遞紙機構(gòu)的畢業(yè)論文

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要</b></p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p><b>　　目 錄1</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b

2、></p><p>　　§1.1平版平版印刷機現(xiàn)狀及趨勢概述1</p><p>　　§1.2本課題的研究背景、目的和意義1</p><p>　　§1.3本文的組織結(jié)構(gòu)3</p><p>　　第二章 遞紙機構(gòu)設(shè)計研究系統(tǒng)4</p><p>　　§2.1 遞紙機構(gòu)設(shè)計與

3、研究系統(tǒng)流程4</p><p>　　§2.1.1遞紙機構(gòu)的設(shè)計模塊4</p><p>　　§2.1.2遞紙機構(gòu)的虛擬試驗?zāi)K5</p><p><b>　　§2.2 小結(jié)6</b></p><p>　　第三章 PZ1020平版印刷機遞紙機構(gòu)類型的選取7</p><

4、;p><b>　　§3.1概述7</b></p><p>　　§3.2遞紙機構(gòu)的分類7</p><p>　　§3.3遞紙機構(gòu)類型的選取9</p><p>　　§3.3.1 PZ1020型平版印刷機原遞紙機構(gòu)9</p><p>　　§3.3.2 PZ1020型

5、平版印刷機遞紙機構(gòu)改進后的類型9</p><p><b>　　§3.4小結(jié)11</b></p><p>　　第四章 PZ1020平版印刷機遞紙機構(gòu)的設(shè)計12</p><p><b>　　§4.1概述12</b></p><p>　　§4.2構(gòu)建遞紙機構(gòu)運動規(guī)律

6、12</p><p>　　§4.2.1 遞紙機構(gòu)運動過程分析12</p><p>　　§4.2.2 遞紙機構(gòu)運動規(guī)律的選擇14</p><p>　　§4.3構(gòu)建共軛凸輪輪廓曲線29</p><p>　　§4.3.1 主凸輪輪廓曲線確定29</p><p>　　§

7、4.3.2 主凸輪輪廓壓力角確定30</p><p>　　§4.3.3 副凸輪輪廓線的計算30</p><p>　　§4.3.4 副凸輪輪廓壓力角確定31</p><p>　　§4.3.5 主副凸輪安裝角31</p><p>　　§4.4定心下擺式遞紙機構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計32</p>

8、<p><b>　　§4.5小結(jié)34</b></p><p>　　第五章 基于共軛凸輪尺寸誤差引起的振動分析35</p><p><b>　　§5.1概述35</b></p><p>　　§5.2 Pro/E對遞紙機構(gòu)的三維實體建模與虛擬裝配35</p>&l

9、t;p>　　§5.2.1 遞紙機構(gòu)實體模型分析35</p><p>　　§5.2.2 Pro/E建立遞紙機構(gòu)實體模型36</p><p>　　§5.2.3虛擬裝配38</p><p>　　§5.3利用ADAMS對遞紙機構(gòu)的仿真39</p><p>　　§5.3.1 導(dǎo)入遞紙機構(gòu)模

10、型39</p><p>　　§5.3.2 測試圖分析41</p><p>　　§5.4 小結(jié)45</p><p>　　第六章 基于ANSYS的共軛凸輪機構(gòu)振動模態(tài)分析47</p><p><b>　　§6.1概述47</b></p><p>　　§

11、6.2模態(tài)的基本概念47</p><p>　　§6.3共軛凸輪的模態(tài)分析過程48</p><p>　　§6.3.1共軛凸輪的模態(tài)分析流程48</p><p>　　§6.3.2共軛凸輪的模態(tài)分析結(jié)果48</p><p><b>　　§6.4小結(jié)51</b></p>

12、;<p><b>　　第七章 總結(jié)52</b></p><p><b>　　§7.1總結(jié)52</b></p><p><b>　　§7.2展望52</b></p><p><b>　　附錄54</b></p><p&g

13、t;<b>　　參考文獻(xiàn)65</b></p><p>　　在讀期間公開發(fā)表的論文和承擔(dān)科研項目及取得成果67</p><p><b>　　致 謝68</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　印刷術(shù)是我國古代四大發(fā)明之一，對人類的文明、

14、社會的進步做出了巨大貢獻(xiàn)。印刷是信息交流、傳播文化和科技知識的手段，同時也是一個國家的重要的宣傳工具，它與人們的日常生活密切相關(guān)，除了水和空氣都可以印刷，任何人都離不開它。印刷工業(yè)是一個朝陽產(chǎn)業(yè)，不會衰落。印刷工業(yè)可以看成是一個國家經(jīng)濟發(fā)達(dá)和精神文明程度的標(biāo)志。在發(fā)達(dá)國家，印刷工業(yè)產(chǎn)值按工業(yè)產(chǎn)值排位，均排在前十位，其產(chǎn)值占 總產(chǎn)值的1%以上。因此，印刷工業(yè)不僅本身創(chuàng)造了經(jīng)濟效益，而且為推動本國他國家的經(jīng)濟發(fā)展，促進商業(yè)銷售，對內(nèi)對外交流

15、做出了重要貢獻(xiàn)。在我國印刷工業(yè)正蓬勃發(fā)展地向前發(fā)展，有著廣闊的前景[1]。</p><p>　　§1.1平版平版印刷機現(xiàn)狀及趨勢概述</p><p>　　隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平以及審美要求的提高，印刷品作為一種商品必須滿足人們的這種要求，而印刷機作為印刷品的實現(xiàn)設(shè)備在印刷行業(yè)占有舉足輕重的地位。目前，在中國印刷機市場上，高端的印刷機可以說仍被國外企業(yè)壟斷著（例如海德堡，羅蘭

16、，高斯，小森，三菱等），當(dāng)然國內(nèi)外的差距是多方面的，金屬材料、加工工藝、制造水平、生產(chǎn)管理、機械設(shè)計等等方面都制約著我國的印刷機的生產(chǎn)水平。不過經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)的一些企業(yè)如光華、北人、高斯等在各方面都取得了很大的進步，縮小了與國外企業(yè)的差距。</p><p>　　印刷機的發(fā)展趨勢正向著高速化、輕量化、智能化的方向發(fā)展。對比國內(nèi)外印刷機，現(xiàn)在國外的平版印刷機正常的印刷速度已經(jīng)達(dá)到了12000張/小時，而國產(chǎn)的平

17、版印刷機的速度還很難突破10000張/小時，關(guān)鍵國產(chǎn)平版印刷機在高速印刷時，套印精度較差和故障率比較高。影響印刷機精度的原因有很多，但是平版印刷機中機構(gòu)的振動是主要因素之一，主要體現(xiàn)在紙張的定位、紙張的交接、滾筒的咬紙等部件上[2]。</p><p>　　§1.2本課題的研究背景、目的和意義</p><p>　　就平版印刷機而言，可將其組成大致歸納為三個大部分，輸紙部分、印刷部分

18、、收紙部分。如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1平版印刷機的組成</p><p>　　在輸紙部分中，最重要的就是遞紙機構(gòu)。平版印刷機的印刷速度、套準(zhǔn)精度以及印品的質(zhì)量與遞紙機構(gòu)密切相關(guān)。如果遞紙機構(gòu)運動不當(dāng)，就會出現(xiàn)遞紙牙運動不平穩(wěn)，咬紙錯位，套印不準(zhǔn)，甚至無法印刷，因此，遞紙機構(gòu)的選擇和設(shè)計至關(guān)重要。</p><p>　　PZ1020型四色平版印刷機是光

