機械院課程設計 說明書

/目錄1、設計任務……………2１。1設計題目………21。２設計要求………２1.3設計任務………22、執(zhí)行機構選定及其設計……………3２。1運動執(zhí)行機構的分析及選用………３2.1.1壓板擺動執(zhí)行機構的選擇………………32.1.2刷墨滾筒擺動執(zhí)行機構的選擇…………4２．1.3蘸墨滾筒的轉(zhuǎn)動………5２。1。4勻墨油盤轉(zhuǎn)動…………73、傳動線路設計及電機的選擇………9３。1平壓印刷機初步傳動線路………９３．２電機的選擇……………………9４、總體運動方案設計…………………1３4．１系統(tǒng)運動方案設計擬定………１３4.２運動循環(huán)圖………………145、參考文獻…………146、心得體會…………15７、建議………………161.設計任務1。1設計題目:平壓印刷機的原理設計總體圖如下：1．2設計要求:(1)刷墨滾筒２離開蘸墨滾筒后，蘸墨滾筒1轉(zhuǎn)過某一角度,然后停止轉(zhuǎn)動,當刷墨滾筒滾過均勻墨盤7后，均勻墨盤７轉(zhuǎn)動某一角度，然后停止不動。（2）、刷墨滾筒一離開蘸墨滾筒的同時，壓板６開始向右擺動，當刷墨滾筒滾到位置II時，壓板6開始向右擺動,夾紙框4相對壓板向左擺動某一角度，以便裝卸書頁、（3）刷墨滾筒２由位置II返回位置I應完成任務:(即與蘸墨滾筒１相接觸)時，壓板6向左擺動至極限位置,剛好與鉛字印板3相接觸，此時則印完一張書頁，即印刷機完成一個工作循環(huán)。以后的動作重復上述運動過程.原始數(shù)據(jù)如下:印刷數(shù)量為３0張/分鐘在一個工作循環(huán)中，蘸墨滾筒1，均勻圓盤7先后分別轉(zhuǎn)動６０°和9０°壓板6的最大擺角為4５°印刷面積為４80×325mm機器所受最大工作阻力矩Mr=1００Ｎｍ1。3設計任務：（1)完成總體方案設計(2）傳動及執(zhí)行機構設計（３)繪制總體運動簡圖、機構簡圖、運動循環(huán)圖（４)編寫設計說明書(5）小組答辯材料2。執(zhí)行機構的選定由于平壓印刷機是一個對運動精確度要求很高的機器，它是一種在多處運動時需要緊密配合的機器，因此我們可以認為應該選用可靠性較高的四桿機構來實現(xiàn)壓板的擺動,同時利用兩根與該四桿機構連接的桿件組成一個六桿機構，以帶動刷墨滾筒進行擺動。夾紙框也用一個與壓板所用的四桿機構相連的四桿機構進行帶動,它能夠與壓板機實現(xiàn)運動的配合。同時考慮到蘸墨滾筒每次轉(zhuǎn)動60°的需要,在各種待選機構中棘輪機構既能滿足要求，成本也較低廉,故此我們決定采用棘輪機構實現(xiàn)蘸墨滾筒的運動。由于槽輪機構對角度的掌控性高,因此勻墨圓盤用槽輪機構來實現(xiàn).2.1運動執(zhí)行構件用到的機構及分析：2。1。１壓板擺動執(zhí)行機構的選擇：(1）四桿機構:結構簡單、制作精度要求不高,運動精度高，可以承受較大的壓力,裝配容易適合低速運動,但效率低且占空間大。(2）導桿機構：傳動效率低,有急回特性，但較難做到較小的極位夾角，且需要用齒輪機構嚙合變速，體積大,質(zhì)量大,占用空間也較大。（3)凸輪機構:結構簡單緊湊，響應迅速，易得到多種預期的運動規(guī)律，但不能傳遞較大的力，承受壓力較小，制造復雜難加工，加工成本高,適合低速機構傳動.