自動機械 課程設計--平臺印刷機機構設計

1、精品文檔 SHANDONG自動機械課程設計說明書 題目： 平臺印刷機機構設計 學院：農業(yè)工程與食品科學學院 班級 農機1004班 學號： 1011044042 設計者 陳志強 指導教師 宋井玲 2021 年 6 月 28 日目錄1、平臺印刷機的工作原理31.1、工作原理及工藝動作過程的分析31.2、設計要求與技術條件.32、設計思想.32.1.執(zhí)行系統：32.2.傳動系統33、參考設計方案 4 1.3.1. 版臺運動執(zhí)行機構選型4 1.3.2. 滾筒回轉機構選型54、平臺印刷機高速型的設計方案6 1.4.1. 版臺運動執(zhí)行局部設計方案65、執(zhí)行局部機構選擇及具體的尺寸計算：7 5.1曲柄滑塊：

2、7 5.2.雙面齒條8 5.3.齒條上側的齒輪 8 1、平臺印刷機的工作原理1.1、工作原理及工藝動作過程的分析 通過幾天的討論并在仔細分析了任務書之后發(fā)現，即使是低速型的印刷機印一張紙的時間也僅僅是1.8-1.875秒，這需要一個極其高級精密的送紙、著墨、收紙機構的支持，并且這兩個過程都是很短暫的，在此暫且不談，此題目主要考慮版臺的傳動機構及滾筒的傳動機構如圖下所示。設計時應該表達出壓印時的勻速、版臺返回時的急回。整部機器中各機構的運動均由同一電動機驅動。運動由電動機經過減速裝置后分成兩路，一路經傳動機構帶動版臺作往復直移運動，另一路經傳動機構帶動滾筒作連續(xù)回轉運動。當版臺與滾筒接觸時，在紙

3、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、著墨機構相繼完成輸紙、著墨作業(yè)；在第二區(qū)段，滾筒和版臺完成壓印動作；在第三區(qū)段中，收紙機構進行收紙作業(yè)。 第一與第三區(qū)段是極其短暫的。圖一 平臺印刷機的工作原理1.2、設計要求與技術條件 平臺印刷機的主運動：版臺的往復直線移動及滾筒連續(xù)的轉動； 為保證印刷質量，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)段滾筒外表的線速度必須與版臺的移動速度相等； 為保證整個印刷幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺在壓印區(qū)內的線速度變化盡可能??； 本平臺印刷機所要求實現的生產率，即每小時印刷的張數為19202000，版臺的行程長度為73

4、0 mm ，壓印區(qū)段長度為440 mm ，滾筒直徑為232 mm ，電機功率1.5 KW，轉速940 r/min。 要求機構傳動性能良好，結構緊湊，制造方便。2、設計思想初次設計，參考了課程設計指導書，認為應該遵循設計時的一些原那么。2.1.執(zhí)行系統：應盡量簡化和縮短運動鏈，使結構簡單、空間布局緊湊，重視平安因素。2.2.傳動系統： 應該考慮符合執(zhí)行系統的工況要求并與原動機的機械特性相匹配，考慮工作要求傳遞的功率和運轉速度，考慮提高傳動效率，考慮結構布置，考慮經濟性，考慮機械平安運轉和環(huán)境條件。 1.為了提高印刷效率，版臺必須急回，而送紙著墨收紙其實是一個非常短暫的過程，設計時幾乎可以忽略。可

5、以考慮水平凸輪或者偏置曲柄帶動版臺。 2.如果滾筒不能保證和版臺在任何時候都有相同的線速度，可以考慮離合裝置適時把滾筒與傳動齒輪脫離。如果設計時就能保證滾筒和版臺沒有相對線速度，那么可以允許滾筒連續(xù)轉動以便簡化裝置。 3.按照每小時印2000張的速度計算，滾筒的轉速是33.33 r/min，而電機的轉速是940 r/min，傳動比為28.20，傳動比不是很大，所以不應該有大小相差很大的兩個齒輪，況且原那么上也是應該盡量防止這種情況的。3、參考設計方案 在整個設計過程中考慮了許多機構，這些機構能夠到達要求，但是由于這些方案都存在一些缺點，沒能成為最終的方案，而這些方案的思路是可以應用到其他設計中

6、的。3.1. 版臺運動執(zhí)行機構選型 凸輪機構：考慮到版臺的運動比擬復雜，需要有勻速和急回，而凸輪能滿足這樣的條件，所以設計出如下列圖的方案。圖二 參考機構1 這個方案的優(yōu)點是能夠通過設計凸輪輪廓線來實現版臺的勻速、急回運動。缺點是需要一根很長、質量很高的彈簧，實際運行中彈簧容易疲勞以至破壞，這個方案本錢很高。 六桿機構的結構比擬簡單，加工制造比擬容易，且有急回特性和擴大行程的作用，但由于構件數較多，機構剛性差，不宜用于高速；此外，此機構的分析計算比擬復雜。圖三 參考機構2 曲柄搖桿-齒輪齒條組合機構： 通過搖桿的擺動控制齒輪的左右移動，這種機構類似于六桿機構，加工比擬容易，有急回，但是不宜用于

7、高速。機構分析的計算比擬復雜。曲柄局部會承受很大的力，這對曲柄的材料就有一定要求，也應該考慮一下經濟性。圖四 參考機構3 曲柄滑塊-齒輪齒條組合機構 組合機構由偏置曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構串聯而成。下齒條是固定的齒條，上齒條是移動的雙面齒條且和版臺連接?；瑝K的速度恰好是版臺的2倍，且有急回。9圖五 參考機構43.2. 滾筒回轉機構選型 轉停式滾筒的齒輪齒條傳動機構：由版臺上的齒條帶動滾筒上的齒輪實現版臺和滾筒間的純滾動。該機構結構簡單，易于保證速度同步的要求。但當版臺空回時，滾筒應停止轉動，因而需要增加滾筒與版臺間的脫離機構，以便版臺空回時滾筒與版臺脫離。滾筒與版臺運動的脫離裝置可采用棘輪式

