機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書模板

平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)一．平臺(tái)印刷機(jī)的功能及設(shè)計(jì)要求[1]機(jī)器的功能要求及工作原理（1）總功能要求實(shí)現(xiàn)將往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的鉛版上凸出的痕跡借助于油墨壓引導(dǎo)作圓周運(yùn)動(dòng)的滾筒表面的紙上，從而實(shí)現(xiàn)在平臺(tái)上的印刷功能，與其一并存在的機(jī)構(gòu)還有送紙機(jī)構(gòu)與切紙機(jī)構(gòu)，主傳動(dòng)系統(tǒng)為版臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)與滾筒的圓周運(yùn)動(dòng)。（2）工作原理及工藝動(dòng)作分解平臺(tái)印刷機(jī)的工作原理及工藝動(dòng)作分解如圖1-1所示。機(jī)器由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)有點(diǎn)動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速裝置i后分成兩路，一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1帶動(dòng)版臺(tái)作往復(fù)直線移動(dòng)，另一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2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)，在紙張上壓出字跡或圖形。圖1-1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖1-1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖機(jī)器的原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求（1）選擇合適的機(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)直線運(yùn)動(dòng)滾筒作連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)。（2）為了保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過程中，滾筒于版臺(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）為了保證整個(gè)印刷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?。?。（4）設(shè)計(jì)參數(shù)為：印刷生產(chǎn)率2000張/h，版臺(tái)行程長(zhǎng)度730mm，壓印區(qū)段長(zhǎng)度440mm,滾筒直徑232mm,電動(dòng)機(jī)功率1.5kw，轉(zhuǎn)速為940r/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．機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的確定[2][3]根據(jù)工藝動(dòng)作順序和協(xié)調(diào)要求擬定機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。對(duì)于平臺(tái)印刷機(jī)的主傳動(dòng)系統(tǒng),主要是版臺(tái)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)與滾筒的間歇圓周運(yùn)動(dòng),其中為了將版臺(tái)與滾筒分開,還有一個(gè)分離裝置,因此運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖為次三個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)先后順序與協(xié)調(diào)配合。如圖1-1所示,以版臺(tái)在最左邊為起點(diǎn),來(lái)回往復(fù)為一個(gè)周期,分為360度為橫坐標(biāo),各構(gòu)件的位移為縱坐標(biāo),繪制出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。圖2-1。y30° 60° 90° 120°150°180°210°2^0°270°300°330°360°版臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)440\ §滾筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)滾筒與版臺(tái)分離機(jī)構(gòu)圖2-1機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖上圖為平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖,此圖中版臺(tái)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),印刷時(shí)速度較慢,且具有急回特性,滾筒在版臺(tái)推程時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),回程時(shí)停止轉(zhuǎn)動(dòng),分離機(jī)構(gòu)在版臺(tái)推程結(jié)束時(shí)開始運(yùn)動(dòng),三種機(jī)構(gòu)相互協(xié)調(diào)完成整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)的工作三．課程設(shè)計(jì)的方案及方案的選擇3.1平臺(tái)印刷機(jī)版臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)平臺(tái)印刷機(jī)的版臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是作往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)（1）版臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案一

可采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)版臺(tái)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。如圖3-1所示。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)版臺(tái)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，而且有急回特性，可以提高版臺(tái)的工作效率。（2）版臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案二[4]如圖3-2所示，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)組合，完成版臺(tái)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，下齒條固定，上齒條于版臺(tái)固聯(lián)，版臺(tái)具有急回特性。（3）版臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案三如圖3-3所示，雙曲柄機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)組合，完成版臺(tái)的往復(fù)至直線運(yùn)動(dòng)。

圖3-3雙曲柄機(jī)構(gòu)，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)平臺(tái)印刷機(jī)滾筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)平臺(tái)印刷機(jī)的滾筒作連續(xù)或間歇的圓周運(yùn)動(dòng)（1）滾筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案一如圖3-4所示，齒輪齒條機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滾筒與版臺(tái)的運(yùn)動(dòng)。即可實(shí)現(xiàn)版臺(tái)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)又可實(shí)現(xiàn)滾筒的間歇圓周運(yùn)動(dòng)。77777777777777777777777777777 /////////////////////////圖3-4齒輪與齒條機(jī)構(gòu)2）滾筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案二如圖3-5所示齒輪機(jī)構(gòu)可完成滾筒的連續(xù)圓周運(yùn)動(dòng)。

