遞紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)論文

1、目 錄摘要abstract目 錄1第一章 緒論11.1平版平版印刷機(jī)現(xiàn)狀及趨勢(shì)概述11.2本課題的研究背景、目的和意義11.3本文的組織結(jié)構(gòu)3第二章 遞紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究系統(tǒng)42.1 遞紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究系統(tǒng)流程42.1.1遞紙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)模塊42.1.2遞紙機(jī)構(gòu)的虛擬試驗(yàn)?zāi)K52.2 小結(jié)6第三章 pz1020平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)類型的選取73.1概述73.2遞紙機(jī)構(gòu)的分類73.3遞紙機(jī)構(gòu)類型的選取93.3.1 pz1020型平版印刷機(jī)原遞紙機(jī)構(gòu)93.3.2 pz1020型平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)改進(jìn)后的類型93.4小結(jié)11第四章 pz1020平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)124.1概述124.2構(gòu)建遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

2、規(guī)律124.2.1 遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程分析124.2.2 遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇144.3構(gòu)建共軛凸輪輪廓曲線294.3.1 主凸輪輪廓曲線確定294.3.2 主凸輪輪廓壓力角確定304.3.3 副凸輪輪廓線的計(jì)算304.3.4 副凸輪輪廓壓力角確定314.3.5 主副凸輪安裝角314.4定心下擺式遞紙機(jī)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)324.5小結(jié)34第五章 基于共軛凸輪尺寸誤差引起的振動(dòng)分析355.1概述355.2 pro/e對(duì)遞紙機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體建模與虛擬裝配355.2.1 遞紙機(jī)構(gòu)實(shí)體模型分析355.2.2 pro/e建立遞紙機(jī)構(gòu)實(shí)體模型365.2.3虛擬裝配385.3利用adams對(duì)遞紙機(jī)構(gòu)的仿真395.

3、3.1 導(dǎo)入遞紙機(jī)構(gòu)模型395.3.2 測(cè)試圖分析415.4 小結(jié)45第六章 基于ansys的共軛凸輪機(jī)構(gòu)振動(dòng)模態(tài)分析476.1概述476.2模態(tài)的基本概念476.3共軛凸輪的模態(tài)分析過程486.3.1共軛凸輪的模態(tài)分析流程486.3.2共軛凸輪的模態(tài)分析結(jié)果486.4小結(jié)51第七章 總結(jié)527.1總結(jié)527.2展望52附錄54參考文獻(xiàn)65在讀期間公開發(fā)表的論文和承擔(dān)科研項(xiàng)目及取得成果67致 謝68第一章 緒論第一章 緒論印刷術(shù)是我國古代四大發(fā)明之一，對(duì)人類的文明、社會(huì)的進(jìn)步做出了巨大貢獻(xiàn)。印刷是信息交流、傳播文化和科技知識(shí)的手段，同時(shí)也是一個(gè)國家的重要的宣傳工具，它與人們的日常生活密切相關(guān)，

4、除了水和空氣都可以印刷，任何人都離不開它。印刷工業(yè)是一個(gè)朝陽產(chǎn)業(yè)，不會(huì)衰落。印刷工業(yè)可以看成是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和精神文明程度的標(biāo)志。在發(fā)達(dá)國家，印刷工業(yè)產(chǎn)值按工業(yè)產(chǎn)值排位，均排在前十位，其產(chǎn)值占 總產(chǎn)值的1%以上。因此，印刷工業(yè)不僅本身創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，而且為推動(dòng)本國他國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，促進(jìn)商業(yè)銷售，對(duì)內(nèi)對(duì)外交流做出了重要貢獻(xiàn)。在我國印刷工業(yè)正蓬勃發(fā)展地向前發(fā)展，有著廣闊的前景1。1.1平版平版印刷機(jī)現(xiàn)狀及趨勢(shì)概述隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平以及審美要求的提高，印刷品作為一種商品必須滿足人們的這種要求，而印刷機(jī)作為印刷品的實(shí)現(xiàn)設(shè)備在印刷行業(yè)占有舉足輕重的地位。目前，在中國印刷機(jī)市場(chǎng)上，高端的印刷機(jī)

