機(jī)械設(shè)計--平版印刷機(jī)

1、 機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練-機(jī)械系統(tǒng)方案分析與設(shè)計說明書平臺印刷機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計 設(shè)計題目: 平臺印刷機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計_ 班 級: _0000000000 _ 姓 名: _00000 _ 學(xué) 號: _ 200000000 同組其他人員: _000000000000 指導(dǎo)教師: 0000000000000000000000 完成時間: _2012、06、29_目 錄一、工作原理3二、機(jī)器的運(yùn)動方案分析及選擇4（一）設(shè)計數(shù)據(jù)4（二）設(shè)計基本要求4（三）主傳動運(yùn)動方案分析及選擇4（四）方案比較及組合9（五）運(yùn)動循環(huán)圖10三、平臺打印機(jī)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)凸輪從動件的設(shè)計11四、機(jī)器運(yùn)動簡圖14五、機(jī)械設(shè)計總結(jié)與感想14一、工作

2、原理平臺印刷機(jī)的工作原理是復(fù)印原理，即將鉛板上凸出的痕跡借助于油墨壓印到紙張上。平臺印刷機(jī)一般由輸紙、著墨（即將油墨均勻涂抹在嵌于版臺上的鉛板上）、壓印、收紙等四部分組成。如圖6-9所示，平臺印刷機(jī)的壓印動作是在卷有紙張的卷筒與嵌有鉛板的版臺之間進(jìn)行的。整部機(jī)器中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動均由同一電動機(jī)驅(qū)動。運(yùn)動由電動機(jī)經(jīng)過減速裝置i后分成兩路，一路經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動版臺作往復(fù)直移運(yùn)動，另一路經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動滾筒作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)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(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)進(jìn)行收紙

3、作業(yè)。圖-1二、機(jī)器的運(yùn)動方案分析及選擇 (一)設(shè)計數(shù)據(jù)表1設(shè)計的各種參數(shù)低速型高速型印刷生產(chǎn)率(張/小時)1920200040004500版臺行程長度/mm730795壓印區(qū)段長度/mm440415滾筒直徑/mm232360功率/KW1.53轉(zhuǎn)速/（r/min）9401450(二)設(shè)計基本要求（1）要求構(gòu)思合適的機(jī)構(gòu)方案實現(xiàn)平臺印刷機(jī)的主運(yùn)動：版臺作往復(fù)直移運(yùn)動，滾筒作連續(xù)間歇轉(zhuǎn)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(yīng)盡可能

4、?。?；（4）要求機(jī)構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。（三）主傳動運(yùn)動方案分析及選擇根據(jù)前述設(shè)計要求，我們選用低速型，版臺應(yīng)作往復(fù)移動，行程較大，且盡可能使工作行程中有一段勻速運(yùn)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(zhuǎn)動。這些運(yùn)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(guān)系，即滾筒表面點的線速度和版臺速度相等，這可在運(yùn)動鏈中加入運(yùn)動補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使兩者運(yùn)動達(dá)到良好的配合。由此出發(fā)構(gòu)思方案。（1）版臺傳動機(jī)構(gòu)方案方案一：六桿機(jī)構(gòu)。圖-2所示六桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工制造比較容易；作住復(fù)移動的構(gòu)件5（即版臺）的速度是變化的，有急回特性。有擴(kuò)大行

5、程的作用；但由于構(gòu)件數(shù)較多，故機(jī)構(gòu)剛性差，不宜用于高速；此外，此機(jī)構(gòu)的分析計算比較復(fù)雜。圖 -2圖 -3方案二：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的組合。圖-3所示機(jī)構(gòu)由偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)串聯(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(jī)構(gòu)最重要的特點是版臺行程比鉸鏈中心點的行程大一些。此外，由于齒輪中心(相當(dāng)于滑塊的鉸鏈中心)的軌跡對于點偏置。所以上齒條的往復(fù)運(yùn)動有急回運(yùn)動。方案三：雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合 圖-4所示組合機(jī)構(gòu)的下齒條也是可移動的齒條。故可由下齒條輸入另一運(yùn)動，以得到所需的合成運(yùn)動；當(dāng)不考慮下齒條的移動時，上齒條(即版臺)運(yùn)動的行

6、程也是轉(zhuǎn)動副中心點的行程的2倍。這里用兩個連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)主要是考慮到用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滿足版臺的行程要求，而用雙曲柄機(jī)構(gòu)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 -4圖 -5方案四：齒輪可作軸向移動的齒輪齒條機(jī)構(gòu)。圖-5所示齒輪齒條機(jī)構(gòu)的上、下齒條均為可移動的齒條且都與版臺固接在一起。當(dāng)采用凸輪機(jī)構(gòu)(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(fù)移動。若齒輪作勻速轉(zhuǎn)動，則版臺作勻速往復(fù)移動。這將有利于提高印刷質(zhì)量，使整個印刷幅面的印痕濃淡一致。但由于齒輪的撥動機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，故只在印刷幅面較大（如），對印痕濃淡均勻性要求較高時采用。（2

