機械基礎(chǔ)課程綜合設(shè)計任務(wù)書之二

PAGEPAGE4機械基礎(chǔ)課程綜合設(shè)計任務(wù)書之二一、設(shè)計題目平臺印刷機二、工作原理與結(jié)構(gòu)組成平臺印刷機的工作原理是將版臺上鉛版凸出的痕跡借助油墨印到紙張上，以實現(xiàn)印刷的一種印刷機械。平臺印刷機的工藝動作由輸紙、著墨（即將油墨均勻涂在嵌于版臺上的鉛版上）、壓印、收紙等四部分組成。如圖1，平臺印刷機的壓印動作是在卷有紙張的滾筒與嵌有鉛版的版臺之間進行的。整部機器各機構(gòu)的運動均由同一原動機驅(qū)動。運動由電動機經(jīng)過一減速裝置后分成兩路，一路經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)Ⅰ帶動版臺作往復(fù)運動，另一路經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)Ⅱ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與圖形。執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)II執(zhí)行機構(gòu)I圖1平臺印刷機的工作原理版臺工作行程中有三個區(qū)段（如圖2所示）。在第一區(qū)段，輸紙與著墨機構(gòu)（圖1中未畫出）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，收紙機構(gòu)進行收紙作業(yè)。圖2版臺工作行程的三個區(qū)段本題目所指的平臺印刷機主執(zhí)行機構(gòu)就是指版臺運動執(zhí)行機構(gòu)Ⅰ和滾筒運動執(zhí)行機構(gòu)Ⅱ。三、設(shè)計要求與技術(shù)條件1.構(gòu)思合適的機構(gòu)方案實現(xiàn)平臺印刷機的主運動：版臺的往復(fù)直線移動及滾筒連續(xù)的或間歇的轉(zhuǎn)動；2.為保證印刷質(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)段滾筒表面的線速度必須與版臺的移動速度相等；3.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(nèi)的線速度變化盡可能??；4.本平臺印刷機所要求實現(xiàn)的生產(chǎn)率，即每小時印刷的張數(shù)為1920~2000，版臺的行程長度為730mm，壓印區(qū)段長度為440mm，滾筒直徑為232mm。四、設(shè)計參考方案根據(jù)前述設(shè)計要求，版臺應(yīng)作往復(fù)運動，行程較大，且必須使工作行程中有一段等速運動（壓印區(qū)段），并有急回特性。滾筒作停歇（滾停式）或連續(xù)（有等速段）轉(zhuǎn)動。這些運動要求不一定都能得到滿足，但必須保證版臺和滾筒在壓印區(qū)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)，使兩者的運動達到良好的配合。由此出發(fā)來構(gòu)思方案。1.版臺運動執(zhí)行機構(gòu)選型我們知道，將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運動的基本機構(gòu)有很多，如曲柄滑塊機構(gòu)、移動凸輪機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)等，但它們不能完全滿足平臺印刷機主執(zhí)行機構(gòu)的運動要求。六桿機構(gòu)（如圖3所示）的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工制造比較容易，且有急回特性和擴大行程的作用，但由于構(gòu)件數(shù)較多，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3六桿機構(gòu)因此，可將基本機構(gòu)組合起來加以考慮以滿足設(shè)計要求。具體方案可構(gòu)思如下：⑴曲柄滑塊－齒輪齒條組合機構(gòu)如圖4所示組合機構(gòu)由偏置曲柄滑塊機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)串聯(lián)而成。其中下齒條為固定齒條，上齒條與版臺固連在一起。該組合機構(gòu)的主要特點是：由齒輪齒條機構(gòu)實現(xiàn)運動的放大，版臺行程是滑塊鉸鏈中心點C的行程的兩倍；而偏置曲柄滑塊機構(gòu)使上齒條（版臺）的往復(fù)運動具有急回特性。4）用解析法對版臺運動執(zhí)行機構(gòu)Ⅰ進行速度分析，用相對運動圖解法對其中的一個位置加以驗證，根據(jù)計算機計算結(jié)果畫出版臺位移圖和速度圖，并將結(jié)果和滾筒表面的線速度作比較；5）對版臺運動執(zhí)行機構(gòu)用解析法進行動態(tài)靜力分析，用圖解法對其中的一個位置進行驗證，并根據(jù)計算機計算結(jié)果，畫出機構(gòu)平衡力矩Mb－Φ線圖和固定支座反力fi－Φ線圖（各構(gòu)件的質(zhì)量，質(zhì)心的位置和過質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量由設(shè)計者類比確定）；6）對指定傳動部件進行強度、結(jié)構(gòu)設(shè)計，畫出裝配圖及部分零件圖；7）根據(jù)機電液一體化策略和現(xiàn)代控制（包括計算機控制）理論，大膽提出一種或一種以上與現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)計不同的創(chuàng)新設(shè)計方案。六、提交材料1）設(shè)計計算說明書一份（含解析法計算結(jié)果與相應(yīng)線圖）；2）2號圖（或3號圖）一張（機械系統(tǒng)傳動方案設(shè)計圖）；3）1號圖一張（版臺運動執(zhí)行機構(gòu)的運動分析和動態(tài)靜力分析圖）；4）1號圖一張（版臺運動執(zhí)行機構(gòu)部裝圖），3號圖一張（凸輪零件圖）；5）2號圖一張（凸輪機構(gòu)設(shè)計圖，含運動循環(huán)圖）。參考資料1孟憲源，姜琪.機構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用.北京：機械工業(yè)出版社，20032黃茂林，秦偉.機械原理.北京：機械工業(yè)出版社，20023申永勝主編.機械原理教程.北京：清華大學(xué)出版社，19994王三民主編.機械原理與設(shè)計課程設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，20055裘建新主編.機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京：高等教育出版社，20056牛鳴歧，王保民，王