平臺印刷機課程設計

1、<p>　　一、設計要求及任務分析</p><p>　　1.設計題目：平臺印刷機（低速型）</p><p>　　2.工作原理及工藝動作過程的分析</p><p>　　在仔細分析了任務書之后發(fā)現(xiàn)，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，本題目

2、主要考慮版臺的傳動機構Ⅰ及滾筒的傳動機構Ⅱ（如圖下所示）。設計時應該體現(xiàn)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(jīng)過減速裝置后分成兩路，一路經(jīng)傳動機構Ⅰ帶動版臺作往復直移運動，另一路經(jīng)傳動機構Ⅱ帶動滾筒作連續(xù)回轉運動。當版臺與滾筒接觸時，在紙張上壓印出字跡或圖形。</p><p>　　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

3、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。</p><p>　　3.設計要求與技術條件</p><p>　?、牌脚_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；</p><p>　?、茷楸ＷC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)段滾筒表面的線速度必須與版臺的移動速度相等；<

4、/p><p>　?、菫楸ＷC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??；</p><p>　?、缺酒脚_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730 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。</p><p>　?、梢髾C構傳動性能良好，

5、結構緊湊，制造方便。</p><p><b>　　二、設計思想</b></p><p>　　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則。</p><p><b>　　1.執(zhí)行系統(tǒng)：</b></p><p>　　應盡量簡化和縮短運動鏈，使結構簡單、空間布局緊湊，重視安全因素。<

6、/p><p><b>　　2.傳動系統(tǒng)：</b></p><p>　　應該考慮符合執(zhí)行系統(tǒng)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(jīng)濟性，考慮機械安全運轉和環(huán)境條件。</p><p>　　其次，個人也有一些具體想法。</p><p>　　1.為了提高印刷效率

7、，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?？梢钥紤]水平凸輪或者偏置曲柄帶動版臺。</p><p>　　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，則可以允許滾筒連續(xù)轉動以便簡化裝置。</p><p>　　3.按照每小時印2000張的速度計算，滾筒的轉速是33.3

8、3 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，況且原則上也是應該盡量避免這種情況的。</p><p><b>　　三、參考設計方案 </b></p><p>　　在整個設計過程中考慮了許多機構，這些機構能夠達到要求，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

9、到其他設計中的，現(xiàn)列舉一些。</p><p>　　1. 版臺運動執(zhí)行機構選型</p><p>　?、磐馆啓C構：考慮到版臺的運動比較復雜，需要有勻速和急回，而凸輪能滿足這樣的條件，所以設計出如下圖的方案。</p><p>　　這個方案的優(yōu)點是能夠通過設計凸輪輪廓線來實現(xiàn)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，這個方案成

10、本很高。</p><p>　?、屏鶙U機構的結構比較簡單，加工制造比較容易，且有急回特性和擴大行程的作用，但由于構件數(shù)較多，機構剛性差，不宜用于高速；此外，此機構的分析計算比較復雜。</p><p>　　⑶曲柄搖桿-齒輪齒條組合機構：</p><p>　　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，加工比較容易，有急回，但是不宜用于高速。機構分析的計算比

11、較復雜。</p><p>　　曲柄部分會承受很大的力，這對曲柄的材料就有一定要求，也應該考慮一下經(jīng)濟性。</p><p>　?、惹瑝K-齒輪齒條組合機構</p><p>　　組合機構由偏置曲柄滑塊機構與齒輪齒條機構串聯(lián)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。</p><p>　　滑塊的速度恰好是版臺的2倍，且有急回。&

12、lt;/p><p>　　2. 滾筒回轉機構選型</p><p>　?、呸D停式滾筒的齒輪齒條傳動機構：</p><p>　　由版臺上的齒條帶動滾筒上的齒輪實現(xiàn)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超越離合器，如右圖。

13、</p><p>　　當ω1與ω2大小不同或者方向相反時，滾筒外圈與內圈的齒輪脫離，達到轉停的效果，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。</p><p>　　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筒在周期內固定部分停住，并且把運行到這部分時滾筒與版臺接觸的那部分削平一些，但是應該注意的是，計算時

14、保證這部分不在壓印區(qū)。</p><p><b>　?、讫X輪不定軸機構</b></p><p>　　右圖是滾筒上齒輪與機架連接部分機架的示意圖，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筒和齒輪與齒條分開。</p><p>　　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

15、不穩(wěn)定，噪聲大，易磨損?？梢约有┚彌_機構。</p><p>　?、抢猛馆喛刂茲L筒和齒輪的軸，如右圖，在滾筒回程時將滾筒抬起。</p><p>　　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(xiàn)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。</p><p>　　四、平臺印刷機（低速型）的設計方案</p><p>　

