平臺印刷機主傳動機構設計

1、09平臺印刷機主傳動機構設計一、設計圈目設計平臺印刷機主傳動機構。平臺印刷機的工作原理是復印原理，即將鉛版上凸出的痕跡借助丁油墨壓印到紙張上。平臺印刷機一般由輸紙、著墨（即將油墨均勻涂抹在嵌丁版臺上的鉛版上）、壓印、收紙等四 部分組成。如圖2. 48所示，平臺印刷機的壓印動作是在卷有紙張的滾筒與嵌有鉛版的版臺之間進 行的。整部機器中各機構的運動均由同一電動機驅動。運動由電動機經(jīng)過減速裝置i后分成兩路，一路經(jīng)傳動機構I帶動版臺作往復直移運動，另一路經(jīng)傳動機構n帶動滾筒作回轉運動。當版臺與滾筒接觸時，在紙張上壓印出字跡或圖形。傳動機構U圖2.48平臺印刷機工作原理圖2.49 版臺工作行程三區(qū)段版臺

2、工作行程中有三個區(qū)段（如圖2. 49所示）。在第一區(qū)段中，送紙、著墨機構（未畫 出）相繼完成輸紙、著墨作業(yè)；在第二區(qū)段，滾筒和版臺完成壓印動作；在第三區(qū)段中，收 紙機構進行收紙作業(yè)。本題目所要設計的主傳動機構就是指版臺的傳動機構I及滾筒的傳動機構n。二、原始數(shù)據(jù)及設計要求（1）要求構思合適的機構方案實現(xiàn)平臺印刷機的主運動：版臺作往復直移運動，滾筒作連續(xù) 或間歇轉動；（2）為了保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過程中，滾筒與版臺之間無相對滑動，即在壓印區(qū)段， 滾筒表面點的線速度與版臺移動速度相等;（3）為保證整個印刷幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺在壓印區(qū)內(nèi)的速度變化限制在一 定的范圍內(nèi)（應盡可能?。?； 不

3、同類型的平臺印刷機所要求實現(xiàn)的生產(chǎn)率（即每小時印刷張數(shù)）、版臺往復運動的 行程長度及其它設計參數(shù)見下表：一n _ _項百一_丟理低速型高速型印刷生產(chǎn)率（張/小時）19202000P 40004500版臺仃程長度（mm730795壓印區(qū)段長度（mm440415滾筒宜徑（mm232350電機 功率（kw1.53.0參數(shù) 轉速（r/min ）9401450（5）要求機構傳動性能良好，結構緊湊，制造方便。三、設計方案及討論根據(jù)前述設計要求，版臺應作往復移動，行程較大，且盡可能使工作行程中有一段勻速 運動（壓印區(qū)段），并有急回特性；滾筒作間歇（滾停式）或連續(xù)（有勻速段）轉動，這些運動要 求不一定都能得到

4、滿足，但一定要保證版臺和滾筒在壓印段內(nèi)保持純滾動關系，即滾筒表面點的線進度和版臺速度相同，這可在運動鏈中加入運動補償機構，使兩者達到良好的配合。 由此出發(fā)構思方案。1 .版臺傳動機構方案（1）六桿機構 圖2. 50所示六桿機構的結構比較簡單，加工制造比較容易；作往復移 動的構件5（即版臺）的速度是變比的，有急回特性，有擴大行程的作用；但由丁構件數(shù)較多， 故機構剛性差，不宜用丁高速；此外，此機構的分析計算比較復雜。圖2.50六桿機構圖2.51曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構組合（2）曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構的組合圖2. 51所示機構由偏置曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構申聯(lián)組合而成。其中下齒條為固定齒條，

