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河北建筑工程學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯
系別： 城市建設(shè)
專(zhuān)業(yè)： 環(huán)境工程
班級(jí)： 環(huán)境031
姓名： 劉志祥
學(xué)號(hào)： 2003313131
外文出處：S.N. Mahnik et al. / Chemosphere
66 (2007) 30–37
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)：
簽字：
年 月 日
2、外文資料翻譯譯文
5-氟尿嘧啶、阿霉素和柔紅霉素在
醫(yī)院廢水中的去向和通過(guò)活性污泥法
的去除以及通過(guò)膜生物反應(yīng)系統(tǒng)的治理
摘要：抗腫瘤藥應(yīng)用于癌癥的治療,最終通過(guò)人類(lèi)排泄排入醫(yī)院廢水。 在本文研究中，維也納大學(xué)醫(yī)院腫瘤住院病房污水管中的原廢水在兩年中被檢測(cè)了98天，用以觀測(cè)5-氟尿嘧啶(5-FU)、阿霉素(DOX)、阿霉素、柔紅霉素的細(xì)胞抑制作用。在下一步工作中,消除毒品的膜生物反應(yīng)系統(tǒng)被探討。此外,他們?cè)趶U水中的生命期和通過(guò)活性污泥法的消除效果，通過(guò)放射性同位素標(biāo)記的物質(zhì)來(lái)研究。在監(jiān)控期間, 濃度范圍<8.6 －124 ug/l的5-氟尿嘧啶(5-FU)和<0.26 － 1.35ug/l的阿霉素(DOX)被測(cè)定。濃度分析與通過(guò)投入產(chǎn)出模型推算出來(lái)的最低范圍相吻合。通過(guò)膜生物反應(yīng)器治理的腫瘤廢水以及在維也納大學(xué)醫(yī)院廢水分析的濃度結(jié)果都低于檢測(cè)限。通過(guò)對(duì)被放射性同位素標(biāo)記的化合物的調(diào)查顯示5-氟尿嘧啶在低于檢測(cè)限濃度下，在液相階段可以去除。但是, 高達(dá)25%的被放射性同位素標(biāo)記的等量毒品在氣相時(shí)被發(fā)現(xiàn)，只有有極少部分在固相被發(fā)現(xiàn)，這表明至少有一部分是可以用藥物降解的。如蒽90%以上在液相可以被去除。在這種情況下,吸附懸浮固體似乎是用于消除的主要方法，因?yàn)楦哌_(dá)30%的被放射性同位素標(biāo)記的等量毒品在固相階段被檢測(cè)。
調(diào)查結(jié)果表明，我國(guó)抗癌藥物在污水處理廠，用吸附或降解法去除。
關(guān)鍵詞：蒽；5-氟尿嘧啶；醫(yī)院污水；監(jiān)測(cè)；消除；活性污泥
1.引言
在過(guò)去幾年，癌癥治療中越來(lái)越多的使用了抗癌藥物，這是一個(gè)新興的環(huán)保問(wèn)題，可以預(yù)計(jì)，由于醫(yī)療制度的發(fā)展和人們對(duì)生命的更高的期望，這種抗癌藥物的消費(fèi)量會(huì)日益增長(zhǎng)。
細(xì)胞抑制屬于CMR(致癌、致突變和生殖毒性的)藥物。他們通常部分經(jīng)轉(zhuǎn)化排入醫(yī)院的污水中，部分甚至沒(méi)經(jīng)任何轉(zhuǎn)化，在藥物治療中通過(guò)病人的尿液和糞便直接排入。因此，他們被假設(shè)為和環(huán)保相關(guān)的化合物。由于醫(yī)院污水到達(dá)市政污水管網(wǎng)時(shí)到達(dá)一般未經(jīng)任何初步治理，醫(yī)院不可否認(rèn)的成為抗癌藥物釋放源的代表。在維也納大學(xué)醫(yī)院（VUH）近80%的癌癥療法是在門(mén)診治療病房，即病人出院后用藥。隨后，藥品也直接排入市政污水管網(wǎng)。其在醫(yī)院污水中測(cè)量出的數(shù)量可作為區(qū)別疑似污染問(wèn)題的重要的一個(gè)起點(diǎn)。尤其在德國(guó)，調(diào)查一直活躍在檢測(cè)在病人用藥后的環(huán)境中細(xì)胞抑制的命運(yùn)。Steger-Hartmann等(1996年) 在污水管中的樣品中測(cè)定抗腫瘤藥中，環(huán)磷酰胺和環(huán)磷酰胺的濃度分別為146ng /l和24 ng/l，Kummerer (2000) 在一家腫瘤醫(yī)院廢水中發(fā)現(xiàn)環(huán)磷酰胺的濃度為0.006-1.9ng /l，環(huán)磷酰胺的濃度為0.02－4.5 ng/l。在城市污水處理廠的進(jìn)水口接收的環(huán)磷酰胺環(huán)磷酰胺測(cè)定的濃度為0.01－0.03 g/l，0.006-0.14 g/l，在污水處理的觀測(cè)期間，無(wú)任何明顯的減少。這些成果經(jīng)Kummerer等 (1997)調(diào)查核準(zhǔn)。這項(xiàng)研究中，醫(yī)院污水中測(cè)定的環(huán)磷酰胺的平均濃度為109克每升。在城市污水處理廠進(jìn)水口發(fā)現(xiàn)的濃度為6.2－8.5 g/l，污水中的濃度為6.5－9.3 g/l。
其中最常用的治療癌癥的藥物是抗癌藥物類(lèi)中的5-氟尿嘧啶。 因此，它可作為一種試驗(yàn)性的物質(zhì)，用以評(píng)估來(lái)自醫(yī)院的污水物質(zhì)對(duì)環(huán)境污染。1997年在奧地利(sattelberger，1999)，5-氟尿嘧啶的消耗總額為119kg，2001年在維也納大學(xué)醫(yī)院（VUH），5-氟尿嘧啶的消耗總額為4.74kg。這種藥物治療乳腺癌、皮膚癌、膀胱癌與肺癌，每平體表的劑量從200至1000毫克不等((Dorr 和Von Hoff，1994)。約2-35%的藥品在24小時(shí)內(nèi)經(jīng)由尿液排出。 (Diasio 和 Harris，1989； Schalhorn和Kuhl，1992； Dorr和Von Hoff，1994)。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)表明5-氟尿嘧啶由于其對(duì)人體的致癌作用至今還未給予分類(lèi)(癌癥研究所，1987)。
阿霉素(DOX)、阿霉素(EPI)、柔紅霉素(DAUN)屬于蒽類(lèi)。2001年，這些藥物在維也納大學(xué)醫(yī)院（VUH）的消費(fèi)總額為0.25 kg。 該化合物常用于血液和固體腫瘤的治療，包括急性白血病、高檔淋巴瘤、乳腺癌、膀胱癌(Dorr 和Von Hoff, 1994)。蒽的劑量范圍為15-120毫克每平體表。約3.5％－5.7％的阿霉素(DOX)，11％的阿霉素(EPI)和13％－15％的柔紅霉素(DAUN)在24小時(shí)內(nèi)經(jīng)由尿液排出。代謝物包括有毒化合物如阿霉素醇（Doxorubicinol），柔紅霉素醇（daunorubicinol）或阿霉素醇（epirubicinol）和無(wú)毒物如7-羥基和7-脫氧苷(Dorr 和 Von Hoff，1994)。國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)將阿霉素(DOX)和柔紅霉素(DAUN) 分類(lèi)為第二類(lèi)(包括A和B) ，2A類(lèi)意味著也許可能致癌，2B類(lèi)意味著很可能致癌(癌癥研究所，1987年)。
