設(shè)計平臺印刷機的版臺的傳動機構(gòu)

1、機械原理課程設(shè)計 題 目 ：設(shè)計平臺印刷機的版臺的傳動機構(gòu)及滾筒的傳動機構(gòu) 目 錄一、工作原理3二、機器的運動方案分析及選擇3(一)設(shè)計基本要求3（二）主傳動運動方案分析及選擇4（三）方案比較及組合6三、機構(gòu)系統(tǒng)的尺寸設(shè)計7（一）曲柄滑塊運動尺寸設(shè)計7（二）凸輪的設(shè)計7（三）機構(gòu)運動、位移、速度、加速度分析8四、數(shù)據(jù)驗證分析15五、機器運動簡圖17六、運動循環(huán)圖18七、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計18八、總結(jié)與感想19九、參考文獻20一、工作原理平臺印刷機的工作原理是復(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

2、組成。如下圖所示，平臺印刷機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行的。整部機器中各機構(gòu)的運動均由同一電動機驅(qū)動。運動由電動機經(jīng)過減速裝置i后分成兩路，一路經(jīng)傳動機構(gòu)帶動版臺作往復(fù)直移運動，另一路經(jīng)傳動機構(gòu)帶動滾筒作回轉(zhuǎn)運動。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，收紙機構(gòu)進行收紙作業(yè)。二、機器的運動方案分析及選擇 (一)設(shè)計基本要求 （1）要求構(gòu)思合適的機構(gòu)方案實現(xiàn)平臺印刷機的主運動：版臺作往復(fù)直移運動，滾筒作連續(xù)間歇轉(zhuǎn)動 （2）為了保證印刷質(zhì)量

3、，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)盡可能小）；（4）低速型所要求實現(xiàn)的成產(chǎn)率180張/小時、版臺往復(fù)運動的行程長度為500mm，壓印區(qū)段長度為300mm，滾筒直徑為116mm，電動機功率為1.5KW，轉(zhuǎn)速為940r/min。 (5)要求機構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。（二）主傳動運動方案分析及選擇根據(jù)前述設(shè)計要求，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

4、段)轉(zhuǎn)動。這些運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，即滾筒表面點的線速度和版臺速度相等，這可在運動鏈中加入運動補償機構(gòu)，使兩者運動達到良好的配合。由此出發(fā)構(gòu)思方案。1、版臺傳動機構(gòu)方案方案一：六桿機構(gòu)。圖3-9所示六桿機構(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。有擴大行程的作用；但由于構(gòu)件數(shù)較多，故機構(gòu)剛性差，不宜用于高速；此外，此機構(gòu)的分析計算比較復(fù)雜。 圖 3-9 圖 3-10方案二：曲柄滑塊機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)的組合。圖3-10所示機構(gòu)由偏置曲柄滑塊機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)串聯(lián)組合而成。其中下齒條為固定齒條，

5、上齒條與版臺固連在一起。此組合機構(gòu)最重要的特點是版臺行程比鉸鏈中心點的行程大一些。此外，由于齒輪中心(相當(dāng)于滑塊的鉸鏈中心)的軌跡對于點偏置。所以上齒條的往復(fù)運動有急回運動。方案三：雙曲柄機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)的串聯(lián)組合 圖3-11所示組合機構(gòu)的下齒條也是可移動的齒條。故可由下齒條輸入另一運動，以得到所需的合成運動；當(dāng)不考慮下齒條的移動時，上齒條(即版臺)運動的行程也是轉(zhuǎn)動副中心點的行程的2倍。這里用兩個連桿機構(gòu)串聯(lián)主要是考慮到用曲柄滑塊機構(gòu)滿足版臺的行程要求，而用雙曲柄機構(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

6、齒輪齒條機構(gòu)。圖3-12所示齒輪齒條機構(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構(gòu)較復(fù)雜，故只在印刷幅面較大（如），對印痕濃淡均勻性要求較高時采用。2、滾筒傳動機構(gòu)方案圖3-13 圖 3-14 方案一：齒輪齒條機構(gòu)(轉(zhuǎn)停式滾筒的傳動機構(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的線速度和版臺速度在壓印區(qū)段完全等的要求

