机械院课程设计 说明书.docx
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机械院课程设计说明书
目录
1、设计任务……………………………………………………………2
1.1设计题目………………………………………………………2
1.2设计要求………………………………………………………2
1.3设计任务………………………………………………………2
2、执行机构选定及其设计……………………………………………3
2.1运动执行机构的分析及选用………………………………………3
2.1.1压板摆动执行机构的选择………………………………3
2.1.2刷墨滚筒摆动执行机构的选择…………………………4
2.1.3蘸墨滚筒的转动………………………………………5
2.1.4匀墨油盘转动…………………………………………7
3、传动线路设计及电机的选择………………………………………9
3.1平压印刷机初步传动线路………………………………………9
3.2电机的选择……………………………………………………9
4、总体运动方案设计…………………………………………………13
4.1系统运动方案设计拟定………………………………………13
4.2运动循环图………………………………………………14
5、参考文献…………………………………………………………14
6、心得体会…………………………………………………………15
7、建议………………………………………………………………16
1.设计任务
1.1设计题目：
平压印刷机的原理设计
总体图如下：
1.2设计要求：
（1）刷墨滚筒2离开蘸墨滚筒后，蘸墨滚筒1转过某一角度，然后停止转动，当刷墨滚筒滚过均匀墨盘7后，均匀墨盘7转动某一角度，然后停止不动。
（2）、刷墨滚筒一离开蘸墨滚筒的同时，压板6开始向右摆动，当刷墨滚筒滚到位置II时，压板6开始向右摆动，夹纸框4相对压板向左摆动某一角度，以便装卸书页、
（3）刷墨滚筒2由位置II返回位置I
应完成任务:
（即与蘸墨滚筒1相接触）时，压板6向左摆动至极限位置，刚好与铅字印板3相接触，此时则印完一张书页，即印刷机完成一个工作循环。
以后的动作重复上述运动过程。
原始数据如下：
（1）印刷数量为30张/分钟
（2）在一个工作循环中，蘸墨滚筒1，均匀圆盘7先后分别转动60°和90°
（3）压板6的最大摆角为45°
（4）印刷面积为480×325mm
（5）机器所受最大工作阻力矩Mr=100Nm
1.3设计任务：
（1）完成总体方案设计
（2）传动及执行机构设计
（3）绘制总体运动简图、机构简图、运动循环图
（4）编写设计说明书
（5）小组答辩材料
2.执行机构的选定
由于平压印刷机是一个对运动精确度要求很高的机器，它是一种在多处运动时需要紧密配合的机器，因此我们可以认为应该选用可靠性较高的四杆机构来实现压板的摆动，同时利用两根与该四杆机构连接的杆件组成一个六杆机构，以带动刷墨滚筒进行摆动。
夹纸框也用一个与压板所用的四杆机构相连的四杆机构进行带动，它能够与压板机实现运动的配合。
同时考虑到蘸墨滚筒每次转动60°的需要，在各种待选机构中棘轮机构既能满足要求，成本也较低廉，故此我们决定采用棘轮机构实现蘸墨滚筒的运动。
由于槽轮机构对角度的掌控性高，因此匀墨圆盘用槽轮机构来实现。
2.1运动执行构件用到的机构及分析：
2.1.1压板摆动执行机构的选择：
（1）四杆机构：
结构简单、制作精度要求不高，运动精度高，可以承受较大的压力，装配容易适合低速运动，但效率低且占空间大。
（2）导杆机构：
传动效率低，有急回特性，但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，占用空间也较大。
（3）凸轮机构：
结构简单紧凑，响应迅速，易得到多种预期的运动规律，但不能传递较大的力，承受压力较小，制造复杂难加工，加工成本高，适合低速机构传动。
经比较分析，四杆机构结构简单，工作可靠，设计方便，且传动精度能够满足预定的运动要求，且对加工的精度要求不高，成本较其它构件低，因此决定选择四杆机构。
压板曲柄机构的设计如下：
2.1.2刷墨滚筒摆动执行机构的选择：
（1）四杆机构（由压板联动的四杆机构）：
运动精确，压板回程能够工作，充分利用了机构的运动特性，提高了机械效率，但总的传动效率低，占用空间大。
（2）四杆机构（独立）：
工作可靠，结构简单，但为了保证四杆机构曲柄转动的配合，制造较为复杂，尺寸大，机构效率低
（3）凸轮机构：
结构简单紧凑，响应迅速，易得到多种预期的运动规律，但凸轮机构的转角要小于90°，故还需要一个齿轮传动机构变换角度，机构的效率低。
