平臺印刷機(jī)課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　一、設(shè)計(jì)要求及任務(wù)分析</p><p>　　1.設(shè)計(jì)題目：平臺印刷機(jī)（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(xì)分析了任務(wù)書之后發(fā)現(xiàn)，即使是低速型的印刷機(jī)印一張紙的時(shí)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(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)Ⅰ及滾筒的傳動機(jī)構(gòu)Ⅱ（如圖下所示）。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該體現(xiàn)出壓印時(shí)的勻速、版臺返回時(shí)的急回。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帶動滾筒作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)版臺與滾筒接觸時(shí)，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(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)進(jìn)行收紙作業(yè)。 第一與第三區(qū)段是極其短暫的。</p><p>　　3.設(shè)計(jì)要求與技術(shù)條件</p><p>　?、牌脚_印刷機(jī)的主運(yùn)動：版臺的往復(fù)直線移動及滾筒連續(xù)的轉(zhuǎn)動；</p><p>　?、茷楸ＷC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(nèi)的線速度變化盡可能??；</p><p>　?、缺酒脚_印刷機(jī)所要求實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)率，即每小時(shí)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(jī)功率1.5 KW，轉(zhuǎn)速940 r/min。</p><p>　?、梢髾C(jī)構(gòu)傳動性能良好，

5、結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)思想</b></p><p>　　初次設(shè)計(jì)，參考了課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，認(rèn)為應(yīng)該遵循設(shè)計(jì)時(shí)的一些原則。</p><p><b>　　1.執(zhí)行系統(tǒng)：</b></p><p>　　應(yīng)盡量簡化和縮短運(yùn)動鏈，使結(jié)構(gòu)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(yīng)該考慮符合執(zhí)行系統(tǒng)的工況要求并與原動機(jī)的機(jī)械特性相匹配，考慮工作要求傳遞的功率和運(yùn)轉(zhuǎn)速度，考慮提高傳動效率，考慮結(jié)構(gòu)布置，考慮經(jīng)濟(jì)性，考慮機(jī)械安全運(yùn)轉(zhuǎn)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(shí)是一個非常短暫的過程，設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)候都有相同的線速度，可以考慮離合裝置適時(shí)把滾筒與傳動齒輪脫離。如果設(shè)計(jì)時(shí)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(zhuǎn)動以便簡化裝置。</p><p>　　3.按照每小時(shí)印2000張的速度計(jì)算，滾筒的轉(zhuǎn)速是33.3

8、3 r/min，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速是940 r/min，傳動比為28.20，傳動比不是很大，所以不應(yīng)該有大小相差很大的兩個齒輪，況且原則上也是應(yīng)該盡量避免這種情況的。</p><p><b>　　三、參考設(shè)計(jì)方案 </b></p><p>　　在整個設(shè)計(jì)過程中考慮了許多機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)能夠達(dá)到要求，但是由于這些方案都存在一些缺點(diǎn)，沒能成為最終的方案，而這些方案的思路是可以應(yīng)用

9、到其他設(shè)計(jì)中的，現(xiàn)列舉一些。</p><p>　　1. 版臺運(yùn)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型</p><p>　?、磐馆啓C(jī)構(gòu)：考慮到版臺的運(yùn)動比較復(fù)雜，需要有勻速和急回，而凸輪能滿足這樣的條件，所以設(shè)計(jì)出如下圖的方案。</p><p>　　這個方案的優(yōu)點(diǎn)是能夠通過設(shè)計(jì)凸輪輪廓線來實(shí)現(xiàn)版臺的勻速、急回運(yùn)動。缺點(diǎn)是需要一根很長、質(zhì)量很高的彈簧，實(shí)際運(yùn)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(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工制造比較容易，且有急回特性和擴(kuò)大行程的作用，但由于構(gòu)件數(shù)較多，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>　?、乔鷵u桿-齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)：</p><p>　　通過搖桿的擺動控制齒輪的左右移動，這種機(jī)構(gòu)類似于六桿機(jī)構(gòu)，加工比較容易，有急回，但是不宜用于高速。機(jī)構(gòu)分析的計(jì)算比

