平压印刷机课程设计说明书.docx
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平压印刷机课程设计说明书
学号
成绩
课程设计说明书
系别机电工程系
专业机械设计制造及其自动化
方向塑料模具
课程名称机械原理课程设计
学号
姓名
指导教师
题目名称平压印刷机
设计时间2011年09-11月
2011年11月21日
一、工作原理及工艺动作过程
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。
它的工作原理：
平压印刷机工作时平面铅字版固定在垂直位置，平板印头绕其固定轴心摆动，当摆动到垂直位置时，与版面接触进行压印，等压印头倾斜位置时，取出印纸并放入待印的纸张，同时，铅字版在着墨。
平压印刷机需要实现三个动作：
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。
二、原始数据及设计要求与任务
图1
1、设计数据与要求
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、油盘直径为400mm，油辊起始位置就在油盘边缘。
5、要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造。
2、设计任务
1、确定总功能，并进行功能分解。
2、根据工艺动作要求拟定运动循环图。
3、进行印头、油辊、油盘机构及其相互连接传动的选型。
4、按选定的电动机及执行机构运动参数拟订机械传动方案。
5、画出机械运动方案简图。
6、对执行机构进行尺寸综合。
7、对往复摆动执行机构进行运动仿真分析，绘制从动件位移、速度、加速度线图。
8、编写设计说明书。
（用A4纸张，封面用标准格式）
三、功能分解
功能分解，即将整个工艺动作过程分解成若干个执行构件的运动（称分功能或功能元），它们按一定的动作顺序来完成印刷。
图1是平压印刷机主要部件的工作情况示意图，其工艺动作过程要求如下：
1、印头：
往复摆动，具有急回特性。
2、油辊：
在油盘处粘墨，给铅字刷墨（直线轨迹）。
3、油盘：
给油辊均匀粘墨。
四、绘制机械循环图
（a）
（b）
（c）
图2运动循环图
五、机构选型及传动方案设计
1、机构选型要求
机构选型就是选择或创造出满足执行构件运动和动力要求的机构。
在进行机构选型和组合时，首先应熟悉各种基本机构和常用机构的功能、结构和特点，然后根据工艺动作过程及各个动作的运动规律要求等选择执行机构。
（1）印头运动需要有急回特性，可采用曲柄摇杆机构，摆动从动件凸轮机构。
（2）油辊只是简单的直线运动，可采用凸轮机构，曲柄摇杆机构。
（3）油盘具有间歇运动特征，采用不完全齿轮，槽轮机构，棘轮机构。
2、方案设计分析
以油辊或印头作为定标件，印头需要有急回特性。
为了避免出现干涉现象，油辊设计也具有急回特性。
而且，油辊需要与油盘接触粘墨，故需要短时间静止在粘墨位置。
（1）曲柄摇杆机构的特点：
1、结构简单
2、制作精度底,运动精度高,可以承受较大压力
3、装配容易，适合低速运动
4、效率较低，占用空间大
（2）凸轮的优点：
1、设计简单，适应性强，可以实现从动件的复杂运动规律要求。
2、结构简单紧凑，控制准确有效，运动特性好，使用方便。
3、性能稳定，故障少，维护保养方便。
缺点：
凸轮与从动件为高副接触，易于磨损，可调性差，加工比较困难。
（3）槽轮机构的特点：
优点：
结构简单，工作可靠，在圆销进入齿合和退出齿合时，传动较平稳‘能准确控制传动角度。
缺点：
由于槽轮在启动和停止时加速度变化大，有冲击，且随槽数减小，转速增高而加剧，不适合高速场合。
（4）不完全齿轮的特点：
与其他间歇运动机构相比，不完全齿轮机构具有结构简单，设计灵活等特点。
方案机构选择：
油辊的传动机构选择
曲柄摇杆
双摇杆
凸轮变杆长
评价项目
评价等级
完成实现目标功能
优
优
优
工作原理的先进性
优
优
优
工作效率的高低
优
良
良
运转精度的高低
优
良
优
方案的复杂程度
良
优
良
方案的实用性
优
优
良
方案的可靠性
优
良
良
方案的新颖性
优
优
优
方案的经济性
优
优
良
方案的绿色性
优
优
良
综上所述：
选曲柄摇杆机构较好
印头传动机构选择
曲柄摇杆
摆动从动件凸轮
评价项目
评价等级
完成实现目标功能
优
优
工作原理的先进性
优
优
工作效率的高低
优
优
运转精度的高低
良
优
方案的复杂程度
良
良
方案的实用性
优
优
方案的可靠性
优
优
方案的新颖性
良
优
方案的经济性
优
良
方案的绿色性
优
优
综上所述：
选摆动从动件凸轮机构较好
油盘传动机构选择
槽轮机构
棘轮机构
不完全齿轮
评价项目
评价等级
完成实现目标功能
优
良
优
工作原理的先进性
优
良
优
工作效率的高低
优
良
优
运转精度的高低
优
良
优
方案的复杂程度
良
良
优
方案的实用性
优
良
优
方案的可靠性
优
良
优
方案的新颖性