這項(xiàng)研究的主要目的是通過(guò)計(jì)算廢水的濃度，來(lái)確定在維也納大學(xué)醫(yī)院（VUH）腫瘤住院病房下水道系統(tǒng)中選定的細(xì)胞抑制的濃度，監(jiān)測(cè)實(shí)際濃度，探究在膜生物反應(yīng)系統(tǒng)中物質(zhì)的消除。這項(xiàng)研究的另一個(gè)目的是提供一個(gè)更好的對(duì)他們?cè)趶U水中的命運(yùn)的了解和通過(guò)活性污泥法將他們的消除。
圖1：5-氟尿嘧啶(5-FU)、阿霉素(DOX)、阿霉素、柔紅霉的化學(xué)結(jié)構(gòu)
2. 材料和方法
2.1實(shí)驗(yàn)材料
通過(guò)用放射性同位素標(biāo)記化合物進(jìn)行試驗(yàn)，被[2-14C]標(biāo)記的5-氟尿嘧啶購(gòu)自ARC (American RadioLabelled Chemicals Inc，St. Louis，MO)，通過(guò)〔14-14C]標(biāo)記的阿霉素鹽酸鹽購(gòu)自Amersham公司(Buckinghamshire，England)。化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 閃爍的液體最適氟是來(lái)自惠普(明言染色體、波士頓、馬)。新鮮城市污水從boku大學(xué)自然資源和應(yīng)用生命科學(xué)學(xué)院當(dāng)?shù)氐南滤乐斜槐贸槌霾⑹占絻?chǔ)存罐中。 活性污泥取自一個(gè)被boku大學(xué)自然資源和應(yīng)用生命科學(xué)學(xué)院當(dāng)?shù)氐南滤乐械奈鬯耆葸^(guò)的序批式反應(yīng)器中。通過(guò)放射性同位素標(biāo)記藥物的測(cè)試，懸浮固體平均濃度為8–17.6 g/l。測(cè)定依據(jù)據(jù)德國(guó)指南進(jìn)行(DEV, 2003)。
3. 實(shí)驗(yàn)安排
3.1 監(jiān)測(cè)在腫瘤住院病房的污水和維也納大學(xué)醫(yī)院（VUH）的出水口
維也納大學(xué)醫(yī)院腫瘤住院病房的下水道系統(tǒng)以在超過(guò)24小時(shí)后，允許收取18位病人全額廢水(3個(gè)廁所和3個(gè)淋浴) ((Lenz等，2005)的方式進(jìn)行了改建。污水管道與中央收集系統(tǒng)分開(kāi)，并連接到維也納大學(xué)醫(yī)院的技術(shù)研究所的兩個(gè)1000升的儲(chǔ)罐中(見(jiàn)圖 2)。在試驗(yàn)處理廠，一膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)附屬在1000升的儲(chǔ)罐。該系統(tǒng)包括一個(gè)有1毫米格柵的140升攪拌池，一個(gè)150升的曝氣池、 一個(gè)超濾艙和一個(gè)儲(chǔ)存過(guò)濾后污水的污水池。這個(gè)生物反應(yīng)系統(tǒng)在液壓負(fù)荷100–200 l/h，即水力停留時(shí)間為20-24小時(shí)才能起作用。膜生物反應(yīng)器由曝氣池和外部的管狀超濾艙組成（MOLSEP，低谷過(guò)濾股份有限公司，德國(guó))。曝氣池中的懸浮物濃度為11.8-15.2 g/l。超濾艙運(yùn)作有polysulfonmembrane(活躍表面=1平方米，截流面=100kd)在橫流模式。
在兩年不同時(shí)間總共98天的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行四個(gè)時(shí)段監(jiān)控(監(jiān)測(cè)1-4)。在1監(jiān)測(cè)期間，1000升的儲(chǔ)罐被采樣器1進(jìn)行采樣。在2-4監(jiān)測(cè)期間，廢水樣本在不同的地點(diǎn)采樣：把1000升的儲(chǔ)罐內(nèi)的污水混合15分鐘后進(jìn)行采樣(采樣器1)，在原水經(jīng)過(guò)攪拌池的格柵后進(jìn)行采樣(采樣器2)，在出水口進(jìn)行污水采樣(采樣器3)。這些樣品在進(jìn)行分析前均存放在零下20度的環(huán)境中。另外維也納大學(xué)醫(yī)院（VUH）的原始廢水樣品在兩個(gè)不同的時(shí)間進(jìn)行采樣。在進(jìn)入市政污水排放系統(tǒng)之前，在4個(gè)采樣流出點(diǎn)進(jìn)行匯集樣本的采集。
圖2：維也納大學(xué)醫(yī)院設(shè)計(jì)的抽樣
3.2計(jì)算廢水濃度
為了找出監(jiān)測(cè)結(jié)果和服用劑量之間的關(guān)系，人體排泄率及服用藥物數(shù)量被用于計(jì)算在腫瘤住院病房下水道污水的最小和最大的濃度范圍(mahnik等，2003)。
3.3 測(cè)定細(xì)胞抑制的分析方法
所有廢水樣品均在5000×g的中離心10分鐘，經(jīng)過(guò)孔徑0.22 ug的無(wú)菌過(guò)濾器來(lái)清除懸浮固體。
為分析5-氟尿嘧啶，樣品的pH值 (50毫升)通過(guò)醋酸調(diào)整到4.5。固相萃取柱通過(guò)甲醇進(jìn)行預(yù)處理，水和醋酸鈉做緩沖液。5-氟尿嘧啶在8毫升的甲醇中洗脫(pH＝9)。洗脫液的溶劑通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)行干燥，殘?jiān)谂鹕熬彌_劑的作用下被分解(pH＝9)。當(dāng)用毛細(xì)管電泳儀分析發(fā)現(xiàn)，5-氟尿嘧啶在265納米時(shí)被監(jiān)測(cè)出具有典型遷移時(shí)間21分鐘，極限量化(LOQ) 18.6 ug/l (mahnik等，2004)。
為了分析蒽，樣品的pH值通過(guò)氫氧化鈉調(diào)整到7.5。固相萃取柱(C8柱)由甲醇進(jìn)行預(yù)處理， 水、磷酸鹽和含2%牛血清白蛋白做緩沖液(BSA，w/v)。由于水中沒(méi)有顯示標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性回歸，我們加入了BSA，從而利用高蛋白與蒽的結(jié)合能力。藥物在1.5毫升的甲醇/三氯甲烷（1：2，體積/體積)的溶劑中洗脫。洗脫液的溶劑通過(guò)蒸發(fā)進(jìn)行干燥，殘?jiān)?00 ug30%的乙腈，10mm70％的鉀基磷酸氫鈣緩沖液中被溶解。高效液相色譜分析使用10mm的鉀基磷酸氫鈣緩沖液和乙腈洗提液。物質(zhì)通過(guò)它們?cè)跓晒鈷呙韬蟮谋Ａ魰r(shí)間來(lái)鑒定，通過(guò)最高值的范圍使之量化(Mahnik等，新聞)。阿霉素(EPI)和阿霉素(DOX)的LOQ為0.26 ug/l，柔紅霉素為0.29 ug/l。
3.4 一批通過(guò)放射性同位素標(biāo)記化合物的試點(diǎn)——廢水的命運(yùn)和活性污泥法的消除
為了探究廢水的命運(yùn)和活性污泥法消除實(shí)驗(yàn)的效果，兩個(gè)濃度分別為5微克每升和500微克每升被[2-14C] 標(biāo)記的5-氟尿嘧啶和一個(gè)濃度為2500微克每升被[14-14C]標(biāo)記的阿霉素鹽酸鹽被用來(lái)做試驗(yàn)。