19、華印刷機械有限公司自行設(shè)計、制造生產(chǎn)的大四開規(guī)格印刷設(shè)備。如圖1-2所示。</p><p>　　圖1-2 PZ1020型平版印刷機</p><p>　　PZ1020最早采用的是直接加速遞紙方式。該平版印刷機的最高印刷速度為8000張/小時，而目前市場上早有12000張/小時的平版印刷機，如果強制將PZ1020平版印刷機印刷速度提高至12000張/小時，會出現(xiàn)咬紙誤差，套印不準(zhǔn)，甚至無法印刷

20、，因此難以在較高速印刷時保證較高的印刷質(zhì)量。直接加速遞紙方式是在輸紙板上前進的紙張被前規(guī)擋住，經(jīng)前規(guī)、側(cè)規(guī)定位以后，停在輸紙板上。壓印滾筒上的咬紙牙再經(jīng)過交接的點的一瞬間，咬住紙張，將紙張帶入印刷單元。這種遞紙方式的缺點在于紙張停在輸紙板上時，速度為零。從理論上來分析以及實際效果中的反映，這種遞紙方式對紙張造成很大的沖擊。對印品質(zhì)量是非常不利的。實踐表明，印刷機高速運轉(zhuǎn)時對機體產(chǎn)生的振動將會使印刷機的印刷質(zhì)量受到很大影響。印刷機高速印刷

21、時的穩(wěn)定性，直接影響到印刷質(zhì)量的好壞[3-4]。</p><p>　　印刷過程是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，是由相互聯(lián)系又相互作用的多個要素及印刷機各部分系統(tǒng)組成的。產(chǎn)生振動的根源是：外在環(huán)境條件的變化；加工精度的偏差；原始印刷材料的不均勻性；機器工作狀態(tài)的偏差；機械磨損以及其他原因[5-8]。</p><p>　　遞紙機構(gòu)一般包括傳紙滾筒、遞紙牙排、凸輪機構(gòu)等。其中凸輪機構(gòu)的設(shè)計與制造的精度對遞

22、紙機構(gòu)的影響相當(dāng)大，甚至?xí)惯f紙機構(gòu)出現(xiàn)噪音與振動，從而影響機構(gòu)的正常運轉(zhuǎn)。</p><p>　　本文從遞紙機構(gòu)的工作原理出發(fā)，對PZ1020平版印刷機的遞紙機構(gòu)重新進行了設(shè)計與分析，使得該平版印刷機在12000張/小時印刷速度下能夠平穩(wěn)工作，并通過虛擬試驗來檢測在實際加工時的凸輪是否滿足要求。這為將來進行平版印刷機遞紙機構(gòu)的優(yōu)化，縮小國產(chǎn)印刷機與世界先進水平之間的差距，替代進口，擴大出口，走向國際大市場，奠定了

23、良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　§1.3本文的組織結(jié)構(gòu) </p><p>　　為了很好地解決遞紙機構(gòu)設(shè)計及研究，本文對遞紙牙運動規(guī)律和共軛凸輪設(shè)計，虛擬樣機驗證設(shè)計和模態(tài)分析等方面做了較為詳細(xì)的討論。</p><p>　　論文的結(jié)構(gòu)安排如下：</p><p>　　第一章緒論部分主要介紹了平版印刷機的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，分析了本文的

24、研究背景和現(xiàn)實意義，以及本文的工作重點和結(jié)構(gòu)安排。</p><p>　　第二章本文將研究內(nèi)容提出方案，該方案由遞紙機構(gòu)設(shè)計和振動原因分析兩個模塊組成，分別講述了兩個模塊之間的關(guān)系以及如何實現(xiàn)。</p><p>　　第三章闡述了遞紙機構(gòu)的分類，然后比較各種遞紙機構(gòu)的優(yōu)缺點并結(jié)合PZ1020自身特點，為PZ1020選擇了一種能提高印刷速度和平穩(wěn)性能的遞紙機構(gòu)。</p><p

25、>　　第四章分析了幾種適合高速的凸輪從動件運動規(guī)律，通過比較選用五次多項式來拼接出遞紙牙的運動規(guī)律曲線，根據(jù)遞紙牙運動規(guī)律設(shè)計出共軛凸輪，最后對整個遞紙機構(gòu)的分析過程進行參數(shù)化設(shè)計，根據(jù)不同的初始參數(shù)，可方便地得到滿足工作要求的新的凸輪輪廓。 </p><p>　　第五章闡述了凸輪輪廓尺寸誤差引起的振動將會是凸輪機構(gòu)產(chǎn)生振動的主要原因，本章采用虛擬試驗的方法模擬不同尺寸精度下遞紙機構(gòu)的運動情況，從而找出一個

26、合理的尺寸精度和離散點的密度，使遞紙機構(gòu)在實際運動時的運動規(guī)律符合于設(shè)計要求，保證了數(shù)據(jù)輸出的精確度。</p><p>　　第六章運用ANSYS軟件對前面章節(jié)設(shè)計出的共軛凸輪進行了模態(tài)分析，求出了固有頻率，并與激振力的頻率做出比較，判斷所設(shè)計出的機構(gòu)是否與激振力發(fā)生共振。</p><p>　　第七章對全文做出總結(jié)及對今后研究做出展望。</p><p>　　第二章 遞

27、紙機構(gòu)設(shè)計研究系統(tǒng)</p><p>　　本章針對遞紙機構(gòu)的設(shè)計與研究，建立了一種能夠自動分析設(shè)計結(jié)果是否滿足設(shè)計要求的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是基于各種計算機輔助軟件可以通過接口和編程來實現(xiàn)。</p><p>　　§2.1 遞紙機構(gòu)設(shè)計與研究系統(tǒng)流程</p><p>　　該設(shè)計與研究系統(tǒng)主要包括遞紙機構(gòu)設(shè)計模塊和試驗?zāi)K。程序的流程如圖2-1所示，在設(shè)計模塊中，我們

28、可以得到滿足理論要求的共軛凸輪并輸出數(shù)據(jù)。在試驗?zāi)K中，對保存的數(shù)據(jù)進行檢驗，對機構(gòu)進行虛擬樣機試驗，查看是否滿足實際要求。</p><p>　　圖2-1 系統(tǒng)流程圖</p><p>　　§2.1.1遞紙機構(gòu)的設(shè)計模塊</p><p><b>　　模塊的需求設(shè)計：</b></p><p>　　遞紙機構(gòu)的共軛凸輪

29、參數(shù)化設(shè)計必須具備以下功能：</p><p><b>　　友好的用戶界面；</b></p><p>　　數(shù)據(jù)的讀入、處理和運行要準(zhǔn)確，有較高的可靠性；</p><p>　　經(jīng)過計算給出的數(shù)據(jù)和曲線圖要直觀，</p><p>　　設(shè)計流程如圖2-2所示：</p><p><b>　　圖2-

30、2</b></p><p>　　§2.1.2遞紙機構(gòu)的虛擬試驗?zāi)K</p><p>　　由設(shè)計模塊得到數(shù)據(jù)之后，要對得到的共軛凸輪輪廓數(shù)據(jù)進行保存。由于凸輪輪廓一般是在數(shù)控機床上通過銑削加工而成，而加工數(shù)據(jù)是給定的一系列輪廓上的離散的點，相鄰兩個點之間的輪廓是通過直線擬合的。因此，輪廓上離散點取的越密，尺寸精度越高，則加工出的輪廓越精確，因此引起的振動也越小。受到及數(shù)

