機(jī)械設(shè)計(jì)--平版印刷機(jī)

1、 機(jī)電一體化綜合訓(xùn)練-機(jī)械系統(tǒng)方案分析與設(shè)計(jì)說明書平臺(tái)印刷機(jī)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目: 平臺(tái)印刷機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)_ 班 級(jí): _0000000000 _ 姓 名: _00000 _ 學(xué) 號(hào): _ 200000000 同組其他人員: _000000000000 指導(dǎo)教師: 0000000000000000000000 完成時(shí)間: _2012、06、29_目 錄一、工作原理3二、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇4（一）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)4（二）設(shè)計(jì)基本要求4（三）主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇4（四）方案比較及組合9（五）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖10三、平臺(tái)打印機(jī)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)凸輪從動(dòng)件的設(shè)計(jì)11四、機(jī)器運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖14五、機(jī)械設(shè)計(jì)總結(jié)與感想14一、工作

2、原理平臺(tái)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(tái)印刷機(jī)一般由輸紙、著墨（即將油墨均勻涂抹在嵌于版臺(tái)上的鉛板上）、壓印、收紙等四部分組成。如圖6-9所示，平臺(tái)印刷機(jī)的壓印動(dòng)作是在卷有紙張的卷筒與嵌有鉛板的版臺(tái)之間進(jìn)行的。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i后分成兩路，一路經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)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)帶動(dòng)滾筒作回轉(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。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)段中，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

3、作業(yè)。圖-1二、機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇 (一)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表1設(shè)計(jì)的各種參數(shù)低速型高速型印刷生產(chǎn)率(張/小時(shí))1920200040004500版臺(tái)行程長度/mm730795壓印區(qū)段長度/mm440415滾筒直徑/mm232360功率/KW1.53轉(zhuǎn)速/（r/min）9401450(二)設(shè)計(jì)基本要求（1）要求構(gòu)思合適的機(jī)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)平臺(tái)印刷機(jī)的主運(yùn)動(dòng)：版臺(tái)作往復(fù)直移運(yùn)動(dòng)，滾筒作連續(xù)間歇轉(zhuǎn)動(dòng)（2）為了保證印刷質(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，滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺(tái)移動(dòng)速度相等。（3）為保證整個(gè)幅面上的印痕濃淡一致，要求版臺(tái)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

4、小）；（4）要求機(jī)構(gòu)傳動(dòng)性能良好，結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便。（三）主傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)方案分析及選擇根據(jù)前述設(shè)計(jì)要求，我們選用低速型，版臺(tái)應(yīng)作往復(fù)移動(dòng)，行程較大，且盡可能使工作行程中有一段勻速運(yùn)動(dòng)(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(dòng)。這些運(yùn)動(dòng)要求不一定都能得到滿足。但一定要保證版臺(tái)和滾筒在壓印段內(nèi)保持純滾動(dòng)關(guān)系，即滾筒表面點(diǎn)的線速度和版臺(tái)速度相等，這可在運(yùn)動(dòng)鏈中加入運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，使兩者運(yùn)動(dòng)達(dá)到良好的配合。由此出發(fā)構(gòu)思方案。（1）版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案方案一：六桿機(jī)構(gòu)。圖-2所示六桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，加工制造比較容易；作住復(fù)移動(dòng)的構(gòu)件5（即版臺(tái)）的速度是變化的，有急回特性。有擴(kuò)大行

5、程的作用；但由于構(gòu)件數(shù)較多，故機(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。圖 -2圖 -3方案二：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的組合。圖-3所示機(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)組合而成。其中下齒條為固定齒條，上齒條與版臺(tái)固連在一起。此組合機(jī)構(gòu)最重要的特點(diǎn)是版臺(tái)行程比鉸鏈中心點(diǎn)的行程大一些。此外，由于齒輪中心(相當(dāng)于滑塊的鉸鏈中心)的軌跡對(duì)于點(diǎn)偏置。所以上齒條的往復(fù)運(yùn)動(dòng)有急回運(yùn)動(dòng)。方案三：雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的串聯(lián)組合 圖-4所示組合機(jī)構(gòu)的下齒條也是可移動(dòng)的齒條。故可由下齒條輸入另一運(yùn)動(dòng)，以得到所需的合成運(yùn)動(dòng)；當(dāng)不考慮下齒條的移動(dòng)時(shí)，上齒條(即版臺(tái))運(yùn)動(dòng)的行

6、程也是轉(zhuǎn)動(dòng)副中心點(diǎn)的行程的2倍。這里用兩個(gè)連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)主要是考慮到用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)滿足版臺(tái)的行程要求，而用雙曲柄機(jī)構(gòu)滿足版臺(tái)在壓印區(qū)中近似勻速的要求和回程時(shí)的急回特性要求。圖 -4圖 -5方案四：齒輪可作軸向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)。圖-5所示齒輪齒條機(jī)構(gòu)的上、下齒條均為可移動(dòng)的齒條且都與版臺(tái)固接在一起。當(dāng)采用凸輪機(jī)構(gòu)(圖中未示出)撥動(dòng)齒輪沿其軸向滑動(dòng)時(shí)，可使齒輪時(shí)而和上齒條嚙合時(shí)而和下齒條嚙合，從而實(shí)現(xiàn)版臺(tái)的往復(fù)移動(dòng)。若齒輪作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，則版臺(tái)作勻速往復(fù)移動(dòng)。這將有利于提高印刷質(zhì)量，使整個(gè)印刷幅面的印痕濃淡一致。但由于齒輪的撥動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，故只在印刷幅面較大（如），對(duì)印痕濃淡均勻性要求較高時(shí)采用。（2

