自動(dòng)機(jī)械 課程設(shè)計(jì)--平臺印刷機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、精品文檔 SHANDONG自動(dòng)機(jī)械課程設(shè)計(jì)說明書 題目： 平臺印刷機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)院：農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院 班級 農(nóng)機(jī)1004班 學(xué)號： 1011044042 設(shè)計(jì)者 陳志強(qiáng) 指導(dǎo)教師 宋井玲 2021 年 6 月 28 日目錄1、平臺印刷機(jī)的工作原理31.1、工作原理及工藝動(dòng)作過程的分析31.2、設(shè)計(jì)要求與技術(shù)條件.32、設(shè)計(jì)思想.32.1.執(zhí)行系統(tǒng)：32.2.傳動(dòng)系統(tǒng)33、參考設(shè)計(jì)方案 4 1.3.1. 版臺運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型4 1.3.2. 滾筒回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選型54、平臺印刷機(jī)高速型的設(shè)計(jì)方案6 1.4.1. 版臺運(yùn)動(dòng)執(zhí)行局部設(shè)計(jì)方案65、執(zhí)行局部機(jī)構(gòu)選擇及具體的尺寸計(jì)算：7 5.1曲柄滑塊：

2、7 5.2.雙面齒條8 5.3.齒條上側(cè)的齒輪 8 1、平臺印刷機(jī)的工作原理1.1、工作原理及工藝動(dòng)作過程的分析 通過幾天的討論并在仔細(xì)分析了任務(wù)書之后發(fā)現(xiàn)，即使是低速型的印刷機(jī)印一張紙的時(shí)間也僅僅是1.8-1.875秒，這需要一個(gè)極其高級精密的送紙、著墨、收紙機(jī)構(gòu)的支持，并且這兩個(gè)過程都是很短暫的，在此暫且不談，此題目主要考慮版臺的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及滾筒的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)如圖下所示。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該表達(dá)出壓印時(shí)的勻速、版臺返回時(shí)的急回。整部機(jī)器中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)均由同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速裝置后分成兩路，一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)版臺作往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，另一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾筒作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)版臺與滾筒接觸時(shí)，在紙

3、張上壓印出字跡或圖形。 版臺工作行程中有三個(gè)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，滾筒和版臺完成壓印動(dòng)作；在第三區(qū)段中，收紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行收紙作業(yè)。 第一與第三區(qū)段是極其短暫的。圖一 平臺印刷機(jī)的工作原理1.2、設(shè)計(jì)要求與技術(shù)條件 平臺印刷機(jī)的主運(yùn)動(dòng)：版臺的往復(fù)直線移動(dòng)及滾筒連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)； 為保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過程中，滾筒與版臺之間無相對滑動(dòng)，即在壓印區(qū)段滾筒外表的線速度必須與版臺的移動(dòng)速度相等； 為保證整個(gè)印刷幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺在壓印區(qū)內(nèi)的線速度變化盡可能小； 本平臺印刷機(jī)所要求實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)率，即每小時(shí)印刷的張數(shù)為19202000，版臺的行程長度為73

4、0 mm ，壓印區(qū)段長度為440 mm ，滾筒直徑為232 mm ，電機(jī)功率1.5 KW，轉(zhuǎn)速940 r/min。 要求機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。2、設(shè)計(jì)思想初次設(shè)計(jì)，參考了課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，認(rèn)為應(yīng)該遵循設(shè)計(jì)時(shí)的一些原那么。2.1.執(zhí)行系統(tǒng)：應(yīng)盡量簡化和縮短運(yùn)動(dòng)鏈，使結(jié)構(gòu)簡單、空間布局緊湊，重視平安因素。2.2.傳動(dòng)系統(tǒng)： 應(yīng)該考慮符合執(zhí)行系統(tǒng)的工況要求并與原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性相匹配，考慮工作要求傳遞的功率和運(yùn)轉(zhuǎn)速度，考慮提高傳動(dòng)效率，考慮結(jié)構(gòu)布置，考慮經(jīng)濟(jì)性，考慮機(jī)械平安運(yùn)轉(zhuǎn)和環(huán)境條件。 1.為了提高印刷效率，版臺必須急回，而送紙著墨收紙其實(shí)是一個(gè)非常短暫的過程，設(shè)計(jì)時(shí)幾乎可以忽略?？?/p>

