機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)----設(shè)計(jì)平臺印刷機(jī)的版臺的傳動機(jī)構(gòu)說明書

1、<p>　　《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》</p><p>　　題 目 ：設(shè)計(jì)平臺印刷機(jī)的版臺的傳動機(jī)構(gòu)Ⅰ及滾筒的傳動機(jī)構(gòu)Ⅱ</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一、工作原理3</b></p><p>　　二、機(jī)器的運(yùn)動方案分析及選擇3</p>

2、;<p>　　(一)設(shè)計(jì)基本要求3</p><p>　?。ǘ┲鱾鲃舆\(yùn)動方案分析及選擇4</p><p>　?。ㄈ┓桨副容^及組合6</p><p>　　三、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)7</p><p>　　（一）曲柄滑塊運(yùn)動尺寸設(shè)計(jì)7</p><p>　?。ǘ┩馆喌脑O(shè)計(jì)7</p>&

3、lt;p>　?。ㄈC(jī)構(gòu)運(yùn)動、位移、速度、加速度分析8</p><p>　　四、數(shù)據(jù)驗(yàn)證分析15</p><p>　　五、機(jī)器運(yùn)動簡圖17</p><p>　　六、運(yùn)動循環(huán)圖18</p><p>　　七、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)18</p><p>　　八、總結(jié)與感想19</p><p&g

4、t;<b>　　九、參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　一、工作原理</b></p><p>　　平臺印刷機(jī)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(jī)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、收紙等四部分組成。如圖6-9所示，平臺印刷機(jī)的壓印動作是在卷有紙張的卷筒與嵌有鉛板的

5、版臺之間進(jìn)行的。整部機(jī)器中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動均由同一電動機(jī)驅(qū)動。運(yùn)動由電動機(jī)經(jīng)過減速裝置i后分成兩路，一路經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)Ⅰ帶動版臺作往復(fù)直移運(yùn)動，另一路經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)Ⅱ帶動滾筒作回轉(zhuǎn)運(yùn)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(jī)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(jī)構(gòu)進(jìn)行收紙作業(yè)。</p><p>　　二、機(jī)器的運(yùn)動方案分析

6、及選擇 </p><p><b>　　(一)設(shè)計(jì)基本要求</b></p><p>　?。?）要求構(gòu)思合適的機(jī)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)平臺印刷機(jī)的主運(yùn)動：版臺作往復(fù)直移運(yùn)動，滾筒作連續(xù)間歇轉(zhuǎn)動</p><p>　?。?）為了保證印刷質(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，滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺移動速度相等。</p>&l

7、t;p>　?。?）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）；</p><p>　?。?）平臺印刷機(jī)分為低速型和高速型兩種類型，兩種類型任選一種進(jìn)行設(shè)計(jì)。低速型所要求實(shí)現(xiàn)的成產(chǎn)率1920~2000張/小時、版臺往復(fù)運(yùn)動的行程長度為730mm，壓印區(qū)段長度為440mm，滾筒直徑為232mm，電動機(jī)功率為1.5KW，轉(zhuǎn)速為940r/min。高速型所要求實(shí)現(xiàn)的成產(chǎn)

8、率4000~4500張/小時、版臺往復(fù)運(yùn)動的行程長度為795mm，壓印區(qū)段長度為415mm，滾筒直徑為350mm，電動機(jī)功率為3.0KW，轉(zhuǎn)速為1450r/min。</p><p>　　(5)要求機(jī)構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。</p><p>　?。ǘ┲鱾鲃舆\(yùn)動方案分析及選擇</p><p>　　根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求，我們選用低速型，版臺應(yīng)作往復(fù)移動，行程較大

9、，且盡可能使工作行程中有一段勻速運(yùn)動(壓印區(qū)段)，并有急回特性；滾筒作間歇(滾停式)或連續(xù)(有勻速段)轉(zhuǎn)動。這些運(yùn)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(diǎn)的線速度和版臺速度相等，這可在運(yùn)動鏈中加入運(yùn)動補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使兩者運(yùn)動達(dá)到良好的配合。由此出發(fā)構(gòu)思方案。</p><p>　　1、版臺傳動機(jī)構(gòu)方案</p><p>　　方案一：六桿機(jī)構(gòu)。圖3-9所

10、示六桿機(jī)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(kuò)大行程的作用；但由于構(gòu)件數(shù)較多，故機(jī)構(gòu)剛性差，不宜用于高速；此外，此機(jī)構(gòu)的分析計(jì)算比較復(fù)雜。</p><p>　　圖 3-9 圖 3-10</p><p>　　方案二：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的組合。圖3-10所示機(jī)構(gòu)由

