平臺(tái)印刷機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目：平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖設(shè)計(jì) 學(xué)院：動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院 專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)：08622班 姓名：張泉泉 學(xué)號(hào)：2008301390044 指導(dǎo)教師：胡基才 2010年7月4日一、設(shè)計(jì)題目：平臺(tái)印刷機(jī)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)條件：平臺(tái)印刷機(jī)的工作過程有輸紙、著墨、壓印和收紙四部分組成，主運(yùn)動(dòng)是壓印卷有空白紙張的滾筒與嵌有鉛字的版臺(tái)之間純滾動(dòng)來完成。設(shè)計(jì)的條件是版臺(tái)的移動(dòng)速度嚴(yán)格等于滾筒表面的圓周速度，再次為了提高生產(chǎn)的效率，要求版臺(tái)的運(yùn)動(dòng)有急回運(yùn)動(dòng)特性。 二、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的確定與論證由電動(dòng)機(jī)到版臺(tái)之間的運(yùn)動(dòng)是將轉(zhuǎn)

2、動(dòng)轉(zhuǎn)化成平面的運(yùn)動(dòng)。這種轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)的方法有很多種，常見的方法有摩擦傳動(dòng)、齒輪齒條傳動(dòng)、螺旋機(jī)構(gòu)傳動(dòng)、凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以及組合機(jī)構(gòu)等。此設(shè)計(jì)課題的要求為了提高生產(chǎn)效率要求版臺(tái)的運(yùn)動(dòng)具有急回特性，因此我們要在凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)以及組合機(jī)構(gòu)中選取最佳方案。由此分析我們可以采取可以實(shí)現(xiàn)較好機(jī)械運(yùn)動(dòng)條件的組合運(yùn)動(dòng)的方案。在組合運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)之中，采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和雙曲柄機(jī)構(gòu)以及凸輪機(jī)構(gòu)等進(jìn)行組合。在傳動(dòng)鏈的終端要求滾筒和版臺(tái)的瞬時(shí)速度必須相等，這樣才不會(huì)出現(xiàn)字跡模糊。當(dāng)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不能滿足上述條件的時(shí)候我們還需要設(shè)計(jì)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)來調(diào)節(jié)。補(bǔ)償機(jī)構(gòu)可以采用凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有傳遞精度高的

3、優(yōu)點(diǎn)。可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)誤差的微細(xì)調(diào)節(jié)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的參考方案可由雙曲柄機(jī)構(gòu) AABB和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)BCD串聯(lián)組成，將曲柄AA的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)镈點(diǎn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)齒條固定不動(dòng)的時(shí)候，中心為D的行星齒輪將帶動(dòng)齒條移動(dòng)，并且將齒條固定在印刷版臺(tái)的下部，以期實(shí)現(xiàn)齒條與版臺(tái)的聯(lián)動(dòng)。下部的齒條與有凸輪組成的補(bǔ)償機(jī)構(gòu)相連實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。其中凸輪與從動(dòng)曲柄BB為同一構(gòu)件，主動(dòng)曲柄AA的轉(zhuǎn)動(dòng)與滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)同步。當(dāng)上部與版臺(tái)固結(jié)的齒條的工作移動(dòng)速度偏離要求的時(shí)候，可以通過凸輪的輪廓曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制下部齒條補(bǔ)償移動(dòng)來補(bǔ)償誤差。另一個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，可以用于帶動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)。各個(gè)桿的尺寸已知。兩個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通過一對(duì)齒輪傳動(dòng)建立其運(yùn)

4、動(dòng)關(guān)系。齒輪參數(shù)i = 1 ，m= 4 mm ，z = 105 。三、設(shè)計(jì)過程用到的全部原始數(shù)據(jù) 雙曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的桿長(zhǎng)數(shù)據(jù)：h1=145.0mmh2=178.0mmh3=175.0mmh4=65.5mm 機(jī)架長(zhǎng)： l4 = 55.0 mm 傳動(dòng)齒輪的參數(shù)： i =1 m = 4 mm z = 105 的初始角： 的角度： 滾筒的直徑：版臺(tái)往復(fù)行程： 795 mm 印刷紙張的設(shè)計(jì)幅面： 415 * 590 mm2生產(chǎn)率： 4400-4500 張/小時(shí)電動(dòng)機(jī)功率：3 kw 轉(zhuǎn)速： 1450 rpm參數(shù)的值： 和凸輪位移： 各機(jī)構(gòu)形態(tài)學(xué)矩陣：功能元實(shí)現(xiàn)功能的解（各個(gè)方案） 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I摩擦傳動(dòng)螺旋機(jī)構(gòu)

