自動(dòng)機(jī)械 課程設(shè)計(jì)--平臺(tái)印刷機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　自動(dòng)機(jī)械課程設(shè)計(jì)說明書</p><p>　　題目： 平臺(tái)印刷機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　學(xué)院：農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院 </p><p>　　班級(jí) </p><p>　　學(xué)號(hào)： </p><p><b>　　目錄</b

2、></p><p>　　1、平臺(tái)印刷機(jī)的工作原理………………………………………………………3</p><p>　　1.1、工作原理及工藝動(dòng)作過程的分析…………………………………3</p><p>　　1.2、設(shè)計(jì)要求與技術(shù)條件……………………………………………….3</p><p>　　2、設(shè)計(jì)思想…………………………………………………

3、…………………….3</p><p>　　2.1.執(zhí)行系統(tǒng)：……………………………………………………………3</p><p>　　2.2.傳動(dòng)系統(tǒng)…………………………………………………………………3</p><p>　　3、參考設(shè)計(jì)方案 …………………………………………………………………4</p><p>　　1.3.1. 版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選

4、型……………………………………………4</p><p>　　1.3.2. 滾筒回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選型…………………………………………………5</p><p>　　4、平臺(tái)印刷機(jī)（高速型）的設(shè)計(jì)方案………………………………………………6</p><p>　　1.4.1. 版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分設(shè)計(jì)方案………………………………………6</p><p>　　5、執(zhí)

5、行部分機(jī)構(gòu)選擇及具體的尺寸計(jì)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(cè)的齒輪 ………………………………………8 </p><p>　

6、　1、平臺(tái)印刷機(jī)的工作原理</p><p>　　1.1、工作原理及工藝動(dòng)作過程的分析</p><p>　　通過幾天的討論并在仔細(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(gè)極其高級(jí)精密的送紙、著墨、收紙機(jī)構(gòu)的支持，并且這兩個(gè)過程都是很短暫的，在此暫且不談，本題目主要考慮版臺(tái)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅰ及滾筒的傳動(dòng)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

7、時(shí)的勻速、版臺(tái)返回時(shí)的急回。整部機(jī)器中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)均由同一電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速裝置后分成兩路，一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅰ帶動(dòng)版臺(tái)作往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，另一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)Ⅱ帶動(dòng)滾筒作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)版臺(tái)與滾筒接觸時(shí)，在紙張上壓印出字跡或圖形。</p><p>　　版臺(tái)工作行程中有三個(gè)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，滾筒和版臺(tái)完成壓印動(dòng)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

8、三區(qū)段是極其短暫的。</p><p>　　圖一 平臺(tái)印刷機(jī)的工作原理</p><p>　　1.2、設(shè)計(jì)要求與技術(shù)條件</p><p>　?、牌脚_(tái)印刷機(jī)的主運(yùn)動(dòng)：版臺(tái)的往復(fù)直線移動(dòng)及滾筒連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)；</p><p>　　⑵為保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過程中，滾筒與版臺(tái)之間無相對(duì)滑動(dòng)，即在壓印區(qū)段滾筒表面的線速度必須與版臺(tái)的移動(dòng)速度相等；</

9、p><p>　?、菫楸ＷC整個(gè)印刷幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺(tái)在壓印區(qū)內(nèi)的線速度變化盡可能?。?lt;/p><p>　?、缺酒脚_(tái)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(tái)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>　　⑸要求機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)

10、構(gòu)緊湊，制造方便。</p><p><b>　　2、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>　　2.1.執(zhí)行系統(tǒng)：</b></p><p>　　應(yīng)盡量簡化和縮短運(yùn)動(dòng)鏈，使結(jié)構(gòu)簡單、空間布局緊湊，重視安全因素。<

11、;/p><p><b>　　2.2.傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)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>　　1.為了提高印刷效率，版臺(tái)必須急回，而送紙著墨收紙其實(shí)是一個(gè)非常短暫的過程，設(shè)計(jì)時(shí)幾乎可

12、以忽略。可以考慮水平凸輪或者偏置曲柄帶動(dòng)版臺(tái)。</p><p>　　2.如果滾筒不能保證和版臺(tái)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(dòng)齒輪脫離。如果設(shè)計(jì)時(shí)就能保證滾筒和版臺(tái)沒有相對(duì)線速度，則可以允許滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)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33.33 r/min，而電機(jī)的轉(zhuǎn)速是940 r/min，傳動(dòng)比為28.20

13、，傳動(dòng)比不是很大，所以不應(yīng)該有大小相差很大的兩個(gè)齒輪，況且原則上也是應(yīng)該盡量避免這種情況的。</p><p><b>　　3、參考設(shè)計(jì)方案 </b></p><p>　　在整個(gè)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)用到其他設(shè)計(jì)中的。</p><p>　　3.1

