平压印刷机课程设计说明书

系 别 机电工程系

专 业 机械设计制造及其自动化 方 向 塑料模具

课程名称 机械原理课程设计 学 号 姓 名 指导教师

题目名称 平压印刷机 设计时间 2011年09-11月

2011年 11 月 21 日

目录

一、工作原理及工艺动作过程 ........................... 1 二、原始数据及设计要求与任务 ..................... 1 三、功能分解 .................................. 2 四、绘制机械循环图 ............................. 3 五、机构选型及传动方案设计 ....................... 3 六、传动系统及计算 ............................. 7 七、运动分析 ................................. 10

八、课程设计的感受 ............................ 11 九、参考资料 ................................. 12

一、 工作原理及工艺动作过程

平压印刷机是一种简易印刷机，适用于印刷八开以下的印刷品。它的工作原理：平压印刷机工作时平面铅字版固定在垂直位置，平板印头绕其固定轴心摆动，当摆动到垂直位置时，与版面接触进行压印，等压印头倾斜位置时，取出印纸并放入待印的纸张，同时，铅字版在着墨。平压印

油辊 油盘 印头 70° 刷机需要实现三个动作：装有白纸的平面印头往复摆动，油辊在固定铅字版上上下滚动，油盘转动使油辊上油墨均匀。

二、 原始数据及设计要求与任务

1、设计数据与要求

图 1

1、实现印头、油辊、油盘运动的机构由一个电动机带动，通过传动

系统使其具1600-1800次/h印刷能力。

2、 电动机功率N=0.75kW、转速n电=910r/min，电动机可放在机架的左侧或底部。

3、 印头摆角为700，印头返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.118。

4、 油盘直径为400mm，油辊起始位置就在油盘边缘。

5、 要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造。

2、设计任务

1、确定总功能，并进行功能分解。 2、根据工艺动作要求拟定运动循环图。

3、进行印头、油辊、油盘机构及其相互连接传动的选型。 4、按选定的电动机及执行机构运动参数拟订机械传动方案。 5、画出机械运动方案简图。 6、对执行机构进行尺寸综合。

7、对往复摆动执行机构进行运动仿真分析，绘制从动件位移、速度、加速度线图。

8、编写设计说明书。（用A4纸张，封面用标准格式）

三、功能分解

功能分解，即将整个工艺动作过程分解成若干个执行构件的运动（称分功能或功能元），它们按一定的动作顺序来完成印刷。图1是平压印刷机主要部件的工作情况示意图，其工艺动作过程要求如下：

1、印头：往复摆动，具有急回特性。

2、油辊：在油盘处粘墨，给铅字刷墨（直线轨迹）。 3、油盘：给油辊均匀粘墨。

四、绘制机械循环图

（a） （b） （c）

图2 运动循环图

五、机构选型及传动方案设计

1、机构选型要求

机构选型就是选择或创造出满足执行构件运动和动力要求的机构。在进行机构选型和组合时，首先应熟悉各种基本机构和常用机构的功能、结构和特点，然后根据工艺动作过程及各个动作的运动规律要求等选择执行机构。

（1）印头运动需要有急回特性，可采用曲柄摇杆机构，摆动从动件凸轮机构。

（2）油辊只是简单的直线运动，可采用凸轮机构，曲柄摇杆机构。 （3）油盘具有间歇运动特征，采用不完全齿轮，槽轮机构，棘轮机构。

2、方案设计分析

以油辊或印头作为定标件，印头需要有急回特性。为了避免出现干涉现象，油辊设计也具有急回特性。而且，油辊需要与油盘接触粘墨，故需要短时间静止在粘墨位置。

（1）曲柄摇杆机构的特点：

1、结构简单

2、制作精度底,运动精度高,可以承受较大压力 3、装配容易，适合低速运动 4、效率较低，占用空间大 （2）凸轮的优点：

1、设计简单，适应性强，可以实现从动件的复杂运动规律要求。 2、结构简单紧凑，控制准确有效，运动特性好，使用方便。 3、性能稳定，故障少，维护保养方便。

缺点：凸轮与从动件为高副接触，易于磨损，可调性差，加工比较困难。

（3）槽轮机构的特点：

优点：结构简单，工作可靠，在圆销进入齿合和退出齿合时，传动较

平稳‘能准确控制传动角度。

缺点：由于槽轮在启动和停止时加速度变化大，有冲击，且随槽数减

小，转速增高而加剧，不适合高速场合。

（4）不完全齿轮的特点：

与其他间歇运动机构相比，不完全齿轮机构具有结构简单，设计灵活等特点。

方案机构选择：

油辊的传动机构选择

评价项目

曲柄摇杆

双摇杆 评价等级

凸轮变杆长

完成实现目标功能 优 工作原理的先进性 优 工作效率的高低 优 运转精度的高低 优 方案的复杂程度 良 方案的实用性 优 方案的可靠性 优 方案的新颖性 优 方案的经济性 优 方案的绿色性

优

综上所述：选曲柄摇杆机构较好 印头传动机构选择

曲柄摇杆

评价项目

完成实现目标功能 优 工作原理的先进性 优 工作效率的高低 优 运转精度的高低 良 方案的复杂程度 良 方案的实用性 优 方案的可靠性

优

优 优 良 良 优 优 良 优 优 优

摆动从动件凸 轮 评价等级 优 优 优 优 良 优 优

优 优 良 优 良 良 良 优 良 良

方案的新颖性 方案的经济性 方案的绿色性

良 优 优

优 良 优

综上所述：选摆动从动件凸轮机构较好 油盘传动机构选择

槽轮机

构

评价项

目

完成实现目标功能 优 工作原理的先进性 优 工作效率的高低 运转精度的高低 方案的复杂程度 方案的实用性 方案的可靠性 方案的新颖性 方案的经济性 方案的绿色性

优 优 良 优 优 优 优 优

棘轮机构 评价等级 良 良 良 良 良 良 良 良 良 良

不完全齿轮

优 优 优 优 优 优 优 优 优 优

综上所述：选不完全齿轮机构较好

综上：按照题目要求，各机构应协调运动。采用凸轮控制油辊或印头的运动比较好，因为速度的调整比较方便。尤其是凸轮运动可以设计成使油盘和油辊充分的时间结合。相反地，采用四杆机构不能做到这点。

