取l3=67.8mm。 l4段轴装配轴承，则 l4=B+（1~2）mm=18mm。 （4）平键的选择

轴段1：d1=25mm，l1=75mm，装配皮带轮。

查表选取平键公称尺寸bxh=8x7，键长l=45mm。 键槽：轴t=4mm，毂t1=3.3mm。

（八）轴8的设计（同组数据得） 如下图所示：

（1）选择轴的材料 45钢作淬火处理 （2）按转矩估算轴的最小直径应用式（13—2）估算，由表13—3取A=118。

于是得d1=A3p0.3mm=20.8mm。 x1183n72d1为最小轴径。该轴段安装皮带轮，因而有键槽应加大3%—7%，圆整

取d1=25mm。

取轴肩高a=2.5mm，则各轴段直径为

d2=d1+2xa=30mm，由于该段轴配合轴承，选取选取深沟球轴承轻窄系列6026。

l3轴段为轴肩，定位齿轮，d3 =40mm。 d4=35mm

l5轴段装配轴承，即l5=d2=30mm。

（3）各轴段的长度设计

l1轴段装配皮带轮，l1=皮带轮的厚度=65mm。 l2轴段装配轴承，套筒和轴承盖，l2=38mm。 l3轴段为轴肩，l3=5mm。

l4轴段装配齿轮，即l4=b=55.4mm。

l5轴段装配轴承，即l5=B+（1~2）mm=19mm。 （4）平键的选择

轴段1 ：d1=25mm，l1=75mm，装配皮带轮。

轴段4：查表选取平键公称尺寸bxh=8x7，键长l=45mm。 键槽：轴t=4mm，毂t1=3.3mm。

d4=35mm，l4=55.4mm，装配齿轮。

查表选取平键公称尺寸bxh=10x8，键长l=40mm。 键槽：轴t=5mm，毂t1=3.3mm。

十一、卷棉机的优点及缺点

（一）优点：

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.执行原件多为底副，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.整体运动过程中没有速度突变，原件受用寿命较高。 9.体积小。 （二）缺点：

1.由于是四杆机构，所以机械效率较低。

2.不完全齿轮在工作的时候小轮会有一定的震动，尽管采用了变为修正（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。 （三）解决方案：

1.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。

2.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机构，可以获得更好的机械性能。

十二、心得体会：

随着放假日子的到来，课程设计也接近了尾声。经过将近一周的奋战我的课程设计终于完成了。在没有做课程设计以前觉得课程设计只是对这两年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程设计发现自己的看法有点太片面。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程设计使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。

我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。

在此要感谢我们的指导老师佟老师对我们悉心的指导，感谢老师们给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在这次设计过程中进一步培养了我的机械设计的能力立正确的设计思想，常用的机械零件掌握，机械传动装置和简单机械设计的方法总的来说，所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。

参考文献

主要：

[1]机械原理课本 第七版

[2]机械原理课程设计 ：华中科技大学出版 其次：

[1]徐灏.机械设计手册（第3、4、5卷）.北京：机械工业出版社.2001 [2]王晓晴.机械制图.武汉：湖北科学出版社.2004 [3]何兆太.毕业设计指南.武汉：中国地质大学出版社.2003 [4]吴宗泽.高等机械设计.北京：清华大学出版社.2005 [5]彭文生等主编.机械设计.武汉：华中理工大学出版社.2004 [6]黄锡恺.郑文伟主编.机械原理.北京：高等教育出版社.2004 [7]邓星钟.机电传动控制.武汉：华中理工大学出版社.2007