平臺印刷機課程設(shè)計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1．設(shè)計要求………………………………………………1</p><p>　　2．功能分解………………………………………………1</p><p>　　3．機構(gòu)選用………………………………………………2</p><p>　　4．機構(gòu)組合………………………

2、………………………5</p><p>　　5．傳動方案設(shè)計…………………………………………6</p><p>　　6．運動協(xié)調(diào)設(shè)計…………………………………………6</p><p>　　7．機構(gòu)設(shè)計………………………………………………7</p><p>　　8．設(shè)計結(jié)果………………………………………………7</p><p&

3、gt;　　9．設(shè)計體會………………………………………………7</p><p>　　參考資料………………………………………………8</p><p><b>　　平臺印刷機機構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　1 設(shè)計要求</b></p><p>　　（1） 總功能要求 </p>

4、<p>　　實現(xiàn)將往復(fù)直線移動的鉛板上凸出的痕跡借助于油墨壓印到作圓周運動的滾筒表面的紙上。 </p><p>　　2、原始數(shù)據(jù)和設(shè)計要求 </p><p>　?。?）要求構(gòu)思合適的機構(gòu)方案實現(xiàn)平臺印刷機的主運動：版臺作往復(fù)直線運動，滾筒作連續(xù)或間歇運動。 </p><p>　?。?）為了保證印刷質(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

5、印區(qū)段，滾筒表面點的線速度與版臺移動速度相等。 </p><p>　?。?）為了保證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)的速度變化限制在一定的范圍內(nèi)(應(yīng)盡可能小)。 </p><p>　　（4）設(shè)計參數(shù)為：印刷生產(chǎn)率2000張/小時，版臺行程長度730mm，壓印區(qū)段長度440mm，滾筒直徑232mm，電動機功率1.5KW，轉(zhuǎn)速940r/min。 </p><

6、p>　?。?）要求機構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。 </p><p>　　設(shè)計平臺印刷機的主傳動機構(gòu)，設(shè)計參數(shù)如表1所示。</p><p>　　表1 平臺印刷機設(shè)計參數(shù)</p><p><b>　　2 功能分解</b></p><p>　　平臺印刷機的工作原理是將鉛版上凸出的痕跡借助油墨壓印到紙張上。如圖1所

7、示，平臺印刷機的壓印動作在卷有紙張的滾筒與嵌有鉛版的版臺之間進(jìn)行。工藝動作過程由輸紙、著墨(將油墨均勻涂抹在嵌于版臺上的鉛版上)、壓印、收紙等四部分組成。各機構(gòu)的運動由同一電動機驅(qū)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(gòu)I帶動版臺作往復(fù)直移運動，另一路經(jīng)傳動機構(gòu)Ⅱ帶動滾筒作回轉(zhuǎn)運動。當(dāng)版臺與滾筒滾動接觸時，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(如圖2所示)。在第一

8、區(qū)段，輸紙、著墨機構(gòu)(未畫出)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，收紙機構(gòu)進(jìn)行收紙作業(yè)。</p><p>　　通過對平臺印刷機主傳動機構(gòu)的運動功能的分析，可知它的基本運動為：版臺的往復(fù)直線運動，滾筒的連續(xù)或停歇運動。</p><p>　　此外，還要滿足傳動性能要求：</p><p>　　(1)在壓印過程中，滾筒與版臺之間作純滾動，

9、即在壓印區(qū)段，滾筒表面點的線速度與版臺的移動速度相等，以保證印刷質(zhì)量。</p><p>　　(2)版臺在壓印區(qū)內(nèi)的速度變化限制在一定范圍內(nèi)(即運動盡可能平穩(wěn))，以保證整個印刷幅面上的印痕濃淡一致。</p><p><b>　　3 機構(gòu)選用</b></p><p>　　根據(jù)前述設(shè)計要求，版臺應(yīng)作往復(fù)運動，行程較大，且必須使工作行程中有一段等速運動

10、(壓印區(qū)段)，并有急回特性。滾筒作停歇(滾停式)或連續(xù)(有等速段)轉(zhuǎn)動。這些運動要求不一定都能得到滿足，但必須保證版臺和滾筒在壓印段內(nèi)保持純滾動關(guān)系，即滾筒表面點的線速度和版臺速度相等，這可在運動鏈中加入運動補償機構(gòu)，使兩者運動達(dá)到良好的配合。</p><p>　　1．版臺傳動機構(gòu)選型</p><p>　　從表2-1可知，將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線往復(fù)運動的基本機構(gòu)很多，如曲柄滑塊機構(gòu)、移動凸輪