14、. 版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型</p><p>　　⑴凸輪機(jī)構(gòu)：考慮到版臺(tái)的運(yùn)動(dòng)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><b>　　圖二 參考機(jī)構(gòu)1</b></p><p>　　這個(gè)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(tái)的勻速、急回運(yùn)動(dòng)。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

15、疲勞以至破壞，這個(gè)方案成本很高。</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><b>　　圖三 參考機(jī)構(gòu)2</b></p><p>　?、乔鷵u桿-齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)：</p><p&

16、gt;　　通過搖桿的擺動(dòng)控制齒輪的左右移動(dòng)，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)算比較復(fù)雜。曲柄部分會(huì)承受很大的力，這對(duì)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><b>　　圖四 參考機(jī)構(gòu)3</b></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

17、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(dòng)的雙面齒條且和版臺(tái)連接?；瑝K的速度恰好是版臺(tái)的2倍，且有急回。</p><p><b>　　9</b></p><p><b>　　圖五 參考機(jī)構(gòu)4</b></p><p>　　3.2. 滾筒回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)選型</p><p>　?、呸D(zhuǎn)停

18、式滾筒的齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：由版臺(tái)上的齒條帶動(dòng)滾筒上的齒輪實(shí)現(xiàn)版臺(tái)和滾筒間的純滾動(dòng)。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(tái)空回時(shí)，滾筒應(yīng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，因而需要增加滾筒與版臺(tái)間的脫離機(jī)構(gòu)，以便版臺(tái)空回時(shí)滾筒與版臺(tái)脫離。滾筒與版臺(tái)運(yùn)動(dòng)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(dāng)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

19、，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(gè)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(tái)運(yùn)動(dòng)，本質(zhì)上并不能解決與版臺(tái)脫離的問題，可以再加一個(gè)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(tái)接觸的那部分削平一些，但是應(yīng)該注意的是，計(jì)算時(shí)保證這部分不在壓印區(qū)。</p><p>　　圖七 壓印實(shí)例分析圖</p>

20、;<p>　?、讫X輪不定軸機(jī)構(gòu)：如上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(gè)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不穩(wěn)定，噪聲大，易磨損?？梢约有┚彌_機(jī)構(gòu)。</p><p>　?、抢猛馆喛刂茲L筒和齒輪的軸，在

21、滾筒回程時(shí)將滾筒抬起。</p><p>　　這樣個(gè)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)很不穩(wěn)定，有波動(dòng)，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(dòng)情況。</p><p>　　4、平臺(tái)印刷機(jī)（高速型）的設(shè)計(jì)方案</p><p>　　綜合考慮優(yōu)缺點(diǎn)之后，最終確定平臺(tái)印刷機(jī)的方案如下。</p><p>　　4.1. 版臺(tái)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部分設(shè)計(jì)

22、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(dòng)的，齒條側(cè)面連接版臺(tái)，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(gè)過程中滾筒和版臺(tái)沒有相對(duì)速度，滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在曲柄滑塊傳動(dòng)點(diǎn)處A不直接與電機(jī)相連，需要附加一個(gè)配合轉(zhuǎn)動(dòng)的凸輪機(jī)構(gòu)，讓凸輪機(jī)構(gòu)與加速裝置相連接完成平臺(tái)的往復(fù)傳動(dòng)。</p><p>　　圖八

23、 曲柄—齒輪齒條機(jī)構(gòu)</p><p>　　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>　　圖九 平臺(tái)印刷機(jī)的機(jī)構(gòu)簡圖</p><p>　　印刷區(qū)段415 mm，版臺(tái)行程795mm，印刷區(qū)占版臺(tái)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(nèi)基本勻速，以保證印刷質(zhì)量。</p><p>　　5、執(zhí)行部分機(jī)構(gòu)選擇及具體的尺寸計(jì)算：</p><p><b>　　5.1．曲柄滑塊：</b></p><p>　　根據(jù)對(duì)曲柄滑塊運(yùn)動(dòng)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

25、的軟件模擬曲柄滑塊的尺寸和運(yùn)動(dòng)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(yùn)轉(zhuǎn)軟件會(huì)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>　　經(jīng)過多次嘗試后，得到下面一種組合我認(rèn)為能夠滿足

26、設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)需要的行程為370mm，比例為11.925，根據(jù)這個(gè)

27、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>　　5.2.雙面齒條：比795mm略大一些即可。齒條連接版臺(tái)，版臺(tái)與齒條同步運(yùn)行。</p><p>　　5.3.齒條上側(cè)的齒輪：直徑232mm，與滾筒同軸，帶動(dòng)滾筒運(yùn)行，與版臺(tái)同步，滾筒跟版臺(tái)接觸點(diǎn)的線速度與版臺(tái)