設(shè)計(jì)平臺(tái)印刷機(jī)的版臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)題 目：設(shè)計(jì)平臺(tái)印刷機(jī)的版臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I及滾筒的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)H學(xué) 校：遼東學(xué)院系 別：機(jī)械系專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)：B0802設(shè)計(jì)者：韓遵丞（組長(zhǎng)）指導(dǎo)教師：佟瑞宏目錄一、 工作原理2二、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇2（一） 設(shè)計(jì)基本要求 2（二）主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇 2（三）方案比較及組合4三、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)4（一）曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)尺寸設(shè)計(jì) 4（二）凸輪的設(shè)計(jì) 4（三）機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)、位移、速度、加速度分析 5四、數(shù)據(jù)驗(yàn)證分析5五、機(jī)器運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖5六、 運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖5七、 傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)6八、 總結(jié)與感想6九、 參考文獻(xiàn)7一、工作原理平臺(tái)印刷機(jī)的工作原理是復(fù)印原理，即將鉛板

2、上凸出的痕跡借助于油墨壓印到紙張上。平臺(tái)印刷機(jī)一般由輸紙、著墨(即將油墨均勻涂抹在嵌于版臺(tái)上的鉛板上)、壓印、收紙等四部分組成。如圖6-9所示，平臺(tái)印刷機(jī)的壓印動(dòng)作是在卷有紙張的卷筒與嵌有鉛板的版臺(tái)之間進(jìn)行的。整部機(jī) 器中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)均由同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速裝置i后分成兩路，一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)I帶動(dòng)版臺(tái)作往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，另一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)n帶動(dòng)滾筒作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)版臺(tái)與滾筒接觸時(shí)， 在紙張上壓印出字跡或圖形。版臺(tái)工作行程中有三個(gè)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(tái)完成壓印動(dòng)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(dòng)方案分析及選

3、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(tái)印刷機(jī)的主運(yùn)動(dòng)：版臺(tái)作往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，滾筒作連續(xù)間歇 轉(zhuǎn)動(dòng)(2) 為了保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過(guò)程中，滾筒與版臺(tái)之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，即在壓印區(qū)段，滾筒 表面點(diǎn)的線速度與版臺(tái)移動(dòng)速度相等。(3) 為保證整個(gè)幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺(tái)在壓印區(qū)內(nèi)的速度變化限制在一定的范圍內(nèi)(應(yīng)盡可能小)；(4 )平臺(tái)印刷機(jī)分為低速型和高速型兩種類(lèi)型，兩種類(lèi)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19202000張/小時(shí)、版臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程長(zhǎng)度為730mm壓印區(qū)段長(zhǎng)度為 440mm滾筒直徑為232mm電動(dòng)機(jī)功率為 1.5KW,轉(zhuǎn)速為940r/min。高速型

4、所要求實(shí)現(xiàn)的成產(chǎn)率40004500張/小時(shí)、版臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程長(zhǎng)度為795mm壓印區(qū)段長(zhǎng)度為 415mm滾筒直徑為350mm電動(dòng)機(jī)功率為3.0KW,轉(zhuǎn)速為1450r/min。（5） 要求機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。（二）主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)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(tái)應(yīng)作往復(fù)移動(dòng)，行程較大，且盡可能使工作行程中 有一段勻速運(yùn)動(dòng) （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(dòng)。這些運(yùn) 動(dòng)要求不一定都能得到滿(mǎn)足。但一定要保證版臺(tái)和滾筒在壓印段內(nèi)保持純滾動(dòng)關(guān)系，即滾筒表面點(diǎn) 的線速度和版臺(tái)速度相等，這可在運(yùn)動(dòng)鏈中加入運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使兩者運(yùn)動(dòng)達(dá)

5、到良好的配合。由此 出發(fā)構(gòu)思方案。1、版臺(tái)傳動(dòng)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(jiǎn)單，加工制造比較容易；作住復(fù)移動(dòng)的構(gòu)件 5（即版臺(tái)）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(tái)固連在一起。此組合機(jī)構(gòu)最重要的特 點(diǎn)是版臺(tái)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

