自动机械 课程设计--平台印刷机机构设计

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自动机械课程设计--平台印刷机机构设计

SHANDONGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY

自动机械课程设计说明书

题目:平台印刷机机构设计

学院:农业工程与食品科学学院

班级农机1004班

学号: 1011044042

设计者陈志强

指导教师宋井玲

2013 年 6 月 28 日

目录

1、平台印刷机的工作原理 (3)

1.1、工作原理及工艺动作过程的分析 (3)

1.2、设计要求与技术条件 (3)

2、设计思想 (3)

2.1.执行系统: (3)

2.2.传动系统 (3)

3、参考设计方案 (4)

1.3.1. 版台运动执行机构选型 (4)

1.3.2. 滚筒回转机构选型 (5)

4、平台印刷机(高速型)的设计方案 (6)

1.4.1. 版台运动执行部分设计方案 (6)

5、执行部分机构选择及具体的尺寸计算: (7)

5.1.曲柄滑块: (7)

5.2.双面齿条 (8)

5.3.齿条上侧的齿轮 (8)

1、平台印刷机的工作原理

1.1、工作原理及工艺动作过程的分析

通过几天的讨论并在仔细分析了任务书之后发现,即使是低速型的印刷机印一张纸的时间也仅仅是1.8-1.875秒,这需要一个极其高级精密的送纸、着墨、收纸机构的支持,并且这两个过程都是很短暂的,在此暂且不谈,本题目主要考虑版台的传动机构Ⅰ及滚筒的传动机构Ⅱ(如图下所示)。设计时应该体现出压印时的匀速、版台返回时的急回。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带动滚筒作连续回转运动。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,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。第一与第三区段是极其短暂的。

图一平台印刷机的工作原理

1.2、设计要求与技术条件

⑴平台印刷机的主运动:版台的往复直线移动及滚筒连续的转动;

⑵为保证印刷质量,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的线速度必须与版台的移动速度相等;

⑶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线速度变化尽可能小;

⑷本平台印刷机所要求实现的生产率,即每小时印刷的张数为1920~2000,版台的行程长度为730 mm ,压印区段长度为440 mm ,滚筒直径为232 mm ,电机功率1.5 KW,转速940 r/min。

⑸要求机构传动性能良好,结构紧凑,制造方便。

2、设计思想

初次设计,参考了课程设计指导书,认为应该遵循设计时的一些原则。

2.1.执行系统:

应尽量简化和缩短运动链,使结构简单、空间布局紧凑,重视安全因素。

2.2.传动系统:

应该考虑符合执行系统的工况要求并与原动机的机械特性相匹配,考虑工作要求传递的功率和运转速度,考虑提高传动效率,考虑结构布置,考虑经济性,考虑机械安全运转和环境条件。

1.为了提高印刷效率,版台必须急回,而送纸着墨收纸其实是一个非常短暂的过程,设计时几乎可以忽略。可以考虑水平凸轮或者偏置曲柄带动版台。

2.如果滚筒不能保证和版台在任何时候都有相同的线速度,可以考虑离合装置适时把滚筒与传动齿轮脱离。如果设计时就能保证滚筒和版台没有相对线速度,则可以允许滚筒连续转动以便简化装置。

3.按照每小时印2000张的速度计算,滚筒的转速是33.33 r/min,而电机的转速是940 r/min,传动比为28.20,传动比不是很大,所以不应该有大小相差很大的两个齿轮,况且原则上也是应该尽量避免这种情况的。

3、参考设计方案

在整个设计过程中考虑了许多机构,这些机构能够达到要求,但是由于这些方案都存在一些缺点,没能成为最终的方案,而这些方案的思路是可以应用到其他设计中的。

3.1. 版台运动执行机构选型

⑴凸轮机构:考虑到版台的运动比较复杂,需要有匀速和急回,而凸轮能满足这样的条件,所以设计出如下图的方案。

图二参考机构1

这个方案的优点是能够通过设计凸轮轮廓线来实现版台的匀速、急回运动。缺点是需要一根很长、质量很高的弹簧,实际运行中弹簧容易疲劳以至破坏,这个方案成本很高。

⑵六杆机构的结构比较简单,加工制造比较容易,且有急回特性和扩大行程的作用,但由于构件数较多,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。

图三参考机构2

⑶曲柄摇杆-齿轮齿条组合机构:

通过摇杆的摆动控制齿轮的左右移动,这种机构类似于六杆机构,加工比较容易,有急回,但是不宜用于高速。机构分析的计算比较复杂。曲柄部分会承受很大的力,这对曲柄的材料就有一定要求,也应该考虑一下经济性。

图四参考机构3

⑷曲柄滑块-齿轮齿条组合机构

组合机构由偏置曲柄滑块机构与齿轮齿条机构串联而成。下齿条是固定的齿条,上齿条是移动的双面齿条且和版台连接。滑块的速度恰好是版台的2倍,且有急回。

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图五参考机构4

3.2. 滚筒回转机构选型

⑴转停式滚筒的齿轮齿条传动机构:由版台上的齿条带动滚筒上的齿轮实现版台和滚筒间的纯滚动。该机构结构简单,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,因而需要增加滚筒与版台间的脱离机构,以便版台空回时滚筒与版台脱离。滚筒与版台运动的脱离装置可采用棘轮式超越离合器,如下图。

图六 棘轮式超越离合器

当21ωω与大小不同或者方向相反时,滚筒外圈与内圈的齿轮脱离,达到转停的效果,但由于滚筒时转时停,惯性力矩较大,故不宜用于高速印刷场合。 这个机构只是让滚筒外圈与齿轮脱离,脱离后滚子随着版台运动,本质上并不能解决与版台脱离的问题,可以再加一个机构使滚筒在周期内固定部分停住,并且把运行到这部分时滚筒与版台接触的那部分削平一些,但是应该注意的是,计算时保证这部分不在压印区。

图七 压印实例分析图

⑵齿轮不定轴机构:如上图是滚筒上齿轮与机架连接部分机架的示意图,轴搭在机架上。在推程时加速度向右,正常运转;回程过程中,由于急回时有很大的加速度,加速度在斜槽方向有分量使滚筒和齿轮与齿条分开。

这个机构利用加速度使齿轮与齿条分开,但是最大的问题就是不稳定,噪声大,易磨损。可以加些缓冲机构。

⑶利用凸轮控制滚筒和齿轮的轴,在滚筒回程时将滚筒抬起。

这样个机构的缺点是机构很不稳定,有波动,在高速运行中容易出现问题。且在滚筒质量无法确定的情况下,难以确定滚筒的运动情况。 4、平台印刷机(高速型)的设计方案

综合考虑优缺点之后,最终确定平台印刷机的方案如下。 4.1. 版台运动执行部分设计方案:

采用曲柄滑块机构,如下图,它的下齿条是固定的,上齿条是双面可移动

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