设计平台印刷机的版台的传动机构Ⅰ及滚筒的传动机构Ⅱ

课程设计字第院（系）：机械工程学院专 业：工业工程班 级：工业1002班姓 名：陈新民济 南 大 学2012年 6月25日第页课 程设计 任务书学院：机械工程学院专业:工业工程姓名：陈新民 学号：20100421029课程设计题目：平合印刷机运动方案及其机构的优化设计课程设计基本内容及要求每个同学应在一周内独立完成设计任务，整理出课程设计说明书一份，列出计算过程和结果，并进行讨论和分析。要求完成以下工作量：1 .机械运动方案拟定根据题目要求，拟定1-2种运动方案，包括机构运动循环图拟定、原动 机、传动系统和执行机构的选择，最终绘制出机械运动方案简图；2 .机构的分析与综合针对锁选用的一种常用机构进行运动设计，即进行机构的尺度综合，求 出机构的主要尺寸。并对上述机构进行运动分析（图解法和解析法）。3 .编写设计计算说明书设计开始日期 2012 年6月18日 指日老师王砚军教研室主任 （签字）设计完成日期 2012 年6月25日院长（系主任）（签字）2012年 月 日目录一、课程设计目的 3二、平台印刷机机械运动方案的创新设计32.1 工艺动作分解及运动循环图的拟定 32.2 原动机、传动机构、执行机构的选择 52.3 运动方案的评定 92.4 机械运动方案简图 9三、连杆机构的优化设计 103.1 6少对应关系的求解 103.2 根据两连架杆对应角位移设计四杆机构113.3 实际角位移小的计算 113.4 拟合误差的求解 113.5 机构运动分析 12四、总结 15五、参考资料 15济南大学课程设计说明书用纸一、机械原理设计目的进一步巩固和加深机械原理课程的理论知识；培养运用理论知识独立解决有关课本实际工程问题的能力，使学生对于机械的运动学、动力学的分析和设计有一套完整的概念；通过课程设计，培养学生对新机械运动方案构思和设计的能力以及对机构系统中各 机构分析和综合的能力；通过课程设计，进一步提高学生的计算、制图、查阅技术资料及计算机操作的能 力。二、平台印刷机机械运动方案的创新设计2.1 工艺动作分解及运动循环图的拟定工艺动作分解平台印刷机的工作原理是复印原理， 即将铅板上凸出的痕迹借助于油墨压印到纸张 0平台印刷机一般由输纸、着墨（即将油墨均匀涂抹在嵌于版台上的铅板上）、压印、 收纸等四部分组成。如图2-1所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的卷筒与嵌有 铅板的版台之间进行的。整部机器中各机构的运动均由同一电动机驱动。运动由电动机 经过减速装置i后分成两路，一路经传动机构I带动版台作往复直移运动， 另一路经传动 机构R带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。版台 工作行程中有三个区段。在第一区段中，送纸、着墨机构相继完成输纸、着墨作业；在 第二区段中，滚筒和版台完成压印动作；在第三区段中，收纸机构进行收纸作业。传动机构I减速装置】2-1平台印刷机简图运动循环图曲柄：从0o187o是版台前进，187o360。版台返回滚筒：323o37o回落，370150。压印，150。一224o抬起，224 -323 抬起后停止2-2运动循环图2.2 原动机、传动机构、执行机构的选择执行机构的选择与设计(一)设计基本要求(1)要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：版台作往复直移运动，滚筒 作连续间歇转动(2)为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印 区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等。(3)为保证整个幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内(应尽可能小)；（4）平台印刷机分为低速型和高速型两种类型，两种类型任选一种进行设计。