機(jī)械原理課程設(shè)計-平臺印刷機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計說明書

1、課程設(shè)計說明書課程名稱：平臺印刷機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc28257 一、工作原理 PAGEREF _Toc28257 2 HYPERLINK l _Toc13787 二、機(jī)器的運動方案分析及選擇 PAGEREF _Toc13787 4 HYPERLINK l _Toc30581 （一）設(shè)計基本要求 PAGEREF _Toc30581 4 HYPERLINK l _Toc24768 （二）設(shè)計方案的擬定和比較及設(shè)計思路概述 PAGEREF _Toc24768 4 HYPERLINK l _Toc30727 （三）平臺印刷機(jī)設(shè)計數(shù)據(jù) PAG

2、EREF _Toc30727 6 HYPERLINK l _Toc24687 三、對選定機(jī)構(gòu)的運動分析與設(shè)計 PAGEREF _Toc24687 7 HYPERLINK l _Toc25966 1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)綜合分析 PAGEREF _Toc25966 7 HYPERLINK l _Toc251 （1）機(jī)構(gòu)的運動幾何關(guān)系 PAGEREF _Toc251 7 HYPERLINK l _Toc16169 （2) 參數(shù)選擇 PAGEREF _Toc16169 8 HYPERLINK l _Toc24785 2、雙曲柄機(jī)構(gòu)的運動分析 PAGEREF _Toc24785 9 HYPERLINK l _

3、Toc31532 （1）曲柄滑塊位移計算 PAGEREF _Toc31532 9 HYPERLINK l _Toc12883 （2）由1求3 PAGEREF _Toc12883 10 HYPERLINK l _Toc11692 3、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位置分析 PAGEREF _Toc11692 10 HYPERLINK l _Toc4180 4、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 PAGEREF _Toc4180 11 HYPERLINK l _Toc8168 （1）凸輪機(jī)構(gòu)從動件運動規(guī)律的確定 PAGEREF _Toc8168 12 HYPERLINK l _Toc27648 （2）繪制補(bǔ)償凸輪輪廓 PAGEREF

4、 _Toc27648 13 HYPERLINK l _Toc1006 四、程序設(shè)計 PAGEREF _Toc1006 13 HYPERLINK l _Toc16754 1、程序的框圖 PAGEREF _Toc16754 13 HYPERLINK l _Toc19244 2、版臺位移，速度以及滾筒位移，速度曲線 PAGEREF _Toc19244 15 HYPERLINK l _Toc12450 五、機(jī)器運動簡圖 PAGEREF _Toc12450 19六、運動循環(huán)圖19 HYPERLINK l _Toc23551 七、總結(jié)與感想 PAGEREF _Toc23551 20 HYPERLINK l

5、 _Toc23448 八、參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc23448 21一、工作原理平臺印刷機(jī)的工作原理是復(fù)印原理，即將鉛板上凸出的痕跡借助于油墨壓印到紙張上。平臺印刷機(jī)一般由輸紙、著墨（即將油墨均勻涂抹在嵌于版臺上的鉛板上）、壓印、收紙等四部分組成。如圖1所示，平臺印刷機(jī)的壓印動作是在卷有紙張的卷筒與嵌有鉛板的版臺之間進(jìn)行的。整部機(jī)器中各機(jī)構(gòu)的運動均由同一電動機(jī)驅(qū)動。運動由電動機(jī)經(jīng)過減速裝置i后分成兩路，一路經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動版臺作往復(fù)直移運動，另一路經(jīng)傳動機(jī)構(gòu)帶動滾筒作回轉(zhuǎn)運動。當(dāng)版臺與滾筒接觸時，在紙張上壓印出字跡或圖形。版臺工作行程中有三個區(qū)段(如圖2所示)。在第一區(qū)段中，送紙、著墨機(jī)

6、構(gòu)相繼完成輸紙、著墨作業(yè)；在第二區(qū)段中，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)。圖1圖2 本題目所要設(shè)計的主傳動機(jī)構(gòu)就是指版臺的傳動機(jī)構(gòu)及滾筒的傳動機(jī)構(gòu)。通過對平臺印刷機(jī)主傳動機(jī)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。二、機(jī)器的運動方案分析及選擇 (一)設(shè)計基本要求 （1）要求構(gòu)思合適的機(jī)構(gòu)方案實現(xiàn)平臺印刷機(jī)的主運動：版臺作往復(fù)直移運動，滾筒作連續(xù)間歇轉(zhuǎn)動。 （2）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，即在壓印區(qū)段，滾筒表面點的線速度與版臺移動速度相等。 （3）為保證整個幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺在壓印區(qū)