11、偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合而成。其中下齒條為固定齒條，上齒條與版臺固連在一起。此組合機(jī)構(gòu)最重要的特點(diǎn)是版臺行程比鉸鏈中心點(diǎn)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(diǎn)偏置。所以上齒條的往復(fù)運(yùn)動有急回運(yùn)動。</p><p>　　方案三：雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合 圖3-11所示組合機(jī)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(yùn)動，以得到所需的合成運(yùn)動

12、；當(dāng)不考慮下齒條的移動時，上齒條(即版臺)運(yùn)動的行程也是轉(zhuǎn)動副中心點(diǎn)的行程的2倍。這里用兩個連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)主要是考慮到用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滿足版臺的行程要求，而用雙曲柄機(jī)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。</p><p>　　圖 3-11 圖 3-12</p><p>　　方案四：齒輪可作軸向移動的齒輪齒條

13、機(jī)構(gòu)。圖3-12所示齒輪齒條機(jī)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(jī)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(shí)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(jī)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。</p><p>　　2、滾筒傳

14、動機(jī)構(gòu)方案</p><p>　　圖 3-13 圖 3-14</p><p>　　方案一：齒輪齒條機(jī)構(gòu)(轉(zhuǎn)停式滾筒的傳動機(jī)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(diǎn)的線速度和版臺速度在壓印區(qū)段完全等的要求．</p><p>　　此種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡

15、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(yùn)動的脫離裝置(如滾筒與齒輪間裝單向離合器等單向運(yùn)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。</p><p>　　方案二：齒輪機(jī)構(gòu)。圖3-15所示的滾筒是由電動機(jī)通過帶傳動及齒輪減速后，由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動的。因而其運(yùn)動速度是常量。當(dāng)與其配合的版臺由非勻速機(jī)構(gòu)(如前述版臺傳動機(jī)構(gòu)方案1、2、

16、3帶動時，很難滿足速度同步的要求，因而此種機(jī)構(gòu)方案一般只和版臺傳動機(jī)構(gòu)方案4(圖3-12)配合使用。</p><p>　　圖 3-15 圖 3-16</p><p>　　方案三：雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖3-16所示為雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的滾筒傳動機(jī)構(gòu)。此傳動機(jī)構(gòu)為非勻速運(yùn)動機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時，可使?jié)L筒在壓印區(qū)段的轉(zhuǎn)速變化平緩

17、，這樣既可保證印刷質(zhì)量，又可減小滾筒直徑。因?yàn)檫@種機(jī)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。</p><p>　　值得指出的是：(1)印刷機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)方案Ⅰ、Ⅱ中應(yīng)加設(shè)滾筒與版臺的運(yùn)動脫離機(jī)構(gòu)及滾筒定位機(jī)構(gòu)；(2)在按主傳動機(jī)構(gòu)方案IV設(shè)計(jì)時，為了保證滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺往復(fù)運(yùn)動速度在壓印區(qū)段完全一致，一般應(yīng)加設(shè)運(yùn)動補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。如圖3-17所示凸輪補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。</p

18、><p><b>　　圖 3-17</b></p><p>　?。ㄈ┓桨副容^及組合</p><p>　　我們設(shè)計(jì)的是低速型，各版臺傳動機(jī)構(gòu)和滾筒傳動機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)在闡述方案時已詳細(xì)說明，這不再重復(fù)，綜合比較我們選用版臺傳動機(jī)構(gòu)選方案二，滾筒傳動機(jī)構(gòu)選方案一的組合。</p><p>　　三、機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的尺寸設(shè)計(jì)</p&g

19、t;<p>　?。ㄒ唬┣瑝K運(yùn)動尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　符號說明：e曲柄滑塊機(jī)構(gòu)偏距，l為連桿長度，r為曲柄長度，為極位角，</p><p>　　由版臺的行程得曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的行程為730/2=365，</p><p>　　查資料知值在2.8到4之間，值在0.3到0.4之間我們?nèi)?lt;/p><p>　　， 結(jié)合數(shù)學(xué)解三角形

20、知識能得：</p><p><b>　　由此得行程系數(shù)：</b></p><p><b>　　（二）凸輪的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　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(jìn)20mm。<

21、/p><p>　　凸輪運(yùn)動規(guī)律如下： </p><p>　　運(yùn)動角 運(yùn)動規(guī)律</p><p>　　0º-74º 等速上升20mm</p><p>　　74º-187º 推桿遠(yuǎn)休