16、　綜合考慮優(yōu)缺點之后，最終確定平臺印刷機的方案如下。</p><p>　　1. 版臺運動執(zhí)行部分設計方案：</p><p>　　采用曲柄滑塊機構，如下圖，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，整個過程中滾筒和版臺沒有相對速度，滾筒連續(xù)轉動。</p><p>

17、　　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(jù)實際滾筒的質量和加速度的曲線可計算出斜槽的角度。</p><p>　　印刷區(qū)段440 mm，版臺行程730 mm，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°的范圍內基本勻速，以保證印刷質量。</p><p>　　2.傳動部分設計方案：</p&g

18、t;<p>　?、烹妱訖C的選擇：設計要求電動機的功率為1.5 KW，轉速940 r/min，查閱資料后，選擇了Y100L-6型電動機。</p><p>　?、茰p速裝置：低速型平臺印刷機要求實現(xiàn)的生產(chǎn)率為1920—2000張/小時，平均每分鐘印32~33.3張，則曲柄滑塊機構中的曲柄的轉速應為32~33.3 r/min。減速裝置的減速傳動比應該在28.20~29.38之間。根據(jù)此情況確定減速裝置分3級

19、，第一級減速采用帶傳動，減速傳動比為i1=4，第二級采用單級齒輪減速，傳動比為i2=4，第三級單級齒輪減速，減速比為i3=1.79,總減速傳動比確定為28.64。實際會有重力、摩擦等外界因素，傳動比在28.64小范圍內波動，可以符合設計要求。</p><p>　　根據(jù)以上傳動部分和執(zhí)行部分的方案，繪出總體機構簡圖如下圖：</p><p><b>　　主視圖：</b>&

20、lt;/p><p><b>　　側視圖：</b></p><p>　　五、傳動部分機構選擇及具體的尺寸計算：</p><p>　?、诺谝患墱p速部分：電動機帶動直徑200mm的輪子與直徑為800mm的輪子組成第一級減速部分，傳動比為i1=4。</p><p>　?、频诙墱p速部分：由分度圓直徑180mm的齒輪和分度圓直徑720

21、mm的齒輪組成，傳動比i2=4。模數(shù)m=9，壓力角α=20°，齒數(shù)z1=20，z2=80。全部使用標準件。</p><p>　?、堑谌墱p速部分：由直徑分度圓240mm的齒輪和分度圓直徑430mm的齒輪組成，傳動比i3=1.79。模數(shù)m=10，壓力角α=20°，齒數(shù)z3=24，z4=43。全部使用標準件。</p><p>　　六、執(zhí)行部分機構選擇及具體的尺寸計算：<

22、;/p><p><b>　　1．曲柄滑塊：</b></p><p>　　根據(jù)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少三分之二的行程速度恒定，另外三分之一的部分速度急劇變化。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。</p><p>　　首先任意選取曲柄長度，在此確定為1.8m，連桿長度和滑塊的偏

23、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。</p><p>　　假定偏心距為1 m，多次取連桿長度，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。</p><p>　　多次嘗試后，得到下面一種組合我認為能夠滿足設計要求：</p><p><b>　　曲柄：1.80m</b></p><p>

24、<b>　　連桿：2.95m</b></p><p>　　偏心距：1.0264m</p><p><b>　　程序操作圖如下：</b></p><p><b>　　A圖</b></p><p><b>　　B圖</b></p><p&g

25、t;<b>　　C圖D圖</b></p><p><b>　　E圖</b></p><p>　　A圖為機架與曲柄間的轉動副的數(shù)據(jù)。</p><p><b>　　B圖為曲柄的數(shù)據(jù)</b></p><p>　　C圖為曲柄與連桿間的轉動副的數(shù)據(jù)</p><p>

26、;<b>　　D圖為連桿的數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　E圖為滑塊的數(shù)據(jù)</b></p><p>　　模擬后，得到的數(shù)據(jù)列表如下：</p><p><b>　　程序輸出曲線為：</b></p><p>　　由表中可知滑塊的行程為4.41227m，而本設計需要的行程為

27、370mm，比例為11.925，根據(jù)這個比例關系，把模擬的曲柄滑塊按比例縮小，得到需要的曲柄滑塊數(shù)據(jù)為：</p><p>　　曲柄151mm，連桿247mm， 偏心距為86mm。</p><p>　　2.雙面齒條：比730mm略大一些即可。齒條連接版臺，版臺與齒條同步運行。</p><p>　　3.齒條上側的齒輪：直徑232mm，與滾筒同軸，帶動滾筒運行，與版臺同步