5、可以說仍被國外企業(yè)壟斷著（例如海德堡，羅蘭，高斯，小森，三菱等），當(dāng)然國內(nèi)外的差距是多方面的，金屬材料、加工工藝、制造水平、生產(chǎn)管理、機(jī)械設(shè)計(jì)等等方面都制約著我國的印刷機(jī)的生產(chǎn)水平。不過經(jīng)過多年的努力，國內(nèi)的一些企業(yè)如光華、北人、高斯等在各方面都取得了很大的進(jìn)步，縮小了與國外企業(yè)的差距。印刷機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)正向著高速化、輕量化、智能化的方向發(fā)展。對(duì)比國內(nèi)外印刷機(jī)，現(xiàn)在國外的平版印刷機(jī)正常的印刷速度已經(jīng)達(dá)到了12000張/小時(shí)，而國產(chǎn)的平版印刷機(jī)的速度還很難突破10000張/小時(shí)，關(guān)鍵國產(chǎn)平版印刷機(jī)在高速印刷時(shí)，套印精度較差和故障率比較高。影響印刷機(jī)精度的原因有很多，但是平版印刷機(jī)中機(jī)構(gòu)的振動(dòng)是主要

6、因素之一，主要體現(xiàn)在紙張的定位、紙張的交接、滾筒的咬紙等部件上2。1.2本課題的研究背景、目的和意義就平版印刷機(jī)而言，可將其組成大致歸納為三個(gè)大部分，輸紙部分、印刷部分、收紙部分。如圖1-1所示。圖1-1平版印刷機(jī)的組成 在輸紙部分中，最重要的就是遞紙機(jī)構(gòu)。平版印刷機(jī)的印刷速度、套準(zhǔn)精度以及印品的質(zhì)量與遞紙機(jī)構(gòu)密切相關(guān)。如果遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不當(dāng)，就會(huì)出現(xiàn)遞紙牙運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，咬紙錯(cuò)位，套印不準(zhǔn)，甚至無法印刷，因此，遞紙機(jī)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)至關(guān)重要。 pz1020型四色平版印刷機(jī)是光華印刷機(jī)械有限公司自行設(shè)計(jì)、制造生產(chǎn)的大四開規(guī)格印刷設(shè)備。如圖1-2所示。圖1-2 pz1020型平版印刷機(jī)pz1020最早采

7、用的是直接加速遞紙方式。該平版印刷機(jī)的最高印刷速度為8000張/小時(shí)，而目前市場(chǎng)上早有12000張/小時(shí)的平版印刷機(jī)，如果強(qiáng)制將pz1020平版印刷機(jī)印刷速度提高至12000張/小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)咬紙誤差，套印不準(zhǔn)，甚至無法印刷，因此難以在較高速印刷時(shí)保證較高的印刷質(zhì)量。直接加速遞紙方式是在輸紙板上前進(jìn)的紙張被前規(guī)擋住，經(jīng)前規(guī)、側(cè)規(guī)定位以后，停在輸紙板上。壓印滾筒上的咬紙牙再經(jīng)過交接的點(diǎn)的一瞬間，咬住紙張，將紙張帶入印刷單元。這種遞紙方式的缺點(diǎn)在于紙張停在輸紙板上時(shí)，速度為零。從理論上來分析以及實(shí)際效果中的反映，這種遞紙方式對(duì)紙張?jiān)斐珊艽蟮臎_擊。對(duì)印品質(zhì)量是非常不利的。實(shí)踐表明，印刷機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)機(jī)

8、體產(chǎn)生的振動(dòng)將會(huì)使印刷機(jī)的印刷質(zhì)量受到很大影響。印刷機(jī)高速印刷時(shí)的穩(wěn)定性，直接影響到印刷質(zhì)量的好壞3-4。印刷過程是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，是由相互聯(lián)系又相互作用的多個(gè)要素及印刷機(jī)各部分系統(tǒng)組成的。產(chǎn)生振動(dòng)的根源是：外在環(huán)境條件的變化；加工精度的偏差；原始印刷材料的不均勻性；機(jī)器工作狀態(tài)的偏差；機(jī)械磨損以及其他原因5-8。遞紙機(jī)構(gòu)一般包括傳紙滾筒、遞紙牙排、凸輪機(jī)構(gòu)等。其中凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造的精度對(duì)遞紙機(jī)構(gòu)的影響相當(dāng)大，甚至?xí)惯f紙機(jī)構(gòu)出現(xiàn)噪音與振動(dòng)，從而影響機(jī)構(gòu)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本文從遞紙機(jī)構(gòu)的工作原理出發(fā)，對(duì)pz1020平版印刷機(jī)的遞紙機(jī)構(gòu)重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)與分析，使得該平版印刷機(jī)在12000張/小時(shí)