低速 型所要求实现的成产率19202000张/小时、版台往复运动的行程长度为 730mm压印 区段长度为440mm滚筒直径为232mm电动机功率为1.5KW 转速为940r/min。高速 型所要求实现的成产率40004500张/小时、版台往复运动的行程长度为 795mm压印 区段长度为415mm滚筒直径为350mm电动机功率为3.0KW 转速为1450r/min。（5）要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。（二）主传动运动方案分析及选择根据前述设计要求，版台应作往复移动，行程较大，且尽可能使工作行程中有一段 匀速运动（压印区段），并有急回特性；滚筒作间歇（滚停式）或连续（有匀速段）转动。这些 运动要求不一定都能得到满足。但一定要保证版台和滚筒在压印段内保持纯滚动关系， 即滚筒表面点的线速度和版台速度相等，这可在运动链中加入运动补偿机构，使两者运 动达到良好的配合。由此出发构思方案。1、版台传动机构方案方案一：六杆机构。图2-3所示六杆机构的结构比较简单，加工制造比较容易；作 住复移动的构件5 （即版台）的速度是变化的，有急回特性。有扩大行程的作用；但由于 构件数较多，故机构刚性差，不宜用于高速；此外，此机构的分析计算比较复杂。77?图2-3图2-4方案二：曲柄滑块机构与齿轮齿条机构的组合。图2-4所示机构由偏置曲柄滑块机构与齿轮齿条机构串联组合而成。其中下齿条为固定齿条，上齿条与版台固连在一起。此组合机构最重要的特点是版台行程比较链中心点 C的行程大一些。止匕外，由于齿轮中 心C （相当于滑块的银链中心）的轨迹对于点A偏置。所以上齿条的往复运动有急回运动。2、滚筒传动机构方案图2-5图2-6方案一：齿轮齿条机构（转停式滚筒的传动机构）。图2-5所示的滚筒是由版台上的齿 条带动滚筒上的齿轮转动的，因而可保证滚筒表面点的线速度和版台速度在压印区段完 全等的要求.此种机构的特点是结构简单，易于保证速度同步的要求。但当版台空回时，滚筒应停 止转动，因而应设置滚筒与版台运动的脱离装置 （如滚筒与齿轮间装单向离合器等单向运 动装置）及滚筒的定位装置（如图2-6）。由于滚筒时转时停，惯性力矩校大，不宜用于高速。方案二：齿轮机构。图2-7所示的滚筒是由电动机通过带传动及齿轮减速后，由齿轮 机构直接带动的。因而其运动速度是常量。当与其配合的版台由非匀速机构（如前述版台传动机构方案1、2时动时，很难满足速度同步的要求，因而此种机构方案一般只和版台 传动机构方案配合使用。图5-7值得指出的是：（1）印刷机主传动机构方案I、n中应加设滚筒与版台的运动脱离机 构及滚筒定位机构；（2）在按主传动机构方案设计时，为了保证滚筒表面点的线速度与版 台往复运动速度在压印区段完全一致，一般应加设运动补偿机构。如图2-8所示凸轮补偿机构。其它设计方案可由学生自行构思。（三）方案比较及组合我们设计的是低速型，各版台传动机构和滚筒传动机构的优缺点在阐述方案时已 详细说明，这不再重复，综合比较我们选用版台传动机构选方案二，滚筒传动机构选方 案一的组合。原动机的选择1.:由工作状况，选择低速型，印刷生产率192A2000张/小时，电动机功率1.5KW。转速为940r/min ,所以选择Y系列三相异步电动机的 Y100-6。其额定功率为1.5KW满载”速 940r/min。传动系统方案设计为了满足不同的工作需要，仅用一对齿轮组成的齿轮机构往往是不够的，需用由一系列齿轮所组成的齿轮机构来传动。这里用的就是轮系。1 .总传动比的计算：总传动比为电动机转速与曲柄转速之比。因曲柄每转一周印刷一张为一个周期。所以 n=1920/60=32 张/minI=n H/n=940/32=29.42 .各级传动比的计算：第一级传动比i 1=4.70第二级传动比i 2=2.5第三级传动比i 3=2.5第一级为带传动，设 Z1=20所以乙=50 Z 3=20 Z 4=50 Z 5=20 Z 6=20实际传动比为 i s=4.7 X 2.5 X 2.5=29.38曲柄实际转速为 n s=nJ i s=940/29.4 =31.97r/min凸轮 曲柄32r/min2.3 运动方案的评定经选择后的方案结构简单、空间布局紧凑，更加安全，其余优缺点在阐述方案时已详细说明，这不再重复2.4 机械运动方案简图Bn 白印机回周三、连杆机构的优化设计3.1 、0、。