31、控機床本身精度的影響，不可能無限細(xì)精確尺寸精度。只要將輪廓尺寸達(dá)到一定的精度后，由輪廓加工誤差引起的振動可以明顯地減小乃至避免。如果輸入的數(shù)據(jù)精度達(dá)不到要求，將會引起遞紙機構(gòu)運動的不穩(wěn)定，從而直接影響到印刷質(zhì)量的好壞。</p><p>　　此外，共軛凸輪機構(gòu)也會由于激振力的作用而引起共振。本文將對所設(shè)計出的共軛凸輪進行模態(tài)分析，檢測共軛凸輪是否會發(fā)生共振。</p><p>　　試驗?zāi)K的流

32、程如下圖2-3所示： </p><p><b>　　圖2-3</b></p><p><b>　　§2.2 小結(jié)</b></p><p>　　本章經(jīng)過分析對PZ1020平版印刷機遞紙機構(gòu)的改進提出了總體流程，流程中的設(shè)計模塊是用來設(shè)計遞紙機構(gòu)中的重要部件共軛凸輪機構(gòu)。試驗?zāi)K中是對已經(jīng)設(shè)計出的共軛凸輪機構(gòu)進行檢測

33、并對整個遞紙機構(gòu)進行仿真運動分析，整個規(guī)劃是通過編程來實現(xiàn)，同時充分利用各種計算機軟件來完成。</p><p>　　第三章 PZ1020平版印刷機遞紙機構(gòu)類型的選取</p><p><b>　　§3.1概述</b></p><p>　　平版印刷機將紙張輸送到前規(guī)，經(jīng)前規(guī)、側(cè)規(guī)定位后，由專門的紙張傳遞機構(gòu)將紙張叼住，逐漸加速到壓印滾筒表

34、面線速度，在相對靜止（即同步）中將紙張交給壓印滾筒咬牙，以便進行印刷。這種傳遞紙張的裝置或機構(gòu)稱之為遞紙牙機構(gòu)，有些機器上遞紙牙作往復(fù)擺動運動，因此又俗稱擺動器。這類機構(gòu)的結(jié)構(gòu)及運動、動力性能，對于準(zhǔn)確平穩(wěn)地傳遞紙張、保證套印精度和提高機器速度，都起著極為重要的作用，因此平版印刷機遞紙機構(gòu)類型的選取是非常重要的[9-10]。本章主要工作是對遞紙機構(gòu)的類型進行對比分析并為PZ1020印刷機在高速要求下選取了一種合適的類型。</p&g

35、t;<p>　　§3.2遞紙機構(gòu)的分類</p><p>　　遞紙機構(gòu)的分類：根據(jù)紙張傳遞的形式、遞紙牙機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性，可以分為如圖3-1所示的幾種類型[11-13]：</p><p>　　圖3-1 遞紙機構(gòu)的分類</p><p>　　1．直接遞紙 紙張在遞紙臺上直接由壓印滾筒咬牙叼走的方式稱為直接遞紙。采用這種形式遞紙時，前規(guī)、側(cè)規(guī)對紙張的定

36、位在壓印滾筒空檔相應(yīng)轉(zhuǎn)角內(nèi)進行，定位時間長短直接影響滾筒空檔以至直徑的大小。因此一般滾筒直徑很大、機構(gòu)龐大、生產(chǎn)效率低。</p><p>　　直接遞紙是滾筒咬牙在運動中直接將遞紙臺上靜止的紙張叼走。紙張在瞬間速度由零升至印刷滾筒表面速度，易在咬牙中滑移，引起傳遞誤差，嚴(yán)重時甚至能使紙邊叼口撕裂。另外，為了從遞紙臺上直接叼住紙張，滾筒咬牙必須張大120度左右，閉牙叼紙時間極短，一般采用“撞閂”裝置，沖擊大，影響紙張

37、定位穩(wěn)定性，也易破壞機件，如圖3-1所示：</p><p>　　1為前規(guī)；2為紙張；3為壓印滾筒咬紙牙</p><p><b>　　圖3-2 直接遞紙</b></p><p>　　2．間接遞紙 紙張在遞紙臺上定好位后由專門的遞紙機構(gòu)將其叼住，然后逐漸加速至壓印滾筒表面線速度，在同步中交給滾筒咬牙。由于遞紙過程中無速度突變，且均為靜止或相對靜止

38、中實現(xiàn)交接，保證了遞紙精度，并且傳紙、咬紙平穩(wěn)可靠。如圖3-2所示：</p><p><b>　　圖3-3 間接遞紙</b></p><p>　　3．超越續(xù)紙方式將最終的套準(zhǔn)放在壓印滾筒上，紙張的速度略大于壓印滾筒的表面速度，避免了交接誤差，這種形式盡可能縮短紙張在前規(guī)停頓定位時間，通過紙張加速機構(gòu)將紙張加速超過滾筒表面線速度，在滾筒上進行二次定位。雖然這種方式適應(yīng)高

39、速，但對紙張和控制等要求很高，只是在較少的高端的印刷機上應(yīng)用。如圖3-3所示：</p><p>　　圖3-4 超越式遞紙</p><p>　　目前國內(nèi)外的平板印刷機大多數(shù)采用遞紙牙機構(gòu)間接遞紙，因為遞紙過程中無速度突變，且均在靜止或相對靜止中實現(xiàn)交接，保證了遞紙精度。</p><p>　　§3.3遞紙機構(gòu)類型的選取</p><p>

40、;　　§3.3.1 PZ1020型平版印刷機原遞紙機構(gòu)</p><p>　　PZ1020型平版印刷機原來采用的是直接遞紙的方式。這種遞紙方式的缺點在于紙張停在輸紙板上時，速度為零。從理論上來分析以及實際效果中的反映，這種遞紙方式對紙張造成很大的沖擊。對印品質(zhì)量是非常不利的。打個比方，這就好比在公路邊放著一件貨物，然后緊貼著路邊開過一輛汽車，并且要求車上的人在汽車不減速的情況下，把放在公路邊的貨物取走，還

41、要每次都分毫不差地把這件貨物放到同一個位置上。而且該平版印刷機的最高印刷速度為8000張/小時， 如果強制將PZ1020平版印刷機印刷速度提高至12000張/小時，會出現(xiàn)咬紙誤差，套印不準(zhǔn)，甚至無法印刷，因此難以在較高速印刷時保證較高的印刷質(zhì)量。</p><p>　　§3.3.2PZ1020型平版印刷機遞紙機構(gòu)改進后的類型</p><p>　　現(xiàn)選用定心下擺式遞紙機構(gòu)作

42、為PZ1020平版印刷機改進后的遞紙機構(gòu)類型。</p><p>　　定心擺動式遞紙機構(gòu)屬于間接遞紙機構(gòu)。間接遞紙機構(gòu)與低速機的直接遞紙機構(gòu)相比有本質(zhì)改變，它在輸紙板和壓印滾筒之間加進了一個“協(xié)調(diào)人員”——遞紙牙。遞紙牙“?！痹谳敿埌迳?，在基本靜止的狀態(tài)下咬住紙張，然后加速在等速的狀態(tài)下把紙張交給壓印滾筒。這使印刷速度和套準(zhǔn)精度有了很大改觀。它相當(dāng)于在快速前進的汽車和路邊靜止的貨物之間多了一個能按需要隨意改變速度的

43、“神行太?！?。它在汽車不到之時就把貨物拿起來，然后趕在汽車到來之前，同向向前，在汽車等速并肩前進時，在奔跑中把貨物交給坐在車上的人。這種方式保證了取紙和交紙時的相對穩(wěn)定，在很大程度上提高了印刷機速度和套準(zhǔn)質(zhì)量。</p><p>　　定心擺動式根據(jù)遞紙機構(gòu)相對于輸紙板的位置不同，又分為上擺式遞紙牙和下擺式遞紙牙。上擺式遞紙牙在紙張尾部完全離開輸紙板以后，才能回到取紙位置：而下擺式遞紙牙在紙尾尚未離開輸紙板時即可返回