圖3-5齒輪機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)直接由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，經(jīng)過變速裝置達(dá)到要求的速度，因此滾筒的轉(zhuǎn)速是常量，這就要求版臺(tái)的運(yùn)動(dòng)也近似于常量，且與滾筒轉(zhuǎn)速接近，對(duì)機(jī)構(gòu)的要求比較高。3）滾筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案三如圖3-6所示，齒輪機(jī)構(gòu)與雙曲柄機(jī)構(gòu)組合，完成滾筒的圓周運(yùn)動(dòng)。圖3-6齒輪機(jī)構(gòu)與雙曲柄機(jī)構(gòu)此機(jī)構(gòu)在齒輪的機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上加了上曲柄機(jī)構(gòu)，使?jié)L筒非勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，若設(shè)計(jì)合適，可使?jié)L筒在壓印區(qū)段轉(zhuǎn)速變化平緩，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

平臺(tái)印刷機(jī)滾筒于版臺(tái)分離機(jī)構(gòu)方案設(shè)計(jì)分離裝置是實(shí)現(xiàn)滾筒與版臺(tái)的分離，在版臺(tái)推程結(jié)束時(shí)滾筒于版臺(tái)分離，在版臺(tái)回程結(jié)束時(shí)再使?jié)L筒與版臺(tái)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的循環(huán)工作。（1）分離機(jī)構(gòu)方案一[5]如圖3-7所示，利用凸輪機(jī)構(gòu)與彈簧機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)滾筒于版臺(tái)的分離與結(jié)合。2）分離機(jī)構(gòu)方案二圖3-8凸輪組合機(jī)構(gòu)如圖3-8所示，由直動(dòng)和擺動(dòng)推桿組成的凸輪組合機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)版臺(tái)與滾筒的分離。平臺(tái)印刷機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的選擇和評(píng)定[6][7]由3.1，3.2，3.3三節(jié)了解了實(shí)現(xiàn)版臺(tái)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，滾筒圓周運(yùn)動(dòng)和版臺(tái)與滾筒分離機(jī)構(gòu)的幾種方案，選擇合理的方案是使機(jī)器完成要求動(dòng)作的關(guān)鍵步驟，根據(jù)圖2-1（機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖），版臺(tái)作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)且具有急回特性，與滾筒接觸時(shí)速度應(yīng)該較慢。滾筒圓周運(yùn)動(dòng)于版臺(tái)推程過程同步，滾筒表面點(diǎn)的線速度應(yīng)與版臺(tái)的速度一致。因此，根據(jù)上述要求，選定的方案為：版臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)（圖3-2），滾筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪齒條機(jī)構(gòu)（圖3-4），滾筒與版臺(tái)的分離機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)與彈簧機(jī)構(gòu)（圖3-7）。機(jī)構(gòu)方案的評(píng)定見下表。表3-1版臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案比較機(jī)構(gòu)IIIIII總分I000II112III101表3-2滾筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案比較機(jī)構(gòu)IIIIII總分I112II000III011表3-1與表3-2位機(jī)構(gòu)選擇方案的比較，表中是把每個(gè)機(jī)構(gòu)相互比較，若一機(jī)構(gòu)比二機(jī)構(gòu)好則得1，反之則為0，最后比較每個(gè)機(jī)構(gòu)所得的總分，判斷出哪個(gè)機(jī)構(gòu)更好。四．平臺(tái)印刷機(jī)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的尺寸綜合