5、上齒條與版臺固連在一起。此組合機構最重要的特點是版臺行程比皎鏈中心點 C的行程大一倍。此外，由丁齒輪中心C（相當丁滑塊的 皎鏈中心）的軌跡對丁點A偏置，所以上齒條的往復運動有急回待性。（3）雙曲柄機構、曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構的申聯(lián)組合圖2. 52所示組合機構的下齒條也是可移動的齒條，故可由下齒條輸入另一運動，以得到所需的合成運動；當不考慮下齒條的移動時，上齒條（即版臺）運動的行程也是轉動副中心點 C的行程的兩倍。這里用兩個 連桿機構申聯(lián)主要是考慮到用曲柄滑塊機構滿足版臺的行程要求， 而用雙曲柄機構滿足版臺 在壓印區(qū)中近似勻速的要求和回程時的急回特性要求。圖2.52雙曲柄機構和差動齒條組合機

6、構圖2.53齒輪齒條機構（4）齒輪可作軸向移動的齒輪齒條機構圖2.53所示齒輪齒條機構的上、下齒條均為可移動的齒條，且都與版臺固接在一起。當采用凸輪機構（圖中未示出）撥動齒輪沿其軸向滑動 動時，可使齒輪時而和上齒條嚙合，時而和下齒條嚙合，從而實現(xiàn)版臺的往復移動；若齒輪 作勻速轉動，則版臺作勻速往復移動。這將有利丁提高印刷質(zhì)量，使整個印刷幅面的印痕濃淡一致。但由丁齒輪的撥動機構較復雜，故只在印刷幅面較大（如2X 2m）,對印痕濃淡均勻性要求較高時采用。2 .滾筒傳動機構方案（1）齒輪齒條機構（轉停式滾筒的傳動機構）圖2. 54所示的滾筒是由版臺上的齒條帶 動滾筒上的齒輪轉動的，因而可保證滾筒表面

7、點的線速度和版臺速度在壓印區(qū)段完全相等的 要求。圖2.54滾筒的齒輪齒條機構圖2.55滾筒的定位裝置此種機構的特點是結構簡單，易丁保證速度同步的要求。但當版臺空回時，滾筒應停止轉動, 因而應設置滾筒與版臺運動的脫離裝置（如滾筒與齒輪間裝單向離合器等單向運動裝置 ）及 滾筒的定位裝置（如圖2. 55）。由丁滾筒時轉時停，慣性力矩較大，不宜用丁高速。（2）齒輪機構 圖2. 56所示的滾筒是由電動機通過帶傳動及齒輪減速后，由齒輪機構 直接帶動的，因而其運動速度是常量。當與其配合的版臺由非勻速機構（如前述版臺傳動機構方案（1）、（2）、（3）帶動時，彳艮難滿足速度同步的要求，因而此種機構方案一般只和版

8、臺傳動 機構方案（4）（圖2. 53）配合使用。圖2.56滾筒的齒輪傳動機構圖2.57滾筒的雙曲柄傳動機構（3） 雙曲柄機構 圖2. 57所示為雙曲柄機構與齒輪機構申聯(lián)組成的滾筒傳動機構。此 傳動機構為非勻速運動機構，但當設計合適時，可使?jié)L筒在壓印區(qū)段的轉速變化平緩，這樣 既可保證印刷質(zhì)量，乂可減小滾筒直徑。因為這種機構的滾筒作連續(xù)轉動，所以其動態(tài)性能 比轉停式滾筒好。3.版臺傳動機構與滾筒傳動機構方案的配合根據(jù)上述各機構方案特點可將版臺傳動機構與滾筒傳動機構方案按下述方式配備形成 四種主傳動機構方案。主傳動機構方案序號InmIV滾筒傳動機構方案序號1123版臺傳動機構方案序號1243值得指出

9、的是：1）印刷機主傳動機構方案I、n中應加設滾筒與版臺的運動脫離機構及滾筒定位機構；2）在按主傳動機構方案IV設計時，為了保證該筒表面點的線速度與版臺往復 運動速度在壓印區(qū)段完全一致，一般應加設運動補償機構，如圖 2. 58所示凸輪補償機構圖2.58版臺運動補償機構 其余方案可由設計者構思。四、設計步驟1. 設計和選擇方案平臺印刷機主傳動方案的設計與選擇， 可根據(jù)原始數(shù)據(jù)和設計要求，并充分考慮各種方案的 特點進行。此外還應考慮以下幾個方面的問題：（1）要求的生產(chǎn)率；（2）印刷紙張幅面大?。ǚ娲?，版臺運動的勻速要求較高）；（3）機構的結構實現(xiàn)的可能性；（4）傳力特性。2. 確定設計路線以平臺印