44、取紙位置，但是為保證圖文印刷到紙張正面，需要增加傳紙滾筒[14-16]。</p><p>　　定心上擺式遞紙機構(gòu)中還有一種擺臂可伸縮的遞紙機構(gòu)，與壓印滾筒交接時擺臂伸長，提前返回時擺臂縮回，遞紙牙提升，避免與滾筒表面相碰。遞紙牙回程走的路徑和工作行程不一樣，故滾筒空檔可縮小，滾筒表面利用率可提高，機器體積小。但是伸縮擺臂機構(gòu)復(fù)雜，制造精度難保證，故平版印刷機中很少采用這種遞紙機構(gòu)。如圖3-5所示：</p&g

45、t;<p>　　圖3-5 定心上擺式遞紙機構(gòu)</p><p>　　定心下擺式區(qū)別上擺式的是：采用間接遞紙方式，即遞紙牙先將紙張交給一個傳紙滾筒，再由遞紙滾筒交給壓印滾筒咬牙，以適應(yīng)壓印滾筒的轉(zhuǎn)動方向。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，適合高速，是一種比較理想的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　鑒于上述分析并考慮到PZ1020機器自身的特點，我們采用定心下擺式遞紙機構(gòu)。下擺式遞紙機構(gòu)用共

46、軛凸輪作為驅(qū)動件，通過滾子帶動遞紙牙軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動遞紙牙完成叼紙、遞紙的工藝動作。共軛凸輪為使兩組完整的凸輪機構(gòu),分別控制同一從動件運動規(guī)律中的推程和回程,該機構(gòu)能很好地控制從動件做往復(fù)運動,在各種自動機械和紡織機、印刷機等中得到廣泛運用。顯然，要保證這種遞紙機構(gòu)在高速運轉(zhuǎn)時滿足正常的印刷要求，設(shè)計時凸輪機構(gòu)應(yīng)選用合適的從動件運動規(guī)律，以確保凸輪機構(gòu)有良好的運動和動力性能。定心下擺式遞紙機構(gòu)如圖3-6所示：</p>&l

47、t;p>　　1 傳紙滾筒；2 遞紙牙；3 前規(guī)；4 紙張</p><p>　　圖3-6 定心式下擺式遞紙牙示意圖</p><p><b>　　§3.4小結(jié)</b></p><p>　　本章首先詳細(xì)闡述了遞紙機構(gòu)的分類，然后比較各種遞紙機構(gòu)的優(yōu)缺點并結(jié)合PZ1020自身特點，為該印刷機選擇了定心下擺式遞紙機構(gòu)，這種機構(gòu)在高速運轉(zhuǎn)

48、情況下，比直接遞紙機構(gòu)傳動平穩(wěn)，并能很大限度地降低機器高速運行時的振動，保證了套準(zhǔn)的精確度。</p><p>　　第四章 PZ1020平版印刷機遞紙機構(gòu)的設(shè)計</p><p><b>　　§4.1概述</b></p><p>　　在遞紙機構(gòu)設(shè)計中，共軛凸輪的設(shè)計是最重要的，因為共軛凸輪的尺寸直接決定了遞紙機構(gòu)的運動狀況。本章主要通過對

49、不同的運動規(guī)律進行分析，設(shè)計出了適合于改進后的PZ1020遞紙機構(gòu)的共軛凸輪。最后將分析過程進行參數(shù)化設(shè)計，使分析過程能夠應(yīng)用于不同的邊界條件。</p><p>　　§4.2構(gòu)建遞紙機構(gòu)運動規(guī)律</p><p>　　§4.2.1 遞紙機構(gòu)運動過程分析</p><p>　　在印刷過程中，由于遞紙牙擺臂的運動與印刷滾筒的運動在時間上是一一對應(yīng)的，并且

50、印刷滾筒的運動是勻速轉(zhuǎn)動的。印刷滾筒與凸輪的轉(zhuǎn)速是大小相等，方向相反。一般擬定用凸輪轉(zhuǎn)角(0~360°)為當(dāng)量時間來確定擺動遞紙牙的角位移(擺角)、遞紙牙角速度、遞紙牙角加速度的。曲線的起點是遞紙牙在輸紙板前邊緣開始咬紙的時刻[17]。圖4-1是擺動遞紙牙的角位移(擺角)β與凸輪轉(zhuǎn)角的函數(shù)關(guān)系曲線：</p><p><b>　　圖4-1</b></p><p&g

51、t;　　圖中是以遞紙牙開始帶紙活動為起點，其位移線圖可以分段： </p><p>　　OA是帶紙加速段 遞紙牙工作行程，當(dāng) =遞紙牙把紙張交給滾筒。</p><p>　　AB是等速交接段 紙張進行等速交接，這段時間遞紙牙做等角速度運動。</p><p>　　BC是遞紙牙擺到最遠(yuǎn)處段 遞紙牙在從交接減到靜止不動。</p><p>　　CD是

52、遠(yuǎn)停段 遞紙牙在最大擺角處靜止不動。</p><p>　　DE是遞紙牙擺回到輸紙臺段 </p><p>　　EF是停臺咬紙段 遞紙牙停臺咬紙并消除振動，準(zhǔn)備咬住下一張紙。</p><p>　　對于遞紙牙的空回行程，不要求嚴(yán)格的運動規(guī)律，只要接近輸紙板時沖擊較小，以便在停頓片刻后消除振動，對于工作行程的運動規(guī)律必須嚴(yán)格要求，以便能正常傳紙。這些要求是：</

53、p><p>　　1．在輸紙板上取紙時遞紙牙的速度為零，即應(yīng)在靜止?fàn)顟B(tài)下接取定位好的紙張。</p><p>　　2．把紙張交給壓印滾筒或傳紙滾筒時，遞紙牙的速度應(yīng)與壓印滾筒或傳紙滾筒表面速度的方向相同大小相等。因此交接點應(yīng)是遞紙牙正行程軌跡與壓印滾筒表面的切點。也就是：</p><p>　　式中：-遞紙牙擺動半徑：</p><p>　　-遞紙牙在交

54、接點的角速度；</p><p><b>　　--傳紙滾筒半徑</b></p><p><b>　　--傳紙滾筒角速度</b></p><p>　　若印刷速度為12000張/時,則交接時遞紙牙的速度為：</p><p>　?。?-1）

55、 </p><p>　　根據(jù)公式（4-1）可以求得在12000張/時印刷速度下，PZ1020遞紙機構(gòu)在交接時遞紙牙的速度為747.749deg/s。我們將以印刷速度12000張/時為例，求出遞紙牙運動規(guī)律和共軛凸輪。</p><p>　　3．由取紙點到交紙點間的加速運動過程應(yīng)無沖擊或沖擊甚小，即要求平滑的加速度，不允許在某點處加速度達(dá)到理論上的無窮大。</p><

56、p>　　4．無論取紙或交紙都必須有一段時間。即在輸紙板上咬住紙張后要繼續(xù)靜止一段時間才開始加速，而在紙張交給壓印滾筒時也應(yīng)該使遞紙牙與壓印滾筒有一段時間在相對靜止中共同咬住紙張。</p><p>　　根據(jù)光華印刷機械有限公司提供數(shù)據(jù)，圖4-1中各段函數(shù)具體邊界值如表4-1所示：</p><p>　　表4-1 遞紙牙在各個階段的邊界條件</p><p>　　