（4）导杆机构：
机构小，转角要小于90°，则还需要一个齿轮传动机构，进行角度变换，机构效率低。
通过对以上四种执行机构进行比较分析，四杆机构运动可靠，尽管传动效率较低，但能较好的满足传递运动要求，而凸轮机构加工和设计都比较复杂，导杆机构干涸需要学额外的传动机构，对于四杆机构，当与压板联动时，机构效率较高，且能使机构更加紧凑，因此，我们最终选定了与压板联动的四杆机构。
刷墨滚同双摇杆机构的设计如下：
2.1.3蘸墨滚筒的转动：
（1）槽轮机构：
结构简单，外形尺寸小，机械传动效率高，并能平稳、间歇地进行转位，但传动时存在柔性冲击，且槽轮的转动不是匀速转动，精确度稍低。
（2）棘轮机构：
结构简单，制造容易，运动可靠且容易在较大范围内调整棘轮轴每次转过的角度大小，但工作时有较大的冲击和噪声，而且运动的精度较差且易磨损，不宜用于高速场合。
（3）不完全齿轮机构：
结构简单，制造容易，每次转过角度可调，但加工精度要求高，而且不存在止回构件
（4）凸轮式间歇运动机构：
定位精度高，机构结构紧凑，可适应高速高精度的分度机构，但加工精度要求高，对装配、调整要求严格。
通过对以上四种机构进行比较，棘轮机构相对其它三种机构，结构较简单，运动实现可靠，能够满足运动要求，因此决定选择棘轮机构。
蘸墨滚筒棘轮机构设计如下：
2.1.4匀墨油盘转动：
（1）槽轮机构：
结构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位，但传动时尚存在柔性冲击，槽轮的转动不是匀速转动，并且要与刷墨滚筒的转动进行配合，难度较高，常用语速度不太高的场合
（2）棘轮机构：
结构简单、制造方便、运动可靠，且容易在较大范围内调整棘轮轴每次转过的角度的大小，主动关系可互换，动程可在较大的范围内调节，动停时间比可通过选择合适的驱动机构实现，但工作时有较大的冲击和噪声，而且运动精度较差，不宜用于高速运动场合。
（3）不完全齿轮机构：
结构简单，制造容易，每次转过角度可调，但加工精度要求高，且主、从动轮进入啮合时速度有突变，冲击力较大。
（4）凸轮式间歇运动机构：
定位精度高，机构结构紧凑，可适应高速高精度的分度机构，动载荷小，无刚性和柔性冲击，适合高速运转，无需定位装置，定位精度高，但加工精度要求高，对装配、调整要求严格。
通过对以上四种机构进行比较分析，槽轮机构结构简单可靠，对角度的掌控性好，传递效率高，加工较方便，因此最终选定了槽轮机构。
匀墨油盘转动槽轮间歇机构设计如下：
3传动线路设计
3.1平压印刷机初步传动线路
以电动机为原动件，作为动力输入，通过带传动，齿轮传动两级减速，最终动力在一个锥齿轮上，此时曲柄与该锥齿轮固结。
一方面，通过一个曲柄摇杆机构，实现压板的摆动。
另一方面，通过一对锥齿轮啮合，使动力源的旋转方向改变，使得动力向上输入，并最终传至圆盘，最终实现圆盘的间歇转动。
此时压板摆动，将压板作为动力，一方面，通过一个双摇杆机构，实现棘轮机构的间歇转动，另一方面，通过另一个双摇杆机构实现滚墨圆筒的摆动。
3.2电机的选择
要求：
印刷速度为：
30张/min（即主轴的转速也为：
30r/min）。
1°选型依据的主要指标：
（1）输入轴功率
（2）输出轴力矩
（3）两者关系：
P=Tn2/（9549*u）
注：
P——输入轴功率（Kw）；T——经过计算修正过的力矩数值（N*m）
n2——输出轴转速（r/min）；u——减速机的转动效率
2°选型计算步骤：
（1）主轴的理论力矩
根据使用要求，计算出主轴的理论输出力矩T1.
T1=9549*{P}kw/{n}r/min
P=0.02（蘸墨）+0.35（刷墨）+0.02（匀墨）+0.35（压印）+0.01（夹纸）
=0.75kw
T1=9549*0.75/30=238.725N.m
（2）输出轴理论力矩的修正
由于使用环境温度的不同与工作运转中受力变化，所以在进行实际考虑的时候必须要对理论力矩进行修正，以保证减速器的正常运作和使用寿命。
T=T1*a1*a2
注：
T——选型用力矩（N*m）T1——理论计算力矩（N*m）
a1——环境温度系数（见表1）a2——工作运转过程中受力变化状况系数（见表2）
表1
环境温度（oC）
10~25
26~30
31~40
41~50
a1
1
1.2
1.4
1.6
表2
运行状况
24小时内运行的实际时间（小时h）
<2
>2~10
>10~24
平稳运行
0.8
1
1.2
中等冲击载荷
1
1.2
1.4
加大冲击载荷
1.25
1.5
1.75
备注
如果在运行过程中每小时开启次数或者正方转，换向次数等于或大于12次，那么是哪个表中的数值应再乘以1.2.
