經(jīng)典畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

1、機(jī)械基礎(chǔ)課程綜合設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)之二一、設(shè)計(jì)題目平臺(tái)印刷機(jī)二、工作原理與結(jié)構(gòu)組成平臺(tái)印刷機(jī)的工作原理是將版臺(tái)上鉛版凸出的痕跡借助油墨印到紙張上，以實(shí)現(xiàn)印刷的一種印刷機(jī)械。平臺(tái)印刷機(jī)的工藝動(dòng)作由輸紙、著墨（即將油墨均勻涂在嵌于版臺(tái)上的鉛版上）、壓印、收紙等四部分組成。如圖1，平臺(tái)印刷機(jī)的壓印動(dòng)作是在卷有紙張的滾筒與嵌有鉛版的版臺(tái)之間進(jìn)行的。整部機(jī)器各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)均由同一原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)一減速裝置后分成兩路，一路經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)版臺(tái)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，另一路經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾筒作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)版臺(tái)與滾筒接觸時(shí)，在紙張上壓印出字跡與圖形。執(zhí)行機(jī)構(gòu)II執(zhí)行機(jī)構(gòu)I 圖1 平臺(tái)印刷機(jī)的工作原理版臺(tái)工作行程中有三個(gè)區(qū)

2、段（如圖2所示）。在第一區(qū)段，輸紙與著墨機(jī)構(gòu)（圖1中未畫(huà)出）相繼完成輸紙、著墨作業(yè)；在第二區(qū)段，滾筒和版臺(tái)完成壓印動(dòng)作；在第三區(qū)段，收紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行收紙作業(yè)。 圖2 版臺(tái)工作行程的三個(gè)區(qū)段本題目所指的平臺(tái)印刷機(jī)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)就是指版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和滾筒運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。三、設(shè)計(jì)要求與技術(shù)條件1.構(gòu)思合適的機(jī)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)平臺(tái)印刷機(jī)的主運(yùn)動(dòng)：版臺(tái)的往復(fù)直線(xiàn)移動(dòng)及滾筒連續(xù)的或間歇的轉(zhuǎn)動(dòng)；2.為保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過(guò)程中，滾筒與版臺(tái)之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，即在壓印區(qū)段滾筒表面的線(xiàn)速度必須與版臺(tái)的移動(dòng)速度相等；3.為保證整個(gè)印刷幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺(tái)在壓印區(qū)內(nèi)的線(xiàn)速度變化盡可能小；4. 本平臺(tái)印刷機(jī)所要求實(shí)現(xiàn)的生

3、產(chǎn)率，即每小時(shí)印刷的張數(shù)為19202000，版臺(tái)的行程長(zhǎng)度為730 mm ，壓印區(qū)段長(zhǎng)度為440 mm ，滾筒直徑為232 mm 。四、設(shè)計(jì)參考方案根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求，版臺(tái)應(yīng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，行程較大，且必須使工作行程中有一段等速運(yùn)動(dòng)（壓印區(qū)段），并有急回特性。滾筒作停歇（滾停式）或連續(xù)（有等速段）轉(zhuǎn)動(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)要求不一定都能得到滿(mǎn)足，但必須保證版臺(tái)和滾筒在壓印區(qū)段內(nèi)保持純滾動(dòng)關(guān)系，即滾筒表面點(diǎn)的線(xiàn)速度和版臺(tái)速度相等，這可在運(yùn)動(dòng)鏈中加入運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使兩者的運(yùn)動(dòng)達(dá)到良好的配合。由此出發(fā)來(lái)構(gòu)思方案。1. 版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型我們知道，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的基本機(jī)構(gòu)有很多，如曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、移動(dòng)凸輪

4、機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)等，但它們不能完全滿(mǎn)足平臺(tái)印刷機(jī)主執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求。六桿機(jī)構(gòu)（如圖3所示）的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工制造比較容易，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)算比較復(fù)雜。 圖3 六桿機(jī)構(gòu)因此，可將基本機(jī)構(gòu)組合起來(lái)加以考慮以滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。具體方案可構(gòu)思如下：曲柄滑塊齒輪齒條組合機(jī)構(gòu) 如圖4所示組合機(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。其中下齒條為固定齒條，上齒條與版臺(tái)固連在一起。該組合機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：由齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的放大，版臺(tái)行程是滑塊鉸鏈中心點(diǎn)C的行程的兩倍；而偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使上齒條（版臺(tái)）的往復(fù)運(yùn)動(dòng)

5、具有急回特性。雙曲柄曲柄滑塊齒輪齒條組合機(jī)構(gòu) 如圖5所示機(jī)構(gòu)，它的下齒條是可移動(dòng)的，并可由下齒條輸入另一運(yùn)動(dòng)（由凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)），以得到所需的合成運(yùn)動(dòng)。當(dāng)不考慮下齒條的移動(dòng)時(shí)，上齒條（版臺(tái)）運(yùn)動(dòng)的行程也是滑塊鉸鏈中心點(diǎn)C的行程的兩倍。齒輪與兩個(gè)連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)，主要是用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滿(mǎn)足版臺(tái)的行程放大要求及回程時(shí)的急回特性，而用雙曲柄機(jī)構(gòu)滿(mǎn)足版臺(tái)在壓印區(qū)近似等速運(yùn)動(dòng)的要求。圖4 曲柄滑塊齒輪齒條組合機(jī)構(gòu) 圖5 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(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu) 如圖6所示的機(jī)構(gòu)，其齒輪齒條機(jī)構(gòu)的上下齒條均可移動(dòng)，且都與版臺(tái)固接在一起。當(dāng)采用凸輪機(jī)構(gòu)（圖中未示出）撥動(dòng)齒輪沿其軸向滑動(dòng)時(shí)，可使齒