9、印刷速度下能夠平穩(wěn)工作，并通過虛擬試驗(yàn)來檢測(cè)在實(shí)際加工時(shí)的凸輪是否滿足要求。這為將來進(jìn)行平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)的優(yōu)化，縮小國產(chǎn)印刷機(jī)與世界先進(jìn)水平之間的差距，替代進(jìn)口，擴(kuò)大出口，走向國際大市場(chǎng)，奠定了良好的基礎(chǔ)。1.3本文的組織結(jié)構(gòu) 為了很好地解決遞紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及研究，本文對(duì)遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律和共軛凸輪設(shè)計(jì)，虛擬樣機(jī)驗(yàn)證設(shè)計(jì)和模態(tài)分析等方面做了較為詳細(xì)的討論。論文的結(jié)構(gòu)安排如下：第一章緒論部分主要介紹了平版印刷機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，分析了本文的研究背景和現(xiàn)實(shí)意義，以及本文的工作重點(diǎn)和結(jié)構(gòu)安排。第二章本文將研究內(nèi)容提出方案，該方案由遞紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和振動(dòng)原因分析兩個(gè)模塊組成，分別講述了兩個(gè)模塊之間的關(guān)系以及

10、如何實(shí)現(xiàn)。第三章闡述了遞紙機(jī)構(gòu)的分類，然后比較各種遞紙機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)并結(jié)合pz1020自身特點(diǎn)，為pz1020選擇了一種能提高印刷速度和平穩(wěn)性能的遞紙機(jī)構(gòu)。第四章分析了幾種適合高速的凸輪從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過比較選用五次多項(xiàng)式來拼接出遞紙牙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線，根據(jù)遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)出共軛凸輪，最后對(duì)整個(gè)遞紙機(jī)構(gòu)的分析過程進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的初始參數(shù)，可方便地得到滿足工作要求的新的凸輪輪廓。 第五章闡述了凸輪輪廓尺寸誤差引起的振動(dòng)將會(huì)是凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)的主要原因，本章采用虛擬試驗(yàn)的方法模擬不同尺寸精度下遞紙機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)情況，從而找出一個(gè)合理的尺寸精度和離散點(diǎn)的密度，使遞紙機(jī)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律符

11、合于設(shè)計(jì)要求，保證了數(shù)據(jù)輸出的精確度。第六章運(yùn)用ansys軟件對(duì)前面章節(jié)設(shè)計(jì)出的共軛凸輪進(jìn)行了模態(tài)分析，求出了固有頻率，并與激振力的頻率做出比較，判斷所設(shè)計(jì)出的機(jī)構(gòu)是否與激振力發(fā)生共振。第七章對(duì)全文做出總結(jié)及對(duì)今后研究做出展望。第二章 遞紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究系統(tǒng)第二章 遞紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)研究系統(tǒng)本章針對(duì)遞紙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與研究，建立了一種能夠自動(dòng)分析設(shè)計(jì)結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)要求的系統(tǒng)，這種系統(tǒng)是基于各種計(jì)算機(jī)輔助軟件可以通過接口和編程來實(shí)現(xiàn)。2.1 遞紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究系統(tǒng)流程該設(shè)計(jì)與研究系統(tǒng)主要包括遞紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊和試驗(yàn)?zāi)K。程序的流程如圖2-1所示，在設(shè)計(jì)模塊中，我們可以得到滿足理論要求的共軛凸輪并輸出數(shù)據(jù)。在

12、試驗(yàn)?zāi)K中，對(duì)保存的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行虛擬樣機(jī)試驗(yàn)，查看是否滿足實(shí)際要求。系統(tǒng)設(shè)計(jì)模塊遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足凸輪設(shè)計(jì)共軛凸輪設(shè)計(jì)試驗(yàn)?zāi)K邊界條件輸入壓力角檢驗(yàn)加工誤差振動(dòng)分析模態(tài)分析數(shù)據(jù)保存輸入ny圖2-1 系統(tǒng)流程圖2.1.1遞紙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)模塊模塊的需求設(shè)計(jì)：遞紙機(jī)構(gòu)的共軛凸輪參數(shù)化設(shè)計(jì)必須具備以下功能：（1） 友好的用戶界面；（2） 數(shù)據(jù)的讀入、處理和運(yùn)行要準(zhǔn)確，有較高的可靠性；（3） 經(jīng)過計(jì)算給出的數(shù)據(jù)和曲線圖要直觀，設(shè)計(jì)流程如圖2-2所示：設(shè)計(jì)部分邊界條件輸入遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律滿足凸輪設(shè)計(jì)共軛凸輪設(shè)計(jì)壓力角檢驗(yàn)數(shù)據(jù)保存輸出數(shù)據(jù)nyy圖2-22.1.2遞紙機(jī)構(gòu)的虛擬試驗(yàn)?zāi)K由設(shè)計(jì)模塊得到數(shù)