經(jīng)比較分析，四桿機構結構簡單，工作可靠,設計方便，且傳動精度能夠滿足預定的運動要求,且對加工的精度要求不高，成本較其它構件低，因此決定選擇四桿機構。壓板曲柄機構的設計如下：2。1．２刷墨滾筒擺動執(zhí)行機構的選擇：（1）四桿機構（由壓板聯(lián)動的四桿機構）:運動精確,壓板回程能夠工作,充分利用了機構的運動特性，提高了機械效率，但總的傳動效率低,占用空間大.（2）四桿機構（獨立）：工作可靠，結構簡單，但為了保證四桿機構曲柄轉(zhuǎn)動的配合,制造較為復雜，尺寸大，機構效率低(3）凸輪機構：結構簡單緊湊,響應迅速,易得到多種預期的運動規(guī)律，但凸輪機構的轉(zhuǎn)角要小于90°,故還需要一個齒輪傳動機構變換角度，機構的效率低。（4）導桿機構:機構小,轉(zhuǎn)角要小于90°，則還需要一個齒輪傳動機構，進行角度變換，機構效率低。通過對以上四種執(zhí)行機構進行比較分析,四桿機構運動可靠,盡管傳動效率較低，但能較好的滿足傳遞運動要求,而凸輪機構加工和設計都比較復雜，導桿機構干涸需要學額外的傳動機構，對于四桿機構，當與壓板聯(lián)動時,機構效率較高,且能使機構更加緊湊,因此，我們最終選定了與壓板聯(lián)動的四桿機構.刷墨滾同雙搖桿機構的設計如下：２.1。3蘸墨滾筒的轉(zhuǎn)動:（1)槽輪機構:結構簡單，外形尺寸小，機械傳動效率高,并能平穩(wěn)、間歇地進行轉(zhuǎn)位，但傳動時存在柔性沖擊，且槽輪的轉(zhuǎn)動不是勻速轉(zhuǎn)動，精確度稍低。（2）棘輪機構:結構簡單，制造容易,運動可靠且容易在較大范圍內(nèi)調(diào)整棘輪軸每次轉(zhuǎn)過的角度大小，但工作時有較大的沖擊和噪聲,而且運動的精度較差且易磨損，不宜用于高速場合。（3）不完全齒輪機構：結構簡單，制造容易，每次轉(zhuǎn)過角度可調(diào),但加工精度要求高,而且不存在止回構件(4)凸輪式間歇運動機構：定位精度高,機構結構緊湊，可適應高速高精度的分度機構，但加工精度要求高,對裝配、調(diào)整要求嚴格。通過對以上四種機構進行比較，棘輪機構相對其它三種機構，結構較簡單，運動實現(xiàn)可靠，能夠滿足運動要求，因此決定選擇棘輪機構。蘸墨滾筒棘輪機構設計如下：2．１.4勻墨油盤轉(zhuǎn)動：（1)槽輪機構：結構簡單,外形尺寸小，機械效率高，并能較平穩(wěn)地、間歇地進行轉(zhuǎn)位,但傳動時尚存在柔性沖擊，槽輪的轉(zhuǎn)動不是勻速轉(zhuǎn)動,并且要與刷墨滾筒的轉(zhuǎn)動進行配合，難度較高，常用語速度不太高的場合（2)棘輪機構：結構簡單、制造方便、運動可靠，且容易在較大范圍內(nèi)調(diào)整棘輪軸每次轉(zhuǎn)過的角度的大小,主動關系可互換,動程可在較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，動停時間比可通過選擇合適的驅(qū)動機構實現(xiàn)，但工作時有較大的沖擊和噪聲,而且運動精度較差，不宜用于高速運動場合。（3）不完全齒輪機構：結構簡單,制造容易，每次轉(zhuǎn)過角度可調(diào)，但加工精度要求高，且主、從動輪進入嚙合時速度有突變，沖擊力較大。(4)凸輪式間歇運動機構：定位精度高,機構結構緊湊,可適應高速高精度的分度機構，動載荷小,無剛性和柔性沖擊，適合高速運轉(zhuǎn)，無需定位裝置，定位精度高，但加工精度要求高，對裝配、調(diào)整要求嚴格。