对应关系的求解两连架杆对应角位移关系近似为y = ig( x)(1 x 2)自变量 Xi =_m xmcosl2 180) i =1,2,3n 22 2n, m 一 0“0m - 0 ? 小= = U .=Xm -XoX -Xoym-yN f(0 =90 m =190 0 =25 m =105 )N,-自变量X与主动角邛的比例因子以仁-函数值y与从动角小的比例因子(n为要求精确实现的结点数目，这里n=8)根据公式求得X1= 1.0096 y1 =0.00041 =90.96- 1 =25.1063X2= 1.0843 y2 =0.03512 =98.432 =34.3289X3= 1.2222 y3 =0.08713 =112.223 = 48.1495X4=1.4025 y4 =0.1469 )=130.25- 4 = 64.0432X= 1.5975 y5 =0.20345 =149.7515V 79.0598X=1.7778 y6 =0.24996 =167.781-6 =91.1419X7=1.9157 y7 =0.28237 =181.577 =1000299X8= 1.9904 y8 =0.29898 =189.04,8 =104.44193.2 根据两连架杆对应角位移设计四杆机构已知两连架杆的5组对应的角位置，有精确解。有公式 cos i = p0 cos- i p1 cos(- i =Pi ) p2根据机构位置分配表，此处i =(1,4,7)p2 n2 1 -m22p带入数据解得 p0 -1.5091 p1 - -2.2896 p2 -0.400n n又 p0 二n, p1，p2p带入数据解得 m =2.0589,n -1.5091, p -0.6591 p b c dXm= ,n=-,p= a a a 根据实际情况设定a = 100mm 则 b = 205.89mm, c = 150.91mm, d = 65.91mm取为=0.2 m/ mm作机构运动简图如下:3.3 实际角位移小的计算计算实际角位移，有公式cos i = Po cos- i Pi cos(- i - i) P2此处用牛顿法来计算。令 f() =-COS ：i -poCOS i PiCOS( i- i) P2求叫,使得f仪i) =0牛顿法计算步骤：(1)准备：选定初始近似值x0 (本设计中理论计算值)，计算 f0 = f (x0), f0= f(x0)。(2)迭代：按公式Xi=Xo-2迭代一次，得新的近似值Xi ,计算fi=f(Xi),f=f(Xi)ofo(3)控制：如果满足Xi -x D_CD B A_ AB C)B _ CB大小：Vc2 /LcD201 LAB a 1 LAB VcB2/LcD式中aCBn表示点C相对点B的法向加速度，其方向从C指向B; aCBt表示点C相对点B 的切向加速度，其方向垂直CB。因速度多边形已作出，所以上式法向加速度都可求出，仅有 aCt和aCBt的大小未 知，同样可以用图解法求解四、总结与感想机械原理的课程设计终于结束了，在这段时间我的感受颇深，从中学会了很多的知识，得到了很多宝贵的东西。在设计的最初，我们小组的成员在一起讨论了很长时间，给我最深的感觉就是掌握 的知识太少，所掌握的内容不能很好的运用。组长分配我的第一个任务就是看书，了解 书中的知识点，以便后面的计算。通过这一会的阅读从中也收获不小。在之后的讨论中也学会了发现问题并且解决，在设计的过程中出现了很多的问题， 在组长的带领下我们都一一解决了这些问题。我也从组长的身上学到了不少的东西。跟 着组长的思路大家共同的努力，圆满的完成了本次课程设计五、参考文献1西北工业大学孙桓等主编的机械原理高等教育出版社 2006年第七版2上海机械专科学校马永林主编的机械原理高等教育出版社2008年3月第三版3高职高专系列教材编委会委员隋明阳主编的机械设计基础2002年第一版4西安航空职业技术学院郭红星和张超主编的机械设计基础2006 年第一版