设计平台印刷机的版台的传动机构Ⅰ及滚筒的传动机构Ⅱ.docx
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设计平台印刷机的版台的传动机构Ⅰ及滚筒的传动机构Ⅱ
一、工作原理
平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅板上凸出的痕迹借助于油墨压印到纸张上。
平台印刷机一般由输纸、着墨（即将油墨均匀涂抹在嵌于版台上的铅板上）、压印、收纸等四部分组成。
如图6-9所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的卷筒与嵌有铅板的版台之间进行的。
整部机器中各机构的运动均由同一电动机驱动。
运动由电动机经过减速装置i后分成两路，一路经传动机构Ⅰ带动版台作往复直移运动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回转运动。
当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。
版台工作行程中有三个区段。
在第一区段中，送纸、着墨机构相继完成输纸、着墨作业；在第二区段中，滚筒和版台完成压印动作；在第三区段中，收纸机构进行收纸作业。
二、机器的运动方案分析及选择
（一）设计基本要求
（1）要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：
版台作往复直移运动，滚筒作连续间歇转动
（2）为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等。
（3）为保证整个幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内（应尽可能小）；
（4）不同类型的平台印刷机的要求实现的生产率（即每小时印刷张数），版台往复运动的行程长度及其他设计参数
（二）主传动运动方案分析及选择
根据前述设计要求，版台应作往复移动，行程较大，且尽可能使工作行程中有一段匀速运动（压印区段），并有急回特性；滚筒作间歇（滚停式）或连续（有匀速段）转动。
这些运动要求不一定都能得到满足。
但一定要保证版台和滚筒在压印段内保持纯滚动关系，即滚筒表面点的线速度和版台速度相等，这可在运动链中加入运动补偿机构，使两者运动达到良好的配合。
由此出发构思方案。
1、版台传动机构方案
方案一：
六杆机构。
图3-9所示六杆机构的结构比较简单，加工制造比较容易；作住复移动的构件5（即版台）的速度是变化的，有急回特性。
有扩大行程的作用；但由于构件数较多，故机构刚性差，不宜用于高速；此外，此机构的分析计算比较复杂。
图3-9图3-10
方案二：
曲柄滑块机构与齿轮齿条机构的组合。
图3-10所示机构由偏置曲柄滑块机构与齿轮齿条机构串联组合而成。
其中下齿条为固定齿条，上齿条与版台固连在一起。
此组合机构最重要的特点是版台行程比铰链中心点
的行程大一些。
此外，由于齿轮中心
（相当于滑块的铰链中心）的轨迹对于点
偏置。
所以上齿条的往复运动有急回运动。
方案三：
双曲柄机构、曲柄滑块机构与齿轮齿条机构的串联组合图3-11所示组合机构的下齿条也是可移动的齿条。
故可由下齿条输入另一运动，以得到所需的合成运动；当不考虑下齿条的移动时，上齿条（即版台）运动的行程也是转动副中心点
的行程的2倍。
这里用两个连杆机构串联主要是考虑到用曲柄滑块机构满足版台的行程要求，而用双曲柄机构满足版台在压印区中近似匀速的要求和回程时的急回特性要求。
图3-11图3-12
方案四：
齿轮可作轴向移动的齿轮齿条机构。
图3-12所示齿轮齿条机构的上、下齿条均为可移动的齿条．且都与版台固接在一起。
当采用凸轮机构（图中未示出）拨动齿轮沿其轴向滑动时，可使齿轮时而和上齿条啮合．时而和下齿条啮合，从而实现版台的往复移动。
若齿轮作匀速转动，则版台作匀速往复移动。
这将有利于提高印刷质量，使整个印刷幅面的印痕浓淡一致。
但由于齿轮的拨动机构较复杂，故只在印刷幅面较大（如
），对印痕浓淡均匀性要求较高时采用。
2、滚筒传动机构方案
图3-13图3-14
方案一：
齿轮齿条机构（转停式滚筒的传动机构）。
图3-13所示的滚筒是由版台上的齿条带动滚筒上的齿轮转动的，因而可保证滚筒表面点的线速度和版台速度在压印区段完全等的要求．
此种机构的特点是结构简单，易于保证速度同步的要求。
但当版台空回时，滚筒应停止转动，因而应设置滚筒与版台运动的脱离装置（如滚筒与齿轮间装单向离合器等单向运动装置）及滚筒的定位装置（如图3-14）。
由于滚筒时转时停，惯性力矩校大，不宜用于高速。
方案二：
齿轮机构。
图3-15所示的滚筒是由电动机通过带传动及齿轮减速后，由齿轮机构直接带动的。
因而其运动速度是常量。