通過對以上四種機構進行比較分析，槽輪機構結構簡單可靠，對角度的掌控性好,傳遞效率高，加工較方便，因此最終選定了槽輪機構。勻墨油盤轉(zhuǎn)動槽輪間歇機構設計如下:３傳動線路設計３。1平壓印刷機初步傳動線路以電動機為原動件，作為動力輸入，通過帶傳動,齒輪傳動兩級減速，最終動力在一個錐齒輪上，此時曲柄與該錐齒輪固結。一方面，通過一個曲柄搖桿機構，實現(xiàn)壓板的擺動。另一方面，通過一對錐齒輪嚙合，使動力源的旋轉(zhuǎn)方向改變，使得動力向上輸入，并最終傳至圓盤，最終實現(xiàn)圓盤的間歇轉(zhuǎn)動。此時壓板擺動，將壓板作為動力，一方面,通過一個雙搖桿機構,實現(xiàn)棘輪機構的間歇轉(zhuǎn)動,另一方面，通過另一個雙搖桿機構實現(xiàn)滾墨圓筒的擺動。3。2電機的選擇要求：印刷速度為：30張／mｉn（即主軸的轉(zhuǎn)速也為：30ｒ/ｍin).1°選型依據(jù)的主要指標:(1)輸入軸功率（2）輸出軸力矩（3）兩者關系:P=Tn２/（9549＊u）注：P--輸入軸功率(Kw）;T——經(jīng)過計算修正過的力矩數(shù)值(Ｎ＊m)n2——輸出軸轉(zhuǎn)速(ｒ/min）；u——減速機的轉(zhuǎn)動效率2°選型計算步驟：（1)主軸的理論力矩根據(jù)使用要求,計算出主軸的理論輸出力矩T1．T1=９５49*{Ｐ｝kw/{n｝ｒ／minP=0．02（蘸墨）+0。35（刷墨)＋0。02（勻墨）+0.35(壓印)+0。01(夾紙)=0。７5ｋwT1＝95４9*0.75/30＝２38。７25N。m（2)輸出軸理論力矩的修正由于使用環(huán)境溫度的不同與工作運轉(zhuǎn)中受力變化，所以在進行實際考慮的時候必須要對理論力矩進行修正，以保證減速器的正常運作和使用壽命。T=T1*a1*ａ2注：Ｔ——選型用力矩(Ｎ＊m)Ｔ1——理論計算力矩（N＊m）a1——環(huán)境溫度系數(shù)(見表1）a2——工作運轉(zhuǎn)過程中受力變化狀況系數(shù)(見表2）表1環(huán)境溫度（oC）10～2５2６～３0３1~４0４1～５0a11１.21。4１．6表2運行狀況2４小時內(nèi)運行的實際時間（小時h)<２＞2~1０>10~2４平穩(wěn)運行0.8１1。２中等沖擊載荷11.２1.４加大沖擊載荷1.2５1。５１.75備注如果在運行過程中每小時開啟次數(shù)或者正方轉(zhuǎn)，換向次數(shù)等于或大于12次,那么是哪個表中的數(shù)值應再乘以1。2．本機器工作的環(huán)境溫度在26～30(ｏC)范圍內(nèi),所以a１=1.2,在工作中所受到的載荷為中等沖擊載荷,工作時間在10～24小時范圍內(nèi),所以ａ2＝１.4則T=238。725＊1.２*１．4=４01N．m。3°輸出軸功率的計算P=Tn2/(9549*u）注:Ｐ-—入力軸功率（Ｋw）T—-經(jīng)過計算修正過的力矩數(shù)值（N*m)n2——輸出軸轉(zhuǎn)速(r/ｍｉn）ｕ——減速機的轉(zhuǎn)動效率，由下表查取。表3V帶傳動η1=0。94圓柱直齒輪傳動（８級精度)η2=0.97凸輪機構傳動η３＝0。95-－—0．９7棘輪機構傳動η4=0．95—0。97四桿機構傳動η５=0.969槽輪機構傳動η６=0.９5—0.９7不完全齒輪傳動η7=0。