機械原理課程設計說明書1

1、湖南大學機械原理課程設計機械原理課程設計設計說明書機械原理課程設計說明書設計題目：平面印刷機設計專業(yè)班級：機械制造及其自動化5班學號姓名：20110401513顧友忠20112601609黃旮20111102303張勁夫20110401525張毛鵬指導老師：陳敏均設計日期：2013年7月11日目錄1設計任務書42總功能分析53執(zhí)行機構的選擇與比較64傳動機構的選擇與比較75原動機的選擇116機械系統(tǒng)運動簡圖137機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖158機構設計179小結2310參考文獻251. 設計任務書平面印刷機工作要求 ：刷墨滾筒2離開蘸墨滾筒后，蘸墨滾筒1轉過一個角度，然后停止轉動；當刷墨滾筒滾過勻墨圓

2、盤7后，勻墨圓盤7后轉過一個角度，然后停止轉動。刷墨滾筒2離開蘸墨滾筒同時，壓板6開始向右擺動，當刷墨滾筒到達位置2（右極限位置），壓板6到達剛好擺動極限位置，夾紙框4相對壓板6向左擺動一個角度，以便裝卸書頁。刷墨滾筒2由位置2返回到位置1（與蘸墨滾筒1接觸）時，壓板6擺至左極限位置，剛好與鉛字印版3相接觸。完成印刷一頁，即印刷機完成一個工作循環(huán)。原始參數(shù)：印刷數(shù)量 30/min，蘸墨滾筒，勻墨圓盤7每次轉過60，90度，壓板擺角45度印刷面積480x325mm，最大工作阻力矩100Nm蘸墨，勻墨各0.02kw 刷墨，壓印個0.35kw2. 總功能分解功能要求，運動要求，平壓印刷機結構比較簡單

3、，體積小，印刷速度慢，大多采用人工輸紙方式。適用于印刷八開以下的印件，如各種商標、說明書、包裝紙盒、圖書封面、彩色插頁等。70°油輥印頭油盤工作原理 平壓印刷機工作時平面鉛字版固定在垂直位置，平板印頭繞其固定軸心擺動，當擺動到垂直位置時，與版面接觸進行壓印，等壓印頭傾斜位置時，取出印紙并放入待印的紙張，同時，鉛字版在著墨。功能分解圖1-1平壓印刷機工作情況示意圖進行功能分解，即將整個工藝動作過程分解成若干個執(zhí)行構件的運動（稱分功能或功能元），它們按一定的動作順序來完成印刷。圖1-1是平壓印刷機主要部件的工作情況示意圖，其工藝動作過程要求如下：1）印頭：往復擺動，具有急回特性。2）油輥

4、：在油盤處粘墨，給鉛字刷墨（直線軌跡）。3）油盤：使油輥上粘墨均勻。 運動方案構思 由于只有一個動力源，因而實現(xiàn)三個功能運動的機構必須聯(lián)動，并且其主要動作必須協(xié)調。要首先 構思實現(xiàn)動作要求的執(zhí)行機構，然后勾劃描述各機構動作協(xié)調配合關系的運動循環(huán)圖，最后按執(zhí)行路線連成整機，力求結構簡單、緊湊。3. 執(zhí)行機構的選擇與比較壓板擺動執(zhí)行機構的選擇曲柄滑塊機構常用于將曲柄的回轉運動變換為滑塊的往復直線運動;或者將滑塊的往復直線運動轉換為曲柄的回轉運動。對曲柄滑塊機構進行運動特性分析是當已知各構件尺寸參數(shù)、位置參數(shù)和原動件運動規(guī)律時,研究機構其余構件上各點的軌跡、位移、速度、