28、，滾筒跟版臺接觸點的線速度與版臺速度保持相等。</p><p>　　七、執(zhí)行部分的運動情況：</p><p>　　通過電動機動力和多個齒輪間的減速傳動，最終使曲柄滑塊機構轉速恒為ω4=32.82r/min，B點線速度為4.325 m/s</p><p>　　1.關于滑塊的運動情況，根據(jù)模擬的數(shù)據(jù)換算列表如下</p><p>　　根據(jù)數(shù)據(jù)得出結

29、論，在起始點時曲柄與水平軸線(負)的夾角為17°。</p><p>　　以曲柄轉動角度為X軸，做出如下三個曲線。</p><p><b>　?、盼灰魄€：</b></p><p>　　從17°到240°為推程部分，從240°到377°為回程部分。</p><p><

30、b>　　⑵速度曲線：</b></p><p>　　從17°到240°速度變化較小，可以取這部分為推程印刷部分，且紙越靠近240°越好。</p><p><b>　?、羌铀俣惹€：</b></p><p>　　2.關于版臺的運動情況</p><p>　　根據(jù)定滑輪原理可知版臺

31、的速度和加速度是滑塊的2倍，這一點經(jīng)過軟件試驗，也通過計算得出結論。</p><p>　　以滾筒轉動的角度為X軸，繪出版臺的速度和加速度的曲線如下：</p><p><b>　?、虐媾_的速度曲線：</b></p><p>　　版臺速度恰好是滑塊速度的2倍，從17°到240°速度變化較小，可以取這部分為推程印刷部分，且紙越靠近

32、240°越好。</p><p>　?、瓢媾_的加速度曲線：</p><p>　　從240°到377°加速度變化很大，恰是版臺急回過程，240°之前加速度變化很小，且在0線附近。</p><p>　　綜合上述曲線，曲柄滑塊機構是可以滿足設計要求的。八、關于著墨、送紙、收紙部分的說明</p><p>　　在設

33、計之初已經(jīng)提到，著墨、送紙、收紙這三個過程是很短暫的，根本無法人工完成，可借助其他機構。并且考慮滑塊的遠休近休是非常不必要而且不經(jīng)濟的。分析版臺的速度曲線，確定在機器正常運行的過程中233°~240°的范圍內收紙，0°~17°的范圍內著墨、送紙，最佳狀態(tài)為240°時收紙，24°時送紙，因為在24°~240°時滑塊的速度最穩(wěn)定，特此說明，在運動循環(huán)圖部分將不再

34、贅述。再次重申著墨、送紙、收紙的過程很短暫，不需過多考慮。</p><p><b>　　九、運動循環(huán)圖</b></p><p>　　版臺壓印和返回是一個運動循環(huán)。應保證印刷機在印刷運動循環(huán)中，版臺與滾筒的動作在時間和位置上的協(xié)調。根據(jù)印刷機各執(zhí)行機構的運動要求，繪制機構系統(tǒng)循環(huán)如下圖所示。</p><p><b>　　十、設計體會&l

35、t;/b></p><p>　　經(jīng)過一學期機械原理的學習，對這門學科有了初步的了解，但是僅僅是學習理論知識還無法很好的了解這門學科。通過這兩周的課程設計，把理論應用到了設計中，把死的理論變成活生生的機器，在設計中遇到很多難題，和一組的同學討論，查資料，最終得到了方案，那種喜悅是難以言表的。</p><p>　　在第二周的周一就把設計說明書做出來了，認為沒什么毛病拿給老師看，看過以后發(fā)

36、現(xiàn)我的說明書漏洞百出，回來以后增改了很多地方。我感到學習是需要嚴謹?shù)?，不能有一點疏忽。</p><p>　　在網(wǎng)上查到了一些與題目相關的資料，拿來參考了一些，但那畢竟不是自己的成果，我不愿意直接照搬。開動腦筋，靠自己的努力得到的不僅僅是學分，設計的這個過程才是最值得珍惜的。</p><p>　　課程設計即將結束，在設計期間我受益匪淺，對機械學科有了進一步的了解，也特別希望多一些這樣的設計機

37、會。</p><p>　　一學期來，老師辛勤的授課、不厭其煩的解答同學們的問題、講課時對知識的運用自如，讓我感到佩服。在設計過程中也給我和同學很多指導，在此衷心的感謝老師！祝愿老師在2010年工作順利，身體健康！</p><p>　　1.李樹軍主編.機械原理.沈陽：東北大學出版社，2002</p><p>　　2.孫桓,陳作模,葛文杰主編.機械原理.北京：高等教育出