上述濃度的物質(zhì)被培育在9毫升的廢水或活性污泥中24小時(shí)動(dòng)力學(xué)。當(dāng)物質(zhì)被培育在活性污泥中，產(chǎn)生的二氧化碳通過(guò)1克的裝滿(mǎn)蘇打和石灰水的U形管被收集。為了優(yōu)化分析，蘇打石灰水為了計(jì)算被分成了三部分。把樣本用攪拌器攪拌(KS 501 D Janke和 Kunkel) 在開(kāi)始時(shí)，0.5小時(shí)，1小時(shí)，3小時(shí)，4小時(shí)，6小時(shí)和24小時(shí)分別采取標(biāo)本。離心沉淀后(2分鐘，9300×g)，上層漂浮物、固體廢物和蘇打和石灰水通過(guò)閃爍計(jì)數(shù)器被計(jì)數(shù)了300次(wallac141液體閃爍計(jì)數(shù)器)。一比較，同等濃度的5-氟尿嘧啶倒在滲透水和阿霉素(DOX)倒在50%的滲透水和二甲基亞砜，體積/體積得到驗(yàn)證。
4. 結(jié)果與討論
4.1. 監(jiān)測(cè)腫瘤住院病房的廢水
為了評(píng)估腫瘤住院病房下水道中抑制細(xì)胞的濃度的數(shù)量,我們對(duì)3個(gè)廢水采樣器監(jiān)測(cè)了98天。在圖3中，分析和計(jì)算了采樣器1中顯示的5-氟尿嘧啶（5-FU）和阿霉素(DOX)的濃度。樣本所有時(shí)期的結(jié)果在表1中顯示。在監(jiān)測(cè)1-4中，樣本1中5-氟尿嘧啶（5-FU）的濃度從<8.6ug/l變化到124ug/l。計(jì)濃度算結(jié)果與考慮排泄率2%成線性排列?？傮w來(lái)說(shuō)，在1000升中會(huì)發(fā)現(xiàn)0.6-4.5%。
在分析時(shí)蒽廢水采樣器1 時(shí)，在濃度<0.26-1.39ug時(shí)，監(jiān)測(cè)1和3時(shí)只有阿霉素(DOX)被監(jiān)測(cè)到了。結(jié)果可以同計(jì)算考慮排泄率0.5％進(jìn)行對(duì)比(mahnik等,2003)?？傮w上管理數(shù)量的0.17-0.35%在監(jiān)測(cè)器1和3中被發(fā)現(xiàn)了。在取樣時(shí)期，EPI和DAUN僅僅偶然的或根本監(jiān)測(cè)不到。
分析采樣的污水膜生物反應(yīng)器(采樣器3)的5-氟尿嘧啶（5-FU）和阿霉素(DOX)濃度的影響低于LOD，并且還分析了混合膜生物反應(yīng)器系統(tǒng)(采樣器2)濃度產(chǎn)量低于LOD。
水池樣本中維也納大學(xué)醫(yī)院（VUH）的影響的分析導(dǎo)致在觀測(cè)期內(nèi)4個(gè)樣本點(diǎn)濃度低于LOD。
下水道重建使腫瘤下水道選擇性樣本成為可能（見(jiàn)圖2）。其他醫(yī)藥資源（如廢物處置等）可以被剔除，因?yàn)楦鶕?jù)澳大利亞知道方針抑制細(xì)胞生產(chǎn)從細(xì)胞毒素的藥物中被分類(lèi)為有毒廢物（sn53510）并必須焚燒剔除。雖然化學(xué)分析的結(jié)果同計(jì)算數(shù)據(jù)成線性排列，但是下水道中的總量跟被控制的數(shù)量比卻隨著時(shí)間的變化一直減少。有下面集中可能的解釋?zhuān)?、只有75％的腫瘤住院病房的廁所同儲(chǔ)水罐相連；2、不能確保與之相連的廁所被病人使用；3、人體排泄率差異很大；4、沒(méi)有經(jīng)過(guò)過(guò)慮吸附的廢水（24h）存儲(chǔ)可能發(fā)生。由于存貯過(guò)程中懸浮固體的出現(xiàn)和生產(chǎn)生物數(shù)量可以孵化、減少會(huì)成為為什么5-氟尿嘧啶（5-FU）和阿霉素(DOX)都沒(méi)有在取樣器2中發(fā)現(xiàn)的原因。樣本原料的吸附作用可以被5-氟尿嘧啶（5-FU）排除，正像Mahnik 等(2003)描述的那樣。 Ku¨mmerer (2000)計(jì)算了在醫(yī)院的影響濃度范圍從3.9到112.8ug/l，這些數(shù)據(jù)排列成跟維也納大學(xué)醫(yī)院（VUH）腫瘤下水道中確定濃度的范圍成相同的序列，但是，并沒(méi)有被分析所證實(shí)。Ku¨mmerer (2000)進(jìn)一步提到，在市政原廢水和在下水道治理工廠排泄物中0.04道1.13ug/l的濃度是可以預(yù)計(jì)的，因?yàn)?-氟尿嘧啶（5-FU）可以被認(rèn)為是沒(méi)有經(jīng)過(guò)剔除就直接通過(guò)處理廠的下水道。這個(gè)濃度范圍同Mahnik 等(2003)計(jì)算的維也納大學(xué)醫(yī)院（VUH）流出物濃度范圍類(lèi)似（0.1-1.4ug/l）。
圖3：5-氟尿嘧啶(5-FU)、阿霉素(DOX)的計(jì)算濃度和分析濃度
8
醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì)
前言
全自動(dòng)棉簽機(jī)是按照國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)設(shè)計(jì)和制造的一種自動(dòng)化程序高、高速、高效生產(chǎn)衛(wèi)生棉簽。自動(dòng)卷棉設(shè)備它填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。
該機(jī)能制造棉簽，具有綜合性能強(qiáng)，棉頭飽滿(mǎn)、表面光潔、外形均勻、棉頭與棒體纏繞牢固，產(chǎn)品完全達(dá)到國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)，該機(jī)可根據(jù)不同用途的棉簽，電子控制調(diào)節(jié)棉頭大小滿(mǎn)足各種使用要求。該機(jī)每小時(shí)可生產(chǎn)棉簽3600支，克服了傳統(tǒng)手工卷制效率低、棉簽頭大小不均、衛(wèi)生條件差的缺點(diǎn)，該機(jī)暢銷(xiāo)與國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。
本設(shè)備適用范圍可以用于個(gè)衛(wèi)生材料廠，也適用于棉簽用量大的大中型醫(yī)院，家庭小型企業(yè)，創(chuàng)業(yè)致富的好途徑。
我所設(shè)計(jì)的棉簽機(jī)實(shí)現(xiàn)了送棉，楸面棉，送簽和卷棉于一體的全自動(dòng)化功能。
其主要設(shè)計(jì)思路來(lái)自于對(duì)手工卷棉動(dòng)作分解,然后按照相應(yīng)功能的機(jī)構(gòu)部件進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)比,選定,以及優(yōu)化組合.綜合利用槽輪機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng),凸輪連桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng),不完全齒輪的間歇運(yùn)動(dòng),摩擦輪機(jī)構(gòu)以及減速器的定植調(diào)速比的設(shè)定.定量送料,定位傳送和摩擦壓力的設(shè)計(jì)都需要人工數(shù)據(jù)處理.利用Auto Cad軟件強(qiáng)大繪圖功能,和Word的編輯功能,把設(shè)計(jì)方案圖文并茂,栩栩如生.