当与其配合的版台由非匀速机构（如前述版台传动机构方案1、2、3带动时，很难满足速度同步的要求，因而此种机构方案一般只和版台传动机构方案4（图3-12）配合使用。
图3-15图3-16
方案三：
双曲柄机构。
图3-16所示为双曲柄机构与齿轮机构串联组成的滚筒传动机构。
此传动机构为非匀速运动机构，但当设计合适时，可使滚筒在压印区段的转速变化平缓，这样既可保证印刷质量，又可减小滚筒直径。
因为这种机构的滚筒作连续转动，所以其动态性能比转停式性能简好。
值得指出的是：
（1）印刷机主传动机构方案Ⅰ、Ⅱ中应加设滚筒与版台的运动脱离机构及滚筒定位机构；
（2）在按主传动机构方案IV设计时，为了保证滚筒表面点的线速度与版台往复运动速度在压印区段完全一致，一般应加设运动补偿机构。
如图3-17所示凸轮补偿机构。
其它设计方案可由学生自行构思。
图3-17
（三）方案比较及组合
各版台传动机构和滚筒传动机构的优缺点在阐述方案时已详细说明，这不再重复，综合比较我们选用版台传动机构选方案二，滚筒传动机构选方案一的组合。
三、机构系统的尺寸设计
（一）曲柄滑块运动尺寸设计
符号说明：
e曲柄滑块机构偏距，l为连杆长度，r为曲柄长度，
为极位角，
由版台的行程
得曲柄滑块机构的行程为730/2=365，
查资料知
值在到4之间，
值在到之间我们取
，结合数学解三角形知识能得：
由此得行程系数：
（二）凸轮的设计
因曲柄与凸轮为同一输入轴，转速相同，当版台移动的距离为440mm。
即印刷过程结束。
要求滚筒被抬起，当曲柄转过113度时完成印刷过程。
所以设基圆半径为20mm，推杆行进20mm
凸轮运动规律如下：
运动角运动规律
0º-74º等速上升20mm
74º-187º推杆远休止
187º-261º等速返回20mm
261º-360º推杆近休止
我们参照机械原理教材中第九章第三节中摆动滚子推杆盘形凸轮机构用解析法作出了凸轮的轮廓，如下：
（三）机构运动、位移、速度、加速度分析
（1）示意图
（2）运动分析图
曲柄由0°转到360°0°-59°
120°-219°
300°-359°
（3）运动线形图
（4）运动仿真图
四、数据验证分析
其次，我们探究曲柄滑块中滑块的位移及速度。
建立直角坐标系，先建立相关位移函数，由图可得：
则：
将
代入得
我们用数学软件Mathematica作出其图像如下：
由图看出其类似正统函数，但我们近似认为其是折线，折线斜率则为加速度由图可算出：
由此可估算版台运动一次时间：
根据我们日常生活常识,这是合理的。
五、机器运动简图
六、运动循环图
曲柄：
从0º—187º是版台前进，187º—360º版台返回
滚筒：
323º—37º回落，37º—150º压印，150º—224º抬起，224°-323°抬起后停止
七、传动系统方案设计
为了满足不同的工作需要，仅用一对齿轮组成的齿轮机构往往是不够的，需用由一系列齿轮所组成的齿轮机构来传动。
这里用的就是轮系。
1．原动机的选择：
由工作状况，选择低速型，印刷生产率1920—2000张/小时，电动机功率。
转速为940r/min，所以选择Y系列三相异步电动机的Y100L—6。
其额定功率为，满载转速940r/min。
2．总传动比的计算：
总传动比为电动机转速与曲柄转速之比。
因曲柄每转一周印刷一张为一个周期。
所以n=1920/60=32张/min
I=nH/n=940/32=
3．各级传动比的计算：
第一级传动比i1=
第二级传动比i2=
第三级传动比i3=
第一级为带传动，设z1=20所以Z2=50Z3=20Z4=50Z5=20Z6=20
实际传动比为is=××=
曲柄实际转速为ns=nH/is=940/=min
八、总结与感想
机械原理的课程设计终于结束了，在这段时间我的感受颇深，从中学会了很多的知识，得到了很多宝贵的东西。
在设计的最初，我们小组的成员在一起讨论了很长时间，给我最深的感觉就是掌握的知识太少，所掌握的内容不能很好的运用。
组长分配我的第一个任务就是看书，了解书中的知识点，以便后面的计算。
通过这一会的阅读从中也收获不小。
在之后的讨论中也学会了发现问题并且解决，在设计的过程中出现了很多的问题，在组长的带领下我们都一一解决了这些问题。
我也从组长的身上学到了不少的东西。
跟着组长的思路大家共同的努力，圆满的完成了本次课程设计。
九、参考文献
[1]西北工业大学孙桓等主编的《机械原理》高等教育出版社2006年第七版
[2]上海机械专科学校马永林主编的《机械原理》高等教育出版社2008年3月第三版
[3]高职高专系列教材编委会委员隋明阳主编的《机械设计基础》2002年第一版
[4]西安航空职业技术学院郭红星、张超主编的《机械设计基础》2006年第一版
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