設(shè)計(jì)平臺印刷機(jī)的版臺的傳動機(jī)構(gòu)說明書

《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》題目：設(shè)計(jì)平臺印刷機(jī)的版臺的傳動機(jī)構(gòu)I及滾筒的傳動機(jī)構(gòu)II學(xué)校：遼東學(xué)院系別：機(jī)械系專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化班級：B0802設(shè)計(jì)者：韓遵丞（組長）指導(dǎo)教師：佟瑞宏目錄一、 工作原理 二、 機(jī)器的運(yùn)動方案分析及選擇 （一）設(shè)計(jì)基本要求 （二） 主傳動運(yùn)動方案分析及選擇 （三） 方案比較及組合 三、 機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì) （一） 曲柄滑塊運(yùn)動尺寸設(shè)計(jì) （二） 凸輪的設(shè)計(jì) （三）機(jī)構(gòu)運(yùn)動、位移、速度、加速度分析 四、 數(shù)據(jù)驗(yàn)證分析 五、 機(jī)器運(yùn)動簡圖 六、 運(yùn)動循環(huán)圖 七、 傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 八、 總結(jié)與感想 九、 參考文獻(xiàn) 一、工作原理平臺印刷機(jī)的工作原理是復(fù)印原理，即將鉛板上凸出的痕跡借助于油墨壓印到紙張上。平臺印刷機(jī)一般由輸紙、著墨（即將油墨均勻涂抹在嵌于版臺上的鉛板上）、壓印、收紙等四部分組成。如圖6-9所示，平臺印刷機(jī)的壓印動作是在卷有紙張的卷筒與嵌有鉛板的版臺之間進(jìn)行的。整部機(jī)器中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動均由同一電動機(jī)驅(qū)動。運(yùn)動由電動機(jī)經(jīng)過減速裝置i后分成兩路，一路經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)I帶動版臺作往復(fù)直移運(yùn)動，另一路經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)II帶動滾筒作回轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)版臺與滾筒接觸時，在紙張上壓印出字跡或圖形。版臺工作行程中有三個區(qū)段。在第一區(qū)段中，送紙、著墨機(jī)構(gòu)相繼完成輸紙、著墨作業(yè)；在第二區(qū)段中，滾筒和版臺完成壓印動作；在第三區(qū)段中，收紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行收紙作業(yè)。二、機(jī)器的運(yùn)動方案分析及選擇（一）設(shè)計(jì)基本要求（1）要求構(gòu)思合適的機(jī)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)平臺印刷機(jī)的主運(yùn)動：版臺作往復(fù)直移運(yùn)動，滾筒作連續(xù)間歇轉(zhuǎn)動（2） 為了保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過程中，滾筒與版臺之間無相對滑動，即在壓印區(qū)段，滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺移動速度相等。（3） 為保證整個幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺在壓印區(qū)內(nèi)的速度變化限制在一定的范圍內(nèi)（應(yīng)盡可能?。?；（4） 平臺印刷機(jī)分為低速型和高速型兩種類型，兩種類型任選一種進(jìn)行設(shè)計(jì)。低速型所要求實(shí)現(xiàn)的成產(chǎn)率1920~2000張/小時、版臺往復(fù)運(yùn)動的行程長度為730mm，壓印區(qū)段長度為440mm，滾筒直徑為232mm，電動機(jī)功率為1.5KW，轉(zhuǎn)速為940r/min。高速型所要求實(shí)現(xiàn)的成產(chǎn)率4000~4500張/小時、版臺往復(fù)運(yùn)動的行程長度為795mm，壓印區(qū)段長度為415mm，滾筒直徑為350mm，電動機(jī)功率為3.0KW，轉(zhuǎn)速為1450r/min。（5） 要求機(jī)構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。（二）主傳動運(yùn)動方案分析及選擇根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求，我們選用低速型，版臺應(yīng)作往復(fù)移動，行程較大，且盡可能使工作行程中有一段勻速運(yùn)動（壓印區(qū)段），并有急回特性；滾筒作間歇（滾停式）或連續(xù)（有勻速段）轉(zhuǎn)動。這些運(yùn)動要求不一定都能得到滿足。但一定要保證版臺和滾筒在壓印段內(nèi)保持純滾動關(guān)系，即滾筒表面點(diǎn)的線速度和版臺速度相等，這可在運(yùn)動鏈中加入運(yùn)動補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使兩者運(yùn)動達(dá)到良好的配合。由此出發(fā)構(gòu)思方案。1、版臺傳動機(jī)構(gòu)方案方案一：六桿機(jī)構(gòu)。