10、刷機主傳動機構設計方案IV為例，來說明設計路線。首先根據(jù)生產(chǎn)率及壓印區(qū)的速度變化較小的要求，設計滾筒的雙曲柄機構；然后根據(jù)版臺的往復運動行程并考慮有急回特性的要求，設計實現(xiàn)版臺運動的曲柄滑塊機構；再根據(jù)滾筒表面點的線速度與版臺運動速度在壓印區(qū)盡可能接近的原則，設計申接在曲柄滑塊機構前的雙曲柄機構；最后，對已設計出的機構進行運動分析并根據(jù)壓印區(qū)接近勻速的要求，確定 該區(qū)間位置，再求出在該區(qū)間內(nèi)運動時滾筒表面上的點轉過的弧長及版臺上與之相接觸的一 點的位移之間的差值，從而可得出凸輪機構從動件（圖2. 58的下齒條）的位移曲線并據(jù)此設 計出該凸輪輪廓曲線。由丁此方案比較復雜，建議只要學生設計版臺的傳

11、動機構（即包括版臺傳動機構中的雙曲柄機構、曲柄滑塊機構、用丁運動補償?shù)耐馆啓C構）。3 .設計曲柄滑塊機構根據(jù)版臺往復運動的行程，求得滑塊皎鏈點的行程；選定連桿長L與曲柄長R之比入=L/R （一般可在2.84之間選取）、偏距e與曲柄長R之比a =e/R（一股在0.30.4之間）；據(jù)此， 可求出R L、e。4 .設計版臺的雙曲柄機構根據(jù)已知的滾筒速度曲線（由教師給出或給出滾筒雙曲柄機構尺寸，由學生作運動分析 得到），初定壓印區(qū)段后，即可著手設計版臺的雙曲柄機構。（1）首先根據(jù)壓印區(qū)段的滾筒表面點線速度與版臺移動速度相等的要求（或純滾動的要求）,確定版臺的雙曲柄機構中兩連架桿若干對應位置關系（用插值

12、法或圖解法以取34對位置為宜；用優(yōu)化方法則以取610個對應位置為宜）；（2）用圖解法、插值法或函數(shù)平方逼近法或其它優(yōu)化方法設計出該機構5 .用丁運動補償?shù)耐馆啓C構設計（1） 在假設版臺傳動機構系統(tǒng)未安裝運動補償?shù)耐馆啓C構，且下齒條固定不動的情況下，對主傳動系統(tǒng)進行運動分析，求出版臺及滾筒表面點的位移曲線及速度曲線；（2）根據(jù)上述曲線，調(diào)整壓印區(qū)。壓印區(qū)的始點一般應為同速點（即版臺運動速度與滾筒 表面點的速度相同的位置）；壓印區(qū)段的速度變化相對較小且兩條速度曲線相當按近；（3）將壓印區(qū)分成n段，得到n+1個分點，并依次求出滾筒表面點轉過的弧長與版臺位移之間的各個差值As（i） （i =1,2，,

13、n），畫出以曲柄（或凸輪）轉角為橫坐標的As曲線即為凸 輪機構從動件在壓印區(qū)的位移曲線；（4）確定凸輪機構從動件位移曲線中的過渡曲線段，并求出凸輪的理論輪廓；（5）檢驗壓力角和最小曲率半徑，確定滾子直徑，求出凸輪實際廓線。6 .整理設計說明書五、建議完成工作量建議對版臺主傳動機構用計算機進行輔助設計；凸輪輪廓可用圖解以亦可用解析法求出。此外，應完成3號圖紙兩張（主傳動機構系統(tǒng)運動簡圖一張，凸輪位移曲線及凸輪廓線 圖一張）和說明書一份。完成上述任務需2周。目錄一、工作原理6二、機器的運動方案分析及選擇 7（一）設計基本要求7錯誤！未定義書簽。10（二）主傳動運動方案分析及選擇 7（三）方案比較及