13、據(jù)之后，要對(duì)得到的共軛凸輪輪廓數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。由于凸輪輪廓一般是在數(shù)控機(jī)床上通過銑削加工而成，而加工數(shù)據(jù)是給定的一系列輪廓上的離散的點(diǎn)，相鄰兩個(gè)點(diǎn)之間的輪廓是通過直線擬合的。因此，輪廓上離散點(diǎn)取的越密，尺寸精度越高，則加工出的輪廓越精確，因此引起的振動(dòng)也越小。受到及數(shù)控機(jī)床本身精度的影響，不可能無限細(xì)精確尺寸精度。只要將輪廓尺寸達(dá)到一定的精度后，由輪廓加工誤差引起的振動(dòng)可以明顯地減小乃至避免。如果輸入的數(shù)據(jù)精度達(dá)不到要求，將會(huì)引起遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的不穩(wěn)定，從而直接影響到印刷質(zhì)量的好壞。此外，共軛凸輪機(jī)構(gòu)也會(huì)由于激振力的作用而引起共振。本文將對(duì)所設(shè)計(jì)出的共軛凸輪進(jìn)行模態(tài)分析，檢測(cè)共軛凸輪是否會(huì)發(fā)生共振

14、。試驗(yàn)?zāi)K的流程如下圖2-3所示： matlab數(shù)據(jù)調(diào)用加工誤差振動(dòng)分析模態(tài)分析三維實(shí)體建模nnyy設(shè)計(jì)可以利用圖2-32.2 小結(jié)本章經(jīng)過分析對(duì)pz1020平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)的改進(jìn)提出了總體流程，流程中的設(shè)計(jì)模塊是用來設(shè)計(jì)遞紙機(jī)構(gòu)中的重要部件共軛凸輪機(jī)構(gòu)。試驗(yàn)?zāi)K中是對(duì)已經(jīng)設(shè)計(jì)出的共軛凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)并對(duì)整個(gè)遞紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿真運(yùn)動(dòng)分析，整個(gè)規(guī)劃是通過編程來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)充分利用各種計(jì)算機(jī)軟件來完成。第三章 pz1020平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)類型的選取第三章 pz1020平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)類型的選取3.1概述平版印刷機(jī)將紙張輸送到前規(guī)，經(jīng)前規(guī)、側(cè)規(guī)定位后，由專門的紙張傳遞機(jī)構(gòu)將紙張叼住，逐漸加速到壓印滾

15、筒表面線速度，在相對(duì)靜止（即同步）中將紙張交給壓印滾筒咬牙，以便進(jìn)行印刷。這種傳遞紙張的裝置或機(jī)構(gòu)稱之為遞紙牙機(jī)構(gòu)，有些機(jī)器上遞紙牙作往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，因此又俗稱擺動(dòng)器。這類機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力性能，對(duì)于準(zhǔn)確平穩(wěn)地傳遞紙張、保證套印精度和提高機(jī)器速度，都起著極為重要的作用，因此平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)類型的選取是非常重要的9-10。本章主要工作是對(duì)遞紙機(jī)構(gòu)的類型進(jìn)行對(duì)比分析并為pz1020印刷機(jī)在高速要求下選取了一種合適的類型。3.2遞紙機(jī)構(gòu)的分類遞紙機(jī)構(gòu)的分類：根據(jù)紙張傳遞的形式、遞紙牙機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性，可以分為如圖3-1所示的幾種類型11-13：圖3-1 遞紙機(jī)構(gòu)的分類1直接遞紙 紙張?jiān)谶f紙臺(tái)上直接

