卧式印刷机课程设计.docx
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1、目录一、设计题目(1)工作原理(2)原始数据(3)设计任务二、总体方案设计(1)机构选型及组合,机械传动系统示意图(2)执行机构的运动循环图(3)基本机构拟定的计算机程序(4)电动机选择(5)总传动比计算及其分派三、减速器设计(一)减速器方案设计(1)减速器方案简图(2)减速器传动比分派(3)减速器运动动力参数计算(二)传动零件设计(1)齿轮传动设计计算(2)带传动设计计算(3)联轴器的选择(三)轴系设计(1)轴的设计计算(2)轴强度校核计算(3)轴承寿命计算(4)键联接校核四、设计感想五、附录六、参考文献一、设计题目 卧式印刷机卧式印刷机用于铅活版、铜锌版、简朴套色等印刷项目,曾普遍用于小型
2、印刷厂。(1)工作原理:其工作原理是复印原理,重要工序为:输纸、涂墨、压印、收纸等,如图1-1所示。印版装在活动版台上,纸张由纸筒携带,由收纸辊拉出,并通过压印滚筒在印版上作纯滚动和施加的压力来完毕印刷作业,滚筒与收纸辊间歇转动。在压印咬合之前,涂墨胶辊与版台接触把墨涂到印版上,在涂墨过程完毕后,涂墨胶辊抬起,并与排墨钢棍接触进行吸墨过程。压印从纸张的咬口开始到纸张的末尾渐次进行。压印过程连续整个工作行程的一段时间,印张在压印过程的每一瞬间只有一个狭长的条形面积与印版接触。压印过程中滚筒与版台之间无相对滑动,且收纸辊;版台在压印区内低速压印且速度波动较小。在压印完毕后,滚筒和收纸辊一并抬起,到
3、达一定的高度时,已经压印完毕的纸张将会被安装在一定高度上的裁纸刀裁断。在压印好的纸张被裁断之后,落在翻纸杆上,翻纸杆将会翻转一百八十度将纸翻压在托纸台上。如图1-2,电动机D经减速系统J减速后,动力分别由传动机构、输出。传动系统驱动滚筒与收纸辊以纸筒为圆心做摆动,驱动版台作往复直线运动,驱动翻纸机构作翻纸运动,驱动钢滚单向转动完毕排墨,驱动摆动(上摆,胶滚与钢滚接触吸取油墨;下摆,胶滚与版台接触完毕涂墨)。(2)原始数据滚筒直径约230mm,版台行程=730mm,压印段长度=440mm;翻纸转角=180(或取纸转角=42);排墨转角=45;BC杆摆角=38;版台重量=1500N;压印段工作阻力
4、=0.5kN;版台行程速比系数=1.05;机器运转速度不均匀系数许用值=0.03;主传动机构许用压力角=40,辅传动机构许用压力角=70;印刷机生产率2023张/小时;电动机转速=940r/min;电动机功率储备系数=1.2。(3)设计任务1设计减速系统设计减速传动系统。电动机转速=940r/min,要减到工作频率(生产率),试拟定传动方案及各级减速传动比的大小,绘制传动简图。说明机器的过载保护装置。 设计齿轮传动。若减速系统采用了齿轮传动,按等强度或等寿命条件设计齿轮传动,绘制齿轮传动啮合图。编写程序计算基本几何尺寸,验算重合度、小轮齿顶厚度、不根切条件及过渡曲线不干涉条件。 2设计滚筒、收
5、纸辊传动、摆动系统(传动系统) 设计运动方案,绘制机构示意图。 设计机构尺寸,绘制机构运动简图。 机构运动分析,打印结果数表,绘制输出构件的转角、角速度、角加速度图。 3设计铅版传动系统(传动系统) 运动方案设计,绘制机构示意图。 机构尺寸设计,绘制机构运动简图。 机构运动分析,打印结果数表,绘制输出构件的位移、速度、加速度图。 机构受力分析,打印结果数表,绘制等效驱动力矩、阻力矩图。 设计飞轮转动惯量,拟定电动机功率。 若对行程进行调节,请绘制可调行程的机构简图。并就实现行程变化的参数对机构进行运动分析和受力分析,输出必要的图表,得出对比结论。 4设计翻纸系统 (传动系统):设计运动方案,绘
6、制机构示意图。 设计机构尺寸,绘制机构运动简图。 机构运动分析,打印结果数表,绘制输出构件的转角、角速度、角加速度图。 5设计排墨、涂墨系统 (传动系统):设计运动方案,绘制机构示意图。 设计机构尺寸,绘制机构运动简图。 机构运动分析,打印结果数表,绘制输出构件的转角、角速度、角加速度图。二、总体方案设计(1)机构选型及组合,机械传动系统示意图(一)滚筒的系统的设计滚筒属于印刷过程,依据纯滚动,施与版台压力完毕印刷功能。滚筒是间歇运动,在印刷结束时滚筒在凸轮的作用下向上运动,使滚筒与版台分离,版台便于做回程运动。版台的部分与滚筒的部分是依靠齿轮传动,为了保证版台与滚筒的边沿同速,保证印刷质量。
