【精品】平台印刷机主传动机构设计

09平台印刷机主传动机构设计

一、设计圈目

设计平台印刷机主传动机构。

平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅版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版上)、压印、收纸等四部分组成。

如图2．48所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的滚筒与嵌有铅版的版台之间进行的。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。

图2.48 平台印刷机工作原理图2.49 版台工作行程三区段版台工作行程中有三个区段(如图2．49所示)。在第一区段中，送纸、着墨机构(未画出)相继完成输纸、着墨作业；在第二区段，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。

本题目所要设计的主传动机构就是指版台的传动机构Ⅰ及滚筒的传动机构Ⅱ。

二、原始数据及设计要求

(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，滚筒作连续或间歇转动；

(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)为保证整个印刷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所要求实现的生产率(即每小时印刷张数)、版台往复运动的

项目类型低速型高速型

印刷生产率（张/小时）1920~2000 4000~4500

版台行程长度（mm）730 795

压印区段长度（mm）440 415

滚筒直径（mm）232 350

电机参数功率（KW） 1.5 3.0 转速（r/min）940 1450

(5)要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。

三、设计方案及讨论

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，即滚筒表面点的线进度和版台速度相同，这可在运动链中加入运动补偿机构，使两者达到良好的配合。由此出发构思方案。

1．版台传动机构方案

(1)六杆机构图2．50所示六杆机构的结构比较简单，加工制造比较容易；作往复移动的构件5(即版台)的速度是变比的，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2.50 六杆机构图2.51 曲柄滑块机构与齿轮齿条机构组合

(2)曲柄滑块机构与齿轮齿条机构的组合图2．51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C的行程大一倍。此外，由于齿轮中心C(相当于滑块的铰链中心)的轨迹对于点A偏置，所以上齿条的往复运动有急回待性。

(3)双曲柄机构、曲柄滑块机构与齿轮齿条机构的串联组合图2．52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C的行程的两倍。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2.52双曲柄机构和差动齿条组合机构图2.53 齿轮齿条机构

(4)齿轮可作轴向移动的齿轮齿条机构图2.53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2×2m2)，对印痕浓淡均匀性要求较高时采用。

2．滚筒传动机构方案

(1)齿轮齿条机构(转停式滚筒的传动机构) 图2．54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相等的要求。

图2.54 滚筒的齿轮齿条机构图2.55 滚筒的定位装置

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2．55)。由于滚筒时转时停，惯性力矩较大，不宜用于高速。

(2)齿轮机构图2．56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2．53)配合使用。

图2.56 滚筒的齿轮传动机构图2.57 滚筒的双曲柄传动机构

(3)双曲柄机构图2．57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滚筒好。

3. 版台传动机构与滚筒传动机构方案的配合

根据上述各机构方案特点可将版台传动机构与滚筒传动机构方案按下述方式配备形成

四种主传动机构方案。

主传动机构方案序号ⅠⅡⅢⅣ

滚筒传动机构方案序号 1 1 2 3

版台传动机构方案序号 1 2 4 3 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，为了保证该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2．58所示凸轮补偿机构。

图2.58 版台运动补偿机构

其余方案可由设计者构思。

四、设计步骤

1．设计和选择方案

平台印刷机主传动方案的设计与选择，可根据原始数据和设计要求，并充分考虑各种方案的特点进行。此外还应考虑以下几个方面的问题：

(1)要求的生产率；

(2)印刷纸张幅面大小(幅面大，版台运动的匀速要求较高)；

(3)机构的结构实现的可能性；

(4)传力特性。

2．确定设计路线

以平台印刷机主传动机构设计方案Ⅳ为例，来说明设计路线。

首先根据生产率及压印区的速度变化较小的要求，设计滚筒的双曲柄机构；然后根据版台的往复运动行程并考虑有急回特性的要求，设计实现版台运动的曲柄滑块机构；再根据滚筒表面点的线速度与版台运动速度在压印区尽可能接近的原则，设计串接在曲柄滑块机构前的双曲柄机构；最后，对已设计出的机构进行运动分析并根据压印区接近匀速的要求，确定该区间位置，再求出在该区间内运动时滚筒表面上的点转过的弧长及版台上与之相接触的一点的位移之间的差值，从而可得出凸轮机构从动件(图2．58的下齿条)的位移曲线并据此设计出该凸轮轮廓曲线。

由于此方案比较复杂，建议只要学生设计版台的传动机构(即包括版台传动机构中的双曲柄机构、曲柄滑块机构、用于运动补偿的凸轮机构)。

3．设计曲柄滑块机构

根据版台往复运动的行程，求得滑块铰链点的行程；选定连杆长L与曲柄长R之比λ=L/R (一般可在2.8~4之间选取)、偏距e与曲柄长R之比δ=e/R(一般在0.3~0.4之间)；据此，可求出R、L、e。

4．设计版台的双曲柄机构