根據(jù)設(shè)計(jì)要求：2000張/h,生產(chǎn)一張1.8s,即一個(gè)周期，行程H=730mm。設(shè)速比行程系數(shù)k=1.4偏心距e=15mm設(shè)計(jì)偏心曲柄滑塊機(jī)構(gòu),如圖4-1所示。設(shè)曲柄為a,連桿為b極位夾角0=180(k-1)/(k+1)=30° (4-1)a+b=90b-a=25=>a=32.5mm b=57.5mm圖4-2 偏心曲柄滑塊設(shè)計(jì)偏心曲柄滑塊的位移,速度,加速度運(yùn)動(dòng)分析,如圖4-3所示圖4-3偏心曲柄滑塊e+L1=b+L2+L3位移分析L1*sin(p1)+e=L2*sin(p2) (4-2)L1*cos(p1)=b+L3+L2*cos(p2) (4-3)速度分析L1*W1*cos(p1)=L2*W2*cos(p2) (4-4)-L1*W1*sin(p1)=-L2*W2*sin(p2) (4-5)加速度分析-LI*W1*W1*sin(pl)=-L2*W2*W2*sin(p2)+L2*a2*cos(p2) (4-6)-LI*W1*W1*cos(p1)=-L2*a2*sin(p2)-L2*W2*W2*cos(p2) (4-7)4.2對(duì)心凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[9]在滾筒與版臺(tái)的分離機(jī)構(gòu)中有偏心凸輪機(jī)構(gòu)，如圖4-4所示?；鶊A半徑b=50mm推程角6=30° 回程角61=30°靜休止角咅=210°2遠(yuǎn)休止角6=90°3推程h=60mm在凸輪推程過程中，壓力角最大為a=30°凸輪機(jī)構(gòu)在分離齒輪齒條機(jī)構(gòu)時(shí)，與彈簧機(jī)構(gòu)串聯(lián)使齒輪齒條間歇的分離與結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器要求的動(dòng)作。4.3機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案的完善版臺(tái)作往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)，滾筒作間歇的圓周運(yùn)動(dòng)，凸輪彈簧機(jī)構(gòu)將版臺(tái)與滾

筒分離開，為了保證印刷的質(zhì)量，所以在壓印過程中滾筒與版臺(tái)之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，

因此要給曲柄滑塊與齒輪齒條機(jī)構(gòu)(圖3-2)加設(shè)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，如圖4-5所示。電動(dòng)機(jī)的選擇與傳動(dòng)比的確定由設(shè)計(jì)參數(shù)知，電動(dòng)機(jī)的功率為1.5kw，通過查閱得知電動(dòng)機(jī)的規(guī)格：電動(dòng)機(jī)為Y型連接，通過的額定電流為4A，轉(zhuǎn)速為940r/min，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min(6極)，功率因數(shù)為0.74，額定轉(zhuǎn)矩為2.0，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為1.8,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.0110,電動(dòng)機(jī)的效率為77.5%,頻率為50Hz，電壓為380V。版臺(tái)來(lái)回一個(gè)周期需要1.8s,機(jī)構(gòu)需要急回運(yùn)動(dòng)，因此設(shè)計(jì)版臺(tái)推程過程為1.2s，回程過程為0.6s。版臺(tái)長(zhǎng)度為730mm，假設(shè)滾筒與版臺(tái)接觸時(shí)其速度變化很小，視為勻速。設(shè)版臺(tái)與滾筒接觸時(shí)速度為v，版臺(tái)急回速度為v。12v=0.73/1.2=0.6m/s1v=0.73/0.6=1.2m/s版臺(tái)是由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)的，已算出曲柄長(zhǎng)為32.5mm，版臺(tái)推程轉(zhuǎn)過的角度為180+0，用的時(shí)間為1.2s，所以曲柄的角速度為3二屮/t=210*(n/180)*1.2=4.4/rad (4-8)1齒輪的線速度應(yīng)與版臺(tái)的速度相等，vo=0.6m/s齒輪的半徑為r=100mm。齒輪的角速度為3=v/r=6/rad (4-9)20電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為940r/min，電動(dòng)機(jī)的角速度3=2*n*n=10/rad (4-10)電動(dòng)機(jī)與版臺(tái)的傳動(dòng)比為：i=3/3=2.3 (4-11)電動(dòng)機(jī)與滾筒的傳動(dòng)比為：i=3/3=1.7 (4-12)齒02輪傳0動(dòng)如2下圖所示