7、方案一:通过滚筒与版台之间的摩擦来达成滚筒与收纸辊的间歇回转运动。规定:滚筒固定,版台左右间歇运动,同时上下运动。原理:当版台运动到一定的位置时,通过凸轮把版台抬起与滚筒接触,通过摩擦力使滚筒转动,并带动收纸辊的转动,使得滚筒与版台之间实现纯滚动的效果。设计的过程中发现:(1) 版台的重量很大,假如用凸轮把版台托起的话,那会需要很大的作用力,同时也会有很大的反作用力,这样会导致凸轮需要很大的扭矩,同时也会对凸轮导致很大的磨损,这样就会导致在途轮上浪费很多不必要的功,同时大大的减少了凸轮的寿命,导致机器寿命短。(2) 单纯地依靠摩擦力来保证滚筒和版台之间纯滚,是不也许的,滚筒由本来静止到和版台同
8、样的速度,必须有一个加速过程,这个过程中版台和滚筒之间将会出现相对滑动,这样就会出现纸张撕坏,墨迹不均,严重影响了纸张的印刷质量。方案一机构运动简图图2-1方案二:通过滚筒与版台之间通过齿轮与齿条啮合来达成滚筒与收纸辊的间歇回转运动。规定:滚筒做在凸轮的作用下以纸筒的中心为圆心做上下摆动。滚筒的端面上有齿轮,且齿轮的分度圆直径与滚筒直径相同。版台的侧面上装有齿条,切齿条与齿轮呈刚好啮合。收纸辊的线速度与滚筒的线速度相同。下面是机构运动简图机构运动简图图2-2机构立体图图2-3齿轮参数模数尺高纸筒直径滚筒齿轮圆直径惰轮直径收纸辊齿轮直径818200240100120运动循环图:图2-4上升距离随
9、角度的变化速度随角度的变化图2-5图2-6加速度随角度的变化图2-7(二)翻纸机构方案拟定(1)曲柄摇杆摆杆机构原理:通过一个缺少部分齿的齿轮,来带动曲柄所在的齿轮,曲柄通过滑块带动摇杆的摆动,摇杆通过滑块带动翻纸杆的摆动。规定:(1)大齿轮有齿的部分弧长与曲柄所在的齿轮的周长相同,即规定,大齿轮有的齿数与曲柄所在的小齿轮的齿数相同。(2) 摇杆的两个极限位置所在的高度应与翻纸杆的中心位置高度相同。且翻纸杆的位置应在两极限位置所呈的角的角平分线上。机构运动简图图2-8运动循环图:图2-9参数:齿轮模数(m)大齿轮直径R2小齿轮直径R1摇杆长L1中心距h1中心距h2曲柄长L2角度B5156.51
10、00115.4505025130涉及计算:大齿轮转过的角度a;小齿轮转过的角度b;摆杆转过的角度c;翻杆转过的角度d;翻杆角速度w翻杆的角加速度 k一个周期内,当大齿轮转过的角度小于130度时,对其他的构件无影响。当大齿轮转过的角度大于130度时:b=(a-130)*360/230;c=30-asin(25*sin(60+b)*PI/180)/(sqrt(25*25+50*50-2*2 5*50*cos(60+b)*PI/ 180 )))*180/PI;d=90-asin(100*sin(30-c)*PI/180)/(sqrt (115.4*115.4+100*100-2*115.4*100*
11、cos(30-c)*PI /180)))*180/PI-30+c;w=(dn+1-dn)*200/(an+1-an)k=(wn+1-wn)*200/(an+1-an)摆杆的弧度计算机程序以及运营结果见附录图2-10翻杆转过的弧度图2-11:角速度图像角加速度图像:图2-12图2-13由于此机构的角速度,角加速度的值过大,且变化的幅值也非常大,所以此机构不合理。(2)曲柄摇杆齿轮机构原理:通过一个缺少部分齿的齿轮,来带动曲柄所在的齿轮,曲柄通过滑块带动摇杆齿轮条的摆动,摇杆齿轮条通过齿轮啮合带动翻纸杆的摆动。规定:(1) 大齿轮有齿的部分弧长与曲柄所在的齿轮的周长相同,即规定,大齿轮有的齿数与曲
12、柄所在的小齿轮的齿数相同。(2) 摇杆齿轮条上的齿数应与翻杆半齿轮的齿数相同(3) 翻杆半齿轮的位置应在两极限位置所呈的角的角平分线上。且处在无变动啮合状态。机构运动简图图2-14运动循环图:图2-15参数:模数大齿轮直径小齿轮直径曲柄长度摇杆齿条半径翻杆齿轮半径角度5156.5100259030130涉及计算:大齿轮转过的角度 a;小齿轮转过的角度 b;摇杆(摇杆齿条)转过的角度c;半齿轮转过的角度d;翻杆角速度w翻杆的角加速度 k 一个周期内,当大齿轮转过的角度小于130度时,对其他的构件无影响。当大齿轮转过的角度大于130度时:b=(a-130)*360/230;c=30-asin(25