14、組合三、機構系統(tǒng)的尺寸設計（一）曲柄滑塊運動尺寸設計.錯誤！未定義書簽。（二）凸輪的設計，錯誤！未定義書簽。（三）機構運動、位移、速度、加速度分析錯誤！未7E義書簽四、數(shù)據(jù)驗證分析，錯誤！未定義書簽。錯誤！未定義書簽。1011傳動機構I傳動機構U減速裝置i五、機器運動簡圖 六、運動循環(huán)圖 七、傳動系統(tǒng)方案設計八、總結與感想12九、參考文獻12一、工作原理平臺印刷機的工作原理是復印原理，即將鉛板上凸出的痕跡借助丁油墨壓印到紙張上。 平臺印刷機一般由輸紙、著墨（即將油墨均勻涂抹在嵌丁版臺上的鉛板上）、壓印、收紙等四部分組成。如圖6-9所示，平臺印刷機的壓印動作是在卷有紙張的卷筒與嵌有鉛板的版臺 之

15、間進行的。整部機器中各機構的運動均由同一電動機驅動。運動由電動機經(jīng)過減速裝置 后分成兩路，一路經(jīng)傳動機構I帶動版臺作往復直移運動， 另一路經(jīng)傳動機構n帶動滾筒作 回轉運動。當版臺與滾筒接觸時，在紙張上壓印出字跡或圖形。版臺工作行程中有三個區(qū)段。 在第一區(qū)段中，送紙、著墨機構相繼完成輸紙、著墨作業(yè)；在第二區(qū)段中，滾筒和版臺完成 壓印動作；在第三區(qū)段中，收紙機構進行收紙作業(yè)。二、機器的運動方案分析及選擇（一）設計基本要求（1）要求構思合適的機構方案實現(xiàn)平臺印刷機的主運動：版臺作往復直移運動，滾筒作連 續(xù)間歇轉動（2）為了保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過程中，滾筒與版臺之間無相對滑動，即在壓印區(qū)段， 滾筒

16、表面點的線速度與版臺移動速度相等。（3） 為保證整個幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺在壓印區(qū)內(nèi)的速度變化限制在一定的范 圍內(nèi)（應盡可能?。?；（4）平臺印刷機分為低速型和高速型兩種類型，兩種類型任選一種進行設計。低速型所要求實現(xiàn)的成產(chǎn)率19202000張/小時、版臺往復運動的行程長度為730mm壓印區(qū)段長度 為440mm滾筒直徑為232mm電動機功率為1.5KW 轉速為940r/min。高速型所要求實 現(xiàn)的成產(chǎn)率40004500張/小時、版臺往復運動的行程長度為 795mm壓印區(qū)段長度為 415mm滾筒直徑為350mm電動機功率為3.0KW 轉速為1450r/min。（5）要求機構傳動性能良好，結

17、構緊湊，制造方便。（二）主傳動運動方案分析及選擇根據(jù)前述設計要求，我們選用低速型，版臺應作往復移動，行程較大，且盡可能使工作 行程中有一段勻速運動（壓印區(qū)段），并有急回特性；滾筒作間歇（滾停式）或連續(xù)（有勻速段） 轉動。這些運動要求不一定都能得到滿足。但一定要保證版臺和滾筒在壓印段內(nèi)保持純滾動關系，即滾筒表面點的線速度和版臺速度相等，這可在運動鏈中加入運動補償機構，使兩者 運動達到良好的配合。由此出發(fā)構思方案。1、版臺傳動機構方案方案一：六桿機構。圖3-9所示六桿機構的結構比較簡單，加工制造比較容易；作住復 移動的構件5 （即版臺）的速度是變化的，有急回特性。有擴大行程的作用；但由于構件數(shù) 較