7、）滾筒傳動機(jī)構(gòu)方案圖 -6圖 -7方案一：齒輪齒條機(jī)構(gòu)(轉(zhuǎn)停式滾筒的傳動機(jī)構(gòu))。圖-6所示的滾筒是由版臺上的齒條帶動滾筒上的齒輪轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)的特點是結(jié)構(gòu)簡單，易于保證速度同步的要求。但當(dāng)版臺空回時，滾筒應(yīng)停止轉(zhuǎn)動，因而應(yīng)設(shè)置滾筒與版臺運(yùn)動的脫離裝置(如滾筒與齒輪間裝單向離合器等單向運(yùn)動裝置)及滾筒的定位裝置(如圖-7)。由于滾筒時轉(zhuǎn)時停，慣性力矩校大，不宜用于高速。方案二：齒輪機(jī)構(gòu)。圖-8所示的滾筒是由電動機(jī)通過帶傳動及齒輪減速后，由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動的。因而其運(yùn)動速度是常量。當(dāng)與其配合的版臺由非勻速機(jī)構(gòu)(如前述版臺傳動機(jī)構(gòu)方案1、

8、2、3帶動時，很難滿足速度同步的要求，因而此種機(jī)構(gòu)方案一般只和版臺傳動機(jī)構(gòu)方案4(圖-5)配合使用。 圖-8圖 -9方案三：雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖-9所示為雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的滾筒傳動機(jī)構(gòu)。此傳動機(jī)構(gòu)為非勻速運(yùn)動機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計合適時，可使?jié)L筒在壓印區(qū)段的轉(zhuǎn)速變化平緩，這樣既可保證印刷質(zhì)量，又可減小滾筒直徑。因為這種機(jī)構(gòu)的滾筒作連續(xù)轉(zhuǎn)動，所以其動態(tài)性能比轉(zhuǎn)停式性能簡好。（四）方案比較及組合 表2.版臺傳動機(jī)構(gòu)與滾筒傳動機(jī)構(gòu)方案的組合機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動方案一二三四版臺傳動機(jī)構(gòu)曲柄滑塊-齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)雙曲柄-曲柄滑塊-齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)齒輪可作軸向移動的齒條機(jī)構(gòu)六桿機(jī)構(gòu)滾筒回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)停式滾筒的齒輪齒條傳

9、動機(jī)構(gòu)等速滾筒的齒輪傳動機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動滾筒的雙曲柄機(jī)構(gòu)等速滾筒的齒輪傳動機(jī)構(gòu)方案一的設(shè)計矩陣為一。版臺運(yùn)動（主運(yùn)動）由曲柄滑塊齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)完成，具有急回特性和行程擴(kuò)大功能，結(jié)構(gòu)較緊湊，設(shè)計簡單。滾筒的停轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)由齒輪齒條機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，可以保證滾筒表面點的線速度和版臺速度在壓印區(qū)段完全相等。滾筒與齒輪間裝有單向離合器，以實現(xiàn)滾筒的單向運(yùn)動。采用凸輪機(jī)構(gòu)定位，保證印刷機(jī)構(gòu)每個運(yùn)動循環(huán)中滾筒停歇位置相同。為使版臺回程時版臺不與停歇機(jī)構(gòu)接觸，滾筒下部被削掉一點。方案二的設(shè)計矩陣為二。版臺運(yùn)動（主運(yùn)動）由雙曲柄曲柄滑塊齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)組成，具有急回特性和行程擴(kuò)大功能，并滿足了版臺在壓印區(qū)近視等速的要求，結(jié)

10、構(gòu)較緊湊，機(jī)構(gòu)設(shè)計復(fù)雜。滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動由雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的傳動機(jī)構(gòu)完成，雖然是非等速運(yùn)動機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計合適時，連續(xù)轉(zhuǎn)動式滾筒的動態(tài)性能比停轉(zhuǎn)式滾筒好。方案三的設(shè)計矩陣為三。版臺運(yùn)動（主傳動）由齒輪作軸向移動的齒輪齒條機(jī)構(gòu)完成，版臺作等速往返移動，印刷質(zhì)量較高。但齒輪的撥動機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，且存在沖擊。滾筒的連續(xù)運(yùn)動由齒輪機(jī)構(gòu)完成，該機(jī)構(gòu)只能與版臺等速機(jī)構(gòu)組合使用。方案四的設(shè)計矩陣為四。版臺運(yùn)動（主傳動）由六桿機(jī)構(gòu)完成，版臺作近視勻速壓印前進(jìn)，急速退回運(yùn)動，具有急回特性，但是無法擴(kuò)大行程，滿足了機(jī)構(gòu)設(shè)計的急回特性。滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動由雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的傳動機(jī)構(gòu)完成，雖然是非等速運(yùn)動