16、由壓印滾筒咬牙叼走的方式稱為直接遞紙。采用這種形式遞紙時(shí)，前規(guī)、側(cè)規(guī)對(duì)紙張的定位在壓印滾筒空檔相應(yīng)轉(zhuǎn)角內(nèi)進(jìn)行，定位時(shí)間長短直接影響滾筒空檔以至直徑的大小。因此一般滾筒直徑很大、機(jī)構(gòu)龐大、生產(chǎn)效率低。直接遞紙是滾筒咬牙在運(yùn)動(dòng)中直接將遞紙臺(tái)上靜止的紙張叼走。紙張?jiān)谒查g速度由零升至印刷滾筒表面速度，易在咬牙中滑移，引起傳遞誤差，嚴(yán)重時(shí)甚至能使紙邊叼口撕裂。另外，為了從遞紙臺(tái)上直接叼住紙張，滾筒咬牙必須張大120度左右，閉牙叼紙時(shí)間極短，一般采用“撞閂”裝置，沖擊大，影響紙張定位穩(wěn)定性，也易破壞機(jī)件，如圖3-1所示：1為前規(guī)；2為紙張；3為壓印滾筒咬紙牙圖3-2 直接遞紙2間接遞紙 紙張?jiān)谶f紙臺(tái)上定好

17、位后由專門的遞紙機(jī)構(gòu)將其叼住，然后逐漸加速至壓印滾筒表面線速度，在同步中交給滾筒咬牙。由于遞紙過程中無速度突變，且均為靜止或相對(duì)靜止中實(shí)現(xiàn)交接，保證了遞紙精度，并且傳紙、咬紙平穩(wěn)可靠。如圖3-2所示：圖3-3 間接遞紙3超越續(xù)紙方式將最終的套準(zhǔn)放在壓印滾筒上，紙張的速度略大于壓印滾筒的表面速度，避免了交接誤差，這種形式盡可能縮短紙張?jiān)谇耙?guī)停頓定位時(shí)間，通過紙張加速機(jī)構(gòu)將紙張加速超過滾筒表面線速度，在滾筒上進(jìn)行二次定位。雖然這種方式適應(yīng)高速，但對(duì)紙張和控制等要求很高，只是在較少的高端的印刷機(jī)上應(yīng)用。如圖3-3所示：圖3-4 超越式遞紙 目前國內(nèi)外的平板印刷機(jī)大多數(shù)采用遞紙牙機(jī)構(gòu)間接遞紙，因?yàn)檫f紙

18、過程中無速度突變，且均在靜止或相對(duì)靜止中實(shí)現(xiàn)交接，保證了遞紙精度。3.3遞紙機(jī)構(gòu)類型的選取3.3.1 pz1020型平版印刷機(jī)原遞紙機(jī)構(gòu)pz1020型平版印刷機(jī)原來采用的是直接遞紙的方式。這種遞紙方式的缺點(diǎn)在于紙張停在輸紙板上時(shí)，速度為零。從理論上來分析以及實(shí)際效果中的反映，這種遞紙方式對(duì)紙張?jiān)斐珊艽蟮臎_擊。對(duì)印品質(zhì)量是非常不利的。打個(gè)比方，這就好比在公路邊放著一件貨物，然后緊貼著路邊開過一輛汽車，并且要求車上的人在汽車不減速的情況下，把放在公路邊的貨物取走，還要每次都分毫不差地把這件貨物放到同一個(gè)位置上。而且該平版印刷機(jī)的最高印刷速度為8000張/小時(shí)， 如果強(qiáng)制將pz1020平版印刷機(jī)印刷

19、速度提高至12000張/小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)咬紙誤差，套印不準(zhǔn)，甚至無法印刷，因此難以在較高速印刷時(shí)保證較高的印刷質(zhì)量。3.3.2pz1020型平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)改進(jìn)后的類型現(xiàn)選用定心下擺式遞紙機(jī)構(gòu)作為pz1020平版印刷機(jī)改進(jìn)后的遞紙機(jī)構(gòu)類型。定心擺動(dòng)式遞紙機(jī)構(gòu)屬于間接遞紙機(jī)構(gòu)。間接遞紙機(jī)構(gòu)與低速機(jī)的直接遞紙機(jī)構(gòu)相比有本質(zhì)改變，它在輸紙板和壓印滾筒之間加進(jìn)了一個(gè)“協(xié)調(diào)人員”遞紙牙。遞紙牙“?！痹谳敿埌迳希诨眷o止的狀態(tài)下咬住紙張，然后加速在等速的狀態(tài)下把紙張交給壓印滾筒。這使印刷速度和套準(zhǔn)精度有了很大改觀。它相當(dāng)于在快速前進(jìn)的汽車和路邊靜止的貨物之間多了一個(gè)能按需要隨意改變速度的“神行太?！薄Ｋ?/p>