目 錄
1總論及設(shè)計(jì)要求 3
1.1功能要求 3
1.2工作原理以及工藝動(dòng)作流程圖 4
2傳動(dòng)方案和減速器總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 5
2.1擬訂傳動(dòng)方案 5
2.1.1動(dòng)機(jī)的選取 .................................................................................................................... ..7
3主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 8
3.1送料機(jī)構(gòu) 8
3.2楸棉機(jī)構(gòu) 10
3.3卷棉機(jī)構(gòu) 12
4機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案擬定 14
4.1擬定的方案 14
5方案的評(píng)價(jià) 16
5.1評(píng)價(jià)方案表 16
6系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理 18
6.1方案b的數(shù)據(jù)處理 18
6.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理 19
6.3成品的尺寸設(shè)計(jì) 20
總結(jié) 21
致謝 .........................................................................................................................................................22
參考文獻(xiàn)..............................................................................................................................23
1總論及設(shè)計(jì)要求
1.功能要求
全自動(dòng)醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)送棉、楸棉、送棉和卷棉的一體化功能。醫(yī)院通用的簽桿直徑約3mm，長(zhǎng)約為70mm，卷棉部分長(zhǎng)約20—25mm，每分種能生產(chǎn)60支。
卷棉機(jī)由送棉機(jī)構(gòu)，壓棉機(jī)構(gòu)，楸棉機(jī)構(gòu)，送簽機(jī)構(gòu)，卷棉機(jī)構(gòu)以及電動(dòng)機(jī)組成。
選擇送棉機(jī)構(gòu)時(shí)考慮到棉花很軟，要實(shí)施持棉以直線、間隙、定長(zhǎng)地將適量條狀送入壓（夾）棉、楸棉機(jī)構(gòu)，可用帶刺構(gòu)件走直線軌跡段把棉條拉向前進(jìn)，走非直線段時(shí)從棉條中退出，但此時(shí)要將棉條壓住。我所設(shè)計(jì)的兩種方案中采用兩滾輪壓緊棉條，同時(shí)，在繼續(xù)運(yùn)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)楸棉，但需與棘輪、槽輪或不完全齒輪機(jī)構(gòu)聯(lián)接，以實(shí)現(xiàn)間隙送進(jìn)的功能。
實(shí)現(xiàn)送簽的功能是使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置，我采用將一堆簽桿放入漏斗箱逐一的送到能產(chǎn)生一定壓緊力的構(gòu)件上，同時(shí)一邊自轉(zhuǎn)，一邊沿導(dǎo)棉槽移動(dòng)完成卷棉動(dòng)作。此外，壓緊機(jī)構(gòu)也有兩種方案。
2傳動(dòng)方案和減速器總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
2.1擬訂傳動(dòng)方案
機(jī)器一般由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)三部分組成如圖２－１：
1——電動(dòng)機(jī) 2——聯(lián)軸器 3——減速器
２.１.1 初步選擇電機(jī)和分配各級(jí)傳動(dòng)比
（一）電動(dòng)機(jī)的選擇
選擇電機(jī)類(lèi)型： 電動(dòng)機(jī)是機(jī)器中運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的來(lái)源，其種類(lèi)很多，有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)機(jī)、蒸汽機(jī)、水輪機(jī)、氣輪機(jī)、液動(dòng)機(jī)等。電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、控制方便、維護(hù)容易，一般機(jī)械上大多數(shù)是均采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
電動(dòng)機(jī)已經(jīng)是系列化了，通常由專(zhuān)門(mén)的工廠按標(biāo)準(zhǔn)系列成批或大量生產(chǎn)。機(jī)械設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)工作的載荷、工作的要求、工作的環(huán)境、安裝的要求及尺寸、重量有無(wú)特殊限制等條件，從產(chǎn)品目錄中選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式、容量和轉(zhuǎn)速，確定具體的型號(hào)。
擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)型式。
生產(chǎn)的單位一般用三相交流電源，如無(wú)特殊的要求（如在較大范圍內(nèi)平穩(wěn)地調(diào)速，經(jīng)常啟動(dòng)和反轉(zhuǎn)等），通常都采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。我國(guó)已制定了一標(biāo)準(zhǔn)的Ｙ系列是一般用途的全封閉的自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，適用于不易燃、不易爆、無(wú)腐蝕氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械，如金屬切削機(jī)床、風(fēng)機(jī)、輸送機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械食品機(jī)械等。由于Ｙ系列還具有啟動(dòng)性好的優(yōu)點(diǎn)，因此也適合某些對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求較高的機(jī)械。
三相交流異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)其額定功率和滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速的不同，具有系列型號(hào)。為適應(yīng)不同的安裝需要，同一類(lèi)的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)又制成若干種安裝形式。各類(lèi)型的電動(dòng)機(jī)的參數(shù)和外型及安裝尺寸可查手冊(cè)。
選定電動(dòng)機(jī)的容量：
電動(dòng)機(jī)的容量選得合適與否，對(duì)電動(dòng)機(jī)的工作和經(jīng)濟(jì)性都有影響。當(dāng)容量小于工作要求時(shí)，電動(dòng)機(jī)不能保證工作裝置的正常的工作，或使用電動(dòng)機(jī)因長(zhǎng)期的過(guò)載而過(guò)早損壞；容量過(guò)大則電動(dòng)機(jī)的價(jià)格高，能量不能充分利用，且常常不在滿(mǎn)載下運(yùn)行，其效率和功率的因數(shù)都較低，造成浪費(fèi)。
電機(jī)的容量的主要由電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)的發(fā)熱情況決定，而發(fā)熱又與其工作情況決定。
工作機(jī)所需工作功率，應(yīng)由機(jī)器工作阻力和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算得來(lái)的，可按下式計(jì)算：
其中：T——工作機(jī)的阻力矩，；
n——工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，；
傳動(dòng)裝置的總效率組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率之積，即
其中： 分別為軸承、齒輪、斜齒輪的傳動(dòng)效率
按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取一級(jí)傳動(dòng)i1=20-50，二級(jí)圓柱直齒輪的傳動(dòng)比i2=4-6, 三級(jí)圓柱直齒輪的傳動(dòng)比i3=2-4,總的傳動(dòng)范圍為40-200.
根據(jù)附Ⅱ。2選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)
經(jīng)過(guò)綜合考慮決定選用Y132S—8型號(hào)電動(dòng)機(jī)
考慮減小噪聲、振動(dòng)等方面的要求時(shí)，最好選用帶傳動(dòng)。當(dāng)原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)輪時(shí)，由于帶與帶輪間的摩擦（或嚙合），便拖動(dòng)從動(dòng)輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并傳遞一定動(dòng)力。帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)、選價(jià)低廉以及緩沖吸振等特點(diǎn)，在近代機(jī)械中被廣泛應(yīng)用。