圖3-9所示六桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工制造比較容易；作住復(fù)移動的構(gòu)件5（即版臺）的速度是變化的，有急回特性。有擴(kuò)大行程的作用；但由于構(gòu)件數(shù)較多，故機(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3-9 圖3-10方案二：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的組合。圖3-10所示機(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)組合而成。其中下齒條為固定齒條，上齒條與版臺固連在一起。此組合機(jī)構(gòu)最重要的特點(diǎn)是版臺行程比鉸鏈中心點(diǎn)C的行程大一些。此外，由于齒輪中心C（相當(dāng)于滑塊的鉸鏈中心）的軌跡對于點(diǎn)A偏置。所以上齒條的往復(fù)運(yùn)動有急回運(yùn)動。方案三：雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合圖3-11所示組合機(jī)構(gòu)的下齒條也是可移動的齒條。故可由下齒條輸入另一運(yùn)動，以得到所需的合成運(yùn)動；當(dāng)不考慮下齒條的移動時，上齒條（即版臺）運(yùn)動的行程也是轉(zhuǎn)動副中心點(diǎn)C的行程的2倍。這里用兩個連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)主要是考慮到用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滿足版臺的行程要求，而用雙曲柄機(jī)構(gòu)滿足版臺在壓印區(qū)中近似勻速的要求和回程時的急回特性要求。圖3-11 圖3-12方案四：齒輪可作軸向移動的齒輪齒條機(jī)構(gòu)。圖3-12所示齒輪齒條機(jī)構(gòu)的上、下齒條均為可移動的齒條.且都與版臺固接在一起。當(dāng)采用凸輪機(jī)構(gòu)（圖中未示出）撥動齒輪沿其軸向滑動時，可使齒輪時而和上齒條嚙合.時而和下齒條嚙合，從而實(shí)現(xiàn)版臺的往復(fù)移動。若齒輪作勻速轉(zhuǎn)動，則版臺作勻速往復(fù)移動。這將有利于提高印刷質(zhì)量，使整個印刷幅面的印痕濃淡一致。但由于齒輪的撥動機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，故只在印刷幅面較大（如22m2），對印痕濃淡均勻性要求較高時采用。2、滾筒傳動機(jī)構(gòu)方案圖3-13圖圖3-13方案一：齒輪齒條機(jī)構(gòu)（轉(zhuǎn)停式滾筒的傳動機(jī)構(gòu)）。圖3-13所示的滾筒是由版臺上的齒條帶動滾筒上的齒輪轉(zhuǎn)動的，因而可保證滾筒表面點(diǎn)的線速度和版臺速度在壓印區(qū)段完全等的要求.此種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易于保證速度同步的要求。但當(dāng)版臺空回時，滾筒應(yīng)停止轉(zhuǎn)動，因而應(yīng)設(shè)置滾筒與版臺運(yùn)動的脫離裝置（如滾筒與齒輪間裝單向離合器等單向運(yùn)動裝置）及滾筒的定位裝置（如圖3-14）。由于滾筒時轉(zhuǎn)時停，慣性力矩校大，不宜用于高速。方案二：齒輪機(jī)構(gòu)。圖3-15所示的滾筒是由電動機(jī)通過帶傳動及齒輪減速后，由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動的。因而其運(yùn)動速度是常量。當(dāng)與其配合的版臺由非勻速機(jī)構(gòu)（如前述版臺傳動機(jī)構(gòu)方案1、2、3帶動時，很難滿足速度同步的要求，因而此種機(jī)構(gòu)方案一般只和版臺傳動機(jī)構(gòu)方案4（圖3-12）配合使用。圖3-15 圖3-16方案三：雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖3-16所示為雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的滾筒傳動機(jī)構(gòu)。此傳動機(jī)構(gòu)為非勻速運(yùn)動機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時，可使?jié)L筒在壓印區(qū)段的轉(zhuǎn)速變化平緩，這樣既可保證印刷質(zhì)量，又可減小滾筒直徑。因?yàn)檫@種機(jī)構(gòu)的滾筒作連續(xù)轉(zhuǎn)動，所以其動態(tài)性能比轉(zhuǎn)停式性能簡好。值得指出的是：（1）印刷機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)方案1、11中應(yīng)加設(shè)滾筒與版臺的運(yùn)動脫離機(jī)構(gòu)及滾筒定位機(jī)構(gòu)；（2）在按主傳動機(jī)構(gòu)方案IV設(shè)計(jì)時，為了保證滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺往復(fù)運(yùn)動速度在壓印區(qū)段完全一致，一般應(yīng)加設(shè)運(yùn)動補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。如圖3-17所示凸輪補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。