5、齒輪齒條凸輪機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組合機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)四、機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法說明1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的尺度綜合 D點(diǎn)的位置方程為：D點(diǎn)的速度加速度方程為：滑塊的行程長(zhǎng)度：工作行程的最小傳動(dòng)角：回程的最小傳動(dòng)角：2、雙曲柄機(jī)構(gòu)的位置分析為了改善版臺(tái)的速度特性，機(jī)構(gòu)I設(shè)計(jì)成串聯(lián)機(jī)構(gòu)。第一級(jí)為雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCD，其主動(dòng)曲柄DC用一級(jí)速比i = 1 的圓柱齒輪與機(jī)構(gòu)II的原動(dòng)曲柄h3連接。機(jī)構(gòu)II的從動(dòng)曲柄h1則與滾筒同步轉(zhuǎn)動(dòng)。由滑塊位移計(jì)算：幾何關(guān)系為：3、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位置分析由滑塊位移求對(duì)應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角：4、用函數(shù)平方逼近法設(shè)計(jì)雙曲柄機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)的位置方程： 所謂的平

6、方逼近法設(shè)計(jì)就是以結(jié)構(gòu)誤差的均方根值最小為目的，做逼近函數(shù)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。5、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由于印刷機(jī)的版臺(tái)和滾筒各有一套獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，為了保證印刷質(zhì)量，在壓印階段，滾筒表面點(diǎn)的線速度必須和版臺(tái)的移動(dòng)速度保持相等。在設(shè)計(jì)時(shí)要滿足這一要求。若在壓印區(qū)的滾筒的表面點(diǎn)的先速度和版臺(tái)移動(dòng)速度尚有一定的差別，則要采用凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。1)設(shè)版臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)未安裝補(bǔ)償凸輪機(jī)構(gòu)，且下齒輪為固定齒條。編主程序?qū)Υ诉M(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析?？梢郧蟮冒媾_(tái)的位移曲線Sp-以及速度曲線Vp- 2）編主程序?qū)L筒的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，求出滾筒表面點(diǎn)的位移曲線Sc-以及速度曲線Vc- 3)按照上述曲線選定同步區(qū)（壓印區(qū)）。壓印

7、區(qū)的始點(diǎn)一般應(yīng)為同速點(diǎn)。壓印區(qū)應(yīng)該根據(jù)壓印行程要求選在速度變化較小的區(qū)域。即較小的區(qū)域。 4）在的坐標(biāo)中描繪出（i = 1，2，3 n）的各點(diǎn)，并光滑連接。得到的曲線。也就是補(bǔ)償凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件在壓印區(qū)的位移曲線。 選擇合適的從動(dòng)件結(jié)構(gòu)形式并考慮其他因素選擇凸輪的基本參數(shù)，用圖解法設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線。五、程序設(shè)計(jì)1、所調(diào)用的子程序及功能1) void CFI 功能：由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)行程求3（先由s求得1和3，而后求得3）。 2) void CPSI 功能：由滑塊位移求得對(duì)應(yīng)的1。 3) void CRLE 功能：設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 4) void SLNPD 功能：用高斯消去法解線性方程組。5）

8、void PIVOT 功能：用列主元消除法解線性方程組。 6) void SQU 功能：用函數(shù)平方逼近法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。 7) void EQU 功能：解一元二次方程。 8) void POS1 功能：由SET3求SET1和SET2。 9) void POS2 功能：由SET1求SET2和SET3. 10) void POS3 功能：由FAI1求FAI2。 11) void VEL 功能：調(diào)用void POS1 ，由SET3求SET1和SET2，求版臺(tái)速度VF，求滾筒表面的點(diǎn)的線速度VCIR。 12) void ACCE 功能：由DSET3求出DSET1和DSET2，求出角加速度DDSET1。

9、13)void SCI 功能：計(jì)算滾筒滾過的弧長(zhǎng)。 13) void WRT 功能：將計(jì)算結(jié)果打印出來。 2.所編程序的框圖開始 定義,及最大行程調(diào)用CRLE確定曲柄滑塊R,，E，L判斷最小傳動(dòng)角 定義10，30，H5,S11及循環(huán)變量i=1i=10Si=130+(370-130)*i)/10; 真 假調(diào)用CFI確定3i調(diào)用CPSI確定1i定義DL=55.0 (即l4)，調(diào)用SQU確定雙曲柄機(jī)構(gòu)定義所需變量及已知數(shù)據(jù)定義計(jì)數(shù)變量IFA=0 IFA=360 假 真 調(diào)用POS3確定曲柄滑塊位置角FAI3 SET1=(IFA+14.84722+90)*3.1415926，同時(shí)，求得版臺(tái)位移SP調(diào)用

