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)制造及其白動(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)格等丁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)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

2、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。滾簡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)具有傳遞精度高的優(yōu)點(diǎn)?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)構(gòu)誤差的微細(xì)調(diào)節(jié)。傳動(dòng)

3、機(jī)構(gòu)I的參考方案可由雙曲柄機(jī)構(gòu)AABB和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)BC酬聯(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)I設(shè)計(jì)為雙曲柄機(jī)構(gòu)，可以用丁帶動(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)動(dòng)關(guān)系。齒輪參數(shù)i=1,m=4mm,z=

4、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)的桿長數(shù)據(jù)：h1=145.0mmh2=178.0mmh3=175.0mmh4=65.5mm機(jī)架長：14=55.0mm傳動(dòng)齒輪的參數(shù)：i=1m=4mmz=105的初始角：1030.7913011.438的角度：14.8472127.65683滾筒的直徑：360mm版臺(tái)往復(fù)行程：795mm印刷紙張的設(shè)計(jì)幅面：415*590mm2生產(chǎn)率：4400-4500張/小時(shí)電動(dòng)機(jī)功率：3kw轉(zhuǎn)速：1450rpm參數(shù)及的值：3.6和0.32凸輪位移：S130mmS(10)370mm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)齒輪齒

5、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l/re/lD點(diǎn)的位置方程為：xrcoslcosD點(diǎn)的速度加速度方程為：dsvrw(sindt2,1orw(coscos2滑塊的行程長度：H工作行程的最小傳動(dòng)角：r1cos回程的最小傳動(dòng)角：2cos2、雙曲柄機(jī)構(gòu)的位置分析sin22rcosl(1)2221sin2cos)2.、1.sin)r(sinsin2cos)22r(2-)1-ecos1(-)l1re1,1cos(一)為了改善版臺(tái)的速度特性，機(jī)構(gòu)I設(shè)計(jì)成申聯(lián)機(jī)構(gòu)。第一級(jí)為雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCD,其主動(dòng)曲柄D

6、C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1:2S1Rcir幾何關(guān)系為：h24h232hih3sinAsin3式中：Asin12h22h1h4cos12h1h3cos1cos31sin30Bcos3C0Bcos1K13、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1:So時(shí)l)2e2xSosxrcoslcosersinlsinCK2K3cos1e2arctan-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：l42l32l21l222l3cos211cos2l1l3cos()043123113Pol3/l1Pl3P2(

7、1Ul21U)/2li所謂的平方逼近法設(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)由丁印刷機(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

8、述曲線選定同步區(qū)(壓印區(qū))。壓印區(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|V|VpVc較小的區(qū)域。在S的坐標(biāo)中描繪出S(i=1,2,3n)的各點(diǎn)，并光滑連接。得到S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voidCFI功能：由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)行程求3(先由s求得W1和W3,而后求得3)。voidCPSI功能：由滑塊位移求得對(duì)應(yīng)的1。voidCRLE功能：設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。voidSLNPD功能：用高斯消去法解線性方程組。voidP

9、IVOT功能：用列主元消除法解線性方程組。voidSQU功能：用函數(shù)平方逼近法設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu)。voidEQU功能：解一元二次方程。voidPOS1功能：由SET3求SET1和SET2。voidPOS2功能：由SET1求SET2和SET3.voidPOS3功能：由FAI1求FAI2。voidVEL功能：調(diào)用voidPOS1，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。voidACCE功能：由DSET3求出DSET1和DSET2，求出角加速度DDSET1voidSCI功能：計(jì)算滾筒滾過的弧長。13)voidWRT功能：將計(jì)算結(jié)果打印出來。所編程序的框圖2. 主程序

10、如下：#include<stdio.h>#include<math.h>voidCFI(doubleCAMA10,doubleFI0,doubleH,doubleS,doubleFI);voidCPSI(doubleBATA,doubleTL,doubleS,doublePSI);voidCRLE(doubleALAMT,doubleER,doubleHD0,doubleHD,doubleTL);voidSQU(doubleFI,doublePSI,doubleDL,doubleTL1);voidSLNPD(doubleA4,doubleB);voidPOS1(doub

11、leTL,doubleSSET,intI1,intI2);voidPOS2(doubleTL,doubleSET,intI3,intI4);voidPOS3(doubleTL,doubleFAI);voidVEL(doubleALP,double*VF,double*VCIR,doubleTL1,doubleTL2,doubleA,doubleTLL,doubleSET,doubleSSET,doubleFAI);voidEQU(double*SE,doubleZ,doubleE,doubleF,doubleGntI);voidSCI(intIFA,doubleSSETR,double*SCI