圖4-6齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)五．機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案示意圖選擇的機(jī)構(gòu)：版臺(tái)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)（圖3-2），滾筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪齒條機(jī)構(gòu)（圖3-4），滾筒與版臺(tái)的分離機(jī)構(gòu)為凸輪機(jī)構(gòu)與彈簧機(jī)構(gòu)（圖3-7）。根據(jù)機(jī)械的工作順序與協(xié)調(diào)配合繪制出機(jī)械的運(yùn)動(dòng)方案示意圖。方案圖如圖5-1所示圖5-1機(jī)器運(yùn)動(dòng)方案示意圖六．課程設(shè)計(jì)心得體會(huì)短短的兩周過去了，機(jī)械課程設(shè)計(jì)也到了尾聲，在老師的指導(dǎo)下同學(xué)們都完成了各自的題目。在這兩周中，我應(yīng)用了機(jī)械原理課上學(xué)到的知識(shí)，對(duì)機(jī)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，選擇適合機(jī)器性能的機(jī)構(gòu)，完成機(jī)器要求完成的動(dòng)作，在此基礎(chǔ)上更大程度的提高機(jī)器的生產(chǎn)率，減少損耗。這次機(jī)械原理課程實(shí)習(xí)是我第一次自己獨(dú)立完成的課程設(shè)計(jì)題目，兩周最短，但過程很充實(shí)，以下幾點(diǎn)是我在這次實(shí)習(xí)中總結(jié)的一些經(jīng)驗(yàn)，與大家分享。一．在課程設(shè)計(jì)之前先閱讀一些有關(guān)方面的書籍，使自己對(duì)課程設(shè)計(jì)有個(gè)大致的了解，在實(shí)習(xí)第一天老師會(huì)給你講些應(yīng)該注意的地方，其次就是要你自己選擇一個(gè)“合適”的題目，選題很重要，一定要合適，即不能太難又不能太簡(jiǎn)單，我們學(xué)習(xí)的知識(shí)有限，太難的題目會(huì)使我們無(wú)法用現(xiàn)有的知識(shí)去解決，但選擇太簡(jiǎn)單的題目又無(wú)法達(dá)到本次課程設(shè)計(jì)的目的，因此選一個(gè)合適的題目是我們?cè)谡n程設(shè)計(jì)的第一天要完成的。二．選好題目后，要認(rèn)真對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析，了解機(jī)器要完成那些動(dòng)作，設(shè)計(jì)要求及所需要的數(shù)據(jù)要求，計(jì)算出運(yùn)動(dòng)過程中特殊位置的速度，加速度等，為以后的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，在此同時(shí)要繪制出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖，清晰明了地反映機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程。三．對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行選擇。在繪制好機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖后，要分析機(jī)器每一個(gè)過程需要什么機(jī)構(gòu)才能完成，選擇具有這些功能的機(jī)構(gòu)，并繪制出他們的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，分析每個(gè)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)并列成表，供以后所用。四．對(duì)機(jī)器的所有機(jī)構(gòu)都分析完之后，就要從這些機(jī)構(gòu)中選擇合適的機(jī)構(gòu)作為自己要研究的對(duì)象，選擇機(jī)構(gòu)時(shí)，要根據(jù)機(jī)構(gòu)的工作順序和協(xié)調(diào)配合來(lái)進(jìn)行選擇，要結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單還要能完成要求的動(dòng)作，當(dāng)然我們是在進(jìn)行設(shè)計(jì)，也需要考慮費(fèi)用等一些問題，考慮這些綜合因素，來(lái)選擇合適的機(jī)構(gòu)。五．對(duì)選擇的機(jī)構(gòu)進(jìn)行尺寸綜合。計(jì)算出機(jī)構(gòu)的重要參數(shù)，設(shè)計(jì)出機(jī)構(gòu)的形狀，繪制出總的機(jī)器運(yùn)動(dòng)示意圖。以上是我在此次課程設(shè)計(jì)中完成的步驟，感覺難點(diǎn)還是在選題上，原理上選題是一天時(shí)間，但我卻用了近乎兩天的時(shí)間，不知道定什么題目，確實(shí)很讓人犯難，但當(dāng)訂好題目后，以后的問題在老師的指導(dǎo)下，自己的努力下也都會(huì)解決，此次課程設(shè)計(jì)我們運(yùn)用AUTOCAD繪圖，利用solidedge和ADAMS進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，使我對(duì)機(jī)械課程的認(rèn)識(shí)又加深了一步。在這兩周的課程設(shè)計(jì)中，老師的確很辛苦，為了解決每個(gè)同學(xué)的問題，他們要弄清每一個(gè)同學(xué)的題目，天氣比較炎熱，他們每天往返于教室，機(jī)房，辦公室，在此，我要感謝我的課程設(shè)計(jì)老師袁逸萍，謝謝穆塔里夫老師，朱穎老師，要沒