机械原理平压印刷机课程设计

-1-湖南工业大学课程设计资料袋机械工程学院（系、部）第二学年第二学期课程名称机械原理课程设计指导教师邹培海职称教授学生姓名吕超专业班级机械1010学号10405701011题目平压印刷机设计成绩起止日期2012年6月8日～2012年6月15日目录清单序号材料名称资料数量备注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸若干张356机械原理课程设计-0-机械原理课程设计设计说明书平压印刷机设计起止日期：2012年6月8日至2012年6月15日学生姓名吕超班级机械1010学号10405701011成绩指导教师(签字)机械工程学院（部）2012年6月15日机械原理课程设计-1-目录0.课程设计任务书…………………………………………21.设计题目…………………………………………………32.工作原理和工艺动作分解………………………………33.平压印刷机的功能分析与设计过程……………………54.机构的选型………………………………………………65.设计方案…………………………………………………96.主方案印刷机构的尺寸设计……………………………127.动力简图及传递分………………………………………148.机械传动系统的速比和变速机构………………………149.动力系统参数及工作流程图……………………………1510.平压印刷机三维图设计…………………………………1711.参考资料…………………………………………………1812.设计总结…………………………………………………18机械原理课程设计-2-湖南工业大学课程设计任务书2011—2012学年第2学期机械工程学院（系、部）机械类专业机械1010班级课程名称：机械原理课程设计设计题目：平压印刷机设计完成期限：自20012年6月8日至2012年6月15日共1周内容及任务一、设计的任务与主要技术参数平压印刷机是一种简易的印刷机，适合于印刷各种8开以下的印刷平。它的工作原理：将油墨刷在固定的平面签字版上，然后将装夹了白纸的平板印头紧密接触而完成一次印刷。其工作过程犹如盖章，平压印刷机中的“图章”是不动的，纸张贴近时完成一次印刷。平压印刷机需要实现三个动作：装有白纸的印头往复摆动，油辊在固定签字版上上下滚动使油辊油墨均匀。其余设计参数是：1）实现印头、油辊、油盘运动机构由一个电动机带动，通过传动系统使其具有1600~1800r/h的印刷能力；2）电动机的功率P=0.75kw、转速n=910r/min，电动机可以放在机架的左侧或底部；3）印头的摆角为70°，印头的返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.118；3）油辊摆杆自垂直位置运动到铅字版下端的摆角为110°；5）油盘直径为300mm，油辊的起始位置就在油盘的边缘；6）要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造；二、设计工作量要求：对设计任务课题进行工作原理和工艺动作分解，根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图，进行执行机构选型，构思该机械运动方案，并进行的选择和评定，确定机械运动的总体方案，根据任务书中的技术参数，确定该机械传动系统的速比和变速机构，作出机构运动简图，对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。进度安排起止日期工作内容6.8-5.11构思该机械运动方案5.11-6.14运动分析及作图6.15整理说明书与答辩主要参考资料［1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200［2］邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250指导教师：邹培海2012年6月15日系（教研室）主任：王菊槐20012年6月15日机械原理课程设计-3-1.设计题目：平压印刷机机构设计1.1设计原理：平压印刷机是一种简易的印刷机，适合于印刷各种8开以下的印刷平。