11、較復(fù)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(yīng)該考慮一下經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　?、惹瑝K-齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)</p><p>　　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。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(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選型</p><p>　　⑴轉(zhuǎn)停式滾筒的齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)：</p><p>　　由版臺上的齒條帶動滾筒上的齒輪實(shí)現(xiàn)版臺和滾筒間的純滾動。該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，易于保證速度同步的要求。但當(dāng)版臺空回時(shí)，滾筒應(yīng)停止轉(zhuǎn)動，因而需要增加滾筒與版臺間的脫離機(jī)構(gòu)，以便版臺空回時(shí)滾筒與版臺脫離。滾筒與版臺運(yùn)動的脫離裝置可采用棘輪式超越離合器，如右圖。

13、</p><p>　　當(dāng)ω1與ω2大小不同或者方向相反時(shí)，滾筒外圈與內(nèi)圈的齒輪脫離，達(dá)到轉(zhuǎn)停的效果，但由于滾筒時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停，慣性力矩較大，故不宜用于高速印刷場合。</p><p>　　這個機(jī)構(gòu)只是讓滾筒外圈與齒輪脫離，脫離后滾子隨著版臺運(yùn)動，本質(zhì)上并不能解決與版臺脫離的問題，可以再加一個機(jī)構(gòu)使?jié)L筒在周期內(nèi)固定部分停住，并且把運(yùn)行到這部分時(shí)滾筒與版臺接觸的那部分削平一些，但是應(yīng)該注意的是，計(jì)算時(shí)

14、保證這部分不在壓印區(qū)。</p><p><b>　?、讫X輪不定軸機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　右圖是滾筒上齒輪與機(jī)架連接部分機(jī)架的示意圖，軸搭在機(jī)架上。在推程時(shí)加速度向右，正常運(yùn)轉(zhuǎn)；回程過程中，由于急回時(shí)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(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu)。</p><p>　　⑶利用凸輪控制滾筒和齒輪的軸，如右圖，在滾筒回程時(shí)將滾筒抬起。</p><p>　　這樣個機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)很不穩(wěn)定，有波動，在高速運(yùn)行中容易出現(xiàn)問題。且在滾筒質(zhì)量無法確定的情況下，難以確定滾筒的運(yùn)動情況。</p><p>　　四、平臺印刷機(jī)（低速型）的設(shè)計(jì)方案</p><p>　

16、　綜合考慮優(yōu)缺點(diǎn)之后，最終確定平臺印刷機(jī)的方案如下。</p><p>　　1. 版臺運(yùn)動執(zhí)行部分設(shè)計(jì)方案：</p><p>　　采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，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(cè)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(zhuǎn)動。</p><p>

17、　　滾筒抬起的機(jī)構(gòu)可以選擇參考方案中的滾筒選型方案2,回程時(shí)借助加速度分量使?jié)L筒脫離，根據(jù)實(shí)際滾筒的質(zhì)量和加速度的曲線可計(jì)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(nèi)基本勻速，以保證印刷質(zhì)量。</p><p>　　2.傳動部分設(shè)計(jì)方案：</p&g

18、t;<p>　?、烹妱訖C(jī)的選擇：設(shè)計(jì)要求電動機(jī)的功率為1.5 KW，轉(zhuǎn)速940 r/min，查閱資料后，選擇了Y100L-6型電動機(jī)。</p><p>　?、茰p速裝置：低速型平臺印刷機(jī)要求實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)率為1920—2000張/小時(shí)，平均每分鐘印32~33.3張，則曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的曲柄的轉(zhuǎn)速應(yīng)為32~33.3 r/min。減速裝置的減速傳動比應(yīng)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(shí)際會有重力、摩擦等外界因素，傳動比在28.64小范圍內(nèi)波動，可以符合設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)簡圖如下圖：</p><p><b>　　主視圖：</b>&

20、lt;/p><p><b>　　側(cè)視圖：</b></p><p>　　五、傳動部分機(jī)構(gòu)選擇及具體的尺寸計(jì)算：</p><p>　　⑴第一級減速部分：電動機(jī)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)件。</p><p>　　六、執(zhí)行部分機(jī)構(gòu)選擇及具體的尺寸計(jì)算：<

22、;/p><p><b>　　1．曲柄滑塊：</b></p><p>　　根據(jù)對曲柄滑塊運(yùn)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(jī)構(gòu)利用《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》一書中附帶的軟件模擬曲柄滑塊的尺寸和運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)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(fù)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(rèn)為能夠滿足設(shè)計(jì)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(jī)架與曲柄間的轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(shè)計(jì)需要的行程為