5、加速度等,從而評價機構是否滿足工作性能要求,機構是否發(fā)生運動干涉等。曲柄滑塊機構具有運動副為低副,各元件間為面接觸,構成低副兩元件的幾何形狀比較簡單,加工方便,易于得到較高的制造精度等優(yōu)點,因而我們選擇了曲柄滑塊機構作為排版擺動執(zhí)行機構。蘸墨滾筒擺動執(zhí)行機構與勻墨油盤轉動執(zhí)行機構槽輪機構結構簡單，易加工，工作可靠，轉角準確，機械效率高。但是其動程不可調節(jié)，轉角不能太小，槽輪在起、停時的加速度大，有沖擊，并隨著轉速的增加或槽輪槽數(shù)的減少而加劇，故不宜用于高速，多用來實現(xiàn)不需經(jīng)常調節(jié)轉位角度的轉位運動。因此我們選擇槽輪機構作為蘸墨滾筒擺動與勻墨油盤轉動的執(zhí)行機構。刷墨滾筒擺動執(zhí)行機構由壓板聯(lián)動的四

6、桿機構運動精確，壓板回程能夠工作，充分利用了機構的運動特性，提高了機械效率，但總的傳動效率低，占用空間大。因此我們選擇由壓板聯(lián)動的四桿機構作為刷墨滾筒擺動執(zhí)行機構。4. 傳動機構的選擇與比較不成熟方案1不成熟方案2不成熟方案3機械傳動機構，可以將動力所提供的運動的方式、方向或速度加以改變。 傳動鏈傳動：傳遞距離遠、準確比如自行車；皮帶傳動：傳遞距離遠但是功率損耗大易打滑比如輸送帶、水泵齒輪傳動：傳遞距離短，但是動力大、精確。蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動，兩軸線間的夾角可為任意值，常用的為90°。蝸桿傳動用于在交錯軸間傳遞運動和動力。行星齒輪傳動，一個或一個以上

7、齒輪的軸線繞另一齒輪的固定軸線回轉的齒輪傳動。行星齒輪傳動的主要特點是體積小，承載能力大，工作平穩(wěn)；但大功率高速行星齒輪傳動結構較復雜，要求制造精度高。鏈傳動是嚙合傳動，平均傳動比是準確的。它是利用鏈與鏈輪輪齒的嚙合來傳遞動力和運動的機械傳動。帶輪傳動圖帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護容易等特點，在近代機械傳動中應用十分廣泛。摩擦型帶傳動能過載打滑、運轉噪聲低，但傳動比不準確（滑動率在2%以下）；同步帶傳動可保證傳動同步，但對載荷變動的吸收能力稍差，高速運轉有噪聲。 帶傳動除用以傳遞動力外，有時也用來輸送物料、進行零件的整

8、列等。 帶輪傳動圖帶傳動特點：優(yōu)點：傳動平穩(wěn)、結構簡單、成本低、使用維護方便、 有良好的撓性和彈性、過載打滑。 缺點：傳動比不準確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動裝置外部尺寸大、效率低。因此，帶傳動常適用于大中心距、中小功率、帶速v =525m/s， i7的情況。 原動機的選擇 以電動機為原動件，作為動力輸入，通過帶傳動，齒輪傳動兩級減速，最終動力在一個錐齒輪上，此時曲柄與該錐齒輪固結。一方面，通過一個曲柄搖桿機構，實現(xiàn)壓板的擺動。另一方面，通過一對錐齒輪嚙合，使動力源的旋轉方向改變，使得動力向上輸入，并最終傳至圓盤，最終實現(xiàn)圓盤的間歇轉動。此時壓板擺動，將壓板作為動力，一方面，通過一個搖桿機構

9、，實現(xiàn)槽輪機構的間歇轉動，另一方面，通過另一個搖桿機構實現(xiàn)滾墨圓筒的擺動。一般機械采用第二類原動機。在有高壓供給系統(tǒng)的場合可采用液壓馬達；在有壓縮空氣站及供氣系統(tǒng)的場合，可用氣壓馬達機械系統(tǒng)運動簡圖。因此我們選用電動機作為平面印刷機的原動機。5. 1 凸輪機構 0.95-0.972 棘輪機構 0.95-0.973 槽輪機構 0.95-0.974 不完全齒輪機構 0.96-0.985 聯(lián)軸器 0.95-0.99機械系統(tǒng)運動簡圖機械系統(tǒng)運動簡圖6. 機械系統(tǒng)運動循環(huán)圖運動循環(huán)圖1運動循環(huán)圖27. 機構設計壓板曲柄滑塊機構四桿機構：結構簡單、制作精度要求不高，運動精度高，可以承受較大的壓力，裝配容易