它的工作原理：将油墨刷在固定的平面签字版上，然后将装夹了白纸的平板印头紧密接触而完成一次印刷。其工作过程犹如盖章，平压印刷机中的“图章”是不动的，纸张贴近时完成一次印刷。平压印刷机需要实现三个动作：装有白纸的印头往复摆动，油辊在固定签字版上上下滚动使油辊油墨均匀。1.2设计要求：1）实现印头、油辊、油盘运动机构由一个电动机带动，通过传动系统使其具有1600~1800r/h的印刷能力；2）电动机的功率P=0.75kw、转速n=910r/min，电动机可以放在机架的左侧或底部；3）印头的摆角为70°，印头的返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.118；3）油辊摆杆自垂直位置运动到铅字版下端的摆角为110°；5）油盘直径为400mm，油辊的起始位置就在油盘的边缘；6）要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造；2.工作原理和工艺动作分解2.1工作原理和工艺动作分解一、根据工艺过程，机构应具有：1.印头往复摆动；2.油辊上下滚动；3.油盘转动；机械原理课程设计-4-二、根据需要达到的要求工作原理为：将油墨定量输送至墨盘，令墨盘作间歇运动，使墨辊醺墨时能较均匀地得到供墨；墨辊沿墨盘面和铜锌板面上下运动，完成醺墨和刷墨动作；放有白纸的压印板绕一固定点来回摆动，其工作行程中点使白纸与涂有油墨的铜锌板压合，完成印刷工艺。当空回行程便可取出成品。（1）根据要求及其工作原理可知，带有白纸的印头的压板绕一固定点来回摆动，因为其一个极点位置在竖直位置，极位夹角的值为70°，8开以下的印制品取印刷长度为440mm就能满足其印刷要求，因此印头的行程应该为S=440mm，其简图和位移线图如图2-1所示：图2-1（2）根据要求及工作原理可知，油辊绕一固定点上下滚动从而实现其在印刷板上下滚动，因为其一个极点位置在竖直位置，其极位夹角值为110°，而由要求得出的油辊的摆杆的长度大约为550mm，因此油辊的行程应该为S=738mm，其简图和位移线图如图2-2所示：机械原理课程设计-5-图2-23.平压印刷机的功能分析与设计过程3.1平压印刷机的功能分析由上述分析可知知：图3-1平压印刷机的功能分析图平压印刷机功能分解短暂停歇时取出成品完成一次印刷放有白纸的压印板与铜锌板压合墨辊上下运动完成刷墨和醺墨墨盘做间歇运动使墨辊均匀的得到供墨将油墨定量输送至墨盘机械原理课程设计-6-3.2平压印刷机的设计过程：实现平压印刷机印刷运动的机构应有下面几种基本功能：1.在印刷的极位有短暂的停歇，这样可以方便的取出印刷成品。2.装有白纸的印头往复摆动。3.油辊在固定铅字版上上下滚动。4.油盘转动使油辊上油墨均匀。5.我们设计的平压印刷机的生产效率是每小时1600~1800次/h。4.机构的选型4.1实现印刷功能应具备以下几种基本功能：①印头需要有短暂的间歇以便于将白纸取取出。②印头机构要有往复运动。③油辊需要在印刷板上上下滚动且不能与印头的运动发生干涉，即印头离开印刷板时油辊就开始进入印刷板进行刷油。由目前所学的知识来说，实现上述运动用的机构可能会有：四杆机构、凸轮机构、导杆机构、曲柄滑块机构等。实现上述运动后还得考虑到如何使其运动得到更好的传递，表4-1是可能用到的简单机构。印头的摆动优点缺点四杆机构结构简单，制作精度底,运动精度高,可以承受较大压力，装配容易适合低速运动效率较低，占用空间大凸轮机构结构简单不能承受较大压力,制造复杂,适合高速机构传动导杆机构机构较小较难做到较小的极位夹角,且需要用齿轮机构啮合变速体积大,质量大机械原理课程设计-7-下表4-2是油辊可能用到的机构：油辊的摆动优点缺点四杆机构结构简单,制造容易,运动精度高,可以承受较大压力,装配容易,应用于中低速.为保证两转动的配合,制造较复杂,尺寸大机构效率低。导杆机构机构较小凸轮机构的转角要小于90度，故还需一个齿轮传动机构变换角度，机构效率低凸轮机构机构简单转角要小于90度，故还需一个齿轮传动机构变换角度，机构效率低表4-3简单机构的附图四杆机构机械原理课程设计-8-导杆机构凸轮机构曲柄滑块机构机械原理课程设计-9-5.