12、R);voidACCE(doubleL1,doubleSET,doubleDSET,doubleDDSET1);voidWRT(intIFA,doubleSP,doubleSCIR,double*VF,double*VCIR,doubleAP,doubleACIRT,doubleACIRN,doubleACIR);voidmain()(doubleALAMT=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)算出曲柄的長度R,連桿的長度L,滑塊的偏心距e,版臺(tái)行程2*HD:nn");CRLE(ALA

13、MT,ER,HD0,HD,TL);printf("計(jì)算滑塊行程的最小傳動(dòng)角：")；GAMA5=acos(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/(

14、ALAMT-1)-asin(ER/(ALAMT+1)/(3.1415926-asin(ER/(ALAMT-1)+asin(ER/(ALAMT+1);printf("K=%fnn",K);printf("曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析");inti;doubleBATA=0.2591325,TLL=(0.0,0.0,2.22803,0.2591325;doubleSP,SET3,ALP;doubleFAI3,DL=55.0,TL15,VF,VCIR,SSET3,SCIR,FAII=0;doubleS11,GAMA10=0.537406,FI0=1.943799,H

15、=(0.0,145.0,178.0,175.0,65.5,FI11,PSI11;S0=130.0,S10=370.0;for(i=1;i<11;i+)(Si=S0+(S10-S0)*i/10.0;CFI(GAMA10,FI0,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;i<360;i+)FAI1=FAI1-3.1415926/180;SET1=B

16、ATA+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,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=%10.4fSP=%10.4fVF=%10.4fSCIR=%10.4fV

17、CIR=%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)償位移以及對(duì)應(yīng)的X,Y坐標(biāo):nn");doubleSP1,SCIR1,SSP,SSCIR,SS,SP0,SCIR0,rb=40,X,Y;intI;FAI1=-8*3.1415926/180;SP0=10.865851;SCIR0=12.645137;doubleFAI1=0.0;f

18、or(I=0;I<160;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,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;

19、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=%10.4fSS=%10.4fX=%10.4fY=%10.4fn",fabs(FAI1+0.139626)*180/3.1415926,SS,X,Y);FAI1=FAI1-3.1415926/180;3. 附：主程序子程序中主要參數(shù)說明ALAMT一入(L為連桿長,R為曲柄長)(=L/R)ERa=eR(e為偏距)HD0一滑塊的最大

20、行程H一將求得的L、R、e圓整后算出的行程長TL4一由R、L、e組成的一維數(shù)組GAMA10一小10(對(duì)應(yīng)丁壓印區(qū)的初始位置)FI0430TL2-滾筒雙曲柄四桿機(jī)構(gòu)hl,h2,h3,h4組成的四元數(shù)組S一滑塊位移（數(shù)組變量名）FIN一對(duì)應(yīng)丁滑塊的N個(gè)位置，N個(gè)43的值組成的數(shù)組PSIN一對(duì)應(yīng)丁滑塊的N個(gè)位置，N個(gè)41的值組成的數(shù)組DL一四桿機(jī)構(gòu)機(jī)架長TL1一版臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)中皎鏈四桿機(jī)構(gòu)桿長組成的四元數(shù)組SET版臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)中皎鏈四桿機(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ALPa角W一角速度RCIR滾筒半徑VF-版臺(tái)速度VCIR一滾筒表面點(diǎn)線速度TLL一三個(gè)角

21、度組成的數(shù)組（對(duì)應(yīng)實(shí)兀為角度I、（a+a'）、6組成的數(shù)組）SSET-滾筒傳動(dòng)系統(tǒng)中的皎鏈四桿機(jī)構(gòu)各桿位置角組成的三元數(shù)組IFA計(jì)數(shù)變量S版臺(tái)位移SCIR-滾筒滾過的弧長AP一版臺(tái)移動(dòng)加速度ACIRT一滾筒表面點(diǎn)切向加速度ACIRN一滾筒表面點(diǎn)法向加速度ACIR一滾筒表面點(diǎn)全加速度程序運(yùn)行結(jié)果如下：4. 見附錄（1）版臺(tái)位移，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)入和a的正確選擇以及程序的準(zhǔn)確設(shè)計(jì)密

22、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，而這乂影響運(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)過程中去