10、適合低速運動，但效率低且占空間大。經(jīng)比較分析，四桿機構結構簡單，工作可靠，設計方便，且傳動精度能夠滿足預定的運動要求，且對加工的精度要求不高，成本較其它構件低，因此決定選擇四桿機構。根據(jù)已知條件，作出下圖，曲柄支點在圓周上，它的位置決定傳力性能，現(xiàn)設AC1=x，x作為變量，一旦確定了A點的位置，a、b和e也就確定。下面找出a、b和e與設計變量x之間的關系 在AC1C2中 （1） 因為 所以 又因為 所以 將 代入 (1) 刷墨滾同雙搖桿機構四桿機構（由壓板聯(lián)動的四桿機構）：運動精確，壓板回程能夠工作，充分利用了機構的運動特性，提高了機械效率，但總的傳動效率低，占用空間大。通過對以上四種執(zhí)行機構

11、進行比較分析，四桿機構運動可靠，盡管傳動效率較低，但能較好的滿足傳遞運動要求，而凸輪機構加工和設計都比較復雜，導桿機構干涸需要學額外的傳動機構，對于四桿機構，當與壓板聯(lián)動時，機構效率較高，且能使機構更加緊湊，因此，我們最終選定了與壓板聯(lián)動的四桿機構。蘸墨滾筒棘輪機構棘輪機構結構簡單，制造容易，運動可靠且容易在較大范圍內調整棘輪軸每次轉過的角度大小，但是在工作時有較大的沖擊和噪聲，而且運動的精度較差且易磨損，不宜用于高速場合，因此我們不選用棘輪機構；而不完全齒輪機構結構簡單，制造容易，每次轉過角度可調，但是加工精度要求高，而且不存在止回構件，因此我們也拒絕了不完全齒輪機構；盡管凸輪式間歇運動機構

12、定位精度高，機構結構緊湊，可適應高速高精度的分度機構，但是其加工精度要求高，對裝配、調整要求嚴格。相比于以上三種，槽輪雖然傳動時存在柔性沖擊，且槽輪的轉動不是勻速轉動，精確度稍低，但是它機構結構簡單，外形尺寸小，機械傳動效率高，并能平穩(wěn)、間歇地進行轉位運動實現(xiàn)可靠，能夠滿足運動要求，因此決定選擇槽輪機構。勻墨油盤轉動槽輪間歇機構棘輪機構盡管結構簡單、制造方便、運動可靠，且容易在較大范圍內調整棘輪軸每次轉過的角度的大小，主動關系可互換，動程可在較大的范圍內調節(jié)，動停時間比可通過選擇合適的驅動機構實現(xiàn)，但是工作時有較大的沖擊和噪聲，而且運動精度較差，不宜用于高速運動場合；而不完全齒輪機構雖然結構簡

13、單，制造容易，每次轉過角度可調，但是加工精度要求高，且主、從動輪進入嚙合時速度有突變，沖擊力較大；凸輪式間歇運動機構盡管定位精度高，機構結構緊湊，可適應高速高精度的分度機構，動載荷小，無剛性和柔性沖擊，適合高速運轉，無需定位裝置，定位精度高，但加工精度要求高，對裝配、調整要求嚴格。最終我們選擇確定了槽輪機構，原因是其結構簡單，外形尺寸小，機械效率高，并能較平穩(wěn)地、間歇地進行轉位，雖然傳動時尚存在柔性沖擊，槽輪的轉動不是勻速轉動，并且要與刷墨滾筒的轉動進行配合，難度較高，常用語速度不太高的場合但是其機構結構簡單可靠，對角度的掌控性好，傳遞效率高，加工較方便，因此最終選定了槽輪機構。小結機械原理課程設計是機械原理課程很重要的一個組成部分，通過課程設計可以鞏固課本上的理論知識，將所學的知識進行一個系統(tǒng)的運用，而且進一步了解一臺機器的是怎么做出來的，它的功能實現(xiàn)原理是怎樣的。這對我們以后的設計實踐是一個很好