13、.0*sin(60+b)*PI/180)/(sqrt(25*25+50*50-2*25*50*cos(60+b)*PI/ 180 )))*180/PI;d=c*180/60;w=(dn+1-dn)*200/(an+1-an)k=(wn+1-wn)*200/(an+1-an) ;计算机程序及运营结果见附录运营结果的图表分析摆杆的弧度图像图2-16翻杆转过的角度图像图2-17翻杆角速度图像图2-18翻杆角加速度图像图2-19涂墨排墨系统原理:(1)通过有部分齿的齿轮来带动排墨钢辊的间歇转动。(2)通过凸轮来到带动涂墨胶辊的上下摆动。 规定:凸轮在上极限位置时,涂墨胶辊刚好与排墨钢辊接触,凸轮在下极
14、限位时涂墨胶辊刚好与版台相接触。机构简图 涂墨 图2-20机构见图 排墨图2-21重要参数:CD杆长lCD/mm杆CD最大摆角齿轮直径d/mm模数mzAZB凸轮基圆R/mm滚子R/mm2503810044255018周期:T=1.8s图2-22图2-23图2-24版台机构的选型方案一、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,设计如下方案 运动简图图2-25这个方案的优点是可以设计凸轮轮廓线来实现版台的匀速来实现版台的匀速、急回运动。缺陷是需要一根很长、质量很高的弹簧,实际运动中弹簧容易疲劳失效,且凸轮需要设计的很大,此方案的成本很高。方案二、六杆机构比较简
15、朴,便于加工制造,有急回特性和扩大行程的作用。但由于机构构件数较多,机构的刚性差,不合用于高速,且机构的运动分析较为复杂。运动简图图2-26方案三、曲柄滑块-齿轮齿条组合机构此机构由曲柄滑块机构和齿轮齿条机构组合而成,下齿条固定,上齿条和版台链接,版台的速度是滑块的两倍。机构有急回特性,且通过齿轮齿条扩大了行程,从而可减小曲柄滑块的尺寸。运动简图图2-27 方案四、曲柄摇杆-齿轮齿条组合机构通过摇杆的摆动来控制齿轮的左右移动,不同于上面的曲柄滑块-齿轮齿条机构,其不宜用于高速。机构分析计算较为复杂。曲柄会承受较大的力,对材料有一定的规定,成本较高。运动简图图2-28方案五、凸轮-摇杆组合机构运
16、动简图图2-29此机构为凸轮和摇杆的组合,通过设计凸轮轮廓线可满足版台的匀速和急回规定,但是机构对于摇杆的强度规定较高,会增大成本。具体尺寸的计算通过综合考虑和计算版台机构选择曲柄滑块-齿轮齿条组合机构,具体尺寸如下:曲柄:182.5 mm 连杆:233 mm 偏心距:0 mm由机构的特性可知版台的速度是滑块速度的两倍,由此求得:运动简图图2-30以曲柄角度为X轴做出如下三个曲线(1)位移曲线图2-31(2)速度曲线图2-32 (3)加速度曲线图2-33综上所述的的不同方案,每种方案可以得到一种最佳方案如图示:图2-34工作顺序如图2-28。滚筒的工作时序图(A-F):E-F-A-B,阶段滚筒
17、与收纸辊转过一定的高度与版台接触,B-C阶段,滚筒做连续回转运动,连续印刷,C-D阶段滚筒与收纸辊转过一个角度上升,与版台之间分离,并在阶段的中间时刻切断纸张,D-E阶段纸筒和收纸辊保持与版台分离的状态。版台运动时序(K-M):K-L阶段版台工作行程,L-M阶段,版台回程。翻纸机构时序(G-J):G-H阶段翻纸杆停留等待纸张的送入,在纸张切断以后(H-I)阶段,翻纸杆将上面的纸张放转到托纸台上,(I-J)阶段翻纸杆回程回到初始位置。涂墨胶辊运动时序(N-R):(N-O)阶段涂墨胶辊与版台接触进行涂墨,(O-P)阶段胶辊转过一定的角度与排墨钢辊接触,(P-Q)阶段胶辊在排墨钢辊上吸取墨汁,(Q-
18、R)阶段胶辊下降一定的角度将进行下一次的涂墨。排墨钢辊运动行程(S-V):U-V-S-T阶段排墨钢辊保持不动,T-U阶段钢棍转动排出墨汁。机构运动循环图图2-35电机选择及总传动比计算及其分派:版台运动的最大速度为:1.7m/s,一个周期内版台所需的功为:433.5J在压印阶段所需的额外功为:500*0.4=200J,所以,一个周期内版台所需的总功为:200+433.5=633.5J,一个周期的时间为:1.8s,所以:平均功率为:633.5/1.8=352w。取版台功率占印刷机的总功率的0.6,可以得到印刷机消耗的总功率为586w取传动效率为0.9,则电机输出的功率为651w。所以可选电机为Y
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