11、機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、齒輪齒條機構(gòu)等，但它們不能完全滿足平臺印刷機主傳動機構(gòu)的運動要求。六桿機構(gòu)(如圖3所示)的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工制造比較容易，且有急回特性和擴大行程的作用，但作為執(zhí)行構(gòu)件的版臺，其往復(fù)運動速度是變化的，且構(gòu)件數(shù)較多，機構(gòu)剛性差，不宜用于高速。</p><p>　　因此可將基本機構(gòu)組合起來以滿足設(shè)計要求。具體方案構(gòu)思如下：</p><p>　?。?）曲柄滑塊一齒輪齒條組合機構(gòu)

12、圖4所示，組合機構(gòu)由偏置曲柄滑塊機構(gòu)與齒輪齒條機構(gòu)串聯(lián)而成。機構(gòu)選型記為A1。其中下齒條為固定齒條，上齒條與版臺固連在一起。該組合機構(gòu)的主要特點是：由齒輪齒條機構(gòu)實現(xiàn)運動的放大，版臺行程是滑塊鉸鏈中心點C行程的兩倍；而偏置曲柄滑塊機構(gòu)使上齒條(版臺)的往復(fù)運動具有急回特性。</p><p>　?。?）雙曲柄一曲柄滑塊一齒輪齒條組合機構(gòu) 圖5所示，組合機構(gòu)記為A2，它的下齒條是可移動的。并可由下齒條輸入另一運動(

13、由凸輪機構(gòu)實現(xiàn))，以得到所需的合成運動。當(dāng)不考慮下齒條的移動時，上齒條(版臺)運動的行程也是滑塊鉸鏈中心點C的行程的兩倍。齒輪與兩個連桿機構(gòu)串聯(lián)，主要是用曲柄滑塊機構(gòu)滿足版臺的行程放大要求及回程時的急回特性，而用雙曲柄機構(gòu)滿足版臺在壓印區(qū)近似等速運動的要求。</p><p>　?。?）齒輪可作軸向移動的齒輪齒條機構(gòu) 圖6所示，機構(gòu)記為A3，其齒輪齒條機構(gòu)的上、下齒條均可移動，且都與版臺固接在一起。當(dāng)采用凸輪機構(gòu)

14、(圖中未示出)撥動齒輪沿其軸向滑動時，可使齒輪時而與上齒條嚙合，時而與下齒條嚙合，實現(xiàn)版臺的往復(fù)移動。若齒輪作等速轉(zhuǎn)動，則版臺作等速往復(fù)移動。這將有利于提高印刷質(zhì)量，使整個印刷幅面的印痕濃淡一致。但由于齒輪的撥動機構(gòu)較復(fù)雜，故只在印刷幅面較大，且對印痕濃淡均勻性要求較高時采用。</p><p>　　2．滾筒回轉(zhuǎn)機構(gòu)選型</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)停式滾筒的齒輪齒條傳動機構(gòu) 圖7所示，機

15、構(gòu)記為B1，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(gòu)結(jié)構(gòu)簡單。但當(dāng)版臺空回時，滾筒應(yīng)停止轉(zhuǎn)動，因而需增加滾筒與版臺間的脫離機構(gòu)和版臺的定位機構(gòu)，以便版臺空回時滾筒與版臺脫離并定位。滾筒與版臺運動的脫離裝置可采用棘輪式超越離合器，滾筒的定位裝置可采用圖8所示的凸輪定位機構(gòu)。由于滾筒時轉(zhuǎn)時停，慣性力矩較大，故不宜用于高速印刷場合。</p><p>　?。?）等速滾筒的齒輪傳動機構(gòu) 圖9所示，機

16、構(gòu)記為B2，滾筒是由齒輪機構(gòu)直接帶動的，因而其運動速度是常量。這種滾筒等速回轉(zhuǎn)機構(gòu)一般只與版臺等速移動機構(gòu)(如齒輪可作軸向移動的齒輪齒條機構(gòu))組合使用。</p><p>　?。?）連續(xù)轉(zhuǎn)動滾筒的雙曲柄機構(gòu) 圖10所示，機構(gòu)記為B3，為雙曲柄機構(gòu)與齒輪機構(gòu)串聯(lián)組成的滾筒回轉(zhuǎn)機構(gòu)，滾筒非等速轉(zhuǎn)動。但當(dāng)設(shè)計合適時，滾筒在壓印區(qū)段的轉(zhuǎn)速變化可以比較平緩，既保證了印刷質(zhì)量，又因這種機構(gòu)的滾筒作連續(xù)轉(zhuǎn)動，其動態(tài)性能比轉(zhuǎn)停式

17、滾筒好。</p><p><b>　　4 機構(gòu)組合</b></p><p>　　上述各機構(gòu)方案擇優(yōu)形成如表2所示的機械系統(tǒng)運動方案。</p><p>　　方案1的設(shè)計矩陣為E1={A1，B1}。版臺運動(主傳動)由曲柄滑塊一齒輪齒條組合機構(gòu)完成，具有急回特性和行程擴大功能，結(jié)構(gòu)較緊湊，設(shè)計較簡單。版臺非等速移動。</p><