57、——初始位置凸輪轉(zhuǎn)過的角度</p><p>　　——初始位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時所對應(yīng)的遞紙牙所轉(zhuǎn)過的角度</p><p>　　——初始位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時所對應(yīng)的遞紙牙的角速度</p><p>　　——初始位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時所對應(yīng)的遞紙牙的角加速度</p><p>　　——末位置凸輪轉(zhuǎn)過的角度</p><p>　　——末位置

58、凸輪轉(zhuǎn)過角度時所對應(yīng)的遞紙牙轉(zhuǎn)過的角度</p><p>　　——末位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時所對應(yīng)的遞紙牙轉(zhuǎn)過的角速度</p><p>　　——末位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時所對應(yīng)的遞紙牙轉(zhuǎn)過的角加速度</p><p>　　§4.2.2 遞紙機構(gòu)運動規(guī)律的選擇</p><p>　　在遞紙機構(gòu)中，遞紙牙作為從動件，它的運動規(guī)律決定了凸輪輪廓曲線，故遞紙

59、牙的運動規(guī)律是設(shè)計凸輪的重要依據(jù)。由4.1.1分析，遞紙牙運動規(guī)律是由六段運動規(guī)律拼接而成的。常用的運動規(guī)律種類很多，這里介紹幾種最基本的運動規(guī)律[18]。</p><p>　　§4.2.2.1 基本運動規(guī)律</p><p><b>　　1．多項式運動規(guī)律</b></p><p>　　多項式運動規(guī)律的一般形式為（以下,,均為廣義位移，

60、速度，加速度）</p><p><b>　　(4-1)</b></p><p><b>　　式中為待定系數(shù)。</b></p><p>　　1) 等速運動規(guī)律</p><p>　　等速運動規(guī)律是指凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動時，從動件的運動速度為常量。在多項式運動規(guī)律的一般形式中，當(dāng)時，則有下式</p&

61、gt;<p><b>　　(4-2)</b></p><p>　　推程時，，當(dāng)時，;當(dāng)時，?？汕蟪龃ㄏ禂?shù)，，,代入上式后并整理，可得到從動件在推程的運動方程。</p><p><b>　　(4-3)</b></p><p>　　回程時，，當(dāng)時，;當(dāng)時，?？汕蟪龃ㄏ禂?shù)，，,代入上式后并整理，可得到從動件在推

62、程的運動方程</p><p><b>　　(4-4)</b></p><p>　　由上式可知，當(dāng)時，從動件按等速運動規(guī)律運動。位移為凸輪轉(zhuǎn)角的一次函數(shù)，故位移曲線為一條斜直線。</p><p>　　從動件按等速運動規(guī)律運動時的位移、速度、加速度對凸輪轉(zhuǎn)角的變化線圖如圖4-3所示。</p><p>　　圖4-2 等速運動的

63、運動線圖</p><p>　　在行程的起點與終點處(A,B,O)，由于速度發(fā)生突變，加速度在理論上無窮大。導(dǎo)致從動件產(chǎn)生非常大的沖擊慣性力，稱這種沖擊為剛性沖擊。另外，位移線圖的尖點A必定在對應(yīng)的凸輪廓線上產(chǎn)生尖點。這會對從動件的工作產(chǎn)生不良影響，同時也加快了凸輪機構(gòu)的磨損。為消除等速運動規(guī)律的這種不良現(xiàn)象，常對起始點與終止點的運動規(guī)律進行必要的修正。</p><p>　　2)．等加速和等

64、減速運動規(guī)律</p><p>　　等加速和等減速運動規(guī)律是指從動件在一個運動行程中，前半段作等加速運動，后半段作等減速運動。</p><p>　　在多項式運動規(guī)律的一般形式中，當(dāng)n=2時，則有下式：</p><p><b>　　(4-5)</b></p><p>　　在推程階段，，從動件作等加速運動。=0時，=0,=0;

65、 =時，。代入上式，可求出待定常數(shù)，，=0，=。將其代入，則有</p><p><b>　　(4-6)</b></p><p>　　當(dāng)，從動件作等減速運動。時，；時，。代入上式，可求出待定常數(shù)，,,。將其代入上式，并進行整理，則有</p><p><b>　　(4-7)</b></p><p>　　

66、同理可求解回程階段的運動方程。</p><p>　　，從動件作等加速運動。</p><p><b>　　(4-8)</b></p><p>　　，從動件作等減速運動。</p><p><b>　　(4-9)</b></p><p>　　由上式可知，當(dāng)n=2時，從動件按等加速等

67、減速運動規(guī)律運動。位移曲線為凸輪轉(zhuǎn)角的二次函數(shù)，為拋物線方程。</p><p>　　從動件按等加速等減速運動規(guī)律運動時的位移、速度、 加速度對凸輪轉(zhuǎn)角的變化線圖如圖4-3所示</p><p>　　圖4-3 等加速等減速運動線圖</p><p>　　由加速度線圖可知，O、A、B、C、D五點的加速度有突變，因而從動件的慣性也有突變。由于加速度的突變?yōu)橐挥邢拗担瑧T性力的突

68、變也是有限值。對凸輪的沖擊也是有限的，故稱之為柔性沖擊。</p><p>　　在多項式運動規(guī)律的一般形式中，另就能得到相應(yīng)的運動方程，具體求解方法和求等速運動規(guī)律一樣。等加速等減速運動規(guī)律如圖4-3所示。</p><p>　　3)．五次多項式運動規(guī)律</p><p><b>　　(4-10)</b></p><p>　　

69、,推程階段的邊界條件為時，；時，，。將其代入方程，可求出6個待定系數(shù)，=，，。推程階段的運動方程為：</p><p><b>　　(4-11) </b></p><p>　　同理可寫出回程階段的運動方程</p><p><b>　　(4-12)</b></p><p>　　從動件按5次多項式運動規(guī)律

70、運動時的位移、速度、加速度對凸輪轉(zhuǎn)角的變化線如圖4-4所示：</p><p>　　圖4-4 5次多項式運動線圖</p><p>　　由加速度線圖可知，5次多項式運動規(guī)律的加速度對凸輪轉(zhuǎn)角的變化是連續(xù)曲線，因而沒有慣性力引起的沖擊現(xiàn)象，運動平穩(wěn)性好，可用于高速凸輪機構(gòu)。</p><p>　　2． 三角函數(shù)運動規(guī)律</p><p>　　三角函數(shù)

71、運動規(guī)律是指從動件的加速度按余弦曲線或正弦曲線變化。</p><p>　　1） 余弦加速度運動規(guī)律（又稱簡諧運動規(guī)律）</p><p>　　動點M作圓周運動時，M點在下圖所示的坐標(biāo)軸s上的變化規(guī)律為從動件的運動規(guī)律。取動點M在s軸上的變化規(guī)律為從動件的運動規(guī)律，并設(shè)行程h等于圓周直徑2R。當(dāng)動點M順時針由O點轉(zhuǎn)過，從動件推程為,凸輪轉(zhuǎn)過推程運動角。如果動點轉(zhuǎn)過角，凸輪轉(zhuǎn)角為，則有</

72、p><p>　　圖4-5 簡諧運動</p><p>　　可求出動點轉(zhuǎn)過角度與凸輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系</p><p>　　，推程階段的位移方成為</p><p>　　對位移s求導(dǎo)數(shù)一次，兩次并整理得運動方程如下</p><p><b>　　(4-13)</b></p><p>　　

