棉签手工制作大全

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

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。

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

25mm

，自然厚

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

55

支，每支卷取棉块长约

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。

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、

将条状棉通过机构定时、适量送入压棉、

适量送入压棉、

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、

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。

间歇、定长送进等功能。

间歇、定长送进等功能。持棉的方式可用带刺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。

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，

实现拉扯动作，前者称压棉动作，前者称压棉动作，

后者称揪棉动作。

后者称揪棉动作。实现这些动作的机构必须有以下几个功实现这些动作的机构必须有以下几个功

能：

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；

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；

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。

）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，

采用一漏斗均匀送出签杆，为防止漏斗内签杆相互挤卡住，

为防止漏斗内签杆相互挤卡住，

为防止漏斗内签杆相互挤卡住，所以可适当使漏斗所以可适当使漏斗

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

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

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。

自转及移动的卷棉动作。

四、棉卷棉机组成应包括以下部分：

四、棉卷棉机组成应包括以下部分：

(

一

)

凸轮送棉

凸轮送棉

(

二

)

推杆压棉

推杆压棉

(

三

)

对滚揪棉

对滚揪棉

(

四

)

漏斗送签

漏斗送签

(

五

)

卷轮卷棉

卷轮卷棉

五、各工艺动作不同方案的分析比较

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，

必须将滚轮与间歇运动机构，如棘轮机构、

如棘轮机构、

如棘轮机构、槽轮机构或不完全齿轮机构等槽轮机构或不完全齿轮机构等

连接。

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。

件逆向运动。

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

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。

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

作，效率高

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

送棉方案

4

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。

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。

棉。

缺点：结构比前

一种复杂，所用

构件较多。

构件较多。

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

压棉工艺动作方案

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。

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。

而且时间容易控制。

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

压棉方案

3

通过滑块的移动来实现压棉动作。

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。

快。

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

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

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。

一起下沉，使条棉揪断。

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

揪棉方案

4

曲柄机构下压靠剪刃剪断棉条

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

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。

要设置与压棉机构配合好。

揪棉方案

6

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

采用双

凸轮机

构（我

们采用

的机

构）

构）

优点：

凸轮设

计比较

方便，

结构简

单，不

用太多

的构件

的构件

送签工

艺动作

方案

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

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。

杆一根一根地送走。

送棉签方案

1

用牙带送棉签虽然

非常方便

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。

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，

上有撞针，

上有撞针，用来撞动箱体

用来撞动箱体

用来撞动箱体

优点：

分离棉杆非常

分离棉杆非常

有效。

有效。

缺点：想要完成我们

要求的间歇送棉杆

有难度。

有难度。

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

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）

方案）

优点：可以比较好的

分离棉杆。并且可以

达到间歇送签

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

产生自转并沿固定槽移动

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

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。

动签杆跟摩擦片接触。签杆产生自转并随卷轮移动，

签杆产生自转并随卷轮移动，

签杆产生自转并随卷轮移动，达到卷棉的效果。

达到卷棉的效果。

达到卷棉的效果。棘轮棘轮

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。

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，

卷轮的槽中以后，即被卷轮带离签箱，即被卷轮带离签箱，

进到与静止摩擦片接触后，

进到与静止摩擦片接触后，在摩擦力的作用下签杆一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

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

擦片，

擦片，因为带是挠性体，

因为带是挠性体，

因为带是挠性体，所以下面用托板５支承，

所以下面用托板５支承，

所以下面用托板５支承，使签杆４能与摩擦片３压紧，产生摩擦面使签杆４能与摩擦片３压紧，产生摩擦面

自转。

自转。

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。

实现卷棉。

优点：结构简单，卷

优点：结构简单，卷

棉很方便。

棉很方便。

缺点：通过摩擦，可

能成品合率不高

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。

上。

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

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。

卷棉稳定。

缺点：结构复杂，配合

要求高。

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

.

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

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，

哪怕是最司空见惯的东西，如果没有一点理论常识，

如果没有一点理论常识，

如果没有一点理论常识，要想设计出来也不是那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。

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

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

后才有可能趋于成功. .

在课程的设计中曾存在着以下问题：

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。

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，

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，

在造型和装备中出现较多意料之外的问题，

在造型和装备中出现较多意料之外的问题，工作曾一工作曾一

度陷入瘫痪。

机械原理课程设计（医用卷棉机设计方案）

06.27

2、这次的课程设计，小组合作较成功。分工明确，任务分配到个人，充分

发挥每个人的特长，相互学习，共同进步，而且相互的协调也很好。在设计初期

对于设计方案上小组存在较多分歧，

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，

经过讨论最后达成共识，

经过讨论最后达成共识，确定最终方案。

确定最终方案。

确定最终方案。在在

后期工作中也遇到不少难题

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。

将困难一一克服。

这次的大作业，

这次的大作业，让我深刻认识到理论和实践之间的距离。

让我深刻认识到理论和实践之间的距离。

让我深刻认识到理论和实践之间的距离。一个产品的生产，

一个产品的生产，

一个产品的生产，哪怕哪怕

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。

一位。