18、;p>　　滾筒的轉(zhuǎn)停式回轉(zhuǎn)由齒輪齒條機構(gòu)實現(xiàn)，可保證滾筒表面點的線速度和版臺速度在壓印區(qū)段完全相等。滾筒與齒輪間裝有單向離合器，以實現(xiàn)滾筒的單向轉(zhuǎn)動。采用凸輪機構(gòu)定位，保證了印刷機每個運動循環(huán)中滾筒停歇位置相同。為使版臺回程時版臺不與停歇的滾筒接觸，滾筒下部被削掉一點。</p><p>　　方案2的設(shè)計矩陣為E2={A2，B3}。版臺運動(主傳動)由雙曲柄一曲柄滑塊一齒輪齒條組合機構(gòu)完成，具有急回特性和行程

19、擴大功能，并滿足了版臺在壓印區(qū)近似等速的技術(shù)要求，結(jié)構(gòu)較緊湊，機構(gòu)設(shè)計較復(fù)雜。</p><p>　　滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動由雙曲柄機構(gòu)與齒輪機構(gòu)串聯(lián)組成的傳動機構(gòu)完成，雖然是非等速運動機構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計合適時，連續(xù)轉(zhuǎn)動式滾筒的動態(tài)性能比停轉(zhuǎn)式滾筒好。</p><p>　　方案3的設(shè)計矩陣為E3={A3，B2}。版臺運動(主傳動)由齒輪可作軸向移動的齒輪齒條機構(gòu)完成，版臺作等速往復(fù)移動，印刷質(zhì)量較高。但

20、齒輪的撥動機構(gòu)較復(fù)雜，且存在沖擊。</p><p>　　滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動由齒輪機構(gòu)完成，該結(jié)構(gòu)只能與版臺等速運動機構(gòu)組合使用。</p><p>　　根據(jù)用戶每小時印刷1920張的設(shè)計要求，選用低速型參數(shù)的生產(chǎn)條件，并根據(jù)前述方案評價的原則以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，制造方便、成本低等性能指標(biāo)，選取設(shè)計方案E1實際采用的平臺印刷機運動方案如圖11所示。</p><p>&l

21、t;b>　　5 傳動方案設(shè)計</b></p><p>　?。?）根據(jù)電動機的轉(zhuǎn)速和印刷的生產(chǎn)能力，確定系統(tǒng)總傳動比為</p><p>　　i=940／(1920／60)=29.4</p><p>　?。?）傳動比分配選用二級轉(zhuǎn)速，第一級采用帶傳動，選取帶傳動比為6。第二級采用單級齒輪減速，齒輪傳動比為4.9。</p><p>

22、;　　由齒輪傳動的強度確定齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=5。初選帶輪直徑：d1=80mm，d2=480mm。</p><p>　　齒輪齒數(shù)：z1=20，z2=98。</p><p><b>　　6運動協(xié)調(diào)設(shè)計</b></p><p>　　版臺壓印和返回為一個運動循環(huán)。應(yīng)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(diào)。根據(jù)印刷機各執(zhí)行機構(gòu)的

23、運動要求，繪制機構(gòu)系統(tǒng)運動循環(huán)圖如圖12所示。</p><p><b>　　7 機構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　1．凸輪機構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　由機構(gòu)系統(tǒng)運動循環(huán)圖可制定凸輪的從動件運動規(guī)律。由于該機器的運動速度較慢，動力特性要求低，因而升程過程選用等速運動。為滿足定位時問長和快退的要求，選用等

24、加速、等減速運動。其運動規(guī)律如圖13所示。根據(jù)運動簡圖的整體布置，選用擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)?；緟?shù)為：基圓半徑rb=80 mm，滾子半徑rT=30mm，最大擺角Φ=20°，擺桿長度L=300mm，凸輪中心到擺桿的中心距a=340mm。凸輪零件設(shè)計如圖14所示。</p><p>　　2．曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計</p><p>　　由版臺(齒條)的行程H=730 mm得出曲柄滑塊機構(gòu)的

25、行程為730 mm／2=365 mm，根據(jù)有關(guān)設(shè)計手冊選定連桿與曲柄長度之比λ=LBC／LAB=4，行程速比系數(shù)K=1.05。由此列出數(shù)學(xué)方程，求解得：曲柄長度LAB=180mm，連桿長度LBC =720mm，偏距e=102mm。</p><p><b>　　8 設(shè)計結(jié)果（略）</b></p><p><b>　　9 設(shè)計體會（略）</b><

26、;/p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　裘建新．機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書．北京：高等教育出版社，2005</p><p>　　孫桓，陳作模．機械原理．第6版．北京：高等教育出版社，2001</p><p>　　師忠秀，王繼榮．機械原理課程設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社，2003</p>&l