优
良
优
方案的经济性
优
良
优
方案的绿色性
优
良
优
综上所述：
选不完全齿轮机构较好
综上：
按照题目要求，各机构应协调运动。
采用凸轮控制油辊或印头的运动比较好，因为速度的调整比较方便。
尤其是凸轮运动可以设计成使油盘和油辊充分的时间结合。
相反地，采用四杆机构不能做到这点。
运动简图如下：
六、传动系统及计算
选用上述方案进行仿真，根据选定的驱动电机的转速和平压印刷机的生产能力，经过3次减速使得运动机构满足运动条件使其具1800次/h印刷能力。
它的机械传动系统的总传动比为：
，分配传动比如下：
第一部分采用V带减速，其传动比为
；第二部分采用V带减速传动，其传动比为
；第三部分采用带传动，其传动比为
；第四部分采用不完全齿轮传动，其传动比为
；然后第三部分带动盘型凸轮实现油棍的滑动和印头的摆动。
由于只能用一个电动机带动机构的运动，油盘运动的机构由皮带传动，第四部分采用不完全齿轮带动油盘间歇转动。
1、带1传动设计
根据传动比为
，可以选出带传动的基本数据：
带轮基准直径
，
，根数Z=3。
中心距取：
a=500mm
2、带2传动设计
根据传动比为
，可以选出带传动的基本数据：
带轮基准直径
，根数Z=3。
中心距取：
a=780mm
3、带3传动设计
根据传动比为
，可以选出带传动的基本数据：
带轮基准直径
，
，中心距取：
a=980mm
4、齿轮传动设计
齿轮传动比：
=
=
=12
=
，得
=4.8
（1）高速级齿轮：
模数m=3；小齿轮齿数
齿轮分度圆直径：
（2）低速级齿轮：
模数m=4;取齿轮齿数
；齿轮分度圆直径：
5、凸轮机构设计
根据题目要求，印头返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.118，油辊与油盘需要短时间刷墨。
机构具有1600--1800次/n的印刷能力，若为1800次/n，则周期T＝2S，n＝0.5r/s。
再根据印头的最大摆动角度位置，利用几何作图方法找出凸轮转动中心点，根据运动时间要求画出两段弧线，利用UG的桥接功能画出凸轮。
（2）设计效果图示：
图7凸轮设计
6、印头设计
印头与油辊需要协调运动，当油辊上升到最高点时，印头处于垂直位置。
如下图所示用一连杆将油辊与印头连接，实现运动状态的传递。
为了避免出现死点，如下图所示，连杆设计的位置略偏斜
C
（c）
图8印头设计
设计过程：
印头的摆动主要通过连杆与油辊相连接，借助油辊的上下移动作为驱动来源。
为了避免出现死点位置，将连杆BC（如上图所示）向左偏置50mm。
设杆AB为X，印头的摆动角度为70°，且杆AC=314mm。
杆BC长为
在三角形ABC中，根据余弦定理有：
，求得X=367mm。
7、油盘机构设计
只有在油辊与油盘接触的时候，油盘才转动，这样可省去不必要的能量损失，故油盘要求有间歇运动，所以用不完全齿轮驱动。
七、运动分析
为了验证这个设计机构的可行性，我们应用UG运动仿真对各机构进行运动分析，从而绘制出各从动件位移、速度、加速度曲线图。
1、油辊的位置—时间图
图11
2、油辊的速度—时间图
图12
3、油辊的加速度—时间图
图13
4、印头的速度—时间图
图14
5、油盘的速度—时间图
图15
6、运动仿真
图160.98秒时印头与印版角度最大70度
图17油盘给油辊上油
八、课程设计的感受
通过本次课程设计，又使我对机械设计的方法、步骤、思路、有一定的了解与认识。
作为一个机械设计人员，应具备严谨的工作态度和团结协作的工作作风。
这次的设计的时间短，设计任务是要求把三个机构通过一个动力源做到协调运行。
通过查阅书本、资料，观察各地方相应的结构，我逐渐获得思路。
设计思路很容易就想出了好几种，但用UG软件进行运动仿真时就不完全能演示出来了，从而剔除了一些不可行的设计方案。
设计第一个机构时非常简单，主要是一个简单的运动轨迹。
但到了设计第二个的机构的时候就有点不知所措了，后来进过翻阅书本，了解更多的机构，使我豁然开朗。
对于这次的课程设计，使我明白到，我们对机构的认识还不够深。
我们应该多了解各种机械设备的结构，开豁眼界，做到能快速的设计出各种具有协调运动的机构。
设计中遇到了很多问题，但通过与同学和老师的交流后，都一一解决，使我们之间的关系更加密切，培养出团结互助的良好学风。
同时，使我们对自己的专业有了进一步的了解。
经过多次的检查，我发现问题不是一次的检查就能发现的，必须通过查阅相关资料，了解正确的表达方法，做到认真检查，不遗漏。
谢谢老师们对我的指导和帮助!
九、参考资料
（1）.《机械基础综合课程设计》孔凌嘉等主编北京理工大学出版社。
（2）.《机械原理》课本张春林主编高等教育出版社。
（3）.《机械设计》课本谭庆昌赵洪志主编高等教育出版社。
（4）.《机械原理课程设计手册》牛鸣岐等主编重庆大学出版社。
（5）.《机械原理课程设计指导书》裘建新主编高等教育出版社。
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