8、超越離合器，如下列圖。圖六 棘輪式超越離合器 當大小不同或者方向相反時，滾筒外圈與內圈的齒輪脫離，到達轉停的效果，但由于滾筒時轉時停，慣性力矩較大，故不宜用于高速印刷場合。 這個機構只是讓滾筒外圈與齒輪脫離，脫離后滾子隨著版臺運動，本質上并不能解決與版臺脫離的問題，可以再加一個機構使?jié)L筒在周期內固定局部停住，并且把運行到這局部時滾筒與版臺接觸的那局部削平一些，但是應該注意的是，計算時保證這局部不在壓印區(qū)。圖七 壓印實例分析圖 齒輪不定軸機構：如上圖是滾筒上齒輪與機架連接局部機架的示意圖，軸搭在機架上。在推程時加速度向右，正常運轉；回程過程中，由于急回時有很大的加速度，加速度在斜槽方向有分量使?jié)L

9、筒和齒輪與齒條分開。這個機構利用加速度使齒輪與齒條分開，但是最大的問題就是不穩(wěn)定，噪聲大，易磨損?？梢约有┚彌_機構。 利用凸輪控制滾筒和齒輪的軸，在滾筒回程時將滾筒抬起。 這樣個機構的缺點是機構很不穩(wěn)定，有波動，在高速運行中容易出現問題。且在滾筒質量無法確定的情況下，難以確定滾筒的運動情況。4、平臺印刷機高速型的設計方案 綜合考慮優(yōu)缺點之后，最終確定平臺印刷機的方案如下。4.1. 版臺運動執(zhí)行局部設計方案： 采用曲柄滑塊機構，如下列圖，它的下齒條是固定的，上齒條是雙面可移動的，齒條側面連接版臺，齒條上面是與滾筒同軸的定軸齒輪，齒輪的分度圓與滾筒外圈大小相等，以保證滾筒與行程的匹配，整個過程中滾

10、筒和版臺沒有相對速度，滾筒連續(xù)轉動，在曲柄滑塊傳動點處A不直接與電機相連，需要附加一個配合轉動的凸輪機構，讓凸輪機構與加速裝置相連接完成平臺的往復傳動。圖八 曲柄齒輪齒條機構滾筒抬起的機構可以選擇參考方案中的滾筒選型方案2,回程時借助加速度分量使?jié)L筒脫離，根據實際滾筒的質量和加速度的曲線可計算出斜槽的角度。圖九 平臺印刷機的機構簡圖印刷區(qū)段415 mm，版臺行程795mm，印刷區(qū)占版臺的60%，換算成角度217，所以要求曲柄滑塊的滑塊在217的范圍內根本勻速，以保證印刷質量。5、執(zhí)行局部機構選擇及具體的尺寸計算：5.1曲柄滑塊： 根據對曲柄滑塊運動速度的要求，理想的曲柄滑塊中滑塊的曲線需要有至

11、少三分之二的行程速度恒定，另外三分之一的局部速度急劇變化。機構利用?機械原理課程設計?一書中附帶的軟件模擬曲柄滑塊的尺寸和運動情況。 首先任意選取曲柄長度，在此確定為397.5mm，連桿長度和滑塊的偏心距是需要試值的，如果所試的值無法正常運轉軟件會有提示。 假定偏心距為1 m，屢次取連桿長度，觀察滑塊的速度曲線，反復嘗試。也可以假定連桿長度，變換偏心距。 經過屢次嘗試后，得到下面一種組合我認為能夠滿足設計要求：曲柄：180mm，連桿：295mm，偏心距：1026.4mm 通過模擬后，得到的數據列表如下：序號曲柄角度點x坐標m點y坐標m點x速度m/s點y速度(m/s)點x加速度(m/s2)點y加

12、速度(m/s2)062.33.55011.0264-46.981.00E-05-18251.00E-05177.33.07261.0264-57.951.00E-05-913.51.00E-05292.32.59341.0264-61.641.00E-05-33.581.00E-0531072.15091.0264-59.071.00E-05629.141.00E-0541221.76481.0264-52.471.00E-05970.041.00E-0551371.43931.0264-44.361.00E-051025.31.00E-0561521.16871.0264-36.551.00

13、E-05916.391.00E-0571670.94431.0264-29.881.00E-05755.371.00E-0581820.75771.0264-24.461.00E-05606.531.00E-0591970.60251.0264-20.091.00E-05497.651.00E-05102120.47611.0264-16.381.00E-05444.341.00E-05112270.38151.0264-12.781.00E-05476.091.00E-05122420.33631.0264-8.3281.00E-05686.991.00E-05132570.40141.02

14、64-0.5421.00E-051403.91.00E-05142720.73851.026417.9691.00E-053595.11.00E-05152871.4331.026459.0761.00E-056084.41.00E-05163022.26651.026496.1561.00E-052591.41.00E-05173173.05231.0264102.861.00E-05-534.91.00E-05183323.69931.026491.8751.00E-05-20541.00E-05193474.1591.026471.8631.00E-05-28821.00E-05203624.40851.026446.9631.00E-05-33011.00E-05213774.44591.026420.0971.00E-05-33801.00E-05223924.28931.0264-6.111.00E-05-31391.00E-05234073.97431.0264-29.191.00E-05-26021.00E-05244223.55011.0264-46.981.00E-05-1