本机器工作的环境温度在26~30（oC）范围内，所以a1=1.2，在工作中所受到的载荷为中等冲击载荷，工作时间在10~24小时范围内，所以a2=1.4
则
T=238.725*1.2*1.4=401N.m.
3°输出轴功率的计算
P=Tn2/（9549*u）
注：
P——入力轴功率（Kw）T——经过计算修正过的力矩数值（N*m）
n2——输出轴转速（r/min）u——减速机的转动效率，由下表查取。
表3
V带传动
η1=0.94
圆柱直齿轮传动（8级精度）
η2=0.97
凸轮机构传动
η3=0.95---0.97
棘轮机构传动
η4=0.95—0.97
四杆机构传动
η5=0.969
槽轮机构传动
η6=0.95—0.97
不完全齿轮传动
η7=0.96---0.98
算得电机输入功率P=0.8592kw
电机的转速计算：
由公式
注：
n为电机的转速；
（最终的传动比
为带轮的传动比
乘以齿轮的传动比
）；
为执行构件的转速（由给定条件可知
=30r/min）。
又知
=2~4；
=4~6；故总的传动比
=8~24。
因此n=（8~24）*
=（240~720）r/min
综合P=0.8592kw，n=（240~720）r/min；
经查电机选型手册可得：
选定的电机的型号为：
Y2-100L2-8-11（功率为1.1kw，额定转速为700r/min）符合要求，下面将对电机的传动比进行分配：
由于选定电机额定转速为700r/min，故
=n/
=23.3，故选定带轮传动比为
=4，齿轮传动比
=5.83。
4.总体运动方案设计
4.1系统运动方案设计拟定
4.2运动循环图
运动循环图
5、参考文献：
[1］孙恒，陈作模.机械原理【M】.北京：
高等教育出版社，2001.
[2］机械设计实用手册编委会编.机械设计实用手册.北京：
机械工业出版社.2008.4.
[3］中国机械工程学会，中国机械设计大典编委会编著，中国机械常用大典.江西：
江西科学技术出版社.2002.1.
[4］时忠明，吴冉.常用的四杆机构及其创新设计.北京：
北京大学出版社.2009.8.
[5］郑淑敏.电机选型手册.北京：
机械工业出版社.2006.2.
6、心得：
机械原理课程设计是机械原理课程很重要的一个组成部分，通过课程设计可以巩固课本上的理论知识，将所学的知识进行一个系统的运用，而且进一步了解一台机器的是怎么做出来的，它的功能实现原理是怎样的。
这对我们以后的设计实践是一个很好的锻炼机会，而且可以和老师同学交流自己的方案，从中得到进步。
首先感谢陈敏钧老师的指导，我们才能顺利的完成原理的设计。
由于之前我参加过机械创新大赛，对机械原理和机械设计的相关只是有一个整体的概念，并且对CAD软件有一定的掌握，所以我们组设计时很快就上手了了。
在老师给定了题目以后，当天下午我就组织我们组进行讨论，将可能实现运动的一下机构进行了分析和比较，从中选择最佳的实现方案，最终把大致的方案确定下来了，其中包括传动方案，执行机构运动方案。
接下来我们依照对给定的一些要求，对机构的设计进行了理论的计算和校正，依照课本上的机构设计方法，我们借助CAD和一个连杆机构设计小软件对选定的几种机构进行了设计，其中大致确定了各个杆件的长度。
虽然自己有点经验，但是在经验丰富的陈敏钧老师面前，我们还有很多的东西要去学习和积累。
所以第二天一早我我们就把前天晚上做的设计给老师检查了。
大致的原理是没有什么大的问题，但是就具体的一些细节问题还是没有注意到，在老师的指导之下，我们下午又进行了整体的优化，最后又给老师检查了一遍。
基本上没有什么大的问题。
考虑到期末考试将近，我们加紧时间设计。
6月29晚上在我们组所有成员将说明书和CAD图纸的电子档全部做完。
通过本次的课程设，培养了我们综合运用机械院原理及其他相关课程的理论知识来解决实际问题的能力，一定程度上做到了学以致用。
在设计期间，我们同学之间相互帮助，一起讨论遇到的问题，培养了我们的团队精神。
本次课程设计不仅仅是对于自己所学的知识的一次系统的总结和运用，还是对我们解决实际能力的一种提高。
由于本次课程设计的时间比较短，还有很多不足的地方。
在老师的指导之下我们组课程设计在2010-6-29号完成。
7、建议：
希望以后将课程设计放在离考试较远的周次，这样我们能够更好的进行设计，而不是只是为了应付老师，把这个当做一种任务，草草的了解。
这样对于学生综合运用知识的能力不是很好。
不仅只是针对我们机械原理的课程设计，就是其他的实践也希望能够把学生的考试复习时间考虑到内。
制定出更好的教学方案。
仅保留个人看法！
！
！
谢谢！
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