7、內(nèi)的速度變化限制在一定的范圍內(nèi)（應(yīng)盡可能?。?。（4）平臺印刷機(jī)分為低速型和高速型兩種類型，兩種類型任選一種進(jìn)行設(shè)計。低速型所要求實現(xiàn)的成產(chǎn)率19202000張/小時、版臺往復(fù)運動的行程長度為730mm，壓印區(qū)段長度為440mm，滾筒直徑為232mm，電動機(jī)功率為1.5KW，轉(zhuǎn)速為940r/min。高速型所要求實現(xiàn)的成產(chǎn)率40004500張/小時、版臺往復(fù)運動的行程長度為795mm，壓印區(qū)段長度為415mm，滾筒直徑為350mm，電動機(jī)功率為3.0KW，轉(zhuǎn)速為1450r/min。 (5)要求機(jī)構(gòu)傳動性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。（二）設(shè)計方案的擬定和比較及設(shè)計思路概述根據(jù)前述設(shè)計要求，我們選用低

8、速型，版臺應(yīng)作往復(fù)移動，行程較大，且盡可能使工作行程中有一段勻速運動(壓印區(qū)段)，并有急回特性；滾筒作間歇(滾停式)或連續(xù)(有勻速段)轉(zhuǎn)動。這些運動要求不一定都能得到滿足。但一定要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(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使兩者運動達(dá)到良好的配合。由此出發(fā)構(gòu)思方案。由電動機(jī)到印刷機(jī)滾筒這一條運動鏈的兩端皆為定軸轉(zhuǎn)動，適宜于傳遞旋轉(zhuǎn)運動的機(jī)構(gòu)有四桿機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)，渦輪機(jī)構(gòu)，根據(jù)平穩(wěn)性和簡易度，應(yīng)選齒輪機(jī)構(gòu)。由電動機(jī)到版臺間的運動鏈須將轉(zhuǎn)動變?yōu)橐苿?，轉(zhuǎn)動變移動的傳動方式很多，常見的有摩檫傳動，齒輪齒條傳動，螺旋機(jī)構(gòu)傳動，凸輪機(jī)構(gòu)，曲

9、柄滑塊機(jī)構(gòu)以及組合機(jī)構(gòu)等等。但前三種機(jī)構(gòu)不具有急回特性。由于曲柄滑塊比凸輪運動精確性高所以選擇曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。兩條傳動鏈的終端滾筒和版臺的瞬時線速度須相等。當(dāng)傳動機(jī)構(gòu)1和2本身不能滿足時，可以另設(shè)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)實現(xiàn)它。用速度補(bǔ)償來設(shè)計其運動曲線可以選擇凸輪機(jī)構(gòu)。圖3圖3所示的方案可作為機(jī)構(gòu)1的參考方案，雙曲柄機(jī)構(gòu)AoABBo與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)BoCD串聯(lián)，將曲柄AoA的轉(zhuǎn)動改變?yōu)镈點的往復(fù)移動。當(dāng)齒條6固定不動時，中心為D的行星齒輪5將帶動齒條7移動。齒條7固定在印刷版臺的下面。齒條6的位置由補(bǔ)償凸輪3通過磙子從動件控制。該凸輪和從動曲柄BoB為同一構(gòu)件。而主動曲柄AoA與滾筒的轉(zhuǎn)動同步。當(dāng)齒條7（即版臺

10、）的工作移動速度偏離要求時，可通過凸輪廓線控制齒條6補(bǔ)充移動來補(bǔ)償。另一傳動機(jī)構(gòu)2是一個雙曲柄機(jī)構(gòu)，它用于帶動滾筒的轉(zhuǎn)動，其各桿的尺寸為h1=145.0mm,h2=178.0mm,h3=175.0mm,h4=65.5mm.傳動機(jī)構(gòu)1，2之間通過一對齒輪傳動建立其運動關(guān)系，齒輪傳動的參數(shù)為I=1,m=4mm,z=105,見圖5所示。（三）平臺印刷機(jī)設(shè)計數(shù)據(jù)印刷紙張最大幅面 （）415590生產(chǎn)率（張/小時）44004500滾筒直徑()360版臺往復(fù)行程長度（）795電動機(jī)功率（kw）3轉(zhuǎn)速（r.p.m）1450其它數(shù)據(jù)：傳動機(jī)構(gòu) I ：機(jī)架長 55.0 mm傳動機(jī)構(gòu)II ：h1=145.0mm，

11、 h2=178.0mm， h3=175.0mm， h4=65.5mm齒輪傳動的參數(shù)：i=1，m=4mm， z=105其他參數(shù)：+=127.6568（DEGREE）=2.22803(RAD)，=14.84722（DEGREE）=0.2591325(RAD)，=3.55，=0.305，30=111.42795(DEGREE),30=30.79111（DEGREE），=0.0三、對選定機(jī)構(gòu)的運動分析與設(shè)計1、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)綜合分析（1）機(jī)構(gòu)的運動幾何關(guān)系如圖4所示普通的偏置曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，標(biāo)記曲柄長為 r ，連桿長l ，偏心距 e：圖4引入?yún)⒘?=l/r,=e/r; D點的位置方程為：X=r*cos+l