设计方案5.1综合上述要求功能及动作的分解分析总体得出三种设计方案：方案设计方案简图一利用两个曲柄摇杆机构来完成印头的左右摆动和油辊的上下滚动机械原理课程设计-10-二三利用曲柄滑块机构的滑块通过两根连杆来带动印头和油辊的运动利用凸轮带动印头的来回摆动，通过一连杆带动油辊的上下滚动机械原理课程设计-11-5.2印刷机设计方案的评定方案一：曲柄摇杆机构与槽轮的串联机构工作原理：印头和油辊的来回滚动由曲柄机构来完成，当印头印完后，油辊开始进入准备刷油，两者的角速度相反从而不会相互干扰。优点：机构简单易于制造。缺点：印头、油辊需分别控制，传动性能差；运转速度不平稳，不利于涂墨均匀；方案二：凸轮通过油盘与齿轮的串联机构工作原理；由凸轮带动印头运动，印头始终贴近凸轮运动，通过一个连杆控制油辊运动，通过主动凸轮的运动来带动油盘的转动，从动转盘通过一个齿轮与转盘连接。优点：结构比较紧凑。缺点：凸轮传动效率差，加工不便，容易磨损。方案三：曲柄滑块机构的串联机构工作原理：通过滑块的运动来实现两个摇杆的同时转动，滑块通过一个曲柄滑块机构来驱动。优点：传动平稳，设计简单、方便，尺寸小、重量轻。缺点：滑块只做瞬时的停歇运动，与前面的方案相比有点缺陷，但始终优点居多。总结：最终选择方案三比较合适。机械原理课程设计-12-6.主方案印刷机构的尺寸设计6.1印头的尺寸计算图6-1确定D1点位置，然后在D1点铰接铰链，以次来实现机构的联动根据余弦定理：BD12=X2+BC12-2*X*BC1*cos33°○1AD22=X2+AC22-2*X*AC2*cos79°○2BD1=AD2○3联立○1○2○3方程即可解得X的值（这里不做详细的计算），即可以确定BD1和AD2。同理可以解出油辊的上的X1的值和连杆的长度，这样就确定了印头和油辊以及两连杆的尺寸。滑块反行程取时间1s，正行程时间为1.118s，完成一次印刷2.118s，符合1600~1800/h。机械原理课程设计-13-6.2曲柄滑块机构的尺寸计算图6-2○1按照设计要求极位夹角为10°○2为使结构更为紧凑在运动中不发生干涉取偏心距e=70mm○3为使结构更为紧凑,及在体积上的约束去s=160○4根据上述条件，运用已学知识确定两极限位置的X+Y，及X-Y的值从而确定曲柄滑块机构的曲柄和连杆的长度机械原理课程设计-14-7.动力传递简图及分析图7-1马达转速是曲柄的32倍经过一对直径比是8.03的带轮来降低1/8.03倍速度，用一对分度圆直径比、是4的齿轮来降低1/4倍速度，得到满足要求的曲柄转速8.机械传动系统的速比和变速机构i总=i1*i2=8.03*4≈32（910/32=28.43r/min，从而可以知道每小时完成的印刷次数是n=28.43*60≈1706，满足要求）第一级传动经过一对直径比是8.03的带轮来降低1/8.03倍速度,从而可知传动比i1=8.03；第二级传动用一对分度圆直径比、是4的齿轮来降低1/4倍速度，从而知传动比为i2=4，得到满足要求的曲柄转速；机械原理课程设计-15-9.动力系统参数及工作流程图9.1动力系统参数模数m直径D/mm转速n/r/s带轮130带轮2240.9主动轴120轴2200.4721轴3201.8859轴4200.4721齿轮B53000.4721齿轮A5751.8859齿轮E1201.8859齿轮F1800.4721圆锥齿轮C52001.8859圆锥齿轮D52001.8859图9-1机械原理课程设计-16-9.2工作流程图图9-2马达转动通过带的转动带动主轴转动轴5带动间歇机构按照运动系数运动曲柄从极点位置转开始经过2.118s，印刷完成一次圆锥齿轮带动4转动印头、油辊机构按预期运动轴3开始转动机械原理课程设计-17-10.平压印刷机的三维图设计平压印刷机三维视图平压印刷机爆破视图机械原理课程设计-18-11.参考资料［1］朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200［2］邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-25012设计总结经过一周的课程设计，总算勉勉强强的把课程设计给完成了，在一