平压印刷机机械原理课程设计.docx
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平压印刷机机械原理课程设计
湖南工业大学
课程设计
资料袋
机械工程学院（系、部）2009~2010学年第2学期
课程名称机械原理课程设计指导教师职称
学生姓名专业班级学号
题目平压印刷机
成绩起止日期2010年7月2日～2010年7月10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
2
课程设计说明书
3
课程设计图纸
张
4
5
6
湖南工业大学
课程设计任务书
2009—2010学年第2学期
机械工程学院（系、部）机械设计专业081班级
课程名称：
机械原理课程设计
设计题目：
平压印刷机
完成期限：
自2010年7月2日至2010年7月10共1周
内
容
及
任
务
一、设计的主要技术参数
二、设计任务
进行平压印刷机的运动方案和传动系统设计
确定平压印刷机的原理的和运动形式，绘制工作循环图；
设计几种运动方案并进行分析、比较和选择；
对选定运动方案进行运动分析与综合，并绘制机构运动简图；
进行机械动力性能分析与综合；
三、设计工作量
编写说明书一份及机构图一张。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
主
要
参
考
资
料
指导教师（签字）：
2010年月日
系（教研室）主任（签字）：
年月日
机械原理课程设计
设计说明书
平压印刷机
起止日期：
2010年7月2日至2010年7月10日
学生姓名
班级
学号
成绩
指导教师（签字）
机械工程学院（部）
2010年07月10日
机械原理课程设计
平压印刷机
姓名:
学号：
指导老师：
时间：
2010年7月
平压印刷机
一：
平压印刷机的功能及设计要求
1.功能
1）平压印刷机是一种简易印刷机，适用于印刷八开以下的印刷品。
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。
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：
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
2.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
图4-1
2.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=1.118
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=2.242
x/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=BC
X=45mm
3.油辊与印头的整体尺寸
图5-3
4.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
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
级位夹角为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）2
BO2=642+（h1+80）2
AO=180.18BO=334.61
BC=257.40OC=77.22
6.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
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5-7
8.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
3）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）
图6-2
七：
动力系统参数
模数m
直径D/mm
转速N/r/s
带轮1
30
带轮2
255
主动轴1
25
1.7843
轴2
25
0.4461
轴3
25
1.7843
轴4
25
0.4461
齿轮A
5
200
0.4461
齿轮B
5
50
1.7843
齿轮E
2
36
1.7843
齿轮F
2
144
0.4461
圆锥齿轮C
5
200
1.7843
圆锥齿轮D
5
200
1.7843
八：
运动循环图
1.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
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