圖２-２帶傳動(dòng)
圖２-３鏈傳動(dòng)
但是齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不宜用于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。
蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比大，承載能力較齒輪低，常布置在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)，以獲得較小的結(jié)構(gòu)尺寸；同時(shí)，摩擦力大，發(fā)熱大。同時(shí)蝸桿傳動(dòng)在嚙合處有相對(duì)滑動(dòng)。當(dāng)滑動(dòng)速度很大，工作條件不夠良好時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的摩擦與磨損，從而引起過(guò)分發(fā)熱，使?jié)櫥闆r惡化，因而摩擦損失較大，效率低；
根據(jù)以上的分析比較，再結(jié)合要求的工作條件可以得到，在此采用帶傳動(dòng)。
3主要執(zhí)行結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
3.1送料機(jī)構(gòu)
方案a:槽輪機(jī)構(gòu)
1——主動(dòng)銷(xiāo)輪 2——從動(dòng)槽輪 3，4——滾輪 5——棉條
方案a所采用的送棉機(jī)構(gòu)是如圖3—1所示的槽輪機(jī)構(gòu)。其主要由槽輪1—2和滾輪3—4的串聯(lián)而成，當(dāng)主動(dòng)銷(xiāo)輪1由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連而作等速連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)圓柱銷(xiāo)未進(jìn)入徑向槽時(shí)，槽輪因鎖住而靜止；當(dāng)圓銷(xiāo)進(jìn)入徑向槽時(shí)，槽輪2在圓銷(xiāo)的驅(qū)動(dòng)下順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)輪連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)槽輪和滾輪4夾住棉條5向前送進(jìn)，完全實(shí)現(xiàn)定量，定長(zhǎng)，并以間隙、直線送棉功能。
方案b：不完全齒輪機(jī)構(gòu)
1——不完全齒輪 2——棉條 3——滾輪
方案b所采用送棉機(jī)構(gòu)是如圖3—2所示的不完全齒輪機(jī)構(gòu)。其主要由不完全齒輪和一個(gè)滾輪串聯(lián)而成。 當(dāng)不完全齒輪由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)而作等速順時(shí)針連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，當(dāng)?shù)谝幻洱X還未到達(dá)棉條時(shí)，棉條因無(wú)摩擦力而不能向前送進(jìn)；而當(dāng)?shù)谝幻洱X接觸到棉條，同時(shí)與滾輪嚙合時(shí)，產(chǎn)生摩擦夾帶棉條向前送進(jìn)，直到最后一枚齒脫離滾輪，而停止送棉。當(dāng)主動(dòng)不完全齒輪作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，完全實(shí)現(xiàn)定量，定長(zhǎng)，并以間隙、直線送棉功能。
其中不完全齒輪的外圈部分是由橡膠模具制成。
分析其原因如下：
① 考慮到棉花很軟，如使用鋼制不完全齒輪，在抓棉時(shí)很容易將棉條抓斷；使用外圈為橡膠齒的不完全齒輪，質(zhì)地相對(duì)柔軟，又有彈性。
② 如果橡膠齒磨損，可以及時(shí)更換。
③ 橡膠齒輪與鋼制齒輪的造價(jià)相比較，前者較為經(jīng)濟(jì)。
3.2楸棉機(jī)構(gòu)
方案a: 凸輪機(jī)構(gòu)
1——凸輪 2——彈簧 3——沖壓板 4——底座 5——刀具
方案a所采用的楸棉機(jī)構(gòu)如圖3—3所示。其主要由主動(dòng)凸輪、彈簧、沖壓板、刀具和底座組成。當(dāng)主動(dòng)凸輪隨傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作等速順時(shí)針連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)構(gòu)件3，使之往下運(yùn)動(dòng)進(jìn)而壓住棉條，由于構(gòu)件3剛好與刀具5相切，從而完成壓棉、楸棉的動(dòng)作。當(dāng)主動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)到回程時(shí)，構(gòu)件3沒(méi)有推力，受到彈簧2的彈力回到原處。與此同時(shí)送棉機(jī)構(gòu)將棉條送到構(gòu)件3下，以此來(lái)完成下一次的壓楸棉的動(dòng)作。
安裝刀具5和緩沖機(jī)構(gòu)的好處：
① 比較鋒利的刀具在構(gòu)件3和下面的緩沖機(jī)構(gòu)保證了棉條順利的切割。
② 切割下來(lái)的棉條完整。
方案b :爪輪機(jī)構(gòu)
1、4——爪輪 2——棉條 3——橡膠塊
方案b所采用的楸棉機(jī)構(gòu)如圖3—4所示。其主要由兩個(gè)爪輪串聯(lián)而成。當(dāng)主動(dòng)爪輪1由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作順時(shí)針等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，嵌入爪輪1的橡膠塊轉(zhuǎn)到另一個(gè)爪輪的橡膠塊相遇時(shí)，夾送到的條棉2價(jià)在其中，靠彈性壓緊，繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將條棉楸斷。在實(shí)現(xiàn)壓棉和楸棉時(shí)，還需要在方案b中的送棉機(jī)構(gòu)（圖3——1所示）的配合，因?yàn)闆](méi)有它的壓緊力，本機(jī)構(gòu)就不能完成該功能。
3.3卷棉機(jī)構(gòu)
方案a:
1——漏斗狀簽箱 2、4——輸送機(jī)構(gòu) 3——簽桿 5、8——條棉 6——導(dǎo)棉槽 7——靜止摩擦片
方案a所采用的卷棉機(jī)構(gòu)如圖3—5所示。起主要由主動(dòng)輸送機(jī)構(gòu)、漏斗狀簽箱和導(dǎo)棉槽組成。將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱1內(nèi)，漏斗口限制簽桿3只能一根一根地通過(guò)，由漏斗口下的輸送構(gòu)件2和4同步將簽桿送入到導(dǎo)棉槽，進(jìn)至與在導(dǎo)棉槽7內(nèi)的靜止摩擦片7接觸后，在摩擦力作用下簽桿3自轉(zhuǎn)，此時(shí)簽桿的外露在輸送機(jī)構(gòu)4外的頭部（約長(zhǎng)25mm）與導(dǎo)棉槽8中的條棉相遇，使條棉卷在簽桿上。
設(shè)計(jì)要求：漏斗狀簽箱1的口寬的大小應(yīng)與簽桿的直徑差不多。這既能使簽桿逐一的通過(guò)漏斗口，又防止簽斗內(nèi)簽桿相互擠造成卡住。
方案b:
1——漏斗狀簽箱 2——簽桿 3——條棉 4——輸送機(jī)構(gòu) 5——齒行帶 6——拖板 7——靜止摩擦片 8——彈簧 9——壓板 10——卷輪
方案b 所采用的卷棉機(jī)構(gòu)如圖3—6所示。起主要由卷輪、漏斗狀簽箱、送棉機(jī)構(gòu)、拖板和靜止摩擦片壓板組成。將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱1內(nèi)，漏斗口限制簽桿2只能一根一根地通過(guò)，由漏斗口下的卷輪5帶離簽箱1，，進(jìn)至與在壓板9的靜止摩擦片7接觸后，在摩擦力作用下簽桿2一面前進(jìn)，一面自轉(zhuǎn)，此時(shí)簽桿的外露在輸送機(jī)構(gòu)4外的頭部（約長(zhǎng)25mm）與導(dǎo)棉槽8中的條棉相遇，且有一定的壓緊力，使條棉卷在簽桿上。
4機(jī)械運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案擬定
4.1擬定的方案
在第三章中，我已經(jīng)分析了a,b兩個(gè)方案的各構(gòu)件的功能特點(diǎn)。根據(jù)形態(tài)學(xué)矩陣的分析和原理?，F(xiàn)在對(duì)它們進(jìn)行最佳組合。如圖
方案a
1——漏斗狀簽箱
2、4——輸送機(jī)構(gòu)
3——簽桿
5——凸輪機(jī)構(gòu)
6——正壓機(jī)構(gòu)
7——底座
8——不完全齒輪
9——滾輪
方案b
1——主動(dòng)銷(xiāo)輪
2——槽輪
3——滾輪
4，11——爪輪
5——橡膠塊
6——齒形帶
7——壓板
8——支板
9——漏斗狀簽箱
10——簽桿
１２——卷輪
5方案的評(píng)價(jià)
5.1評(píng)價(jià)方案表
序號(hào)
評(píng)價(jià)項(xiàng)目
評(píng)價(jià)等級(jí)
評(píng)價(jià)尺度（評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)）
1
功能目標(biāo)完成情況
很好
好
較好
不太好
不好
10
8
5
3
0
2
工作原理的先進(jìn)性
先進(jìn)
較先進(jìn)
一般
落后
10
8
4
0
3
系統(tǒng)的工作效率
高
較高
一般
低
10
8
4
0
4
系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的精度
高
較高
一般
低
10
8
4
0
5
系統(tǒng)的復(fù)雜程度
簡(jiǎn)單
較復(fù)雜
復(fù)雜
10
5
0
6
系統(tǒng)方案的可靠性
可靠
較可靠
一般
不可靠
10
8
4
0
7
系統(tǒng)方案的新穎性
新穎
較新穎
一般
不新穎
10
8
4
0
8
系統(tǒng)方案的實(shí)用性
實(shí)用
一般
不實(shí)用
10