运动简图如下：

六、传动系统及计算

选用上述方案进行仿真，根据选定的驱动电机的转速和平压印刷机的生产能力，经过3次减速使得运动机构满足运动条件使其具1800次/h印刷能力。它的机械传动系统的总传动比为：i=91030，分配传动30比如下：第一部分采用V带减速，其传动比为i12.5；第二部分采用V带减速传动，其传动比为i21；第三部分采用带传动，其传动比为

i32.5；第四部分采用不完全齿轮传动，其传动比为i44.8；然后第三

部分带动盘型凸轮实现油棍的滑动和印头的摆动。由于只能用一个电动机带动机构的运动，油盘运动的机构由皮带传动，第四部分采用不完全齿轮带动油盘间歇转动。

1、 带1传动设计

根据传动比为i12.5，可以选出带传动的基本数据：带轮基准直径d180mm，d2200mm，根数Z=3。中心距取：a=500mm

2、 带2传动设计

根据传动比为i21，可以选出带传动的基本数据：带轮基准直径

d2d3200mm，根数Z=3。中心距取：a=780mm 3、 带3传动设计

根据传动比为i32.5，可以选出带传动的基本数据：带轮基准直径d2200mm，d4i3*200500mm，中心距取：a=980mm

4、 齿轮传动设计

i齿轮传动比：g=

i总30i==12 g=i1i2i4， 得i4=4.8 i12.5（1）高速级齿轮：模数m=3；小齿轮齿数z1zi20/45 齿轮分度圆直径：d160

（2）低速级齿轮：模数m=4;取齿轮齿数z25630；齿轮分度圆直径：

d2120

5、 凸轮机构设计

根据题目要求，印头返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.118，油辊与油盘需要短时间刷墨。机构具有1600--1800次/n的印刷能力，若为1800次/n，则周期T＝2S，n＝0.5r/s。

再根据印头的最大摆动角度位置，利用几何作图方法找出凸轮转动中心点，根据运动时间要求画出两段弧线，利用UG的桥接功能画出凸轮。 （2）设计效果图示：

图7 凸轮设计

6、 印头设计

印头与油辊需要协调运动，当油辊上升到最高点时，印头处于垂直位置。如下图所示用一连杆将油辊与印头连接，实现运动状态的传递。为了避免出现死点，如下图所示，连杆设计的位置略偏斜

C

(c) 图8 印头设计

设计过程：印头的摆动主要通过连杆与油辊相连接，借助油辊的上下移动作为驱动来源。

为了避免出现死点位置，将连杆BC(如上图所示)向左偏置50mm。 设杆AB为X，印头的摆动角度为70°， 且杆AC=314mm。 杆BC长为lBC2(800X)2502 在三角形ABC中，根据余弦定理有：

lBC23142X22314XCOS700 ，求得X=367mm。

7、 油盘机构设计

只有在油辊与油盘接触的时候，油盘才转动，这样可省去不必要的能量损失，故油盘要求有间歇运动，所以用不完全齿轮驱动。

七、运动分析

为了验证这个设计机构的可行性，我们应用UG运动仿真对各机构进行运动分析，从而绘制出各从动件位移、速度、加速度曲线图。

1、油辊的位置—时间图

图11

2、油辊的速度—时间图

图12

3、油辊的加速度—时间图

图13

4、印头的速度—时间图

图14

5、油盘的速度—时间图

图15

6、运动仿真

图16 0.98秒时印头与印版角度最大70度

图17 油盘给油辊上油

八、课程设计的感受

通过本次课程设计，又使我对机械设计的方法、步骤、思路、有一定的了解与认识。作为一个机械设计人员，应具备严谨的工作态度和团结协作的工作作风。

这次的设计的时间短，设计任务是要求把三个机构通过一个动力源做到协调运行。通过查阅书本、资料，观察各地方相应的结构，我逐渐获得思路。设计思路很容易就想出了好几种，但用UG软件进行运动仿真时就不完全能演示出来了，从而剔除了一些不可行的设计方案。设计第一个机构时非常简单，主要是一个简单的运动轨迹。但到了设计第二个的机构的时候就有点不知所措了，后来进过翻阅书本，了解更多的机构，使我豁然开朗。对于这次的课程设计，使我明白到，我们对机构的认识还不够深。我们应该多了解各种机械设备的结构，开豁眼界，做到能快速的设计出各种具有协调运动的机构。

设计中遇到了很多问题，但通过与同学和老师的交流后，都一一解决，使我们之间的关系更加密切，培养出团结互助的良好学风。同时，使我们对自己的专业有了进一步的了解。经过多次的检查，我发现问题不是一次的检查就能发现的，必须通过查阅相关资料，了解正确的表达方法，做到认真检查，不遗漏。谢谢老师们对我的指导和帮助!

九、参考资料

（1）.《机械基础综合课程设计》 孔凌嘉等主编 北京理工大学出版社。 （2）.《机械原理》课本 张春林主编 高等教育出版社。 （3）.《机械设计》课本 谭庆昌 赵洪志主编 高等教育出版社。 （4）.《机械原理课程设计手册》 牛鸣岐等主编（5）.《机械原理课程设计指导书》 裘建新主编重庆大学出版社。 高等教育出版社。