7、）滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案圖 -6圖 -7方案一：齒輪齒條機(jī)構(gòu)(轉(zhuǎn)停式滾筒的傳動(dòng)機(jī)構(gòu))。圖-6所示的滾筒是由版臺(tái)上的齒條帶動(dòng)滾筒上的齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的，因而可保證滾筒表面點(diǎn)的線速度和版臺(tái)速度在壓印區(qū)段完全等的要求此種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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)，因而應(yīng)設(shè)置滾筒與版臺(tái)運(yùn)動(dòng)的脫離裝置(如滾筒與齒輪間裝單向離合器等單向運(yùn)動(dòng)裝置)及滾筒的定位裝置(如圖-7)。由于滾筒時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停，慣性力矩校大，不宜用于高速。方案二：齒輪機(jī)構(gòu)。圖-8所示的滾筒是由電動(dòng)機(jī)通過帶傳動(dòng)及齒輪減速后，由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動(dòng)的。因而其運(yùn)動(dòng)速度是常量。當(dāng)與其配合的版臺(tái)由非勻速機(jī)構(gòu)(如前述版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案1、

8、2、3帶動(dòng)時(shí)，很難滿足速度同步的要求，因而此種機(jī)構(gòu)方案一般只和版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案4(圖-5)配合使用。 圖-8圖 -9方案三：雙曲柄機(jī)構(gòu)。圖-9所示為雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為非勻速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時(shí)，可使?jié)L筒在壓印區(qū)段的轉(zhuǎn)速變化平緩，這樣既可保證印刷質(zhì)量，又可減小滾筒直徑。因?yàn)檫@種機(jī)構(gòu)的滾筒作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以其動(dòng)態(tài)性能比轉(zhuǎn)停式性能簡(jiǎn)好。（四）方案比較及組合 表2.版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與滾筒傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的組合機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案一二三四版臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)曲柄滑塊-齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)雙曲柄-曲柄滑塊-齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)齒輪可作軸向移動(dòng)的齒條機(jī)構(gòu)六桿機(jī)構(gòu)滾筒回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)停式滾筒的齒輪齒條傳

9、動(dòng)機(jī)構(gòu)等速滾筒的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒的雙曲柄機(jī)構(gòu)等速滾筒的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案一的設(shè)計(jì)矩陣為一。版臺(tái)運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）由曲柄滑塊齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)完成，具有急回特性和行程擴(kuò)大功能，結(jié)構(gòu)較緊湊，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。滾筒的停轉(zhuǎn)式回轉(zhuǎn)由齒輪齒條機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，可以保證滾筒表面點(diǎn)的線速度和版臺(tái)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(shí)現(xiàn)滾筒的單向運(yùn)動(dòng)。采用凸輪機(jī)構(gòu)定位，保證印刷機(jī)構(gòu)每個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)中滾筒停歇位置相同。為使版臺(tái)回程時(shí)版臺(tái)不與停歇機(jī)構(gòu)接觸，滾筒下部被削掉一點(diǎn)。方案二的設(shè)計(jì)矩陣為二。版臺(tái)運(yùn)動(dòng)（主運(yùn)動(dòng)）由雙曲柄曲柄滑塊齒輪齒條組合機(jī)構(gòu)組成，具有急回特性和行程擴(kuò)大功能，并滿足了版臺(tái)在壓印區(qū)近視等速的要求，結(jié)

10、構(gòu)較緊湊，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜。滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)由雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成，雖然是非等速運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時(shí)，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)式滾筒的動(dòng)態(tài)性能比停轉(zhuǎn)式滾筒好。方案三的設(shè)計(jì)矩陣為三。版臺(tái)運(yùn)動(dòng)（主傳動(dòng)）由齒輪作軸向移動(dòng)的齒輪齒條機(jī)構(gòu)完成，版臺(tái)作等速往返移動(dòng)，印刷質(zhì)量較高。但齒輪的撥動(dòng)機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，且存在沖擊。滾筒的連續(xù)運(yùn)動(dòng)由齒輪機(jī)構(gòu)完成，該機(jī)構(gòu)只能與版臺(tái)等速機(jī)構(gòu)組合使用。方案四的設(shè)計(jì)矩陣為四。版臺(tái)運(yùn)動(dòng)（主傳動(dòng)）由六桿機(jī)構(gòu)完成，版臺(tái)作近視勻速壓印前進(jìn)，急速退回運(yùn)動(dòng)，具有急回特性，但是無法擴(kuò)大行程，滿足了機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的急回特性。滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)由雙曲柄機(jī)構(gòu)與齒輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成，雖然是非等速運(yùn)動(dòng)