12、*cosD點的位移（由D1點算起）為： S=(r+l)2-e2)1/2-X速度和加速度方程分別為：V=dS/dt=r*(sin+1/(2)*sin2-*cos)A=dV/dt=d2S/dt2=r2(cos+1/*cos2+*sin)+r*(sin+1/(2)*sin2-*cos)滑塊的行程長度為： H=D1D2 （滑塊機(jī)構(gòu)的H大于對心的滑塊行程長度（H=2r）滑塊的行程速比系數(shù)：K=(180+)/(180-)=(180+sin(/(-1)-sin(/(+1)/(180-sin(/(-1)+sin(/( +1)機(jī)構(gòu)傳動角分為工作行程和回程：工作行程的最小傳動角=arccos(1-)/)回程的最小

13、傳動角=arccos(1+)/)（2) 參數(shù)選擇a.Ha根據(jù)設(shè)計原始參數(shù)計算b.a由以上式子可知，增大對有利，但是尺寸將跟隨增大，在此取為3.55。c.a由上式可知，在H和即定情況下，影響曲柄長r,印刷機(jī)中，取0.305。d.在確定和時要照顧eo.e=0則無急回效果，K隨e增，同時，由上式可知，當(dāng)H即定時，e增大則必使r減少，版臺行程是滑塊行程的2倍。2、雙曲柄機(jī)構(gòu)的運動分析圖5 圖5所示，為了改善版臺的速度特性，機(jī)構(gòu)1設(shè)計成串聯(lián)組合機(jī)構(gòu)，第一級為雙曲柄機(jī)構(gòu)ABCD，其主動曲柄DC用一級速比I=1的圓柱齒輪與機(jī)構(gòu)2（亦為雙曲柄機(jī)構(gòu)）的原動曲柄h相連接，即 =機(jī)構(gòu)2的從動曲柄h則與滾筒同步轉(zhuǎn)動。

14、（1）曲柄滑塊位移計算=2*S/Rcir 式中： S滑塊位移；Rcir滾筒半徑。（2）由1求3 如圖6所示，幾何關(guān)系為： h42+h32+h12-h22-2h1*h4cos1-2h1*h3cos1cos3-2h1*h3sin1sin3=0由此可根據(jù)1求出3。圖6 圖73、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的位置分析由滑塊位移求對應(yīng)的曲柄轉(zhuǎn)角1，桿長符號如圖7所示，則有So=(r+l)2-e2)(1/2)X=So-SX=r*cos+lcose=r*sin-lsin對照圖5，可知：1=/2-函數(shù)平方逼近法設(shè)計雙曲柄機(jī)構(gòu)：圖8坐標(biāo)設(shè)置如圖8所示，當(dāng)o=o=0.0,l4=55mm機(jī)構(gòu)的位置方程l2+l32+l12-l22+

15、2l3*cos-2l1*cos-2l1*l3*cos(-)=0所謂平方逼近法設(shè)計，就是以結(jié)構(gòu)誤差的均方根值最小為目的，做逼近函數(shù)機(jī)構(gòu)的設(shè)計。通過設(shè)計計算出相對桿長。4、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計由于印刷機(jī)的版臺和滾筒各由一套獨立的運動傳動系統(tǒng)驅(qū)動，為了保證印刷質(zhì)量，在壓印階段，滾筒表面點的線速度必須和版臺移動速度保持相等，在設(shè)計時，應(yīng)盡可能滿足這一要求，如果設(shè)計的結(jié)果不能完全滿足這一要求，即在壓印區(qū)滾筒表面點的線速度與版臺移動速度尚有一定的差別，則采用凸軌機(jī)構(gòu)進(jìn)行運動補(bǔ)償。如圖5所示，若版臺由雙曲柄六桿機(jī)構(gòu)和齒輪齒條串聯(lián)而成的傳動系統(tǒng)所驅(qū)動，則可將下齒條做成活動齒條，在曲柄BE上固連一補(bǔ)償凸輪，此補(bǔ)償凸輪