5
0
9
系統(tǒng)方案的經(jīng)濟(jì)成本
低
較低
高
較高
10
8
4
0
10
系統(tǒng)方案的環(huán)保問(wèn)題
好
較好
不好
10
5
0
項(xiàng)目
方案
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦
⑧
⑨
⑩
累計(jì)得分
a
5
4
8
10
5
10
8
4
4
10
58
b
8
8
8
8
10
10
8
4
8
10
72
“＋＋”：“很好”，“＋”：“好”，“－”：“不好”。
方案評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)
方案a
方案b
成本低
+
++
便于加工
+
+
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
-
+
便于方便
+
+
操作方便
++
++
總計(jì)
5“+”，
1個(gè)“—”
7個(gè)“+”
顯而易見(jiàn)，綜上所評(píng)方案B為最佳方案。
6系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理
6.1方案b的數(shù)據(jù)處理
圖6—1
1——主動(dòng)銷(xiāo)輪 2——槽輪 3——滾輪 4，11——爪輪 5——橡膠塊
6——履帶 7——壓板 8——支板 10——簽桿
設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：
卷棉機(jī)的生產(chǎn)率：60支/分鐘
卷棉機(jī)構(gòu)和送簽機(jī)構(gòu)5的轉(zhuǎn)速：v5=0.1m/s 卷輪的轉(zhuǎn)速n=2 (rad/s)
楸棉機(jī)構(gòu)：爪輪的轉(zhuǎn)速3： n3=2π (rad/s)
送棉機(jī)構(gòu)：主動(dòng)銷(xiāo)輪1的轉(zhuǎn)速：n1=8π(rad/s) 槽輪2 n2=2π(rad/s)
零件尺寸設(shè)計(jì)：
r1=60/πmm r2=50/πmm r3=50/πmm r5=100/πmm
履帶長(zhǎng)600mm 壓板15cm 履帶缺口深度3mm
6.2傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理
計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比
在前面的方案設(shè)計(jì)中已確定此次設(shè)計(jì)的減速器為齒輪傳動(dòng)，并且采用展開(kāi)式傳動(dòng)。
分配原則：
1、 使各級(jí)的傳動(dòng)的承載能力大致相同（齒面的接觸強(qiáng)度大致相等）。
2、 使減速器能獲得最小的外形尺寸和重量。
3、 使各級(jí)傳動(dòng)中大齒輪的浸油深度大致相等，潤(rùn)滑方便。
選用減速器為2級(jí)傳動(dòng)，經(jīng)過(guò)2級(jí)變速后，再經(jīng)過(guò)傳動(dòng)得到需要的轉(zhuǎn)速和方向，經(jīng)過(guò)綜合考慮選得：i1=28.25 i2=4 i3=π
軸名
參數(shù)
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ
轉(zhuǎn)速(rad/s)
輸入功率KW
710 8π 2π 2 2
2.2 2.046 1.98 1.925 1.905
傳動(dòng)比
效率
28.25 4 π 1
0.93 0.97 0.97 0.99
傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)：
齒輪
參數(shù)
3 4 5 6
齒數(shù)
8 32 16 32
模數(shù) mm
5 5 5 5
6.3成品的尺寸設(shè)計(jì)
包裝尺寸：長(zhǎng)×寬×高 1650×810×1300
重量： 150kg
總結(jié)
緊張的課程設(shè)計(jì)順利結(jié)束了。在這設(shè)計(jì)過(guò)程中，我從原來(lái)對(duì)本專(zhuān)業(yè)并不十分了解的狀況下,開(kāi)始系統(tǒng)的運(yùn)用了所學(xué)的機(jī)械基礎(chǔ)知識(shí)，加深了對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的理解和掌握.并且,培養(yǎng)了我查閱機(jī)械類(lèi)書(shū)籍的能力,為我以后的學(xué)習(xí)打下了扎實(shí)的基礎(chǔ)。
機(jī)械設(shè)計(jì)作為一門(mén)傳統(tǒng)的基礎(chǔ)學(xué)科，內(nèi)容豐富，涉及面廣。在新的歷史條件下，機(jī)械學(xué)與電子電氣、液壓等多種學(xué)科，聯(lián)系更為緊密，它的綜合性更強(qiáng)。相信我們工科學(xué)生在進(jìn)行了認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)、金工實(shí)習(xí)、生產(chǎn)實(shí)習(xí)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)實(shí)習(xí)，特別是以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)大學(xué)階段的知識(shí)的掌握會(huì)更加牢固。同時(shí)在以后的學(xué)習(xí)中會(huì)不斷拓寬自己的知識(shí)面，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，一定能更好的掌握機(jī)械知識(shí)。
最后，非常感謝張宏老師的關(guān)心指導(dǎo)和其他同學(xué)的協(xié)作！
致 謝
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行時(shí)，曾遇到重重的困難，使我深感自己所學(xué)知識(shí)的不足。從設(shè)計(jì)一開(kāi)始就得到劉媛媛老師的大力支持，無(wú)私支援。在此向張宏老師表示忠心的感謝。并感謝所有給與我?guī)椭睦蠋?、同學(xué)。
由于本人水平有限，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)漏之處，敬請(qǐng)各位老師給予批評(píng)指正，不勝感謝。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，既是對(duì)已學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，也對(duì)一些以前沒(méi)有涉及過(guò)的知識(shí)進(jìn)行了應(yīng)用。對(duì)已學(xué)過(guò)的知識(shí)的再一次復(fù)習(xí)、綜合，對(duì)這部分內(nèi)容又一次進(jìn)行了更深刻的認(rèn)識(shí)。而另外一部分知識(shí)，通過(guò)張宏老師的指導(dǎo)和自己查閱資料，對(duì)這部分內(nèi)容有了一定的理解和認(rèn)識(shí)。這對(duì)以后走上工作崗位，進(jìn)行獨(dú)立的工作設(shè)計(jì)有很大的幫助。
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12 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)
醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí)
指導(dǎo)教師
日 期 2012.6
塔里木大學(xué)教務(wù)處制
塔里木大學(xué)
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告
課題名稱(chēng) 醫(yī)用棉簽卷棉機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
所屬學(xué)院 機(jī)械電氣化工程學(xué)院
專(zhuān) 業(yè) 農(nóng)業(yè)機(jī)械化及其自動(dòng)化
班 級(jí) 12-1
指導(dǎo)教師
1.12.22
機(jī)械電氣化工程學(xué)院教務(wù)辦制
一、 本課題來(lái)源及研究的目的和意義
1.1課題來(lái)源
全自動(dòng)棉簽機(jī)是按照國(guó)家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)設(shè)計(jì)和制造的一種自動(dòng)化程序高、 高速、高效生產(chǎn)衛(wèi)生棉簽。自動(dòng)卷棉設(shè)備它填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白.該機(jī)能制造棉簽， 具有綜合性能強(qiáng)，棉頭飽滿(mǎn)、表面光潔、外形均勻、棉頭與棒體纏繞牢固，產(chǎn)品 完全達(dá)到國(guó)家要求標(biāo)準(zhǔn)，該機(jī)可根據(jù)不同用途的棉簽，電子控制調(diào)節(jié)棉頭大小滿(mǎn) 足各種使用要求。該機(jī)每小時(shí)可生產(chǎn)棉簽 3600 支，克服了傳統(tǒng)手工卷制效率低、 棉簽頭大小不均、衛(wèi)生條件差的缺點(diǎn)。
1.2研究目的
本設(shè)備適用范圍可以用于個(gè)衛(wèi)生材料廠，也適用于棉簽用量大的大中型醫(yī) 院， 家庭小型企業(yè)， 創(chuàng)業(yè)致富的好途徑。 我所設(shè)計(jì)的棉簽機(jī)實(shí)現(xiàn)了送棉， 楸面棉， 送簽和卷棉于一體的全自動(dòng)化功能。 其主要設(shè)計(jì)思路來(lái)自于對(duì)手工卷棉動(dòng)作分解,然后按照相應(yīng)功能的機(jī)構(gòu)部件 進(jìn)行設(shè)計(jì),對(duì)比,選定,以及優(yōu)化組合.綜合利用槽輪機(jī)構(gòu)的間歇運(yùn)動(dòng),凸輪連桿的 往復(fù)運(yùn)動(dòng),不完全齒輪的間歇運(yùn)動(dòng),摩擦輪機(jī)構(gòu)以及減速器的定植調(diào)速比的設(shè)定. 定量送料,定位傳送和摩擦壓力的設(shè)計(jì)都需要人工數(shù)據(jù)處理.
