平臺(tái)印刷機(jī)課程設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1．設(shè)計(jì)要求………………………………………………1</p><p>　　2．功能分解………………………………………………1</p><p>　　3．機(jī)構(gòu)選用………………………………………………2</p><p>　　4．機(jī)構(gòu)組合………………………

2、………………………5</p><p>　　5．傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)…………………………………………6</p><p>　　6．運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)…………………………………………6</p><p>　　7．機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………7</p><p>　　8．設(shè)計(jì)結(jié)果………………………………………………7</p><p&

3、gt;　　9．設(shè)計(jì)體會(huì)………………………………………………7</p><p>　　參考資料………………………………………………8</p><p><b>　　平臺(tái)印刷機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　?。?） 總功能要求 </p>

4、<p>　　實(shí)現(xiàn)將往復(fù)直線移動(dòng)的鉛板上凸出的痕跡借助于油墨壓印到作圓周運(yùn)動(dòng)的滾筒表面的紙上。 </p><p>　　2、原始數(shù)據(jù)和設(shè)計(jì)要求 </p><p>　?。?）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)直線運(yùn)動(dòng)，滾筒作連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)。 </p><p>　?。?）為了保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過程中，滾筒與版臺(tái)之間無相對(duì)滑動(dòng)，即在壓

5、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。 </p><p>　?。?）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)盡可能小)。 </p><p>　　（4）設(shè)計(jì)參數(shù)為：印刷生產(chǎn)率2000張/小時(shí)，版臺(tái)行程長度730mm，壓印區(qū)段長度440mm，滾筒直徑232mm，電動(dòng)機(jī)功率1.5KW，轉(zhuǎn)速940r/min。 </p><

6、p>　　（5）要求機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。 </p><p>　　設(shè)計(jì)平臺(tái)印刷機(jī)的主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。</p><p>　　表1 平臺(tái)印刷機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)</p><p><b>　　2 功能分解</b></p><p>　　平臺(tái)印刷機(jī)的工作原理是將鉛版上凸出的痕跡借助油墨壓印到紙張上。如圖1所

7、示，平臺(tái)印刷機(jī)的壓印動(dòng)作在卷有紙張的滾筒與嵌有鉛版的版臺(tái)之間進(jìn)行。工藝動(dòng)作過程由輸紙、著墨(將油墨均勻涂抹在嵌于版臺(tái)上的鉛版上)、壓印、收紙等四部分組成。各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)由同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速裝置后分成兩路，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)Ⅱ帶動(dòng)滾筒作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)版臺(tái)與滾筒滾動(dòng)接觸時(shí)，在紙張上壓印出字跡或圖形。</p><p>　　版臺(tái)工作行程中有三個(gè)區(qū)段(如圖2所示)。在第一

8、區(qū)段，輸紙、著墨機(jī)構(gòu)(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(tái)完成壓印動(dòng)作。在第三區(qū)段，收紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行收紙作業(yè)。</p><p>　　通過對(duì)平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)功能的分析，可知它的基本運(yùn)動(dòng)為：版臺(tái)的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，滾筒的連續(xù)或停歇運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　此外，還要滿足傳動(dòng)性能要求：</p><p>　　(1)在壓印過程中，滾筒與版臺(tái)之間作純滾動(dòng)，

9、即在壓印區(qū)段，滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺(tái)的移動(dòng)速度相等，以保證印刷質(zhì)量。</p><p>　　(2)版臺(tái)在壓印區(qū)內(nèi)的速度變化限制在一定范圍內(nèi)(即運(yùn)動(dòng)盡可能平穩(wěn))，以保證整個(gè)印刷幅面上的印痕濃淡一致。</p><p><b>　　3 機(jī)構(gòu)選用</b></p><p>　　根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求，版臺(tái)應(yīng)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，行程較大，且必須使工作行程中有一段等速運(yùn)動(dòng)

10、(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(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)要求不一定都能得到滿足，但必須保證版臺(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)到良好的配合。</p><p>　　1．版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)選型</p><p>　　從表2-1可知，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的基本機(jī)構(gòu)很多，如曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、移動(dòng)凸輪

11、機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)、齒輪齒條機(jī)構(gòu)等，但它們不能完全滿足平臺(tái)印刷機(jī)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求。六桿機(jī)構(gòu)(如圖3所示)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工制造比較容易，且有急回特性和擴(kuò)大行程的作用，但作為執(zhí)行構(gòu)件的版臺(tái)，其往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度是變化的，且構(gòu)件數(shù)較多，機(jī)構(gòu)剛性差，不宜用于高速。</p><p>　　因此可將基本機(jī)構(gòu)組合起來以滿足設(shè)計(jì)要求。具體方案構(gòu)思如下：</p><p>　?。?）曲柄滑塊一齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)

