自動機械 課程設計--平臺印刷機機構設計

1、<p>　　自動機械課程設計說明書</p><p>　　題目： 平臺印刷機機構設計 </p><p>　　學院：農(nóng)業(yè)工程與食品科學學院 </p><p>　　班級 </p><p>　　學號： </p><p><b>　　目錄</b

2、></p><p>　　1、平臺印刷機的工作原理………………………………………………………3</p><p>　　1.1、工作原理及工藝動作過程的分析…………………………………3</p><p>　　1.2、設計要求與技術條件……………………………………………….3</p><p>　　2、設計思想…………………………………………………

3、…………………….3</p><p>　　2.1.執(zhí)行系統(tǒng)：……………………………………………………………3</p><p>　　2.2.傳動系統(tǒng)…………………………………………………………………3</p><p>　　3、參考設計方案 …………………………………………………………………4</p><p>　　1.3.1. 版臺運動執(zhí)行機構選

4、型……………………………………………4</p><p>　　1.3.2. 滾筒回轉機構選型…………………………………………………5</p><p>　　4、平臺印刷機（高速型）的設計方案………………………………………………6</p><p>　　1.4.1. 版臺運動執(zhí)行部分設計方案………………………………………6</p><p>　　5、執(zhí)

5、行部分機構選擇及具體的尺寸計算：…………………………………………7</p><p>　　5.1．曲柄滑塊：………………………………………………………………7</p><p>　　5.2.雙面齒條………………………………………………………………8</p><p>　　5.3.齒條上側的齒輪 ………………………………………8 </p><p>　

6、　1、平臺印刷機的工作原理</p><p>　　1.1、工作原理及工藝動作過程的分析</p><p>　　通過幾天的討論并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

7、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

8、三區(qū)段是極其短暫的。</p><p>　　圖一 平臺印刷機的工作原理</p><p>　　1.2、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；</

9、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?。?lt;/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>　　⑸要求機構傳動性能良好，結

10、構緊湊，制造方便。</p><p><b>　　2、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>　　2.1.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。<

11、;/p><p><b>　　2.2.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>　　1.為了提高印刷效率，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

12、以忽略。可以考慮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33.33 r/min，而電機的轉速是940 r/min，傳動比為28.20

13、，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>　　3、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到其他設計中的。</p><p>　　3.1

14、. 版臺運動執(zhí)行機構選型</p><p>　　⑴凸輪機構：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><b>　　圖二 參考機構1</b></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

15、疲勞以至破壞，這個方案成本很高。</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><b>　　圖三 參考機構2</b></p><p>　　⑶曲柄搖桿-齒輪齒條組合機構：</p><p&

16、gt;　　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。機構分析的計算比較復雜。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><b>　　圖四 參考機構3</b></p><p>　?、惹瑝K-齒輪齒條組合機構</p><p>　　組合機構由偏置

17、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?；瑝K的速度恰好是版臺的2倍，且有急回。</p><p><b>　　9</b></p><p><b>　　圖五 參考機構4</b></p><p>　　3.2. 滾筒回轉機構選型</p><p>　?、呸D停

18、式滾筒的齒輪齒條傳動機構：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，如下圖。</p><p>　　圖六 棘輪式超越離合器</p><p>　　當大小不同或者方向相反時，滾筒外圈與內圈的齒輪脫離

19、，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，計算時保證這部分不在壓印區(qū)。</p><p>　　圖七 壓印實例分析圖</p>

20、;<p>　　⑵齒輪不定軸機構：如上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不穩(wěn)定，噪聲大，易磨損。可以加些緩沖機構。</p><p>　　⑶利用凸輪控制滾筒和齒輪的軸，在

21、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>　　4、平臺印刷機（高速型）的設計方案</p><p>　　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>　　4.1. 版臺運動執(zhí)行部分設計

22、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，在曲柄滑塊傳動點處A不直接與電機相連，需要附加一個配合轉動的凸輪機構，讓凸輪機構與加速裝置相連接完成平臺的往復傳動。</p><p>　　圖八

23、 曲柄—齒輪齒條機構</p><p>　　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>　　圖九 平臺印刷機的機構簡圖</p><p>　　印刷區(qū)段415 mm，版臺行程795mm，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21

24、7°的范圍內基本勻速，以保證印刷質量。</p><p>　　5、執(zhí)行部分機構選擇及具體的尺寸計算：</p><p><b>　　5.1．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

25、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397.5mm，連桿長度和滑塊的偏心距是需要試值的，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>　　經(jīng)過多次嘗試后，得到下面一種組合我認為能夠滿足

26、設計要求：</p><p>　　曲柄：180mm，連桿：295mm，偏心距：1026.4mm</p><p>　　通過模擬后，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370mm，比例為11.925，根據(jù)這個

27、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>　　5.2.雙面齒條：比795mm略大一些即可。齒條連接版臺，版臺與齒條同步運行。</p><p>　　5.3.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，滾筒跟版臺接觸點的線速度與版臺