27、370mm，比例為11.925，根據(jù)這個比例關(guān)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(yùn)行。</p><p>　　3.齒條上側(cè)的齒輪：直徑232mm，與滾筒同軸，帶動滾筒運(yùn)行，與版臺同步

28、，滾筒跟版臺接觸點(diǎn)的線速度與版臺速度保持相等。</p><p>　　七、執(zhí)行部分的運(yùn)動情況：</p><p>　　通過電動機(jī)動力和多個齒輪間的減速傳動，最終使曲柄滑塊機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速恒為ω4=32.82r/min，B點(diǎn)線速度為4.325 m/s</p><p>　　1.關(guān)于滑塊的運(yùn)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(jié)

29、論，在起始點(diǎn)時(shí)曲柄與水平軸線(負(fù))的夾角為17°。</p><p>　　以曲柄轉(zhuǎn)動角度為X軸，做出如下三個曲線。</p><p><b>　　⑴位移曲線：</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>　?、扑俣惹€：</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?jiān)娇拷?40°越好。</p><p><b>　　⑶加速度曲線：</b></p><p>　　2.關(guān)于版臺的運(yùn)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(diǎn)經(jīng)過軟件試驗(yàn)，也通過計(jì)算得出結(jié)論。</p><p>　　以滾筒轉(zhuǎn)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>　　⑴版臺的速度曲線：</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?jiān)娇拷?/p>

32、240°越好。</p><p>　　⑵版臺的加速度曲線：</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(jī)構(gòu)是可以滿足設(shè)計(jì)要求的。八、關(guān)于著墨、送紙、收紙部分的說明</p><p>　　在設(shè)

33、計(jì)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(jī)構(gòu)。并且考慮滑塊的遠(yuǎn)休近休是非常不必要而且不經(jīng)濟(jì)的。分析版臺的速度曲線，確定在機(jī)器正常運(yùn)行的過程中233°~240°的范圍內(nèi)收紙，0°~17°的范圍內(nèi)著墨、送紙，最佳狀態(tài)為240°時(shí)收紙，24°時(shí)送紙，因?yàn)樵?4°~240°時(shí)滑塊的速度最穩(wěn)定，特此說明，在運(yùn)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(yùn)動循環(huán)圖</b></p><p>　　版臺壓印和返回是一個運(yùn)動循環(huán)。應(yīng)保證印刷機(jī)在印刷運(yùn)動循環(huán)中，版臺與滾筒的動作在時(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)的運(yùn)動要求，繪制機(jī)構(gòu)系統(tǒng)循環(huán)如下圖所示。</p><p><b>　　十、設(shè)計(jì)體會&l

35、t;/b></p><p>　　經(jīng)過一學(xué)期機(jī)械原理的學(xué)習(xí)，對這門學(xué)科有了初步的了解，但是僅僅是學(xué)習(xí)理論知識還無法很好的了解這門學(xué)科。通過這兩周的課程設(shè)計(jì)，把理論應(yīng)用到了設(shè)計(jì)中，把死的理論變成活生生的機(jī)器，在設(shè)計(jì)中遇到很多難題，和一組的同學(xué)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(shè)計(jì)說明書做出來了，認(rèn)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(xué)習(xí)是需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模荒苡幸稽c(diǎn)疏忽。</p><p>　　在網(wǎng)上查到了一些與題目相關(guān)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(xué)分，設(shè)計(jì)的這個過程才是最值得珍惜的。</p><p>　　課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束，在設(shè)計(jì)期間我受益匪淺，對機(jī)械學(xué)科有了進(jìn)一步的了解，也特別希望多一些這樣的設(shè)計(jì)機(jī)

37、會。</p><p>　　一學(xué)期來，老師辛勤的授課、不厭其煩的解答同學(xué)們的問題、講課時(shí)對知識的運(yùn)用自如，讓我感到佩服。在設(shè)計(jì)過程中也給我和同學(xué)很多指導(dǎo)，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(jī)械原理.沈陽：東北大學(xué)出版社，2002</p><p>　　2.孫桓,陳作模,葛文杰主編.機(jī)械原理.北京：高等教育出