5、以考慮水平凸輪或者偏置曲柄帶動(dòng)版臺。 2.如果滾筒不能保證和版臺在任何時(shí)候都有相同的線速度，可以考慮離合裝置適時(shí)把滾筒與傳動(dòng)齒輪脫離。如果設(shè)計(jì)時(shí)就能保證滾筒和版臺沒有相對線速度，那么可以允許滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)以便簡化裝置。 3.按照每小時(shí)印2000張的速度計(jì)算，滾筒的轉(zhuǎn)速是33.33 r/min，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速是940 r/min，傳動(dòng)比為28.20，傳動(dòng)比不是很大，所以不應(yīng)該有大小相差很大的兩個(gè)齒輪，況且原那么上也是應(yīng)該盡量防止這種情況的。3、參考設(shè)計(jì)方案 在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中考慮了許多機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)能夠到達(dá)要求，但是由于這些方案都存在一些缺點(diǎn)，沒能成為最終的方案，而這些方案的思路是可以應(yīng)用到其他設(shè)計(jì)中

6、的。3.1. 版臺運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型 凸輪機(jī)構(gòu)：考慮到版臺的運(yùn)動(dòng)比擬復(fù)雜，需要有勻速和急回，而凸輪能滿足這樣的條件，所以設(shè)計(jì)出如下列圖的方案。圖二 參考機(jī)構(gòu)1 這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠通過設(shè)計(jì)凸輪輪廓線來實(shí)現(xiàn)版臺的勻速、急回運(yùn)動(dòng)。缺點(diǎn)是需要一根很長、質(zhì)量很高的彈簧，實(shí)際運(yùn)行中彈簧容易疲勞以至破壞，這個(gè)方案本錢很高。 六桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比擬簡單，加工制造比擬容易，且有急回特性和擴(kuò)大行程的作用，但由于構(gòu)件數(shù)較多，機(jī)構(gòu)剛性差，不宜用于高速；此外，此機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算比擬復(fù)雜。圖三 參考機(jī)構(gòu)2 曲柄搖桿-齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)： 通過搖桿的擺動(dòng)控制齒輪的左右移動(dòng)，這種機(jī)構(gòu)類似于六桿機(jī)構(gòu)，加工比擬容易，有急回，但是不宜用于

7、高速。機(jī)構(gòu)分析的計(jì)算比擬復(fù)雜。曲柄局部會(huì)承受很大的力，這對曲柄的材料就有一定要求，也應(yīng)該考慮一下經(jīng)濟(jì)性。圖四 參考機(jī)構(gòu)3 曲柄滑塊-齒輪齒條組合機(jī)構(gòu) 組合機(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)而成。下齒條是固定的齒條，上齒條是移動(dòng)的雙面齒條且和版臺連接?；瑝K的速度恰好是版臺的2倍，且有急回。9圖五 參考機(jī)構(gòu)43.2. 滾筒回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選型 轉(zhuǎn)停式滾筒的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：由版臺上的齒條帶動(dòng)滾筒上的齒輪實(shí)現(xiàn)版臺和滾筒間的純滾動(dòng)。該機(jī)構(gòu)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(shí)，滾筒應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，因而需要增加滾筒與版臺間的脫離機(jī)構(gòu)，以便版臺空回時(shí)滾筒與版臺脫離。滾筒與版臺運(yùn)動(dòng)的脫離裝置可采用棘輪式

8、超越離合器，如下列圖。圖六 棘輪式超越離合器 當(dāng)大小不同或者方向相反時(shí)，滾筒外圈與內(nèi)圈的齒輪脫離，到達(dá)轉(zhuǎn)停的效果，但由于滾筒時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停，慣性力矩較大，故不宜用于高速印刷場合。 這個(gè)機(jī)構(gòu)只是讓滾筒外圈與齒輪脫離，脫離后滾子隨著版臺運(yùn)動(dòng)，本質(zhì)上并不能解決與版臺脫離的問題，可以再加一個(gè)機(jī)構(gòu)使?jié)L筒在周期內(nèi)固定局部停住，并且把運(yùn)行到這局部時(shí)滾筒與版臺接觸的那局部削平一些，但是應(yīng)該注意的是，計(jì)算時(shí)保證這局部不在壓印區(qū)。圖七 壓印實(shí)例分析圖 齒輪不定軸機(jī)構(gòu)：如上圖是滾筒上齒輪與機(jī)架連接局部機(jī)架的示意圖，軸搭在機(jī)架上。在推程時(shí)加速度向右，正常運(yùn)轉(zhuǎn)；回程過程中，由于急回時(shí)有很大的加速度，加速度在斜槽方向有分量使?jié)L