1.3研究意義
醫(yī)院應(yīng)用的棉簽日耗量很大，以往均由醫(yī)護(hù)人員在值班間歇中用手工卷制，工作量很大，擬用機(jī)器代替手工卷制棉簽。提高效率。
二、醫(yī)用卷棉機(jī)所涉及的問(wèn)題在國(guó)內(nèi)（外）研究現(xiàn)狀及分析
2.1研究現(xiàn)狀
《中國(guó)卷棉機(jī)市場(chǎng)分析及競(jìng)爭(zhēng)策略研究報(bào)告》是基于中經(jīng)先略市場(chǎng)咨詢(xún)中心對(duì)卷棉機(jī)市場(chǎng)廣泛、深入的調(diào)查，并結(jié)合國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、商務(wù)部、工商部門(mén)、海關(guān)、行業(yè)協(xié)會(huì)等官方權(quán)威數(shù)據(jù)，由中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究網(wǎng)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)共同完成。
2.2問(wèn)題分析
主要針對(duì)卷棉機(jī)進(jìn)行市場(chǎng)及競(jìng)爭(zhēng)分析，重點(diǎn)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究，主要包括：宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境、行業(yè)總體發(fā)展、市場(chǎng)運(yùn)行分析、進(jìn)出口狀況、替代品發(fā)展、關(guān)聯(lián)行業(yè)發(fā)展、競(jìng)爭(zhēng)格局、競(jìng)爭(zhēng)策略、主要企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)等。
三、所涉及的任務(wù)要求及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
3.1任務(wù)要求
制作出用機(jī)器代替人工卷棉的機(jī)器，具有效率的卷棉機(jī)
3.2實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析
1）根據(jù)工藝動(dòng)作要求擬定運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。
2）進(jìn)行送棉、揪棉、送簽、卷棉四個(gè)機(jī)構(gòu)的選型，實(shí)現(xiàn)上述4個(gè)動(dòng)作的配合。
3）機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的評(píng)定和選擇。
4）根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)擬定機(jī)械傳動(dòng)方案；
5）畫(huà)出機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖（機(jī)械運(yùn)動(dòng)示意圖）；
6）對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸計(jì)算。
四、本課題需要重點(diǎn)研究的、關(guān)鍵的問(wèn)題及解決的思路
4.1重點(diǎn)研究
本課題重點(diǎn)研究的是醫(yī)用卷棉機(jī)的設(shè)計(jì)問(wèn)題
4.2關(guān)鍵問(wèn)題
關(guān)鍵的問(wèn)題在于揪棉。我們用手工方式揪棉時(shí)，首先要用兩只手的拇指和食指分別在兩處捏緊，然后相對(duì)拉扯，揪下定長(zhǎng)的條棉。用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作時(shí)，可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上，然后在另一端既實(shí)現(xiàn)壓緊又實(shí)現(xiàn)拉扯動(dòng)作，前者稱(chēng)壓棉動(dòng)作，后者稱(chēng)揪棉動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的機(jī)構(gòu)必須有以下幾個(gè)功能:
(1)完成壓棉動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，其壓頭對(duì)條棉有一定的壓力，并且要將壓力保持一定的時(shí)間，使揪棉時(shí)，壓頭下的條棉不致滑移；
(2)完成揪棉動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，其壓頭一方面有壓緊條棉的功能，又要使壓頭在保持壓緊力的狀態(tài)下有向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的可能，以完成揪棉動(dòng)作；
(3)采用適當(dāng)?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷；
(4)條棉厚薄不勻時(shí)，機(jī)構(gòu)能自動(dòng)調(diào)整壓緊力，或者揪棉時(shí)發(fā)現(xiàn)壓緊力不夠，要能加以調(diào)節(jié)。
4.3解決的思路
設(shè)計(jì)方案上的思路可歸納為下4點(diǎn)：
1）送棉可采用兩滾輪壓緊棉條、對(duì)滾送進(jìn)，送進(jìn)方式可采用間歇運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量送棉。
2）揪棉時(shí)應(yīng)采用壓棉和揪棉兩個(gè)動(dòng)作，壓棉可采用凸輪機(jī)構(gòu)推動(dòng)推桿壓緊棉條，為使自動(dòng)調(diào)整壓緊力中間可加一彈簧。揪棉可采用對(duì)滾爪輪在轉(zhuǎn)動(dòng)中揪斷棉條。
3）送簽可采用漏斗口均勻進(jìn)出簽桿，為避免簽桿卡在漏斗口，可將漏斗作一定振動(dòng)。
4）卷棉可將簽桿送至導(dǎo)棉槽，并使簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并移動(dòng)而產(chǎn)生卷棉，如采用帶槽的塑料帶通過(guò)撓性傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
五、完成本課題所必須的工作條件及解決的辦法
5.1工作條件
多齒輪傳動(dòng)和雙曲柄傳動(dòng)
5.2解決的辦法
在設(shè)計(jì)中，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)機(jī)構(gòu)的執(zhí)行原件比較多，要聯(lián)系各執(zhí)行原件必然要聯(lián)系很多機(jī)構(gòu)，因此執(zhí)行原件的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)和雙曲柄傳動(dòng)（此設(shè)計(jì)要采用齒輪20多個(gè)），由于齒輪傳動(dòng)為高副，在adame下分析較慢，因此運(yùn)動(dòng)的分析大多是在eolidwomke的高副分析能力較弱，因此造型的時(shí)候能采用也是最簡(jiǎn)單最經(jīng)濟(jì)的一種方案。
六、完成本課題的工作方案及進(jìn)度計(jì)劃
6.1工作方案
1、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求
(1)棉花：條狀脫脂棉，寬25~30 mm，自然厚4~5mm。
(2)簽桿：醫(yī)院通用簽桿，直徑約3mm，桿長(zhǎng)約70mm，卷棉部分長(zhǎng)約20~25mm。
(3)生產(chǎn)率：每分鐘卷60支，每支卷取棉塊長(zhǎng)約20~25mm。
(4)卷棉簽機(jī)體積要小，重量輕，工作可靠，外形美觀，成本低，卷出的棉簽松緊適度。
工作原理及工藝動(dòng)作流程圖
6.2進(jìn)度計(jì)劃
第1-2周 準(zhǔn)備階段，搜集有關(guān)資料，準(zhǔn)備參考資料。
第3-4周 請(qǐng)教指導(dǎo)老師，去校工廠進(jìn)行測(cè)量，比較，決定設(shè)計(jì)方案。
第5-6周 根據(jù)工作要求，查閱相關(guān)手冊(cè)，對(duì)各部分機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算，畫(huà)草圖。
第7-8周 運(yùn)用AutoCAD軟件，設(shè)計(jì)工作視圖。
第9-10周 從工藝性能，經(jīng)濟(jì)性能，實(shí)用性能等方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，校核，修訂
七、工藝分解與方案設(shè)計(jì)
7.1工藝分解
按照醫(yī)院用棉簽的手工卷制方法，應(yīng)有取棉、揪棉、取簽、卷棉四個(gè)動(dòng)作。用機(jī)器卷制棉簽時(shí)，仿照手工方式進(jìn)行動(dòng)作分解，可粗分為：定量送棉、壓(夾)棉、揪棉、送簽和卷棉等工藝動(dòng)作。下面就依此工藝動(dòng)作為例，介紹構(gòu)思機(jī)構(gòu)方案的過(guò)程。
1．送棉
將條狀棉通過(guò)機(jī)構(gòu)定時(shí)、適量送入壓(夾)棉、揪棉機(jī)構(gòu)。輸送的對(duì)象是柔軟的棉花，如果采用直線送進(jìn)方式，則送棉機(jī)構(gòu)必須有持棉和直線、間歇、定長(zhǎng)送進(jìn)等功能。持棉的方式可用帶刺構(gòu)件走直線軌跡段時(shí)把棉條拉向前進(jìn)，定非直線段時(shí)從棉條中退出；也可用兩滾輪壓緊棉條、對(duì)滾送進(jìn)等方式。前者在帶刺構(gòu)件脫出時(shí)，要把棉條壓??；后者要實(shí)現(xiàn)間歇送進(jìn)，需與間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，如棘輪機(jī)構(gòu)、槽輪機(jī)構(gòu)或不完全齒輪機(jī)構(gòu)等連接。
2．揪棉
用手工方式揪棉時(shí)，首先要用兩只手的拇指和食指分別在兩處捏緊，然后相對(duì)拉扯，揪下定長(zhǎng)的條棉。用機(jī)器實(shí)現(xiàn)這個(gè)動(dòng)作時(shí)，可將條狀棉的原料端壓緊在固定面上，然后在另一端既實(shí)現(xiàn)壓緊又實(shí)現(xiàn)拉扯動(dòng)作，前者稱(chēng)壓棉動(dòng)作，后者稱(chēng)揪棉動(dòng)作。實(shí)現(xiàn)這些動(dòng)作的機(jī)構(gòu)必須有以下幾個(gè)功能:
(1)完成壓棉動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，其壓頭對(duì)條棉有一定的壓力，并且要將壓力保持一定的時(shí)間，使揪棉時(shí)，壓頭下的條棉不致滑移；
(2)完成揪棉動(dòng)作的機(jī)構(gòu)，其壓頭一方面有壓緊條棉的功能，又要使壓頭在保持壓緊力的狀態(tài)下有向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的可能，以完成揪棉動(dòng)作；