7、此種機構(gòu)的特點是結(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)置滾筒與版臺運動的脫離裝置(如滾筒與齒輪間裝單向離合器等單向運動裝置)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：齒輪機構(gòu)。圖3-15所示的滾筒是由電動機通過帶傳動及齒輪減速后，由齒輪機構(gòu)直接帶動的。因而其運動速度是常量。當(dāng)與其配合的版臺由非勻速機構(gòu)(如前述版臺傳動機構(gòu)方案1、2、3帶動時，很難滿足速度同步的要求，因而此種機構(gòu)方案一般只和版臺傳動機構(gòu)方案4(圖3-12)配合使用。 圖 3-15 圖 3-16方案三：雙曲柄機構(gòu)。圖3-16所示為雙曲柄機構(gòu)與齒輪機構(gòu)

8、串聯(lián)組成的滾筒傳動機構(gòu)。此傳動機構(gòu)為非勻速運動機構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計合適時，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。因為這種機構(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)印刷機主傳動機構(gòu)方案、中應(yīng)加設(shè)滾筒與版臺的運動脫離機構(gòu)及滾筒定位機構(gòu)；(2)在按主傳動機構(gòu)方案IV設(shè)計時，為了保證滾筒表面點的線速度與版臺往復(fù)運動速度在壓印區(qū)段完全一致，一般應(yīng)加設(shè)運動補償機構(gòu)。如圖3-17所示凸輪補償機構(gòu)。其它設(shè)計方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。圖 3-17（三）方案比較及組合 我們設(shè)計的是低速型，各版臺傳動機構(gòu)和滾筒傳動機構(gòu)的優(yōu)缺點在闡述方案時已詳細說明，這不再重

9、復(fù)，綜合比較我們選用版臺傳動機構(gòu)選方案二，滾筒傳動機構(gòu)選方案一的組合。三、機構(gòu)系統(tǒng)的尺寸設(shè)計（一）曲柄滑塊運動尺寸設(shè)計 符號說明：e曲柄滑塊機構(gòu)偏距，l為連桿長度，r為曲柄長度，為極位角， 由版臺的行程得曲柄滑塊機構(gòu)的行程為730/2=365，查資料知值在2.8到4之間，值在0.3到0.4之間我們?nèi)。?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20mm。凸輪運動規(guī)律如下： 運動角 運動規(guī)律0º-74

10、86; 等速上升20mm74º-187º 推桿遠休止187º-261º 等速返回20mm261º-360º 推桿近休止我們參照機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構(gòu)用解析法作出了凸輪的輪廓，如下：（三）機構(gòu)運動、位移、速度、加速度分析（1）示意圖（2）運動分析圖 曲柄由0°轉(zhuǎn)到360° 0°-59°120°-219°300°-359°（3）運動線形圖（4）運動仿真圖 四、數(shù)據(jù)驗證分析其次，我們探究曲柄滑塊中滑塊的位移及速度。 建立直角坐標系，

11、先建立相關(guān)位移函數(shù)，由圖可得：則：將代入得我們用數(shù)學(xué)軟件Mathematica 5.0作出其圖像如下：由圖看出其類似正統(tǒng)函數(shù)，但我們近似認為其是折線，折線斜率則為加速度由圖可算出：由此可估算版臺運動一次時間：根據(jù)我們的設(shè)計要求19202000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、機器運動簡圖 六、運動循環(huán)圖曲柄：從0º187º是版臺前進，187º360º版臺返回滾筒：323º37º回落，37º150º壓印，150º224º抬起，224°-32

12、3°抬起后停止七、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計為了滿足不同的工作需要，僅用一對齒輪組成的齒輪機構(gòu)往往是不夠的，需用由一系列齒輪所組成的齒輪機構(gòu)來傳動。這里用的就是輪系。1 原動機的選擇：由工作狀況，選擇低速型，印刷生產(chǎn)率19202000張/小時，電動機功率1.5KW 。轉(zhuǎn)速為940r/min，所以選擇Y系列三相異步電動機的Y100L6。其額定功率為1.5KW，滿載轉(zhuǎn)速940r/min。2 總傳動比的計算：總傳動比為電動機轉(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/min I=nH/n=940/32=29.43 各級傳動比的計算：第一級傳動比 i1=4.

13、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)z1=20 所以Z2=50 Z3=20 Z4=50 Z5=20 Z6=20實際傳動比為 is=4.7×2.5×2.5=29.38曲柄實際轉(zhuǎn)速為 ns=nH/ is=940/29.4 =31.97r/min八、總結(jié)與感想五天的機械原理課程設(shè)計最終還是完成了，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)計讓我更加學(xué)會如何將學(xué)的理論知識應(yīng)用于實踐，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)計過程中有很多知識學(xué)過，但一用到實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)，團結(jié)合作，增強了自己的團隊精神。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)計題目，到分析，提出自己的方案都