73、，回程階段的位移運動方程為</p><p>　　對位移s求導(dǎo)一次、兩次并整理，得運動方程如下。 </p><p><b>　　(4-14) </b></p><p>　　當(dāng) 時，其位移、速度、加速度對凸輪轉(zhuǎn)角的運動線圖如圖4-6所示。</p><p>　　圖4-6余弦加速度運動規(guī)律</p><p&

74、gt;　　簡諧運動規(guī)律的加速度在行程始、終點有突變，這會引起柔性沖擊。但在無休止角的升—降—升凸輪機構(gòu)中，在連續(xù)的運動中則無沖擊發(fā)生。</p><p>　　2） 正弦加速度運動規(guī)律（又稱擺線運動規(guī)律） 半徑為R的圓沿

75、圖所示坐標(biāo)系 的s軸作純滾動，圓上動點M點在s軸上投影的變化規(guī)律為擺線運動規(guī)律。取該圓滾動一周沿s軸上升的距離為從動件的行程，。該圓滾動一周自轉(zhuǎn)，對應(yīng)從動件上升，凸輪轉(zhuǎn)過推程運動角 ；當(dāng)滾圓轉(zhuǎn)過 角，對應(yīng)從動件上升s,凸輪轉(zhuǎn)角為。由下式可導(dǎo)出轉(zhuǎn)角與凸輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系式。</p><p>　　圖4-7擺線運動規(guī)律</p><p>　　當(dāng)滾圓自轉(zhuǎn)角，從動件上升的距離s為</p>

76、<p>　　，推程階段的運動方程為</p><p><b>　　(4-15)</b></p><p>　　，回程階段的運動方程為</p><p><b>　　(4-16)</b></p><p>　　其運動線圖如圖4-8所示。由于加速度沒有突變，因而在運動中沒有沖擊?？稍谳^高速度工況下使用

77、。</p><p>　　圖4-8 擺線運動規(guī)律線圖</p><p>　　進行從動件運動規(guī)律的設(shè)計時，要注意以下問題[19-20]。</p><p>　　① 從動件的最大速度 要盡量小，當(dāng)從動件系統(tǒng)得質(zhì)量m較大時，其最大動量m對從動件的 運動影響較大，故要限制從動件的最大速度。</p><p>　?、?從動件的最大加速度要盡量小，且無突變。

78、在高速凸輪中，從動件的慣性力為F=ma.限制最大速度，就是限制了機構(gòu)的慣性力。對提高凸輪機構(gòu)的動力性能有很大幫助。</p><p>　?、?從動件的最大躍度要盡量小，這里的躍度指加速度的一階導(dǎo)數(shù)，躍度反映了慣性力的變化率，影響機構(gòu)的運動平穩(wěn)性。</p><p>　?、?的值越小越好，但這些值又相互制約相互矛盾?？筛鶕?jù)工作要求，分清主次進行選擇。</p><p>

79、　　由以上各運動規(guī)律可以看出比較適合遞紙機構(gòu)運動要求的有：五次多項式和正弦加速度運動規(guī)律，下面對這兩種運動規(guī)律進行分析。</p><p>　　§4.2.2.2 五次多項式運動規(guī)律和正弦加速度運動規(guī)律比較</p><p>　　1．五次多項式運動規(guī)律</p><p>　　現(xiàn)采用五次多項式來模擬遞紙牙運動規(guī)律，設(shè)ε，ω，β分別為遞紙牙在某一段上的角加速度、角速度

80、和角位移，，，分別為該段起始位置的角加速度、角速度、和角位移，，，則分別為該段末端位置的角加速度、角速度、和角位移。采用五次多項式拼接運動規(guī)律，具有角位移的表達(dá)式如下（4-16）將式（4-16）求導(dǎo)可以得到遞紙牙的角速度、角加速度的表達(dá)式(4-17)(4-18)。</p><p><b>　?。?-16）</b></p><p>　　ω==(++++)

81、 （4-17） </p><p>　　ε==(+++) （4-18） </p><p>　　式中：——待求系數(shù)，i=0,1,2……5；</p><p>　　——傳紙滾筒的角速度；</p><p><b>　　——傳

82、紙滾筒轉(zhuǎn)角。</b></p><p>　　從式（4-16）（4-17）（4-18）中可以看出，只要定出6個系數(shù)，即可求出在該段上遞紙牙的角位移，角速度，角加速度。而6個系數(shù)，可通過每段兩端點的邊界條件求出。即將，，，，，代入式（4-16）（4-17）（4-18），聯(lián)立求解可求出系數(shù)6個系數(shù)。其表達(dá)式如公式(4-19)。</p><p>　　= (4

83、-19)</p><p>　　若將所求出的，，，，，帶入式（4-16）（4-17）（4-18），則可得到ε，ω，β與壓印滾筒轉(zhuǎn)角之間的函數(shù)關(guān)系，即為遞紙牙的運動規(guī)律。用Matlab編程求得六段的函數(shù)如下：</p><p><b>　　=+</b></p><p><b>　　=-0.3092</b></p>

84、<p><b>　　=1.6532++</b></p><p><b>　　=0.6283</b></p><p><b>　　=6.0724++</b></p><p>　　=0

85、 (4-20)</p><p>　　2．正弦加速度運動規(guī)律</p><p>　　由于從動件在推程作停-升-停型運動，且A-B段必須滿足等速交接（參照圖4-1），因此對應(yīng)的速度在此段必須不為零，但是要勻速。O-C位置處的值應(yīng)為零。又為了滿足加速度值無突變的要求，加速度線上O、A、B、C、D位置處的值應(yīng)為零。便只能在各種運動規(guī)律中，選取半正弦加速度運動規(guī)律。從動件的回程是停-降-停型運動

86、。為了滿足回程兩端的速度、加速度均為零的要求，今選用正弦加速度運動規(guī)律。根據(jù)前面的基本運動規(guī)律可以得到各個階段的運動規(guī)律函數(shù)如下：</p><p><b>　　1）帶紙加速階段</b></p><p><b>　　(4-21)</b></p><p><b>　　等速交接</b></p>

87、<p><b>　?。?-22）</b></p><p><b>　　遞紙牙擺到最遠(yuǎn)處</b></p><p><b>　?。?-23）</b></p><p>　　遠(yuǎn)停段（遞紙牙擺在最遠(yuǎn)處靜止不動）</p><p><b>　?。?-24）</b&

88、gt;</p><p>　　遞紙牙擺回到輸紙臺段</p><p><b>　　（4-25）</b></p><p><b>　　停臺咬紙段</b></p><p><b>　?。?-26）</b></p><p>　　上述6段曲線拼接后便構(gòu)成了以正弦加速

89、度曲線為基礎(chǔ)的遞紙牙運動規(guī)律曲線。在利用PZ1020參考數(shù)據(jù)計算后得到遞紙牙角加速度比較如圖4-9所示：</p><p><b>　　圖4-9</b></p><p>　　由于在等速交接AB階段、遠(yuǎn)停CD階段及停臺咬紙EF階段無論是五次多項式還是正弦都是一樣的運動規(guī)律，即加速度為0。所以只需要從剩下的帶紙加速OA階段、擺到最遠(yuǎn)AB階段及回臺DE階段來比較兩種不同運動規(guī)

90、律。</p><p>　　1．帶紙加速OA階段</p><p>　　正弦加速度的幅值與五次多項式加速度的副值之差為</p><p>　　2．?dāng)[到最遠(yuǎn)BC階段</p><p>　　正弦加速度的幅值與五次多項式加速度的副值之差為</p><p><b>　　3．回臺DE階段</b></p>