圖3-17（三）方案比較及組合我們設(shè)計(jì)的是低速型，各版臺傳動機(jī)構(gòu)和滾筒傳動機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)在闡述方案時已詳細(xì)說明，這不再重復(fù)，綜合比較我們選用版臺傳動機(jī)構(gòu)選方案二，滾筒傳動機(jī)構(gòu)選方案一的組合。三、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)（一）曲柄滑塊運(yùn)動尺寸設(shè)計(jì)符號說明：e曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏距，l為連桿長度，r為曲柄長度，0為極位角，由版臺的行程H二730得曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程為730/2=365,I e查資料知-值在2.8到4之間，-值在0.3到0.4之間我們?nèi) r-=勺-=°?4， 結(jié)合數(shù)學(xué)解三角形知識能得:由此得行程系數(shù):（二）凸輪的設(shè)計(jì)因曲柄與凸輪為同一輸入軸，轉(zhuǎn)速相同，當(dāng)版臺移動的距離為440mm。即印刷過程結(jié)束。要求滾筒被抬起，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過113度時完成印刷過程。所以設(shè)基圓半徑為40mm，推桿行進(jìn)20mm。凸輪運(yùn)動規(guī)律如下：運(yùn)動角 運(yùn)動規(guī)律0o-74o 等速上升20mm74o-187o 推桿遠(yuǎn)休止187o-261o 等速返回20mm261o-360o 推桿近休止我們參照機(jī)械原理教材中第九章第三節(jié)中擺動滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)用解析法作出了凸輪的輪廓，如下：(三)機(jī)構(gòu)運(yùn)動、位移、速度、加速度分析示意圖運(yùn)動分析圖曲柄由0°轉(zhuǎn)到360° 0°-59°120°-219°300°-359°運(yùn)動線形圖運(yùn)動仿真圖四、 數(shù)據(jù)驗(yàn)證分析其次，我們探究曲柄滑塊中滑塊的位移及速度。建立直角坐標(biāo)系，先建立相關(guān)位移函數(shù)，由圖可得：則：將w=3.3rad/s,r-0.17m,e-0.07肱l=0.71m代入得我們用數(shù)學(xué)軟件Mathematica5.0作出其圖像如下：由圖看出其類似正統(tǒng)函數(shù)，但我們近似認(rèn)為其是折線，折線斜率則為加速度由圖可算出：由此可估算版臺運(yùn)動一次時間：根據(jù)我們的設(shè)計(jì)要求1920~2000張/小時，可得大約0.6張/s再加上日常生活常識，充分說明了這些數(shù)據(jù)是合理的。五、 機(jī)器運(yùn)動簡圖六、運(yùn)動循環(huán)圖曲柄：從0o—187o是版臺前進(jìn)，187o—360o版臺返回滾筒：323o—37o回落，37o—150o壓印，150o—224o抬起，224°-323。抬起后停止七、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)為了滿足不同的工作需要，僅用一對齒輪組成的齒輪機(jī)構(gòu)往往是不夠的，需用由一系列齒輪所組成的齒輪機(jī)構(gòu)來傳動。這里用的就是輪系。原動機(jī)的選擇：由工作狀況，選擇低速型，印刷生產(chǎn)率1920—2000張/小時，電動機(jī)功率1.5KW。轉(zhuǎn)速為940r/min，所以選擇Y系列三相異步電動機(jī)的Y100L—6。其額定功率為1.5KW，滿載轉(zhuǎn)速940r/min。總傳動比的計(jì)算：總傳動比為電動機(jī)轉(zhuǎn)速與曲柄轉(zhuǎn)速之比。因曲柄每轉(zhuǎn)一周印刷一張為一個周期。所以n=1920/60=32張/minI=nH/n=940/32=29.4各級傳動比的計(jì)算：第一級傳動比 i1=4.7第二級傳動比 i2=2.5第三級傳動比 i3=2.5第一級為帶傳動，設(shè)zj20 所以Z2=50 Z3=20 Z4=50Z5=20Z6=20實(shí)際傳動比為i=4.7X2.5X2.5=29.38曲柄實(shí)際轉(zhuǎn)速為n=n/i=940/29.4=31.97r/min八、總結(jié)與感想五天的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)最終還是完成了，在這期間感受頗深，感觸最深的就是“書到用時方恨少”，在這當(dāng)中也學(xué)到了很多知識。首先，增加了不少的專業(yè)知識，更重要的是這次課程設(shè)計(jì)讓我更加學(xué)會如何將學(xué)的理論知識應(yīng)用于實(shí)踐，平時上課時間緊，所學(xué)內(nèi)容很多是用于考試，在這次課程設(shè)計(jì)過程中有很多知識學(xué)過，但一用到實(shí)踐就感覺到很不熟悉，于是就不斷查課本，上網(wǎng)查資料。熟悉專業(yè)知識的同時，也學(xué)會了運(yùn)用。其次，作為組長的我更加學(xué)會了如何去安排時間，安排工作。更加學(xué)會了如何去協(xié)調(diào)，團(tuán)結(jié)合作，增強(qiáng)了自己的團(tuán)隊(duì)精神。最后，大大提升了自己解決問題的能力，從接手這個課程設(shè)計(jì)題目，到分析，