20、汽車不到之時(shí)就把貨物拿起來，然后趕在汽車到來之前，同向向前，在汽車等速并肩前進(jìn)時(shí)，在奔跑中把貨物交給坐在車上的人。這種方式保證了取紙和交紙時(shí)的相對(duì)穩(wěn)定，在很大程度上提高了印刷機(jī)速度和套準(zhǔn)質(zhì)量。定心擺動(dòng)式根據(jù)遞紙機(jī)構(gòu)相對(duì)于輸紙板的位置不同，又分為上擺式遞紙牙和下擺式遞紙牙。上擺式遞紙牙在紙張尾部完全離開輸紙板以后，才能回到取紙位置：而下擺式遞紙牙在紙尾尚未離開輸紙板時(shí)即可返回取紙位置，但是為保證圖文印刷到紙張正面，需要增加傳紙滾筒14-16。定心上擺式遞紙機(jī)構(gòu)中還有一種擺臂可伸縮的遞紙機(jī)構(gòu)，與壓印滾筒交接時(shí)擺臂伸長，提前返回時(shí)擺臂縮回，遞紙牙提升，避免與滾筒表面相碰。遞紙牙回程走的路徑和工作行程

21、不一樣，故滾筒空檔可縮小，滾筒表面利用率可提高，機(jī)器體積小。但是伸縮擺臂機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造精度難保證，故平版印刷機(jī)中很少采用這種遞紙機(jī)構(gòu)。如圖3-5所示：圖3-5 定心上擺式遞紙機(jī)構(gòu)定心下擺式區(qū)別上擺式的是：采用間接遞紙方式，即遞紙牙先將紙張交給一個(gè)傳紙滾筒，再由遞紙滾筒交給壓印滾筒咬牙，以適應(yīng)壓印滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)方向。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)平穩(wěn)，適合高速，是一種比較理想的結(jié)構(gòu)。鑒于上述分析并考慮到pz1020機(jī)器自身的特點(diǎn)，我們采用定心下擺式遞紙機(jī)構(gòu)。下擺式遞紙機(jī)構(gòu)用共軛凸輪作為驅(qū)動(dòng)件，通過滾子帶動(dòng)遞紙牙軸旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)遞紙牙完成叼紙、遞紙的工藝動(dòng)作。共軛凸輪為使兩組完整的凸輪機(jī)構(gòu),分別控制同一從動(dòng)件

22、運(yùn)動(dòng)規(guī)律中的推程和回程,該機(jī)構(gòu)能很好地控制從動(dòng)件做往復(fù)運(yùn)動(dòng),在各種自動(dòng)機(jī)械和紡織機(jī)、印刷機(jī)等中得到廣泛運(yùn)用。顯然，要保證這種遞紙機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滿足正常的印刷要求，設(shè)計(jì)時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)選用合適的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以確保凸輪機(jī)構(gòu)有良好的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力性能。定心下擺式遞紙機(jī)構(gòu)如圖3-6所示：1 傳紙滾筒；2 遞紙牙；3 前規(guī)；4 紙張圖3-6 定心式下擺式遞紙牙示意圖3.4小結(jié) 本章首先詳細(xì)闡述了遞紙機(jī)構(gòu)的分類，然后比較各種遞紙機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)并結(jié)合pz1020自身特點(diǎn)，為該印刷機(jī)選擇了定心下擺式遞紙機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，比直接遞紙機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，并能很大限度地降低機(jī)器高速運(yùn)行時(shí)的振動(dòng)，保證了套準(zhǔn)的精確

23、度。第四章 pz1020平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)第四章 pz1020平版印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1概述在遞紙機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，共軛凸輪的設(shè)計(jì)是最重要的，因?yàn)楣曹椡馆喌某叽缰苯記Q定了遞紙機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)狀況。本章主要通過對(duì)不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)出了適合于改進(jìn)后的pz1020遞紙機(jī)構(gòu)的共軛凸輪。最后將分析過程進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)，使分析過程能夠應(yīng)用于不同的邊界條件。4.2構(gòu)建遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律4.2.1 遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程分析在印刷過程中，由于遞紙牙擺臂的運(yùn)動(dòng)與印刷滾筒的運(yùn)動(dòng)在時(shí)間上是一一對(duì)應(yīng)的，并且印刷滾筒的運(yùn)動(dòng)是勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的。印刷滾筒與凸輪的轉(zhuǎn)速是大小相等，方向相反。一般擬定用凸輪轉(zhuǎn)角(0360)為當(dāng)量時(shí)間來確