91、<p>　　正弦加速度的幅值與五次多項式加速度的副值之差為</p><p>　　在利用五次多項式和正弦加速度運動規(guī)律拼接遞紙牙運動規(guī)律的時候，我們希望設(shè)計的運動規(guī)律中加速度盡可能的小，以便減小沖擊和振動。從上面對兩種規(guī)律的對比，從整個過程來看，兩者在推程過程中加速度差別不大。而且正弦加速度運動規(guī)律適用于中高速輕載的場合，五次多項式運動規(guī)律適用于高速中載的場合[20]，對于PZ1020印刷機的遞紙機構(gòu)

92、來說，其運動處于高速下，載荷為紙張與遞紙牙排重量之和，故可歸為高速下的中載。我們將選用五次多項式來模擬遞紙牙運動規(guī)律。</p><p>　　綜上所述，本文采取五次多項式運動規(guī)律為定心下擺式遞紙機構(gòu)的運動規(guī)律，按照這種運動規(guī)律，我們就能求解出對應(yīng)的共軛凸輪。</p><p>　　§4.3構(gòu)建共軛凸輪輪廓曲線</p><p>　　共軛凸輪為兩個凸輪盤控制著兩個

93、固定連接在一起的從動件，分別控制同一從動件運動規(guī)律中的推程和回程。而從動件與凸輪的接觸面可以是平面，也可以是滾子。印刷機遞紙機構(gòu)中采用的是滾子從動件。從運動學(xué)的角度看，這種從動件的滾子運動是多余的，但滾子的轉(zhuǎn)動作用把凸輪與滾子之間的滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，減少了凸輪機構(gòu)的磨損?？梢詡鬟f較大的動力，故應(yīng)用它遞紙機構(gòu)有兩個凸輪和兩個滾子，其中一個滾子借外力以牽制另一個滾子，這樣，差不多可以消除間隙。共軛在高速、沖擊負(fù)荷或較高動負(fù)荷的情況下，

94、可以有效地控制從動件，使噪聲、振動、磨損均減低到最小限度。</p><p>　　§4.3.1 主凸輪輪廓曲線確定</p><p>　　計算擺動式從動件平面凸輪機構(gòu)中的凸輪輪廓時，必須依據(jù)給定的從動件運動規(guī)律。滾子擺動從動件共軛凸輪機構(gòu)中,主副兩凸輪所對應(yīng)的擺桿長度和及其上的滾子半徑Rr1和Rr2分別可相等,也可不相等。通常要求兩凸輪的最小半徑尺寸相等。</p>&l

95、t;p>　　計算主凸輪輪廓時，需要先根據(jù)給定的從動件運動規(guī)律β=ψ（），并可以求出角速度。根據(jù)反轉(zhuǎn)法得出凸輪在xoy坐標(biāo)系（ox軸指凸輪推程起點）的理論輪廓極坐標(biāo)計算公式[21]：</p><p>　　=tan （4-27）</p><p><b>　　[0,2]</b></p><p>　　] （4-28）

96、</p><p>　　上式中，指中心距，指主凸輪擺桿長，指凸輪轉(zhuǎn)角，指從動件擺桿的擺角，指相對位置符號系數(shù)，從動件推程轉(zhuǎn)向與凸輪轉(zhuǎn)向相同時，=1，反之，=-1。指主凸輪擺桿與主凸輪推程起點相接觸時，主凸輪最小極徑和擺桿與機架間的夾角：</p><p>　　=cos （4-29）</p><p>　　=

97、cos （4-30）</p><p>　　從而得到主凸輪的實際輪廓極坐標(biāo)計算公式：</p><p>　　= （4-31）</p><p><b>　　[0,2]</b></p><p><b>　?。?-32）</b

98、></p><p>　　上式指主凸輪滾子半徑，指的是壓力角。</p><p>　　§4.3.2 主凸輪輪廓壓力角確定</p><p>　　計算擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)壓力角的一般公式為：</p><p><b>　?。?-33）</b></p><p>　　壓力角是表示機構(gòu)受力性能的

99、重要參數(shù)，壓力角越大，驅(qū)動擺桿的有用分力越小，產(chǎn)生摩擦得有害分力越大，當(dāng)壓力角增大到一定程度時機構(gòu)將自鎖。從提高效率的角度，壓力角越小越好，但壓力角的減小會導(dǎo)致整個機構(gòu)尺寸的增大。有了基圓半徑，則由公式（4-27）（4-28）得出主凸輪的理論輪廓線，由公式（4-31）（4-32）得出主凸輪的實際輪廓線。</p><p>　　§4.3.3 副凸輪輪廓線的計算</p><p>　　首

100、先計算代表副凸輪擺桿與副凸輪回程起點相接觸時，副凸輪最大極徑和擺桿與機架間的夾角[22-23]：</p><p>　　= （4-34）</p><p>　　式中：指的是從動件擺桿的角度沖程。</p><p><b>　?。?-35）</b></p><p>　　其中

101、，副凸輪的基圓半徑</p><p><b>　　（4-36）</b></p><p>　　副凸輪的理論輪廓極坐標(biāo)：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　[0,2] (4-37)&

102、lt;/p><p>　　] (4-38)</p><p>　　式中：指副凸輪相對位置符號系數(shù)，與主凸輪的必然相反的，=-</p><p>　　副凸輪的實際輪廓坐標(biāo)：</p><p>　　(4-39) (4-40)</p><p>　　§4.3.4 副凸輪輪廓壓力角確定</

103、p><p><b>　　(4-41)</b></p><p>　　§4.3.5主副凸輪安裝角</p><p>　　主、副凸輪基準(zhǔn)軸線的安裝角為：</p><p><b>　　(4-42)</b></p><p>　　的度量方向是由主凸輪基準(zhǔn)軸線按逆時針方向度量至副凸輪基

104、準(zhǔn)線.</p><p>　　主、副凸輪兩擺桿的安裝角為：</p><p><b>　　(4-43)</b></p><p>　　根據(jù)廠方提供數(shù)據(jù)，已知主凸輪的基圓半徑是125mm，中心矩為200mm。結(jié)合公式（4-20），（4-27）至（4-43）利用Matlab編程得到共軛凸輪輪廓曲線，如圖4-10所示：曲線1為主凸輪理論輪廓曲線，曲線2為主

105、凸輪實際輪廓曲線，曲線3為副凸輪理論輪廓曲線，曲線4為副凸輪實際輪廓曲線。</p><p>　　圖4-10 共軛凸輪輪廓曲線</p><p>　　§4.4定心下擺式遞紙機構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計</p><p>　　在前面分別對定心下擺式遞紙機構(gòu)進行了運動分析、設(shè)計了共軛凸輪，整個過程比較繁瑣。如果需要對遞紙機構(gòu)做出改動，均需將整個過程重做一遍，這對于設(shè)計人員來說

106、，無疑增加了很多工作量。如果計算流程類似，只是參數(shù)的值不同，完全可以將這個分析過程開發(fā)成界面[24-31]，將重復(fù)計算的工作交給計算機來完成。設(shè)計人員只需輸入不同的初始參數(shù)，便可方便地得到滿足工作要求的新的設(shè)計的凸輪輪廓。</p><p><b>　　圖4-11</b></p><p>　　根據(jù)本章4-2和4-3的分析及設(shè)計過程，用MATLAB語言對界面中的各按鈕進行

