平台印刷机课程设计说明书

设计题目：平台印刷机主传动机构运动简图设计

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2010年7月7日

一、设计题目：平台印刷机的主传动机构的运动简图的设计

设计条件：平台印刷机的工作过程有输纸、着墨、压印和收纸四部分组成，主运动是压印卷有空白纸张的滚筒与嵌有铅字的版台之间纯滚动来完成。设计的条件是版台的移动速度严格等于滚筒表面的圆周速度，再次为了提高生产的效率，要求版台的运动有急回运动特性。

二、机械运动方案的确定与论证

由电动机到版台之间的运动是将转动转化成平面的运动。这种转换运动的方法有很多种，常见的方法有摩擦传动、齿轮齿条传动、螺旋机构传动、凸轮机构传动、曲柄滑块机构以及组合机构等。此设计课题的要求为了提高生产效率要求版台的运动具有急回特性，因此我们要在凸轮传动机构、曲柄滑块机构以及组合机构中选取最佳方案。

由此分析我们可以采取可以实现较好机械运动条件的组合运动的方案。在组合运动机构之中，采用曲柄滑块机构和双曲柄机构以及凸轮机构等进行组合。在传动链的终端要求滚筒和版台的瞬时速度必须相等，这样才不会出现字迹模糊。当主传动机构不能满足上述条件的时候我们还需要设计补偿机构来调节。补偿机构可以采用凸轮传动机构来实现，凸轮传动机构具有传递精度高的优点。可以实现对机构误差的微细调节。

传动机构Ⅰ的参考方案可由双曲柄机构 AABB和曲柄滑块机构BCD串联组成，将曲柄AA的转动转变为D点往复运动。当齿条固定不动的时候，中心为D 的行星齿轮将带动齿条移动，并且将齿条固定在印刷版台的下部，以期实现齿条与版台的联动。下部的齿条与有凸轮组成的补偿机构相连实现补偿。其中凸轮与从动曲柄BB为同一构件，主动曲柄AA的转动与滚筒的转动同步。当上部与版台固结的齿条的工作移动速度偏离要求的时候，可以通过凸轮的轮廓曲线进行调节，控制下部齿条补偿移动来补偿误差。

另一个传动机构Ⅰ设计为双曲柄机构，可以用于带动滚筒的转动。各个杆的尺寸已知。两个传动机构通过一对齿轮传动建立其运动关系。齿轮参数i = 1 ，m= 4 mm ，z = 105 。

三、设计过程用到的全部原始数据

双曲柄滑块机构的杆长数据：

h1= h2= h3= h4=

机架长： l4 = mm

传动齿轮的参数： i =1 m = 4 mm z = 105 α的初始角： ︒=791.3010ψ ︒=438.1130ϕ β的角度： 8472.14=β

65683.127=+'αα

滚筒的直径：mm 360=φ

版台往复行程： 795 mm

印刷纸张的设计幅面： 415 * 590 mm2 生产率： 4400---4500 张/小时

电动机功率：3 kw 转速： 1450 rpm 参数δλ及的值： 6.3=λ 和32.0=δ 凸轮位移：mm S 130)1(= mm S 370)10(=

四、机械运动机构的设计方法说明

1、曲柄滑块机构的尺度综合

/l r λ= /e l δ=

D 点的位置方程为：

22

2

sin cos cos cos (1)22x r l r l φδδφαφλλ=⋅+⋅=+-+-

D 点的速度加速度方程为：

1

(sin sin 2cos )

2ds v rw dt φφδφλ==+-

21

1

(cos cos 2sin )(sin sin 2cos )

rw r αφφδφεφφδφλ

λ

=+

+++

-

滑块的行程长度：

22

2(2)

1H r δλλ=+-

工作行程的最小传动角：

11

11

()cos cos r e l r δλ---==-

回程的最小传动角：

21

11()cos cos r e l r δλ--+==+

2、双曲柄机构的位置分析

为了改善版台的速度特性，机构I 设计成串联机构。第一级为双曲柄机构

ABCD ，其主动曲柄DC 用一级速比i = 1 的圆柱齿轮与机构II 的原动曲柄h3连

接。机构II 的从动曲柄h1则与滚筒同步转动。 由滑块位移计算1ϕ：

12cir

S R ϕ⋅=

几何关系为：

2224321411313

131333111

231

2cos 2cos cos 2sin sin 0sin cos 0

cos sin cos h h h h h h h h A B C K C K K h A B ψψψψψψψψψψ+----=⋅+⋅-=-=-==式中：

3、曲柄滑块机构的位置分析

由滑块位移求对应的曲柄转角

1ϕ：

00cos cos sin sin S

x r l e r l S x S ϕαϕα

=-=+=+=

2arctan

e x z

ϕ++=⋅

4、用函数平方逼近法设计双曲柄机构

机构的位置方程：

2222431231132cos 2cos 2cos()0l l l l l l l l ϕαϕα+--+---=

031

13

22223121

/(1)/2l l p l p l l l l p ==-=++-

所谓的平方逼近法设计就是以结构误差的均方根值最小为目的，做逼近函数机构的设计。

5、凸轮机构的设计

由于印刷机的版台和滚筒各有一套独立的运动系统驱动，为了保证印刷质量，在压印阶段，滚筒表面点的线速度必须和版台的移动速度保持相等。在设计时要满足这一要求。若在压印区的滚筒的表面点的先速度和版台移动速度尚有一定的差别，则要采用凸轮机构进行运动补偿。

1)设版台的传动系统未安装补偿凸轮机构，且下齿轮为固定齿条。编主程序对此进行运动分析。可以求得版台的位移曲线Sp--ϕ以及速度曲线Vp--ϕ 2）编主程序对滚筒的传动系统进行运动分析，求出滚筒表面点的位移曲线Sc--ϕ以及速度曲线Vc--ϕ

3)按照上述曲线选定同步区（压印区）。压印区的始点一般应为同速点。压印区应该根据压印行程要求选在速度变化较小的区域。即Vc Vp V -=∆较小的