平压印刷机-机械原理课程设计

1内蒙古民族大学机械原理课程设计设计说明书平压印刷机起止日期：2012年6月18日至2012年6月30日学生姓名班级学号成绩指导教师(签字)机械工程学院（系）2012年06月30日2目录一、平压印刷机的功能及设计要求.............3二、工艺动作分解.........................................4三、运动机构的选择与比较.........................5四、设计方案一.............................................6五、设计方案二（主方案）.........................7六、动力传动分析.......................................11七、动力系统参数.......................................12八、运动循环图...........................................12九、方案评价...............................................13十、参考资料................................................133一：平压印刷机的功能及设计要求1.功能1）总功能要求：印制各种资料名片表格。2）工作原理：将油墨刷在固定的平面铅字版上，然后将装了白纸的平面印头紧密接触而完成一次印刷。其工作过程犹如盖图章，平压印刷机中的“图章”是不动的，纸张贴近时完成印刷。3）平压印刷机的主要工艺动作：装有白纸的平面印头往复摆动，油辊在固定铅字版上上下滚动，油盘转动使油辊上油墨均匀。2.原始数据及设计要求1）实现印头、油辊、油盘运动的机构由一个电动机带动，通过传动系统使其具1600-1800次/h印刷能力。2）电动机功率N=0.75kW、转速n电=910r/min，电动机可放在机架的左侧或底部。3）印头摆角为700，印头返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.118。4）油辊摆动自垂直位置运动到铅字版下端的摆角为1100。4）油盘直径为400mm，油辊起始位置就在油盘边缘。6）要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造。4二：工艺动作分解1.根据上述分析，平压印刷机要求完成的工艺动作有以下四个动作：1）装夹白纸：采用手动加纸。2）印头摆动：采用曲柄滑块机构，与油辊的滚动行成联动。3）油辊滚动：采用曲柄滑块机构，与印头的摆动行成联动。4）油盘转动：用一对涡轮蜗杆传动，和不完全齿轮机构。2.平压机构的基本构造：5图2-2注：图中油盘右侧边缘应与处于竖直位置的油辊表面相交其中为印头摆角，为油辊摆角。因此，平压印刷机的运动方案设计重点考虑印头摆动、油辊滚动、油盘转动这三个机构的选型和设计问题。三：运动机构的选择与比较1.传动机构的选择与比较印头的摆动优点缺点四杆机构结构简单，制作精度低，运动精度高，可以承受较大的压力，装配容易，适合低速运动效率较低，占用空间大导杆机构小的整体构架能实现机构的预期运动较难做到较小的级位夹角，且需要用齿轮机构啮合，变速体积大，质量大凸轮机构结构简单，合理的轮廓表面设计能实现机构复杂的机械运动，高副接触，不能承受过大压力不能承受较大压力，制造复杂，适合高速机构传动62.执行机构的选择与比较油辊的摆动优点缺点与印头联动的四杆机构运动精确，印头回程时工作，充分利用了机构，提高了机构效率机构效率低下四杆机构结构简单，容易制造，运动精度高，可以承受较大压力，装配容易，应用于中低速场合为保证两轮转动的配合，制造较复杂，尺寸大，机构效率低凸轮机构结构简单，合理的轮廓表面设计能实现机构复杂的机械运动，高副接触，不能承受过大压力凸轮机构的转角要小于90°，故还需一个齿轮传动机构变换角度，机构效率低导杆机构机构整体构架小导杆机构的转角要小于90°，故还需一个齿轮传动机构变换角度，机构效率低四：设计方案一1.机构简图7图4-12.方案描叙及评价如图，印头与油辊均采用曲柄摇杆机构，按给定的设计要求和机构的急回特性，印头的摆角为70°，级位夹角为10°，油辊的摆角为110°，为使印头与油辊工作协调，避免运动时两者发生干涉，取油辊的级位夹角为20°按此方案设计的构件结构简单，易于制造，但是运转速度不平稳，不利于涂墨均匀，对印刷机的印刷质量有很大的影响，且印头与油辊需分别控制，传动性能差，效率低下。五：设计方案二（主方案）1.设计思路1）通过一个滑块的运动来实现两个摇杆的同时转动2）滑块通过一个曲柄滑块机构来驱动3）滑块正反行程时间的计算因为印头返回行程与工作行程的平均速度之比即印头的行程速比系数K=1.1188又K=（180°+/（180°-）（）所以印头的级位夹角，又已知电动机转速n电=910r/min所以印头转动的频率为34*60/910=2.242（″）（注：总传动比为34）由于印头与滑块联动，所以滑块来回移动的频率为2.242″，滑块正反行程时间之比=K设滑块反行程时间y″，正行程时间x″有x+y=2.242x/y=1.118反行程y=1.059″正行程x=1.183″2.