12、圖4所示，組合機(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)而成。機(jī)構(gòu)選型記為A1。其中下齒條為固定齒條，上齒條與版臺(tái)固連在一起。該組合機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)是：由齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的放大，版臺(tái)行程是滑塊鉸鏈中心點(diǎn)C行程的兩倍；而偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使上齒條(版臺(tái))的往復(fù)運(yùn)動(dòng)具有急回特性。</p><p>　?。?）雙曲柄一曲柄滑塊一齒輪齒條組合機(jī)構(gòu) 圖5所示，組合機(jī)構(gòu)記為A2，它的下齒條是可移動(dòng)的。并可由下齒條輸入另一運(yùn)動(dòng)(

13、由凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn))，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(版臺(tái))運(yùn)動(dòng)的行程也是滑塊鉸鏈中心點(diǎn)C的行程的兩倍。齒輪與兩個(gè)連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)，主要是用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滿足版臺(tái)的行程放大要求及回程時(shí)的急回特性，而用雙曲柄機(jī)構(gòu)滿足版臺(tái)在壓印區(qū)近似等速運(yùn)動(dòng)的要求。</p><p>　　（3）齒輪可作軸向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu) 圖6所示，機(jī)構(gòu)記為A3，其齒輪齒條機(jī)構(gòu)的上、下齒條均可移動(dòng)，且都與版臺(tái)固接在一起。當(dāng)采用凸輪機(jī)構(gòu)

14、(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)而與上齒條嚙合，時(shí)而與下齒條嚙合，實(shí)現(xiàn)版臺(tái)的往復(fù)移動(dòng)。若齒輪作等速轉(zhuǎn)動(dòng)，則版臺(tái)作等速往復(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。但由于齒輪的撥動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，故只在印刷幅面較大，且對(duì)印痕濃淡均勻性要求較高時(shí)采用。</p><p>　　2．滾筒回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選型</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)停式滾筒的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖7所示，機(jī)

15、構(gòu)記為B1，由版臺(tái)上的齒條帶動(dòng)滾筒上的齒輪實(shí)現(xiàn)版臺(tái)和滾筒間的純滾動(dòng)，該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但當(dāng)版臺(tái)空回時(shí)，滾筒應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，因而需增加滾筒與版臺(tái)間的脫離機(jī)構(gòu)和版臺(tái)的定位機(jī)構(gòu)，以便版臺(tái)空回時(shí)滾筒與版臺(tái)脫離并定位。滾筒與版臺(tái)運(yùn)動(dòng)的脫離裝置可采用棘輪式超越離合器，滾筒的定位裝置可采用圖8所示的凸輪定位機(jī)構(gòu)。由于滾筒時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停，慣性力矩較大，故不宜用于高速印刷場(chǎng)合。</p><p>　　（2）等速滾筒的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 圖9所示，機(jī)

16、構(gòu)記為B2，滾筒是由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)的，因而其運(yùn)動(dòng)速度是常量。這種滾筒等速回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一般只與版臺(tái)等速移動(dòng)機(jī)構(gòu)(如齒輪可作軸向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu))組合使用。</p><p>　?。?）連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒的雙曲柄機(jī)構(gòu) 圖10所示，機(jī)構(gòu)記為B3，為雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的滾筒回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，滾筒非等速轉(zhuǎn)動(dòng)。但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時(shí)，滾筒在壓印區(qū)段的轉(zhuǎn)速變化可以比較平緩，既保證了印刷質(zhì)量，又因這種機(jī)構(gòu)的滾筒作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，其動(dòng)態(tài)性能比轉(zhuǎn)停式

17、滾筒好。</p><p><b>　　4 機(jī)構(gòu)組合</b></p><p>　　上述各機(jī)構(gòu)方案擇優(yōu)形成如表2所示的機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案。</p><p>　　方案1的設(shè)計(jì)矩陣為E1={A1，B1}。版臺(tái)運(yùn)動(dòng)(主傳動(dòng))由曲柄滑塊一齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)完成，具有急回特性和行程擴(kuò)大功能，結(jié)構(gòu)較緊湊，設(shè)計(jì)較簡(jiǎn)單。版臺(tái)非等速移動(dòng)。</p><