9、筒和齒輪與齒條分開。這個(gè)機(jī)構(gòu)利用加速度使齒輪與齒條分開，但是最大的問題就是不穩(wěn)定，噪聲大，易磨損?？梢约有┚彌_機(jī)構(gòu)。 利用凸輪控制滾筒和齒輪的軸，在滾筒回程時(shí)將滾筒抬起。 這樣個(gè)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)很不穩(wěn)定，有波動(dòng)，在高速運(yùn)行中容易出現(xiàn)問題。且在滾筒質(zhì)量無法確定的情況下，難以確定滾筒的運(yùn)動(dòng)情況。4、平臺印刷機(jī)高速型的設(shè)計(jì)方案 綜合考慮優(yōu)缺點(diǎn)之后，最終確定平臺印刷機(jī)的方案如下。4.1. 版臺運(yùn)動(dòng)執(zhí)行局部設(shè)計(jì)方案： 采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，如下列圖，它的下齒條是固定的，上齒條是雙面可移動(dòng)的，齒條側(cè)面連接版臺，齒條上面是與滾筒同軸的定軸齒輪，齒輪的分度圓與滾筒外圈大小相等，以保證滾筒與行程的匹配，整個(gè)過程中滾

10、筒和版臺沒有相對速度，滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在曲柄滑塊傳動(dòng)點(diǎn)處A不直接與電機(jī)相連，需要附加一個(gè)配合轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)，讓凸輪機(jī)構(gòu)與加速裝置相連接完成平臺的往復(fù)傳動(dòng)。圖八 曲柄齒輪齒條機(jī)構(gòu)滾筒抬起的機(jī)構(gòu)可以選擇參考方案中的滾筒選型方案2,回程時(shí)借助加速度分量使?jié)L筒脫離，根據(jù)實(shí)際滾筒的質(zhì)量和加速度的曲線可計(jì)算出斜槽的角度。圖九 平臺印刷機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖印刷區(qū)段415 mm，版臺行程795mm，印刷區(qū)占版臺的60%，換算成角度217，所以要求曲柄滑塊的滑塊在217的范圍內(nèi)根本勻速，以保證印刷質(zhì)量。5、執(zhí)行局部機(jī)構(gòu)選擇及具體的尺寸計(jì)算：5.1曲柄滑塊： 根據(jù)對曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)速度的要求，理想的曲柄滑塊中滑塊的曲線需要有至

11、少三分之二的行程速度恒定，另外三分之一的局部速度急劇變化。機(jī)構(gòu)利用?機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)?一書中附帶的軟件模擬曲柄滑塊的尺寸和運(yùn)動(dòng)情況。 首先任意選取曲柄長度，在此確定為397.5mm，連桿長度和滑塊的偏心距是需要試值的，如果所試的值無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)軟件會(huì)有提示。 假定偏心距為1 m，屢次取連桿長度，觀察滑塊的速度曲線，反復(fù)嘗試。也可以假定連桿長度，變換偏心距。 經(jīng)過屢次嘗試后，得到下面一種組合我認(rèn)為能夠滿足設(shè)計(jì)要求：曲柄：180mm，連桿：295mm，偏心距：1026.4mm 通過模擬后，得到的數(shù)據(jù)列表如下：序號曲柄角度點(diǎn)x坐標(biāo)m點(diǎn)y坐標(biāo)m點(diǎn)x速度m/s點(diǎn)y速度(m/s)點(diǎn)x加速度(m/s2)點(diǎn)y加

12、速度(m/s2)062.33.55011.0264-46.981.00E-05-18251.00E-05177.33.07261.0264-57.951.00E-05-913.51.00E-05292.32.59341.0264-61.641.00E-05-33.581.00E-0531072.15091.0264-59.071.00E-05629.141.00E-0541221.76481.0264-52.471.00E-05970.041.00E-0551371.43931.0264-44.361.00E-051025.31.00E-0561521.16871.0264-36.551.00

13、E-05916.391.00E-0571670.94431.0264-29.881.00E-05755.371.00E-0581820.75771.0264-24.461.00E-05606.531.00E-0591970.60251.0264-20.091.00E-05497.651.00E-05102120.47611.0264-16.381.00E-05444.341.00E-05112270.38151.0264-12.781.00E-05476.091.00E-05122420.33631.0264-8.3281.00E-05686.991.00E-05132570.40141.02

14、64-0.5421.00E-051403.91.00E-05142720.73851.026417.9691.00E-053595.11.00E-05152871.4331.026459.0761.00E-056084.41.00E-05163022.26651.026496.1561.00E-052591.41.00E-05173173.05231.0264102.861.00E-05-534.91.00E-05183323.69931.026491.8751.00E-05-20541.00E-05193474.1591.026471.8631.00E-05-28821.00E-05203624.40851.026446.9631.00E-05-33011.00E-05213774.44591.026420.0971.00E-05-33801.00E-05223924.28931.0264-6.111.00E-05-31391.00E-05234073.97431.0264-29.191.00E-05-26021.00E-05244223.55011.0264-46.981.00E-05-1