印头的尺寸计算级位夹角为10°根据机构倒置法确定E点位置，取EF垂直FO2且FO2与EF固接，然后再E点铰接铰链，以此来实现机构的联动图5-2根据余弦定理有AE2=X2+AF2-2*X*AF*cos34°BC2=X2+BD2-2*X*BD*cos80°AE=BCX=45mm3.油辊与印头的整体尺寸9图5-34.油辊机架和油盘位置的确定1）A、B、C三点位置确定O1位置2）油盘倾角为63°，且油盘右边缘与处于竖直位置的油辊相交10图5-4（图中单位均为cm）5.曲柄滑块机构的尺寸计算图5-5极位夹角为10°取偏心距e=64mm如图所示，可得圆的半径r=160/（2*sin10°），圆心到水平直线AB的距离h=160/（2*tan10°），过机架O点作一条水平直线，圆心到水平线AB的垂线截这条直线的长度h1=，又AO2=642+（h1-80）2BO2=642+（h1+80）2AO=180.18BO=334.61BC=257.40OC=77.226.油盘运动1）采用一对涡轮蜗杆传动，保证倾斜面内油盘的转动2）利用不完全齿轮机构，使油盘间歇性的转动，提高传动效率11由图6-2及动力系统参数可知，带动油盘作间歇性转动的不完全齿轮的参数如下：主动轮E的分度圆直径d是36mm，从动轮F的分度圆直径d是144mm，两轮的模数m=2从运动循环图可知，当主动轮E转一圈即360°时，从动轮F转5/24圈即75°又齿轮齿数z=d/m，所以若齿轮E、F为一般常规齿轮时，齿数分别为18、72现假设齿轮E的齿为不完全，其完整齿数为X，其余部分为凸锁止弧，齿轮F所有齿全部为内凹锁止弧则X*360°=72*75°（X）因此不完全齿轮的设计为：主动轮：直径36mm，模数2，齿数为15，其余为凸锁止弧从动轮：直径144mm，模数2，齿数为72，即所有齿全部转换成与主动轮相啮合的凹锁止弧7.主方案最终机构设计简图图5-78.主方案评价1）传动平稳，传动性能好，有利于油辊沾墨、刷墨和印头印刷2）尺寸小、重量轻，机构简单，容易制造，使用寿命长123）油辊与印头由一个滑块来控制，传动效率高与方案一比较即知，应采用方案二作为主方案。六：动力传动分析1.总传动比的确定因为印刷机的印刷能力为1600-1800次/小时，所以印刷频率为2.00″-2.25″，即曲柄转动的频率为2.00″-2.25″已知电动机转速n电=910r/min设传动比为X，则X*60/910（2.00，2.25）X（30.33,34.13）为便于设计与计算，取传动比为34因此曲柄的转动频率为34*60/910=2.242符合印刷频率2.传动比的分配由总传动比可知电动机的转速是曲柄的34倍1）经过一对直径比为8.5的带轮来降低1/8.5倍速度，用一对分度圆直径比是4的齿轮来降低1/4的倍速度，得到满足传动比的曲柄转速2）通过一对涡轮蜗杆机构把轴1的水平转动转换成轴3的竖直转动（保持传动比不变），然后用一对分度圆直径比是4的不完全齿轮来降低1/4的倍速度，得到满足传动比的间歇机构（油盘机构）13图6-2七：动力系统参数模数m直径D/mm转速N/r/s带轮130带轮2255主动轴1251.7843轴2250.4461轴3251.7843轴4250.4461齿轮A52000.4461齿轮B5501.7843齿轮E2361.7843齿轮F21440.4461圆锥齿轮C52001.7843圆锥齿轮D52001.7843八：运动循环图141.印头与油辊机构已知印头与油辊由一个滑块来带动，滑块又通过一个级位夹角10°的曲柄滑块机构来驱动如图5-7，当机构运动到图示位置时，设周转副O3所对应的轴的转角为分配轴转角，并令此时的分配轴转角为0°，以逆时钟方向为正。所以当滑块由B滑动到A时，分配轴往逆时钟方向转过170°，印头退回，油辊给铅字版刷油墨当滑块由B滑回到A时，分配轴继续往逆时钟方向转过190°，印头印字，油辊退回从油盘上沾墨2.油盘机构如图5-4，此时油辊处于竖直位置，也是运动的最右端，油辊与油盘的右边缘相接，油盘直接为40cm，油盘与油辊的夹角为63°，油辊的长度为56cm当油辊运动到油盘的最左端时，设油盘截油辊的长度为X，油辊转过的角度为根据余弦定理，X2=402+562-2*40*56*cos63°X=52（cm）Cos=（562+X2-402）/（2*56*X）又由于油辊的摆角为110°，油辊在退回过程中沾墨，此过程中分配轴往逆时钟方向转过190°，所以在油辊沾墨的这一段时间内分配轴转过的角度=（43.3/110）*190=75（°）平压印刷机的运动循环图（直线型）分配轴转角0°50°100°150°170°200°250°285°300°360°印头机构印头退回印头印字油辊机构油辊给铅字版刷油墨油辊退回沾油墨油盘机构油盘静止油盘转动九：方案评价运动的精确性：由于印头和油辊的曲柄滑块联动机构都是按照使传动系统具有1600-1800次/h印刷能力来设计的，因此装夹白纸的印头摆动的频率15也在1600-1800次/h之内这种方案的优势是能够集印刷和加油墨于一个工作平面中，曲柄滑块机构的应用使机构传动平稳，用简单的机构完好地实现整个工艺过程。十：参考资料1.机械原理朱理主编高等教育出版社2.机械原理课程设计手册邹慧君主编高等教育出版社3.机械原理课程设计指导书(附光盘)(21世纪机械类课程系列教材)裘建新主编高等教育出版社4.机械原理课程设计第2版师忠秀主编机械工业出版社