18、;p>　　滾筒的轉(zhuǎn)停式回轉(zhuǎn)由齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，可保證滾筒表面點(diǎn)的線速度和版臺(tái)速度在壓印區(qū)段完全相等。滾筒與齒輪間裝有單向離合器，以實(shí)現(xiàn)滾筒的單向轉(zhuǎn)動(dòng)。采用凸輪機(jī)構(gòu)定位，保證了印刷機(jī)每個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中滾筒停歇位置相同。為使版臺(tái)回程時(shí)版臺(tái)不與停歇的滾筒接觸，滾筒下部被削掉一點(diǎn)。</p><p>　　方案2的設(shè)計(jì)矩陣為E2={A2，B3}。版臺(tái)運(yùn)動(dòng)(主傳動(dòng))由雙曲柄一曲柄滑塊一齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)完成，具有急回特性和行程

19、擴(kuò)大功能，并滿足了版臺(tái)在壓印區(qū)近似等速的技術(shù)要求，結(jié)構(gòu)較緊湊，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)較復(fù)雜。</p><p>　　滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)由雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成，雖然是非等速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時(shí)，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)式滾筒的動(dòng)態(tài)性能比停轉(zhuǎn)式滾筒好。</p><p>　　方案3的設(shè)計(jì)矩陣為E3={A3，B2}。版臺(tái)運(yùn)動(dòng)(主傳動(dòng))由齒輪可作軸向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)完成，版臺(tái)作等速往復(fù)移動(dòng)，印刷質(zhì)量較高。但

20、齒輪的撥動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，且存在沖擊。</p><p>　　滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)由齒輪機(jī)構(gòu)完成，該結(jié)構(gòu)只能與版臺(tái)等速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)組合使用。</p><p>　　根據(jù)用戶每小時(shí)印刷1920張的設(shè)計(jì)要求，選用低速型參數(shù)的生產(chǎn)條件，并根據(jù)前述方案評(píng)價(jià)的原則以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，制造方便、成本低等性能指標(biāo)，選取設(shè)計(jì)方案E1實(shí)際采用的平臺(tái)印刷機(jī)運(yùn)動(dòng)方案如圖11所示。</p><p>&l

21、t;b>　　5 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　（1）根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和印刷的生產(chǎn)能力，確定系統(tǒng)總傳動(dòng)比為</p><p>　　i=940／(1920／60)=29.4</p><p>　?。?）傳動(dòng)比分配選用二級(jí)轉(zhuǎn)速，第一級(jí)采用帶傳動(dòng)，選取帶傳動(dòng)比為6。第二級(jí)采用單級(jí)齒輪減速，齒輪傳動(dòng)比為4.9。</p><p>

22、;　　由齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度確定齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=5。初選帶輪直徑：d1=80mm，d2=480mm。</p><p>　　齒輪齒數(shù)：z1=20，z2=98。</p><p><b>　　6運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　版臺(tái)壓印和返回為一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。應(yīng)保證印刷機(jī)在印刷運(yùn)動(dòng)循環(huán)中，版臺(tái)與滾筒的動(dòng)作在時(shí)間和位置上的協(xié)調(diào)。根據(jù)印刷機(jī)各執(zhí)行機(jī)構(gòu)的

23、運(yùn)動(dòng)要求，繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖如圖12所示。</p><p><b>　　7 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　1．凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由機(jī)構(gòu)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖可制定凸輪的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律。由于該機(jī)器的運(yùn)動(dòng)速度較慢，動(dòng)力特性要求低，因而升程過程選用等速運(yùn)動(dòng)。為滿足定位時(shí)問長和快退的要求，選用等

24、加速、等減速運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖13所示。根據(jù)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的整體布置，選用擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)。基本參數(shù)為：基圓半徑rb=80 mm，滾子半徑rT=30mm，最大擺角Φ=20°，擺桿長度L=300mm，凸輪中心到擺桿的中心距a=340mm。凸輪零件設(shè)計(jì)如圖14所示。</p><p>　　2．曲柄滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　由版臺(tái)(齒條)的行程H=730 mm得出曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的

25、行程為730 mm／2=365 mm，根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)選定連桿與曲柄長度之比λ=LBC／LAB=4，行程速比系數(shù)K=1.05。由此列出數(shù)學(xué)方程，求解得：曲柄長度LAB=180mm，連桿長度LBC =720mm，偏距e=102mm。</p><p><b>　　8 設(shè)計(jì)結(jié)果（略）</b></p><p><b>　　9 設(shè)計(jì)體會(huì)（略）</b><

26、;/p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　裘建新．機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書．北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　孫桓，陳作模．機(jī)械原理．第6版．北京：高等教育出版社，2001</p><p>　　師忠秀，王繼榮．機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003</p>&l