18、多，故機構剛性差，不宜用于高速；此外，此機構的分析計算比較復雜。圖 3-10方案二：曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構的組合。圖3-10所示機構由偏置曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構申聯(lián)組合而成。其中下齒條為固定齒條，上齒條與版臺固連在一起。此組合 機構最重要的特點是版臺行程比皎鏈中心點 C的行程大一些。此外，由丁齒輪中心 C （相當 丁滑塊的皎鏈中心）的軌跡對丁點A偏置。所以上齒條的往復運動有急回運動。方案三：雙曲柄機構、曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構的申聯(lián)組合圖3-11所示組合機 構的下齒條也是可移動的齒條。故可由下齒條輸入另一運動，以得到所需的合成運動；當不C的行程的2倍。這里而用雙曲柄機構滿考慮下齒條的

19、移動時，上齒條（即版臺）運動的行程也是轉動副中心點 用兩個連桿機構申聯(lián)主要是考慮到用曲柄滑塊機構滿足版臺的行程要求,足版臺在壓印區(qū)中近似勻速的要求和回程時的急回特性要求。r圖 3-12方案四：齒輪可作軸向移動的齒輪齒條機構。圖3-12所示齒輪齒條機構的上、下齒條均為可移動的齒條.且都與版臺固接在一起。當采用凸輪機構（圖中未示出）撥動齒輪沿其軸 向滑動時，可使齒輪時而和上齒條嚙合.時而和下齒條嚙合，從而實現(xiàn)版臺的往復移動。若齒輪作勻速轉動，則版臺作勻速往復移動。這將有利丁提高印刷質(zhì)量，使整個印刷幅面的印2痕濃淡一致。但由丁齒輪的撥動機構較復雜，故只在印刷幅面較大（如2*2m ）,對印痕濃淡均勻性

20、要求較高時采用2、滾筒傳動機構方案圖 3-13圖 3-14方案一：齒輪齒條機構（轉停式滾筒的傳動機構）。圖3-13所示的滾筒是由版臺上的齒條 帶動滾筒上的齒輪轉動的，因而可保證滾筒表面點的線速度和版臺速度在壓印區(qū)段完全等的 要求.此種機構的特點是結構簡單，易丁保證速度同步的要求。但當版臺空回時，滾筒應停止 轉動,因而應設置滾筒與版臺運動的脫離裝置（如滾筒與齒輪間裝單向離合器等單向運動裝置）及滾筒的定位裝置（如圖3-14）。由丁滾筒時轉時停，慣性力矩校大，不宜用丁高速。方案二：齒輪機構。圖3-15所示的滾筒是由電動機通過帶傳動及齒輪減速后，由齒輪機 構直接帶動的。因而其運動速度是常量。當與其配合

21、的版臺由非勻速機構（如前述版臺傳動機構方案1、2、3帶動時，彳艮難滿足速度同步的要求，因而此種機構方案一般只和版臺傳動 機構方案4（圖3-12）配合使用。雙曲柄機枸筒 浪 _方案三：雙曲柄機構。圖3-16所示為雙曲柄機構與齒輪機構申聯(lián)組成的滾筒傳動機構 此傳動機構為非勻速運動機構，但當設計合適時，可使?jié)L筒在壓印區(qū)段的轉速變化平緩，這 樣既可保證印刷質(zhì)量，乂可減小滾筒直徑。因為這種機構的滾筒作連續(xù)轉動，所以其動態(tài)性 能比轉停式性能簡好。值得指出的是：（1）印刷機主傳動機構方案I、n中應加設滾筒與版臺的運動脫離機構及 滾筒定位機構；（2）在按主傳動機構方案IV設計時，為了保證滾筒表面點的線速度與版臺往 復運動速度在壓印區(qū)段完全一致，一般應加設運動補償機構。如圖3-17所示凸輪補償機構其它設計方案可由學生自行構思。圖 3-17（三）方案比較