平臺印刷機課程設(shè)計說明書

1、機械原理課程設(shè)計說明書設(shè)計題目:平臺印刷機主傳動機構(gòu)運動簡圖設(shè)計學(xué)院：動力與機械學(xué)院專業(yè)：機械設(shè)計制造及其白動化班級：08622班姓名：張泉泉學(xué)號:2008301390044指導(dǎo)教師：胡基才2010年7月4日一、設(shè)計題目：平臺印刷機的主傳動機構(gòu)的運動簡圖的設(shè)計設(shè)計條件：平臺印刷機的工作過程有輸紙、著墨、壓印和收紙四部分組成，主運動是壓印卷有空白紙張的滾筒與嵌有鉛字的版臺之間純滾動來完成。設(shè)計的條件是版臺的移動速度嚴(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，要求版臺的運動有急回運動特性。二、機械運動方案的確定與論證由電動機到版臺之間的運動是將轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)化成平面的運動。這種轉(zhuǎn)換運動的方法有很多

2、種，常見的方法有摩擦傳動、齒輪齒條傳動、螺旋機構(gòu)傳動、凸輪機構(gòu)傳動、曲柄滑塊機構(gòu)以及組合機構(gòu)等。此設(shè)計課題的要求為了提高生產(chǎn)效率要求版臺的運動具有急回特性，因此我們要在凸輪傳動機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)以及組合機構(gòu)中選取最佳方案。滾簡由此分析我們可以采取可以實現(xiàn)較好機械運動條件的組合運動的方案。在組合運動機構(gòu)之中，采用曲柄滑塊機構(gòu)和雙曲柄機構(gòu)以及凸輪機構(gòu)等進(jìn)行組合。在傳動鏈的終端要求滾筒和版臺的瞬時速度必須相等，這樣才不會出現(xiàn)字跡模糊。當(dāng)主傳動機構(gòu)不能滿足上述條件的時候我們還需要設(shè)計補償機構(gòu)來調(diào)節(jié)。補償機構(gòu)可以采用凸輪傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，凸輪傳動機構(gòu)具有傳遞精度高的優(yōu)點?？梢詫崿F(xiàn)對機構(gòu)誤差的微細(xì)調(diào)節(jié)。傳動

3、機構(gòu)I的參考方案可由雙曲柄機構(gòu)AABB和曲柄滑塊機構(gòu)BC酬聯(lián)組成，將曲柄AA的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)镈點往復(fù)運動。當(dāng)齒條固定不動的時候，中心為D的行星齒輪將帶動齒條移動，并且將齒條固定在印刷版臺的下部，以期實現(xiàn)齒條與版臺的聯(lián)動。下部的齒條與有凸輪組成的補償機構(gòu)相連實現(xiàn)補償。其中凸輪與從動曲柄BB為同一構(gòu)件，主動曲柄AA的轉(zhuǎn)動與滾筒的轉(zhuǎn)動同步。當(dāng)上部與版臺固結(jié)的齒條的工作移動速度偏離要求的時候，可以通過凸輪的輪廓曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制下部齒條補償移動來補償誤差。另一個傳動機構(gòu)I設(shè)計為雙曲柄機構(gòu)，可以用丁帶動滾筒的轉(zhuǎn)動。各個桿的尺寸已知。兩個傳動機構(gòu)通過一對齒輪傳動建立其運動關(guān)系。齒輪參數(shù)i=1,m=4mm,z=

4、105。三、設(shè)計過程用到的全部原始數(shù)據(jù)雙曲柄滑塊機構(gòu)的桿長數(shù)據(jù)：h1=145.0mmh2=178.0mmh3=175.0mmh4=65.5mm機架長：14=55.0mm傳動齒輪的參數(shù)：i=1m=4mmz=105的初始角：1030.7913011.438的角度：14.8472127.65683滾筒的直徑：360mm版臺往復(fù)行程：795mm印刷紙張的設(shè)計幅面：415*590mm2生產(chǎn)率：4400-4500張/小時電動機功率：3kw轉(zhuǎn)速：1450rpm參數(shù)及的值：3.6和0.32凸輪位移：S130mmS(10)370mm各機構(gòu)形態(tài)學(xué)矩陣：功能元實現(xiàn)功能的解(各個方案)傳動機構(gòu)I摩擦傳動螺旋機構(gòu)齒輪齒

5、條凸輪機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)組合機構(gòu)傳動機構(gòu)帶傳動機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)齒輪機構(gòu)補償機構(gòu)凸輪機構(gòu)四、機械運動機構(gòu)的設(shè)計方法說明1、曲柄滑塊機構(gòu)的尺度綜合l/re/lD點的位置方程為：xrcoslcosD點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角：r1cos回程的最小傳動角：2cos2、雙曲柄機構(gòu)的位置分析sin22rcosl(1)2221sin2cos)2.、1.sin)r(sinsin2cos)22r(2-)1-ecos1(-)l1re1,1cos(一)為了改善版臺的速度特性，機構(gòu)I設(shè)計成申聯(lián)機構(gòu)。第一級為雙曲柄機構(gòu)ABCD,其主動曲柄D

6、C用一級速比i=1的圓柱齒輪與機構(gòu)II的原動曲柄h3連接。機構(gòu)II的從動曲柄h1則與滾筒同步轉(zhuǎn)動。由滑塊位移計算1:2S1Rcir幾何關(guān)系為：h24h232hih3sinAsin3式中：Asin12h22h1h4cos12h1h3cos1cos31sin30Bcos3C0Bcos1K13、曲柄滑塊機構(gòu)的位置分析由滑塊位移求對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角1:So時l)2e2xSosxrcoslcosersinlsinCK2K3cos1e2arctan-4、用函數(shù)平方逼近法設(shè)計雙曲柄機構(gòu)機構(gòu)的位置方程：l42l32l21l222l3cos211cos2l1l3cos()043123113Pol3/l1Pl3P2(