107、編程，實現(xiàn)各按鈕的功能。如圖4-11所示。</p><p>　　若用戶希望改變其中的參數(shù)，如不同邊界條件的設(shè)定，可以得到不同的遞紙牙速度、加速度曲線，例如根據(jù)表4-1中的邊界條件就可得到圖4-12，4-13。</p><p>　　圖4-12 遞紙牙角速度圖</p><p>　　圖4-13 遞紙牙角加速度圖</p><p>　　由于實際加工凸輪

108、是通過離散的點來完成的，為了方便這些離散點數(shù)據(jù)的取得，添置了“凸輪數(shù)據(jù)保存”按鈕。在繪制出凸輪輪廓圖后，點擊此按鈕，可以自動在工作目錄下生成一個記事本文件，存放凸輪輪廓數(shù)據(jù)。</p><p>　　“檢驗壓力角”按鈕可以對設(shè)計出的凸輪壓力角進行校核，繪制出壓力角隨凸輪轉(zhuǎn)角變化的曲線。圖4-14為主凸輪的壓力角變化曲線。從圖4-14中可以看出，根據(jù)表4-1中的邊界條件所設(shè)計的主凸輪壓力角變化小于擺動從動件凸輪機構(gòu)的許

109、用壓力角[]=45，滿足不自鎖的條件。</p><p>　　圖4-14 凸輪壓力角</p><p><b>　　§4.5小結(jié) </b></p><p>　　本章首先對遞紙機構(gòu)運動過程進行了分析，通過比較不同的模擬方案，最終選擇了五次多項式來模擬遞紙牙的運動規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用Matlab軟件編程繪制出了共軛凸輪輪廓曲線。最后對整個過

110、程進行了參數(shù)化設(shè)計，使設(shè)計過程同時能應(yīng)用于其它邊界條件下的遞紙機構(gòu)。</p><p>　　第五章 基于共軛凸輪尺寸誤差引起的振動分析</p><p><b>　　§5.1概述</b></p><p>　　凸輪輪廓尺寸誤差引起的振動將會是凸輪機構(gòu)產(chǎn)生振動的主要原因。尺寸誤差將使遞紙機構(gòu)失去原設(shè)計所期望的運動規(guī)律，從而導(dǎo)致遞紙機構(gòu)的工作性

111、能變惡劣。第四章設(shè)計的凸輪的輪廓曲線都是通過解析法得到的，由于凸輪輪廓是在數(shù)控機床上通過銑削加工而成，而加工數(shù)據(jù)是給定的一系列輪廓上的離散的點，必然將導(dǎo)致實際加工出來的凸輪輪廓曲線與所設(shè)計的有所偏差，這樣遞紙牙運動規(guī)律也會偏離所設(shè)計的運動規(guī)律，本章將采用虛擬試驗的方法，通過對遞紙機構(gòu)的仿真，找出一個合理的尺寸精度和凸輪輪廓上離散點的數(shù)量，使遞紙機構(gòu)運動仿真接近于設(shè)計時的運動規(guī)律。</p><p>　　§

112、5.2 Pro/E對遞紙機構(gòu)的三維實體建模與虛擬裝配</p><p>　　要進行遞紙機構(gòu)的運動仿真，首先要有實體模型，由于遞紙機構(gòu)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，很難在ADAMS中建立實體模型，所以借助于強大的三維實體造型軟件Pro/E建立遞紙機構(gòu)的模型，最后導(dǎo)入到ADAMS中進行仿真。</p><p>　　§5.2.1 遞紙機構(gòu)實體模型分析</p><p>　　圖5-1

113、遞紙機構(gòu)安裝圖</p><p>　　遞紙機構(gòu)安裝圖如圖5-1所示，共軛凸輪套在墻板上通過齒輪與主電機連接，兩個滾子靠在共軛凸輪上，擺桿套在遞紙手中心主軸上，遞紙手中心主軸穿在墻板上，墻板上裝有軸承。遞紙擺臂通過銷子與中心主軸固定在一起。當(dāng)主電機工作時，共軛凸輪就帶動遞紙手往復(fù)擺動。</p><p>　　§5.2.2 Pro/E建立遞紙機構(gòu)實體模型</p><p

114、>　　遞紙機構(gòu)主要是由共軛凸輪、遞紙牙擺臂、滾子、連桿、連桿軸、插銷等零件組成，零件相對較多。在零件建模前，首先對零件結(jié)構(gòu)進行分析，將復(fù)雜的零件結(jié)構(gòu)分解成Pro/E所建立的基本特征要素，選用合理的順序進行建模。利用Pro/E提供的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、剪切、倒角等命令建立遞紙機構(gòu)各零件的實體模型如圖5-2所示。</p><p>　　圖5-2 主要零件模型</p><p>　　共軛凸輪的建

115、模相對復(fù)雜，具體建模過程如下：</p><p><b>　　創(chuàng)建圖形特征</b></p><p>　　在pro/e中新建一個實體零件文件，在該文件中插入圖形，繪制如圖5-2所示的樣條曲線，繪制過程中除了首尾兩點入圖所示外，其他點的坐標(biāo)可以任意繪制將由數(shù)據(jù)文件控制，最后保存為文件名為tunlun的文件。</p><p>　　圖5-2 建立樣條曲

116、線</p><p>　　利用matlab 中獲得的從動件位移數(shù)據(jù)生成樣條曲線。利用上面創(chuàng)建的樣條曲線生成一個數(shù)據(jù)文件，保存為tulun.pts，具體內(nèi)容如圖5-3所示</p><p>　　圖5-3 生成的數(shù)據(jù)文件</p><p>　　接著把里面的數(shù)據(jù)改成matlab中獲得的從動件位移數(shù)據(jù)如圖5-4所示，</p><p>　　圖5-

117、4 修改數(shù)據(jù)文件</p><p>　　利用修改過的數(shù)據(jù)重新建立曲線如圖5-5所示</p><p>　　圖5-5 重新建立的曲線</p><p><b>　　創(chuàng)建凸輪實體</b></p><p>　　在pro/e中我們創(chuàng)建一個圓形的基準(zhǔn)曲線，利用可變剖面掃描并編輯關(guān)系式創(chuàng)建凸輪實體如圖5-6所示</p>

118、<p>　　圖5-6 創(chuàng)建凸輪實體 </p><p>　　§5.2.3虛擬裝配 </p><p>　　用Pro/E進行裝配過程中，裝配過程可以與實際裝配過程相同，按照要求逐個裝入零件，也可以不同于實際裝配過程。通常的做法是將各個部分裝配成子組件，然后將各個子組件裝配起來，形成一個完整的裝配組件。這就是通常所說的分層裝配技術(shù)，這樣可以簡化

119、裝配關(guān)系，便于修改且避免關(guān)系的沖突。我們可以先將共軛凸輪軸線和遞紙手中心軸距離固定，然后分別套入擺桿、滾子、插銷等，利用同軸、相切等約束進行裝配。在Pro/E中裝配文件的名稱為y-71-00.asm。建立的裝配模型如圖5-8所示。</p><p>　　圖5-8 遞紙機構(gòu)裝配模型</p><p>　　§5.3利用ADAMS對遞紙機構(gòu)的仿真</p><p>　

120、　仿真分析結(jié)果可以判斷該機構(gòu)設(shè)計的合理性，通過對遞紙機構(gòu)的仿真，可以模擬不同尺寸加工精度下遞紙機構(gòu)的運動情況，并進行運動情況的對比從而找出一個合理的尺寸加工精度。</p><p>　　§5.3.1 導(dǎo)入遞紙機構(gòu)模型</p><p>　　由于y-71-00.asm格式的文件不能直接導(dǎo)入到Adams中，我們應(yīng)在pro/e里面把文件保存為.x_t的文件再改成.xmt_txt。</