11、機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計合適時，連續(xù)轉(zhuǎn)動式滾筒的動態(tài)性能比停轉(zhuǎn)式滾筒好。綜合考慮所有的方案，我們選擇方案一作為平臺印刷機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計的方案。（五）運(yùn)動循環(huán)圖 圖-10三、平臺印刷機(jī)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)凸輪從動件的設(shè)計因曲柄與凸輪為同一輸入軸，轉(zhuǎn)速相同，當(dāng)版臺移動的距離為440mm，即印刷過程結(jié)束。要求滾筒靜止，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過180度時完成印刷過程。所以取基圓半徑為80mm，滾子半徑為30mm,AD兩點的距離為340mm，則擺桿的長度為322mm。取擺桿擺角為20°。凸輪運(yùn)動規(guī)律如下： 表3凸輪運(yùn)動規(guī)律運(yùn)動角0º-40º40º-120º120º-280º2

12、80º-360º運(yùn)動規(guī)律等速返回擺動20º 推桿近休止等速前進(jìn)擺動20º推桿遠(yuǎn)休止圖 11 凸輪形狀圖由已知設(shè)定擺桿的長度為280.6mm，擺桿初始角度18.88º，擺角是20º。則取擺桿2的長度300mm，兩擺桿固定夾角41.12º，搖桿1長度為100mm。圖12擺桿長度設(shè)計圖由圖12此可以得出推桿的行程是138.5mm。得出組合圖,其中推桿長度由運(yùn)動簡圖決定。圖13 凸輪傳動件機(jī)構(gòu)圖 14滾筒運(yùn)動機(jī)構(gòu)齒條與版臺固連，滾筒和棘輪固連，滾筒只能正轉(zhuǎn)，當(dāng)齒輪反轉(zhuǎn)時滾筒靜止。滾筒下部削去極小的弧以防止版臺回程時與滾筒接觸，當(dāng)版臺

13、運(yùn)動回到第二周期時，由凸輪傳動機(jī)構(gòu)對滾筒定位，然后開始第二次印刷。滾筒與齒輪由棘輪相連，當(dāng)齒輪反轉(zhuǎn)時滾筒靜止，并由推桿對滾筒定位。當(dāng)開始第二次印刷時，推桿急速退回。擋塊由彈簧和B點相連只能向下運(yùn)動對滾筒起到定位作用，尺寸定為如圖。圖 15滾筒定位機(jī)構(gòu)四、機(jī)器運(yùn)動簡圖圖-14五、機(jī)械設(shè)計總結(jié)與感想兩周的的機(jī)械原理課程設(shè)計現(xiàn)在告一段落了，在這期間感受頗深，感觸最深的就是“書到用時方恨少”，即使有些已經(jīng)學(xué)完了，但是差不多都忘了。然而在這當(dāng)中也學(xué)到了很多知識。這次機(jī)械原理課程設(shè)計中我們抽題抽到了平臺印刷機(jī)的設(shè)計，拿到課題后我們組仔細(xì)的研究了課題，對課題的傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分類：版臺運(yùn)動傳動機(jī)構(gòu)、滾筒壓印傳

14、動機(jī)構(gòu)、傳動系統(tǒng)機(jī)構(gòu)。我們在一起討論每個機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可行的方案，并對每一個可行方案的優(yōu)缺點進(jìn)行比較，最終選擇每個機(jī)構(gòu)的最優(yōu)方案組合，組成我們組最終的設(shè)計方案。我們組的成員就進(jìn)行分工設(shè)計。我選擇了滾筒的定位裝置凸輪傳動件機(jī)構(gòu)設(shè)計，首先設(shè)計凸輪機(jī)構(gòu)，然后再進(jìn)行傳動桿的設(shè)計。凸輪設(shè)計時，選擇凸輪的基圓半徑，初定擺角，然后根據(jù)凸輪的運(yùn)動循環(huán)圖繪制出凸輪的運(yùn)動圖。再根據(jù)凸輪的運(yùn)動圖繪制凸輪的理論輪廓曲線，定擺桿1的長度。選定擺桿2的長度以及兩個擺桿的夾角，設(shè)計搖桿和推桿的長度。最后各個機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組合成我們的課程設(shè)計機(jī)構(gòu)。在這次課程設(shè)計中有很多的感想，首先不僅增加了我的專業(yè)知識，更重要的是這次課程設(shè)計讓我更加學(xué)會如何將學(xué)的理論知識應(yīng)用于實踐，平時上課時間緊，所學(xué)內(nèi)容很多是理論，無法應(yīng)用于實踐，然而在這次課程設(shè)計過程中有很多知識學(xué)過，但一用到實踐就感覺到很不熟悉，甚至都不知道了，于是就不斷查課本，上網(wǎng)查資料。因此在這次實習(xí)中不僅增強(qiáng)了專業(yè)知識還讓我更加注重理論與實際的結(jié)合了。其次，長時間專注于課程設(shè)計讓我更加學(xué)會