7、1Ul21U)/2li所謂的平方逼近法設(shè)計就是以結(jié)構(gòu)誤差的均方根值最小為目的，做逼近函數(shù)機構(gòu)的設(shè)計。5、凸輪機構(gòu)的設(shè)計由丁印刷機的版臺和滾筒各有一套獨立的運動系統(tǒng)驅(qū)動，為了保證印刷質(zhì)量，在壓印階段，滾筒表面點的線速度必須和版臺的移動速度保持相等。在設(shè)計時要滿足這一要求。若在壓印區(qū)的滾筒的表面點的先速度和版臺移動速度尚有一定的差別，則要采用凸輪機構(gòu)進(jìn)行運動補償。1) 設(shè)版臺的傳動系統(tǒng)未安裝補償凸輪機構(gòu)，且下齒輪為固定齒條。編主程序?qū)Υ诉M(jìn)行運動分析?？梢郧蟮冒媾_的位移曲線Sp-以及速度曲線Vp-2) 編主程序?qū)L筒的傳動系統(tǒng)進(jìn)行運動分析，求出滾筒表面點的位移曲線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)的始點一般應(yīng)為同速點。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，并光滑連接。得到S的曲線。也就是補償凸輪機構(gòu)從動件在壓印區(qū)的位移曲線。選擇合適的從動件結(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)計凸輪的輪廓曲線。五、程序設(shè)計1、所調(diào)用的子程序及功能voidCFI功能：由曲柄滑塊機構(gòu)行程求3(先由s求得W1和W3,而后求得3)。voidCPSI功能：由滑塊位移求得對應(yīng)的1。voidCRLE功能：設(shè)計曲柄滑塊機構(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)計四桿機構(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，求版臺速度VF,求滾筒表面的點的線速度VCIR。voidACCE功能：由DSET3求出DSET1和DSET2，求出角加速度DDSET1voidSCI功能：計算滾筒滾過的弧長。13)voidWRT功能：將計算結(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)計曲柄滑塊機構(gòu)的，計算出曲柄的長度R,連桿的長度L,滑塊的偏心距e,版臺行程2*HD:nn");CRLE(ALA

13、MT,ER,HD0,HD,TL);printf("計算滑塊行程的最小傳動角：")；GAMA5=acos(1-ER)/ALAMT);printf("GAMA5=%f(DEGREE)nn",GAMA5*180/3.14);printf("計算滑塊回程的最小傳動角：")；GAMA6=acos(1+ER)/ALAMT);printf("GAMA6=%f(DEGREE)nn",GAMA6*180/3.14);printf("計算曲柄滑塊機構(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("曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析");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)計四桿機構(gòu)*/printf(-隨著FAII角度變化，版臺位移，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SP,VF與曲柄連桿轉(zhuǎn)角FAI的關(guān)系*/printf("n");printf("設(shè)計凸輪機構(gòu)nn");printf("凸輪機構(gòu)的補償位移以及對應(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(對應(yīng)丁壓印區(qū)的初始位置)FI0430TL2-滾筒雙曲柄四桿機構(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一對應(yīng)丁滑塊的N個位置，N個43的值組成的數(shù)組PSIN一對應(yīng)丁滑塊的N個位置，N個41的值組成的數(shù)組DL一四桿機構(gòu)機架長TL1一版臺傳動系統(tǒng)中皎鏈四桿機構(gòu)桿長組成的四元數(shù)組SET版臺傳動系統(tǒng)中皎鏈四桿機構(gòu)各桿位置角組成的三元數(shù)組FAI曲柄滑塊機構(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-版臺速度VCIR一滾筒表面點線速度TLL一三個角

21、度組成的數(shù)組（對應(yīng)實兀為角度I、（a+a'）、6組成的數(shù)組）SSET-滾筒傳動系統(tǒng)中的皎鏈四桿機構(gòu)各桿位置角組成的三元數(shù)組IFA計數(shù)變量S版臺位移SCIR-滾筒滾過的弧長AP一版臺移動加速度ACIRT一滾筒表面點切向加速度ACIRN一滾筒表面點法向加速度ACIR一滾筒表面點全加速度程序運行結(jié)果如下：4. 見附錄（1）版臺位移，速度以及滾筒位移，速度曲線：見附錄（2）八、分析討論設(shè)計結(jié)果由VP、VCIR、SP、SCIR曲線圖和平臺印刷機主傳動系統(tǒng)接構(gòu)簡圖可以看出設(shè)計結(jié)果很好地滿足了設(shè)計要求。成功的設(shè)計了平臺印刷機的主傳動機構(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，改正程序的錯誤，最終計算得出正確的數(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)計任務(wù)能夠順利完成。在設(shè)計過程中，機械原理這門課程的學(xué)習(xí)，對運動分析的理解以及對所學(xué)知識的熟練的應(yīng)用起了至關(guān)重要的作用，直接關(guān)系到主程序的設(shè)計和主程序的準(zhǔn)確性，而這乂影響運行數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和后面運動分析，以及凸輪的設(shè)計。因此要想很好地完成設(shè)計任務(wù)必須具有相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)知識。九、設(shè)計過程中的體會、收獲及建議這次的課程設(shè)計是一次對我們所學(xué)知識的一次系統(tǒng)的運用，在這個過程中我不僅學(xué)會了設(shè)計平臺印刷機的主傳動機構(gòu)的設(shè)計，更主要的是我們學(xué)會了把在機械原理課程中學(xué)到的相關(guān)知識運用到實際的設(shè)計過程中去