96－--0.98算得電機輸入功率P=0。859２kｗ電機的轉(zhuǎn)速計算:由公式注：ｎ為電機的轉(zhuǎn)速;(最終的傳動比為帶輪的傳動比乘以齒輪的傳動比）；為執(zhí)行構件的轉(zhuǎn)速(由給定條件可知=3０r／mｉn）.又知=2～4；＝4~6;故總的傳動比=8～24.因此n＝(8~24)＊=（2４０～７２0）r/min綜合Ｐ=0。8592ｋw，ｎ＝(240~7２0）r／miｎ;經(jīng)查電機選型手冊可得：選定的電機的型號為：Y2—100L2—8-１1由于選定電機額定轉(zhuǎn)速為7０0ｒ/min,故=n/=23.3,故選定帶輪傳動比為=４，齒輪傳動比=5。83.４.總體運動方案設計4。１系統(tǒng)運動方案設計擬定4．２運動循環(huán)圖運動循環(huán)圖５、參考文獻:［１］孫恒,陳作模.機械原理【Ｍ】.北京:高等教育出版社,２０01．［２]機械設計實用手冊編委會編．機械設計實用手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2008。4.［3］中國機械工程學會，中國機械設計大典編委會編著,中國機械常用大典．江西：江西科學技術出版社．２00２.１。[4］時忠明，吳冉．常用的四桿機構及其創(chuàng)新設計.北京：北京大學出版社．2009。8。［5］鄭淑敏。電機選型手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2006。2。６、心得：機械原理課程設計是機械原理課程很重要的一個組成部分,通過課程設計可以鞏固課本上的理論知識,將所學的知識進行一個系統(tǒng)的運用,而且進一步了解一臺機器的是怎么做出來的，它的功能實現(xiàn)原理是怎樣的。這對我們以后的設計實踐是一個很好的鍛煉機會,而且可以和老師同學交流自己的方案，從中得到進步。首先感謝陳敏鈞老師的指導，我們才能順利的完成原理的設計。由于之前我參加過機械創(chuàng)新大賽,對機械原理和機械設計的相關只是有一個整體的概念，并且對CＡD軟件有一定的掌握，所以我們組設計時很快就上手了了。在老師給定了題目以后，當天下午我就組織我們組進行討論，將可能實現(xiàn)運動的一下機構進行了分析和比較,從中選擇最佳的實現(xiàn)方案,最終把大致的方案確定下來了，其中包括傳動方案,執(zhí)行機構運動方案。接下來我們依照對給定的一些要求，對機構的設計進行了理論的計算和校正，依照課本上的機構設計方法,我們借助CAD和一個連桿機構設計小軟件對選定的幾種機構進行了設計，其中大致確定了各個桿件的長度.雖然自己有點經(jīng)驗,但是在經(jīng)驗豐富的陳敏鈞老師面前，我們還有很多的東西要去學習和積累。所以第二天一早我我們就把前天晚上做的設計給老師檢查了。大致的原理是沒有什么大的問題,但是就具體的一些細節(jié)問題還是沒有注意到，在老師的指導之下，我們下午又進行了整體的優(yōu)化，最后又給老師檢查了一遍?；旧蠜]有什么大的問題.考慮到期末考試將近，我們加緊時間設計。6月２9晚上在我們組所有成員將說明書和CAD圖紙的電子檔全部做完.通過本次的課程設，培養(yǎng)了我們綜合運用機械院原理及其他相關課程的理論知識來解決實際問題的能力,一定程度上做到了學以致用。在設計期間，我們同學之間相互幫助，一起討論遇到的問題，培養(yǎng)