10、POS2確定機(jī)構(gòu)I位置角SET4確定SSET3調(diào)用POS1確定機(jī)構(gòu)II位置角SSET確定ALP的值，確定SSET1調(diào)用VEL求出版臺(tái)、滾筒的速度Vp、Vc調(diào)用SCI求出滾筒轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)DSET3=7.85調(diào)用ACCE求角加速度DDSET1寫出滑塊加速度方程DSSET3=7.85調(diào)用ACCE求角加速度DDSSET1寫出滾筒表面切向、法向及全加速度表達(dá)式輸出程序結(jié)果結(jié)束3. 主程序如下： #include #include void CFI(double CAMA10,double FI0,double H,double S,double FI); void CPSI(double BATA,dou

11、ble TL,double S,double PSI); void CRLE(double ALAMT,double ER,double HD0,double HD,double TL); void SQU(double FI,double PSI,double DL,double TL1); void SLNPD(double A4,double B); void POS1(double TL,double SSET,int I1,int I2); void POS2(double TL,double SET,int I3,int I4); void POS3(double TL,doubl

12、e FAI); void VEL(double ALP,double *VF,double *VCIR,double TL1,double TL2,double A,double TLL,double SET,double SSET,double FAI); void EQU(double *SE,double Z,double E,double F,double G,int I); void SCI(int IFA,double SSETR,double *SCIR); void ACCE(double L1,double SET,double DSET,double DDSET1); vo

13、id WRT(int IFA,double SP,double SCIR,double *VF,double *VCIR,double AP,double ACIRT,double ACIRN,double ACIR); void main() double ALAMT=3.55,ER=0.305,HD0=397.5,HD=0.0,TL4,GAMA5,GAMA6,K; printf( 設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的,計(jì)算出曲柄的長(zhǎng)度R,連桿的長(zhǎng)度L,滑塊的偏心距e,版臺(tái)行程2*HD:nn); CRLE(ALAMT,ER,HD0,HD,TL); printf( 計(jì)算滑塊行程的最小傳動(dòng)角:); GAMA5=a

14、cos(1-ER)/ALAMT);printf(GAMA5=%f(DEGREE)nn,GAMA5*180/3.14); printf( 計(jì)算滑塊回程的最小傳動(dòng)角:); GAMA6=acos(1+ER)/ALAMT);printf(GAMA6=%f(DEGREE)nn,GAMA6*180/3.14); printf( 計(jì)算曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程速比系數(shù):); K=(3.1415926+asin(ER/(ALAMT-1)-asin(ER/(ALAMT+1)/(3.1415926-asin(ER/(ALAMT-1)+asin(ER/(ALAMT+1); printf(K=%fnn,K); printf(

15、 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析); int i; double BATA=0.2591325,TLL=0.0,0.0,2.22803,0.2591325; double SP,SET3,ALP; double FAI3,DL=55.0,TL15,VF,VCIR,SSET3,SCIR,FAII=0; double S11,GAMA10=0.537406,FI0=1.943799,H=0.0,145.0,178.0,175.0,65.5,FI11,PSI11; S0=130.0,S10=370.0; for(i=1;i11;i+)Si=S0+(S10-S0)*i/10.0; CFI(GAMA10,FI0

16、,H,S,FI);/*求FI的值*/CPSI(BATA,TL,S,PSI);/*求PSI的值*/ SQU(FI,PSI,DL,TL1);/*設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)*/ printf( 隨著FAII角度變化,版臺(tái)位移,速度,滾筒位移,速度結(jié)果如下:nn); FAI1=0.0; for(i=0;i360;i+) FAI1=FAI1-3.1415926/180; SET1=BATA+3.1415926/2+FAI1; POS2(TL1,SET,1,2);/*由STE1求STE2和SET3*/ POS3(TL,FAI);/*由FAI1求FAI2*/ ALP=SET3-3.1415926; VEL(ALP,&VF

17、,&VCIR,TL1,H,TL,TLL,SET,SSET,FAI); SCI(i,SSET1,&SCIR); SP=2*(sqrt(pow(TL1+TL2),2)-pow(TL3,2)-TL1*cos(FAI1)-TL2*cos(FAI2); printf( FAII=%10.4f SP=%10.4f VF=%10.4f SCIR=%10.4f VCIR=%10.4fn,fabs(FAI1)*180/3.1415926,SP,VF,SCIR,VCIR); /*版臺(tái)SP,VF與曲柄連桿轉(zhuǎn)角FAI的關(guān)系*/ printf(n); printf( 設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)nn); printf( 凸輪機(jī)構(gòu)的補(bǔ)償

18、位移以及對(duì)應(yīng)的X,Y坐標(biāo):nn); double SP1,SCIR1,SSP,SSCIR,SS,SP0,SCIR0,rb=40,X,Y;int I; FAI1=-8*3.1415926/180;SP0= 10.865851;SCIR0= 12.645137;double FAI1=0.0; for(I=0;I160;I+ ) SET1=BATA+3.1415926/2+FAI1; POS2(TL1,SET,1,2);/*由STE1求STE2和SET3*/ POS3(TL,FAI);/*由FAI1求FAI2*/ ALP=SET3-3.1415926; VEL(ALP,&VF,&VCIR,TL1,