22、止</p><p>　　187º-261º 等速返回20mm</p><p>　　261º-360º 推桿近休止</p><p>　　我們參照機(jī)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(jī)構(gòu)用解析法作出了凸輪的輪廓，如下：</p>&

23、lt;p>　?。ㄈC(jī)構(gòu)運(yùn)動、位移、速度、加速度分析</p><p><b>　　（1）示意圖</b></p><p><b>　?。?）運(yùn)動分析圖</b></p><p>　　曲柄由0°轉(zhuǎn)到360° 0°-59°</p><p><b>

24、;　　120°-219°</b></p><p><b>　　300°-359°</b></p><p><b>　?。?）運(yùn)動線形圖</b></p><p><b>　?。?）運(yùn)動仿真圖</b></p><p><b&

25、gt;　　四、數(shù)據(jù)驗(yàn)證分析</b></p><p>　　其次，我們探究曲柄滑塊中滑塊的位移及速度。</p><p>　　建立直角坐標(biāo)系，先建立相關(guān)位移函數(shù)，由圖可得：</p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　將代入得</b></p><p

26、>　　我們用數(shù)學(xué)軟件Mathematica 5.0作出其圖像如下：</p><p>　　由圖看出其類似正統(tǒng)函數(shù)，但我們近似認(rèn)為其是折線，折線斜率則為加速度由圖可算出：</p><p>　　由此可估算版臺運(yùn)動一次時間：</p><p>　　根據(jù)我們的設(shè)計(jì)要求1920~2000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。</

27、p><p><b>　　五、機(jī)器運(yùn)動簡圖</b></p><p><b>　　六、運(yùn)動循環(huán)圖</b></p><p>　　曲柄：從0º—187º是版臺前進(jìn)，187º—360º版臺返回</p><p>　　滾筒：323º—37º回落，37

28、6;—150º壓印，150º—224º抬起，224°-323°抬起后停止</p><p>　　七、傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>　　為了滿足不同的工作需要，僅用一對齒輪組成的齒輪機(jī)構(gòu)往往是不夠的，需用由一系列齒輪所組成的齒輪機(jī)構(gòu)來傳動。這里用的就是輪系。</p><p>　　原動機(jī)的選擇：由工作狀況，選擇低速型，

29、印刷生產(chǎn)率1920—2000張/小時，電動機(jī)功率1.5KW 。轉(zhuǎn)速為940r/min，所以選擇Y系列三相異步電動機(jī)的Y100L—6。其額定功率為1.5KW，滿載轉(zhuǎn)速940r/min。</p><p>　　總傳動比的計(jì)算：總傳動比為電動機(jī)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。</p><p>　　所以 n=1920/60=32張/min</p><p

30、>　　I=nH/n=940/32=29.4</p><p><b>　　各級傳動比的計(jì)算：</b></p><p>　　第一級傳動比 i1=4.7</p><p>　　第二級傳動比 i2=2.5</p><p>　　第三級傳動比 i3=2.5</p><p>　　第一級為帶傳動，

31、設(shè)z1=20 所以Z2=50 Z3=20 Z4=50 Z5=20 Z6=20</p><p>　　實(shí)際傳動比為 is=4.7×2.5×2.5=29.38</p><p>　　曲柄實(shí)際轉(zhuǎn)速為 ns=nH/ is=940/29.4 =31.97r/min</p><p><b>　　八、總結(jié)與感想</b>&

32、lt;/p><p>　　五天的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)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。</p><p>　　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(jì)讓我更加學(xué)會如何將學(xué)的理論知識應(yīng)用于實(shí)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(jì)過程中有很多知識學(xué)過，但一用到實(shí)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

33、業(yè)知識的同時，也學(xué)會了運(yùn)用。</p><p>　　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(tuán)結(jié)合作，增強(qiáng)了自己的團(tuán)隊(duì)精神。</p><p>　　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(jì)題目，到分析，提出自己的方案都不是那么容易的，而且在實(shí)行過程中還會不斷出現(xiàn)新問題，遇到問題，可以找老師，找同學(xué)，上網(wǎng)查資料，我覺得大家一起討論更是一種好方法。

34、</p><p><b>　　九、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]西北工業(yè)大學(xué)孫桓等主編的《機(jī)械原理》 高等教育出版社 2006年第七版</p><p>　　[2]上海機(jī)械?？茖W(xué)校馬永林主編的《機(jī)械原理》 高等教育出版社 2008年3月第三版</p><p>　　[3]高職高專系列教材編委會委員隋明