6、輪時(shí)而與上齒條嚙合，時(shí)而與下齒條嚙合，實(shí)現(xiàn)版臺(tái)的往復(fù)移動(dòng)。若齒輪作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，則版臺(tái)作等速往復(fù)移動(dòng)。這將有利于提高印刷質(zhì)量，使整個(gè)印刷幅面的印痕濃淡一致。但由于齒輪的撥動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，故只在印刷幅面較大，且對(duì)印痕濃淡均勻性要求較高時(shí)采用。圖6 齒輪可作軸向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)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) 如圖7所示，由版臺(tái)上的齒條帶動(dòng)滾筒上的齒輪實(shí)現(xiàn)版臺(tái)和滾筒間的純滾動(dòng)。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于保證速度同步的要求。但當(dāng)版臺(tái)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(tái)間的脫離機(jī)構(gòu)和版臺(tái)的定位機(jī)構(gòu)，以便版臺(tái)空回時(shí)滾筒與版臺(tái)脫離并定位。滾筒與版臺(tái)運(yùn)動(dòng)的脫離裝置可采用棘輪式超越離合器，滾

7、筒的定位裝置可采用圖8所示的凸輪定位機(jī)構(gòu)。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(chǎng)合。圖 7 轉(zhuǎn)停式滾筒運(yùn)動(dòng)方案 圖8 轉(zhuǎn)停式滾筒的定位裝置等速滾筒的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 如圖9所示，滾筒是由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)的，因而其運(yùn)動(dòng)速度是常量。當(dāng)與其配合的版臺(tái)由非勻速機(jī)構(gòu)帶動(dòng)時(shí)，很難滿(mǎn)足速度同步的要求，因而這種滾筒機(jī)構(gòu)一般只與版臺(tái)等速移動(dòng)機(jī)構(gòu)（如齒輪可作軸向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)）組合使用。連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒的雙曲柄機(jī)構(gòu) 如圖10所示，為雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的滾筒回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，滾筒非等速轉(zhuǎn)動(dòng)。但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時(shí)，滾筒在壓印區(qū)段的轉(zhuǎn)速變化可以比較平緩，既保證了印刷質(zhì)量，又因這種機(jī)構(gòu)的滾筒作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)態(tài)性能比

8、轉(zhuǎn)停式滾筒好。圖9 齒輪機(jī)構(gòu) 圖10 雙曲柄機(jī)構(gòu)3. 版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與滾筒運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案的組合根據(jù)上述各機(jī)構(gòu)方案特點(diǎn)，可將版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與滾筒運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案進(jìn)行組合，形成多種方案。具體組合方式由同學(xué)們自行完成，并比較不同組合方案的優(yōu)缺點(diǎn)。五、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1）完成版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及滾筒運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型，選擇原動(dòng)機(jī)，擬定機(jī)械傳動(dòng)方案并畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖；2）根據(jù)滾筒表面與版臺(tái)之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，即在壓印區(qū)段滾筒表面的線(xiàn)速度必須與版臺(tái)的移動(dòng)速度相等的要求，并考慮對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)其它方面的要求，采用人機(jī)交互方法，或最優(yōu)化方法設(shè)計(jì)確定版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸；3）按工藝要求進(jìn)行協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)，畫(huà)出各執(zhí)行機(jī)構(gòu)

9、的工作循環(huán)圖，設(shè)計(jì)凸輪廓線(xiàn)； 4）用解析法對(duì)版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析，用相對(duì)運(yùn)動(dòng)圖解法對(duì)其中的一個(gè)位置加以驗(yàn)證，根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果畫(huà)出版臺(tái)位移圖和速度圖，并將結(jié)果和滾筒表面的線(xiàn)速度作比較； 5）對(duì)版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)用解析法進(jìn)行動(dòng)態(tài)靜力分析，用圖解法對(duì)其中的一個(gè)位置進(jìn)行驗(yàn)證，并根據(jù)計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果，畫(huà)出機(jī)構(gòu)平衡力矩Mb線(xiàn)圖和固定支座反力fi線(xiàn)圖（各構(gòu)件的質(zhì)量，質(zhì)心的位置和過(guò)質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由設(shè)計(jì)者類(lèi)比確定）；6）對(duì)指定傳動(dòng)部件進(jìn)行強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫(huà)出裝配圖及部分零件圖；7）根據(jù)機(jī)電液一體化策略和現(xiàn)代控制（包括計(jì)算機(jī)控制）理論，大膽提出一種或一種以上與現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案。六、提交材料1）設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份（含解析法計(jì)算結(jié)果與相應(yīng)線(xiàn)圖）；2）2號(hào)圖（或3號(hào)圖）一張（機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)圖）；3）1號(hào)圖一張（版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和動(dòng)態(tài)靜力分析圖）；4）1號(hào)圖一張（版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)部裝圖），3號(hào)圖一張（凸輪零件圖）；5）2號(hào)圖一張（凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，含運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖）。參考資料1 孟憲源，姜琪. 機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20032 黃茂林，秦偉. 機(jī)械原理. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20023 申永勝主編. 機(jī)械原理教程. 北京：清華大學(xué)出版社，1999 4王三民主編. 機(jī)械原理與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì). 北京：機(jī)械工業(yè)出版