(3)采用適當(dāng)?shù)膲侯^形式，使條棉容易揪斷；
(4)條棉厚薄不勻時(shí)，機(jī)構(gòu)能自動(dòng)調(diào)整壓緊力，或者揪棉時(shí)發(fā)現(xiàn)壓緊力不夠，要能加以調(diào)節(jié)。
3．送簽
在揪下的棉塊落入導(dǎo)棉槽后，將簽桿送至導(dǎo)棉槽上方與棉塊接觸。要使一堆簽桿分成一根一根送至確定位置，有不少辦法，常見(jiàn)的方法是將一堆簽桿放入漏斗狀的簽箱1中，如圖2.40所示。由漏斗口限制簽桿2只能一根一根地通過(guò)，再由漏斗口下的輸送構(gòu)件3簽桿一根一根地送走。為防止斗內(nèi)簽桿相互擠卡住，所以可設(shè)法使漏斗振動(dòng)，或用其它方法使斗內(nèi)簽桿獲得松動(dòng)的機(jī)會(huì)，從而使簽桿能順利地漏出斗口。
4．卷棉
將簽桿送至導(dǎo)棉槽中與棉塊相遇時(shí)，簽桿隨即作自轉(zhuǎn)，將棉塊卷上簽桿；或使簽桿一邊自轉(zhuǎn)、一邊沿導(dǎo)棉槽移動(dòng)完成卷棉動(dòng)作。此動(dòng)作可通過(guò)卷輪自轉(zhuǎn)并與摩擦片接觸，使簽桿產(chǎn)生自轉(zhuǎn)并移動(dòng)而產(chǎn)生卷棉，此時(shí)簽桿外露在卷輪外的頭部（約25mm）與導(dǎo)棉槽中的棉花相遇，且有一定的壓緊力，從而完成卷棉動(dòng)作?；蛘哂脦Р燮У膸鲃?dòng)與摩擦片接觸產(chǎn)生自轉(zhuǎn)完成自轉(zhuǎn)及移動(dòng)的卷棉動(dòng)作。
5．方案總成——總體布置
實(shí)現(xiàn)各工藝動(dòng)作的機(jī)構(gòu)方案選定以后按照操作方便，運(yùn)動(dòng)鏈短，調(diào)整、維修方便，體積小，外形美觀等要求合理布置各機(jī)構(gòu)的位置，稱(chēng)為總體布置。
卷棉簽機(jī)機(jī)構(gòu)布置方案：
機(jī)構(gòu)的主要參數(shù)大致選取如下：槽輪機(jī)構(gòu)用單銷(xiāo)四槽，中心距約50 mm；輥輪直徑根據(jù)送棉長(zhǎng)度和輥輪轉(zhuǎn)角確定，約取直徑D＝30 mm；凸輪機(jī)構(gòu)的升程，根據(jù)條棉被壓緊后的厚度再加調(diào)壓結(jié)構(gòu)裕量選取約10 mm，凸輪軸徑取d＝12mm；機(jī)構(gòu)I中爪輪的直徑根據(jù)楸棉動(dòng)作的轉(zhuǎn)角和行程長(zhǎng)度決定，建議取60 mm；取各機(jī)構(gòu)主動(dòng)軸間齒輪的傳動(dòng)比i＝1，m＝1~1．5mm，中心距60mm。
7.2方案設(shè)計(jì)
1．方案設(shè)計(jì)和總體布置
大體思路已如上述，某些細(xì)節(jié)和機(jī)構(gòu)的選擇尚需設(shè)計(jì)者深入構(gòu)思，分析優(yōu)缺點(diǎn)后確定?？傮w布置和大致尺寸確定后，也許尚有不合適的地方，需重作調(diào)整。選擇方案時(shí)要注意：
(1)傳動(dòng)路線要簡(jiǎn)短，機(jī)構(gòu)要簡(jiǎn)單。
(2)采用的運(yùn)動(dòng)副形式要適當(dāng)。盡可能優(yōu)先采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、效率較高的轉(zhuǎn)動(dòng)副。
(3)傳力性能好。
(4)制造容易，裝配方便。
此外，特別要注意機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的工藝動(dòng)作是否優(yōu)質(zhì)、可靠。
2．繪制機(jī)構(gòu)總體布置簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖
為了使工藝動(dòng)作協(xié)調(diào)配合，并盡可能選擇更合理的參數(shù)，必須在作機(jī)構(gòu)具體設(shè)計(jì)前，合理地規(guī)定各機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件開(kāi)始運(yùn)動(dòng)、實(shí)際工作和終止運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(或相應(yīng)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的位置)，即編制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。
3．機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
根據(jù)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定各執(zhí)行構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，定出相應(yīng)機(jī)構(gòu)主動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)角，再根據(jù)總體布置允許的空間尺寸等條件確定某些必須由設(shè)計(jì)者確定的構(gòu)件尺寸，并設(shè)計(jì)各機(jī)構(gòu)。因?yàn)楦鳈C(jī)構(gòu)型式的選擇取決于揪棉的方式，所以應(yīng)首先確定揪棉機(jī)構(gòu)，然后再設(shè)計(jì)送棉機(jī)構(gòu)或送簽機(jī)構(gòu)、導(dǎo)棉槽和卷棉機(jī)構(gòu)。
4．運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性分析
根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)果，作必要的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力特性分析和檢驗(yàn)。
5．繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
八．整理說(shuō)明書(shū)及完成本課題的工作方案
8.1整理說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中應(yīng)包括設(shè)計(jì)題目、原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求、方案設(shè)計(jì)和選擇的論證、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖、機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取和計(jì)算結(jié)果(用圖解法時(shí)保留作圖輔助線，用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)時(shí)要有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、數(shù)學(xué)模型、標(biāo)識(shí)符說(shuō)明表、計(jì)算程序框圖、打印的程序及運(yùn)行結(jié)果)以及對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果的評(píng)述。
8.2完成本課題的工作方案：
第一：充分的利用身邊的各種資源，如：網(wǎng)絡(luò)文獻(xiàn)、我校的圖書(shū)館中的于此設(shè)計(jì)相關(guān)的藏書(shū)、我校的數(shù)字圖書(shū)庫(kù)等。在這里面收集大量的相關(guān)文獻(xiàn)。仔細(xì)閱讀，尋找相關(guān)的知識(shí)，希望能從尋找和學(xué)習(xí)的過(guò)程中有所啟發(fā)有所感悟。
第二：要從新深入的研習(xí)相關(guān)的力學(xué)知識(shí)，要進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)所需要的動(dòng)力選擇相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)，這是我們?cè)谠O(shè)計(jì)中要達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的必要手段。
第三：在遇到不懂得問(wèn)題時(shí)，要積極聯(lián)系指導(dǎo)老師，虛心向指導(dǎo)老師求教不懂得問(wèn)題；同時(shí)可以與相關(guān)課題的優(yōu)秀同學(xué)交流，求教。
九、卷棉機(jī)的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)
(一)優(yōu)點(diǎn): 優(yōu)點(diǎn): 1.結(jié)構(gòu)較為緊湊,簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本低. 2.執(zhí)行原件間運(yùn)動(dòng)關(guān)系看齒輪來(lái)完成,穩(wěn)定性好. 3.間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用不完全齒輪,可靠性高,條件適應(yīng)性強(qiáng)(由于此機(jī)械 的加工材料為棉花,會(huì)有棉絮產(chǎn)生,因此對(duì)機(jī)械的條件適應(yīng)性有一定要求) . 4.加工的過(guò)程為流水線式加工,一旦工件出現(xiàn)問(wèn)題,查找及維修較容易. 5.執(zhí)行原件多為底副,噪音較小. 6.具有良好的擴(kuò)充性,如加裝氣動(dòng)或 PLC 后,可以使原件間傳動(dòng)的關(guān)系更 為簡(jiǎn)便. 7.自動(dòng)化程度高,全過(guò)程完全不需要有人參與. 8.整體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中沒(méi)有速度突變,原件受用壽命較高. 9.體積小.
(二)缺點(diǎn): 缺點(diǎn): 1.由于是四桿機(jī)構(gòu),所以機(jī)械效率較低. 2.不完全齒輪在工作的時(shí)候小輪會(huì)有一定的震動(dòng), 盡管采用了變?yōu)樾拚?(具 體尺寸可參照上面尺寸設(shè)計(jì)的表格) ,但小輪磨損仍可能較快,因此加工的時(shí) 候應(yīng)采用特殊處理工藝. 3.四桿機(jī)構(gòu)的使用是系統(tǒng)不夠緊湊,體積上比第一種方案大.
(三)解決方案: 解決方案: 1.當(dāng)用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的工作效率要求較高時(shí),可采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)代替四桿機(jī) 構(gòu)作為卷棉機(jī)構(gòu). 2.在允許成本有一定提高的情況下,可以將進(jìn)棉條機(jī)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)控制 齒輪機(jī)構(gòu),可以獲得更好的機(jī)械性能.
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