16、通過滾子直動推桿推動活動的下齒條，經(jīng)過齒輪與上齒條的傳動，給版臺附加一個運動，使版臺移動速度與滾筒表面點的線速度完全一致，這樣凸輪機(jī)構(gòu)起到了運動補(bǔ)償作用，由于凸輪輪廓形狀和凸輪機(jī)構(gòu)的工作性能取決于從動件運動規(guī)律，顯然在印刷機(jī)的設(shè)計中，此凸輪機(jī)構(gòu)從動件運動規(guī)律完全取決于所需補(bǔ)償量的變化規(guī)律。（1）凸輪機(jī)構(gòu)從動件運動規(guī)律的確定1)設(shè)版臺傳動系統(tǒng)未安裝補(bǔ)償凸輪機(jī)構(gòu)，且下齒條為固定齒條，編主程序?qū)Υ藗鲃酉到y(tǒng)進(jìn)行運動分析，可求出版臺的位移曲線Sp-(為曲柄AB的轉(zhuǎn)角, Sp為版臺位移)及速度曲線Vp-。2)編主程序?qū)L筒的傳動系統(tǒng)進(jìn)行運動分析，求出滾筒表面點的位移曲線Sc-(Sc為滾筒表面點轉(zhuǎn)過的弧長)

17、及速度曲線Vc-。3)按上述速度曲線與位移曲線，選定同步區(qū)(即壓印區(qū))，同步區(qū)的始點一般應(yīng)為同速點(即版臺運動速度與滾筒表面點速度相同的點)，同步區(qū)應(yīng)根據(jù)壓印行程要求(即印刷紙張的長度)選在速度變化較小的區(qū)域，即V=Vp-Vc較小的區(qū)域。4)設(shè)同步區(qū)始點為O點，從O點開始，將同步區(qū)分成n段，得到(n1)個分點，則可依次求出:Sp(i) = Sp(i) Sp(o) i =(1,2,3,，n)Sc(i) = Sc(i) Sc(o) i =(1,2,3,，n)S(i) = Sp(i) Sc(i) i =(1,2,3,，n)然后，在S-坐標(biāo)中描出S(i)(i=1,2,3,，n)各點，并將它們光滑聯(lián)接，

18、即得到曲線，此曲線就是補(bǔ)償凸輪從動件在壓印區(qū)的位移曲線，也就是從動件的推程運動規(guī)律，另外再選擇合適的過渡曲線作為從動件的回程運動規(guī)律。（2）繪制補(bǔ)償凸輪輪廓選擇合適的從動件結(jié)構(gòu)型式并考慮其它因素來選擇凸輪機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)，用圖解法設(shè)計凸輪輪廓曲線。四、程序設(shè)計開始1、程序的框圖開始定義定義,及最大行程 調(diào)用CRLE確定曲柄滑塊調(diào)用CRLE確定曲柄滑塊R,，E，L判斷最小傳動角 判斷最小傳動角定義定義10，30，H5,S11及循環(huán)變量i=1i=10 真 假i=10Si=130+(370-130)*i)/Si=130+(370-130)*i)/10; 調(diào)用CFI確定3i調(diào)用CFI確定3i調(diào)用CPSI

19、確定調(diào)用CPSI確定1i定義DL=55.0 (即l定義DL=55.0 (即l4)，調(diào)用SQU確定雙曲柄機(jī)構(gòu)定義所需變量及已知數(shù)據(jù)定義所需變量及已知數(shù)據(jù)定義計數(shù)變量IFA=0定義計數(shù)變量IFA=0 IFA=360 假IFA=360 真 調(diào)用POS3確定曲柄滑塊位置角FAI3調(diào)用POS3確定曲柄滑塊位置角FAI3 SET1=(IFA+14.84722+90)*3.14159SET1=(IFA+14.84722+90)*3.1415926，同時，求得版臺位移SP調(diào)用POS2確定機(jī)構(gòu)I位置角SET4調(diào)用POS2確定機(jī)構(gòu)I位置角SET4確定SSET3確定SSET3調(diào)用POS1確定機(jī)構(gòu)II位置角SSET調(diào)

20、用POS1確定機(jī)構(gòu)II位置角SSET確定ALP的值，確定SSET1確定ALP的值，確定SSET1調(diào)用VEL求出版臺、滾筒的速度Vp、Vc調(diào)用VEL求出版臺、滾筒的速度Vp、Vc調(diào)用SCI求出滾筒轉(zhuǎn)過的弧長DSET3=7.85DSET3=7.85調(diào)用ACCE求角加速度DDSET1調(diào)用ACCE求角加速度DDSET1寫出滑塊加速度方程寫出滑塊加速度方程DSSET3=7.85DSSET3=7.85調(diào)用ACCE求角加速度DDSSET1調(diào)用ACCE求角加速度DDSSET1寫出滾筒表面切向、法向及全加速度表達(dá)式寫出滾筒表面切向、法向及全加速度表達(dá)式輸出程序結(jié)果輸出程序結(jié)果結(jié)束結(jié)束2、版臺位移，速度以及滾筒位移，速度曲線 畫出版臺位移，速度以及滾筒位移，速度關(guān)于轉(zhuǎn)角的關(guān)系凸輪補(bǔ)償位移與轉(zhuǎn)角FAI