11、機(jī)構(gòu)，但當(dāng)設(shè)計(jì)合適時(shí)，連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)式滾筒的動(dòng)態(tài)性能比停轉(zhuǎn)式滾筒好。綜合考慮所有的方案，我們選擇方案一作為平臺(tái)印刷機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的方案。（五）運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖 圖-10三、平臺(tái)印刷機(jī)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)凸輪從動(dòng)件的設(shè)計(jì)因曲柄與凸輪為同一輸入軸，轉(zhuǎn)速相同，當(dāng)版臺(tái)移動(dòng)的距離為440mm，即印刷過程結(jié)束。要求滾筒靜止，當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)過180度時(shí)完成印刷過程。所以取基圓半徑為80mm，滾子半徑為30mm,AD兩點(diǎn)的距離為340mm，則擺桿的長度為322mm。取擺桿擺角為20°。凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律如下： 表3凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)角0º-40º40º-120º120º-280º2

12、80º-360º運(yùn)動(dòng)規(guī)律等速返回?cái)[動(dòng)20º 推桿近休止等速前進(jìn)擺動(dòng)20º推桿遠(yuǎn)休止圖 11 凸輪形狀圖由已知設(shè)定擺桿的長度為280.6mm，擺桿初始角度18.88º，擺角是20º。則取擺桿2的長度300mm，兩擺桿固定夾角41.12º，搖桿1長度為100mm。圖12擺桿長度設(shè)計(jì)圖由圖12此可以得出推桿的行程是138.5mm。得出組合圖,其中推桿長度由運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖決定。圖13 凸輪傳動(dòng)件機(jī)構(gòu)圖 14滾筒運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)齒條與版臺(tái)固連，滾筒和棘輪固連，滾筒只能正轉(zhuǎn)，當(dāng)齒輪反轉(zhuǎn)時(shí)滾筒靜止。滾筒下部削去極小的弧以防止版臺(tái)回程時(shí)與滾筒接觸，當(dāng)版臺(tái)

13、運(yùn)動(dòng)回到第二周期時(shí)，由凸輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)對(duì)滾筒定位，然后開始第二次印刷。滾筒與齒輪由棘輪相連，當(dāng)齒輪反轉(zhuǎn)時(shí)滾筒靜止，并由推桿對(duì)滾筒定位。當(dāng)開始第二次印刷時(shí)，推桿急速退回。擋塊由彈簧和B點(diǎn)相連只能向下運(yùn)動(dòng)對(duì)滾筒起到定位作用，尺寸定為如圖。圖 15滾筒定位機(jī)構(gòu)四、機(jī)器運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖圖-14五、機(jī)械設(shè)計(jì)總結(jié)與感想兩周的的機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)現(xiàn)在告一段落了，在這期間感受頗深，感觸最深的就是“書到用時(shí)方恨少”，即使有些已經(jīng)學(xué)完了，但是差不多都忘了。然而在這當(dāng)中也學(xué)到了很多知識(shí)。這次機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)中我們抽題抽到了平臺(tái)印刷機(jī)的設(shè)計(jì)，拿到課題后我們組仔細(xì)的研究了課題，對(duì)課題的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了分類：版臺(tái)運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、滾筒壓印傳

14、動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)。我們?cè)谝黄鹩懻撁總€(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)可行的方案，并對(duì)每一個(gè)可行方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較，最終選擇每個(gè)機(jī)構(gòu)的最優(yōu)方案組合，組成我們組最終的設(shè)計(jì)方案。我們組的成員就進(jìn)行分工設(shè)計(jì)。我選擇了滾筒的定位裝置凸輪傳動(dòng)件機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先設(shè)計(jì)凸輪機(jī)構(gòu)，然后再進(jìn)行傳動(dòng)桿的設(shè)計(jì)。凸輪設(shè)計(jì)時(shí)，選擇凸輪的基圓半徑，初定擺角，然后根據(jù)凸輪的運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖繪制出凸輪的運(yùn)動(dòng)圖。再根據(jù)凸輪的運(yùn)動(dòng)圖繪制凸輪的理論輪廓曲線，定擺桿1的長度。選定擺桿2的長度以及兩個(gè)擺桿的夾角，設(shè)計(jì)搖桿和推桿的長度。最后各個(gè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)組合成我們的課程設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)。在這次課程設(shè)計(jì)中有很多的感想，首先不僅增加了我的專業(yè)知識(shí)，更重要的是這次課程設(shè)計(jì)讓我更加學(xué)會(huì)如何將學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，平時(shí)上課時(shí)間緊，所學(xué)內(nèi)容很多是理論，無法應(yīng)用于實(shí)踐，然而在這次課程設(shè)計(jì)過程中有很多知識(shí)學(xué)過，但一用到實(shí)踐就感覺到很不熟悉，甚至都不知道了，于是就不斷查課本，上網(wǎng)查資料。因此在這次實(shí)習(xí)中不僅增強(qiáng)了專業(yè)知識(shí)還讓我更加注重理論與實(shí)際的結(jié)合了。其次，長時(shí)間專注于課程設(shè)計(jì)讓我更加學(xué)會(huì)