6、跡對(duì)于點(diǎn) A 偏置。所以上齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)有急回運(yùn)動(dòng)。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(dòng)的齒條。故可由下齒條輸入另一運(yùn)動(dòng)，以得到所需的合成運(yùn)動(dòng)；當(dāng)不考慮下齒條的移 動(dòng)時(shí)，上齒條 （ 即版臺(tái) ） 運(yùn)動(dòng)的行程也是轉(zhuǎn)動(dòng)副中心點(diǎn) C 的行程的 2 倍。這里用兩個(gè)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(mǎn)足版臺(tái)的行程要求，而用雙曲柄機(jī)構(gòu)滿(mǎn)足版臺(tái)在壓印區(qū)中近似勻速的 要求和回程時(shí)的急回特性要求。圖 3-11 圖 3-12方案四： 齒輪可作軸向移動(dòng)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(dòng)的齒條且都與版臺(tái)固

7、接在一起。當(dāng)采用凸輪機(jī)構(gòu) （ 圖中未示出 ） 撥動(dòng)齒輪沿其軸向滑動(dòng)時(shí)，可使 齒輪時(shí)而和上齒條嚙合時(shí)而和下齒條嚙合，從而實(shí)現(xiàn)版臺(tái)的往復(fù)移動(dòng)。若齒輪作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則版 臺(tái)作勻速往復(fù)移動(dòng)。這將有利于提高印刷質(zhì)量，使整個(gè)印刷幅面的印痕濃淡一致。但由于齒輪的撥2 動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，故只在印刷幅面較大（如 2 2m ），對(duì)印痕濃淡均勻性要求較高時(shí)采用。2、滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案圖 3-13 圖 3-14方案一： 齒輪齒條機(jī)構(gòu) （ 轉(zhuǎn)停式滾筒的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ） 。圖 3-13 所示的滾筒是由版臺(tái)上的齒條帶動(dòng)滾 筒上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的，因而可保證滾筒表面點(diǎn)的線速度和版臺(tái)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(jiǎn)單，易于保證速

8、度同步的要求。但當(dāng)版臺(tái)空回時(shí)，滾筒應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 因而應(yīng)設(shè)置滾筒與版臺(tái)運(yùn)動(dòng)的脫離裝置 （ 如滾筒與齒輪間裝單向離合器等單向運(yùn)動(dòng)裝置） 及滾筒的定位裝置（如圖3-14） 。由于滾筒時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)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(dòng)機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)及齒輪減速后，由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)的。因而其運(yùn)動(dòng)速度是常量。當(dāng)與其配合的版臺(tái)由非勻速機(jī)構(gòu)（如前述版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案 1、2、3帶動(dòng)時(shí)，很難滿(mǎn)足速度同步的要求，因而此種機(jī)構(gòu)方案一般只和版臺(tái)傳動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)。此傳

9、動(dòng)機(jī)構(gòu)為非勻速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時(shí)，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(dòng)，所以其動(dòng)態(tài)性能比轉(zhuǎn)停式性能簡(jiǎn)好。值得指出的是：（1）印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案I、n中應(yīng)加設(shè)滾筒與版臺(tái)的運(yùn)動(dòng)脫離機(jī)構(gòu)及滾筒定位機(jī)構(gòu)；（2）在按主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案IV設(shè)計(jì)時(shí)，為了保證滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度在 壓印區(qū)段完全一致， 一般應(yīng)加設(shè)運(yùn)動(dòng)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?cè)O(shè)計(jì)的是低速型，各版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)在闡述方案時(shí)已詳細(xì)說(shuō)明， 這不再重復(fù)，綜合比較我們