19、H,TL,TLL,SET,SSET,FAI); SCI(i,SSET1,&SCIR); SP=2*(sqrt(pow(TL1+TL2),2)-pow(TL3,2)-TL1*cos(FAI1)-TL2*cos(FAI2); SP1=SP; SCIR1=SCIR; SSP=SP1-SP0; SSCIR=SCIR1-SCIR0; SS=SSP-SSCIR; X=(SS+rb)*sin(fabs(FAI1+0.139626); Y=(SS+rb)*cos(fabs(FAI1+0.139626);/*凸輪工作行程的坐標(biāo)*/ printf( FAI1=%10.4f SS=%10.4f X=%10.4f Y

20、=%10.4fn,fabs(FAI1+0.139626)*180/3.1415926,SS,X,Y); FAI1=FAI1-3.1415926/180; 附：主程序子程序中主要參數(shù)說明ALAMT（L為連桿長(zhǎng)，R為曲柄長(zhǎng)）（=L/R） ER=eR(e為偏距) HD0滑塊的最大行程 H將求得的L、R、e圓整后算出的行程長(zhǎng) TL4由R、L、e組成的一維數(shù)組 GAMA1010 （對(duì)應(yīng)于壓印區(qū)的初始位置） FI030 TL2滾筒雙曲柄四桿機(jī)構(gòu)h1，h2，h3，h4組成的四元數(shù)組 S滑塊位移（數(shù)組變量名） FIN對(duì)應(yīng)于滑塊的N個(gè)位置，N個(gè)3的值組成的數(shù)組 PSIN對(duì)應(yīng)于滑塊的N個(gè)位置，N個(gè)1的值組成的數(shù)組

21、 DL四桿機(jī)構(gòu)機(jī)架長(zhǎng) TL1版臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)中鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)桿長(zhǎng)組成的四元數(shù)組 SET版臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)中鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿位置角組成的三元數(shù)組 FAI曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的曲柄、連桿的位置角組成的二元數(shù)組 ALP角 W角速度 RCIR滾筒半徑 VF版臺(tái)速度 VCIR滾筒表面點(diǎn)線速度 TLL三個(gè)角度組成的數(shù)組（對(duì)應(yīng)實(shí)元為角度、（+）、組成的數(shù)組） SSET滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)中的鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿位置角組成的三元數(shù)組 IFA計(jì)數(shù)變量 SP版臺(tái)位移 SCIR滾筒滾過的弧長(zhǎng) AP版臺(tái)移動(dòng)加速度 ACIRT滾筒表面點(diǎn)切向加速度 ACIRN滾筒表面點(diǎn)法向加速度 ACIR滾筒表面點(diǎn)全加速度4. 程序運(yùn)行結(jié)果如下：見附錄（1）5版臺(tái)位移

22、，速度以及滾筒位移，速度曲線：見附錄（2）八、分析討論設(shè)計(jì)結(jié)果由VP、VCIR、SP、SCIR曲線圖和平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)接構(gòu)簡(jiǎn)圖可以看出設(shè)計(jì)結(jié)果很好地滿足了設(shè)計(jì)要求。 成功的設(shè)計(jì)了平臺(tái)印刷機(jī)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。能得到這樣的結(jié)果，是與參數(shù)和的正確選擇以及程序的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)密不可分的，而在程序中主程序起主要作用。在調(diào)試主程序和子程序的過程中不斷的分析，改正程序的錯(cuò)誤，最終計(jì)算得出正確的數(shù)據(jù)。正是在指導(dǎo)教師提供的參數(shù)和子程序以及悉心的指導(dǎo)下才使我們的設(shè)計(jì)任務(wù)能夠順利完成。在設(shè)計(jì)過程中，機(jī)械原理這門課程的學(xué)習(xí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)分析的理解以及對(duì)所學(xué)知識(shí)的熟練的應(yīng)用起了至關(guān)重要的作用，直接關(guān)系到主程序的設(shè)計(jì)和主程序的準(zhǔn)確性，而這又影響運(yùn)行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和后面運(yùn)動(dòng)分析，以及凸輪的設(shè)計(jì)。因此要想很好地完成設(shè)計(jì)任務(wù)必須具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)知識(shí)。九、設(shè)計(jì)過程中的體會(huì)、收獲及建議這次的課程設(shè)計(jì)是一次對(duì)我們所學(xué)知識(shí)的一次系統(tǒng)的運(yùn)用，在這個(gè)過程中我不僅學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)平臺(tái)印刷機(jī)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，更主要的是我們學(xué)會(huì)了把在機(jī)械原理課程中學(xué)到的相關(guān)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)過