10、選用版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選方案二，滾筒傳動(dòng)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(dòng)尺寸設(shè)計(jì)符號(hào)說(shuō)明：e曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏距，I為連桿長(zhǎng)度，r為曲柄長(zhǎng)度，為極位角，由版臺(tái)的行程H730得曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程為730/2=365 ,I一 一 e一一 _查資料知值在2.8到4之間，-值在0.3到0.4之間我們?nèi)rle4，一 °4,結(jié)合數(shù)學(xué)解三角形知識(shí)能得： rr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(tái)移動(dòng)的距離為440mm即印刷過(guò)程結(jié)束。要求滾筒被抬起，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過(guò)113度時(shí)完成印刷過(guò)程。所以設(shè)基圓半徑為40mm推桿行進(jìn)20mm凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下：運(yùn)動(dòng)

11、角運(yùn)動(dòng)規(guī)律0o-74 o等速上升20mm74o-187 o推桿遠(yuǎn)休止等速返回 20mm 推桿近休止187o-261 o 261o- 360o 我們參照機(jī)械原理教材中第九章第三節(jié)中擺動(dòng)滾子推桿盤(pán)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(dòng)、位移、速度、加速度分析（ 1）示意圖（2）運(yùn)動(dòng)分析圖曲柄由 0°轉(zhuǎn)到 360° 0 °-59 °120° -219 °300° -359 °（3）運(yùn)動(dòng)線形圖（4）運(yùn)動(dòng)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)

12、，由圖可得 則：將 w 3.3rad/ s,r 0.17m8,e0.07m1,l0.712 m代入得我們用數(shù)學(xué)軟件 Mathematica 5.0 作出其圖像如下 ： 由圖看出其類(lèi)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(tái)運(yùn)動(dòng)一次時(shí)間：根據(jù)我們的設(shè)計(jì)要求19202000張/小時(shí)，可得大約0.6張/s再加上日常生 活常識(shí), 充分說(shuō)明了這些數(shù)據(jù)是合理的。五、機(jī)器運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖六、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖曲柄：從 0o 187o 是版臺(tái)前進(jìn)， 187o 360o 版臺(tái)返回七、傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)為了滿(mǎn)足不同的工作需要，僅用一對(duì)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

13、齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)傳動(dòng)。這里用的就是輪系。1 原動(dòng)機(jī)的選擇： 由工作狀況， 選擇低速型， 印刷生產(chǎn)率 1 92 0 2 0 00張/小時(shí)，電動(dòng)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(dòng)機(jī)的Y100L 6。其額定功率為1.5KW,滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 940r/min 。2 總傳動(dòng)比的計(jì)算：總傳動(dòng)比為電動(dòng)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(gè)周期。所以 n=1920/60=32張 /minI=n H/n=940/32=29.43 各級(jí)傳動(dòng)比的計(jì)算：第一級(jí)傳動(dòng)比i1=4.7第二級(jí)傳動(dòng)比i2=2.5第三級(jí)傳動(dòng)比i3=2.5第一級(jí)為帶傳動(dòng)，設(shè) z1=20所以 Z2=50 Z 3

14、=20 Z 4=50 Z 5=20 Z 6=20實(shí)際傳動(dòng)比為 i s=4.7 X 2.5 X 2.5=29.38曲柄實(shí)際轉(zhuǎn)速為 n s=nH/ i s=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(shū)到用時(shí)方 恨少”，在這當(dāng)中也學(xué)到了很多知識(shí)。首先， 增加了不少的專(zhuān)業(yè)知識(shí)， 更重要的是這次課程設(shè)計(jì)讓我更加學(xué)會(huì)如何將學(xué)的理論知識(shí)應(yīng) 用于實(shí)踐，平時(shí)上課時(shí)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(guò)程中有很多知識(shí)學(xué)過(guò)， 但一用到實(shí)踐就感覺(jué)到很不熟悉，于是就不斷查課本，上網(wǎng)查資料。熟悉專(zhuān)業(yè)知識(shí)的同時(shí)，也學(xué)會(huì) 了運(yùn)用。其次，作為組長(zhǎng)的我更加學(xué)會(huì)了如何去安排時(shí)間，安排工作。更加學(xué)會(huì)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(wèn)題的能力，從接手這個(gè)課程設(shè)計(jì)題目，到分析，提出自