24、定擺動(dòng)遞紙牙的角位移(擺角)、遞紙牙角速度、遞紙牙角加速度的。曲線的起點(diǎn)是遞紙牙在輸紙板前邊緣開始咬紙的時(shí)刻17。圖4-1是擺動(dòng)遞紙牙的角位移(擺角)與凸輪轉(zhuǎn)角的函數(shù)關(guān)系曲線： 圖4-1圖中是以遞紙牙開始帶紙活動(dòng)為起點(diǎn)，其位移線圖可以分段： oa是帶紙加速段 遞紙牙工作行程，當(dāng) =遞紙牙把紙張交給滾筒。ab是等速交接段 紙張進(jìn)行等速交接，這段時(shí)間遞紙牙做等角速度運(yùn)動(dòng)。bc是遞紙牙擺到最遠(yuǎn)處段 遞紙牙在從交接減到靜止不動(dòng)。cd是遠(yuǎn)停段 遞紙牙在最大擺角處靜止不動(dòng)。de是遞紙牙擺回到輸紙臺(tái)段 ef是停臺(tái)咬紙段 遞紙牙停臺(tái)咬紙并消除振動(dòng)，準(zhǔn)備咬住下一張紙。對(duì)于遞紙牙的空回行程，不要求嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，

25、只要接近輸紙板時(shí)沖擊較小，以便在停頓片刻后消除振動(dòng)，對(duì)于工作行程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律必須嚴(yán)格要求，以便能正常傳紙。這些要求是：1在輸紙板上取紙時(shí)遞紙牙的速度為零，即應(yīng)在靜止?fàn)顟B(tài)下接取定位好的紙張。2把紙張交給壓印滾筒或傳紙滾筒時(shí)，遞紙牙的速度應(yīng)與壓印滾筒或傳紙滾筒表面速度的方向相同大小相等。因此交接點(diǎn)應(yīng)是遞紙牙正行程軌跡與壓印滾筒表面的切點(diǎn)。也就是：式中：-遞紙牙擺動(dòng)半徑： -遞紙牙在交接點(diǎn)的角速度； -傳紙滾筒半徑 -傳紙滾筒角速度若印刷速度為12000張/時(shí),則交接時(shí)遞紙牙的速度為： （4-1） 根據(jù)公式（4-1）可以求得在12000張/時(shí)印刷速度下，pz1020遞紙機(jī)構(gòu)在交接時(shí)遞紙牙的速度為747

26、.749deg/s。我們將以印刷速度12000張/時(shí)為例，求出遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律和共軛凸輪。3由取紙點(diǎn)到交紙點(diǎn)間的加速運(yùn)動(dòng)過程應(yīng)無沖擊或沖擊甚小，即要求平滑的加速度，不允許在某點(diǎn)處加速度達(dá)到理論上的無窮大。4無論取紙或交紙都必須有一段時(shí)間。即在輸紙板上咬住紙張后要繼續(xù)靜止一段時(shí)間才開始加速，而在紙張交給壓印滾筒時(shí)也應(yīng)該使遞紙牙與壓印滾筒有一段時(shí)間在相對(duì)靜止中共同咬住紙張。根據(jù)光華印刷機(jī)械有限公司提供數(shù)據(jù)，圖4-1中各段函數(shù)具體邊界值如表4-1所示：表4-1 遞紙牙在各個(gè)階段的邊界條件( )()(弧度/)(弧/)()()(弧度/)(弧/)000052.513.53612.4684052.513.53

27、612.4684063.27619.951212.4684063.27619.951212.468401203600120360012536001253600300000300000360000初始位置凸輪轉(zhuǎn)過的角度初始位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時(shí)所對(duì)應(yīng)的遞紙牙所轉(zhuǎn)過的角度初始位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時(shí)所對(duì)應(yīng)的遞紙牙的角速度初始位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時(shí)所對(duì)應(yīng)的遞紙牙的角加速度末位置凸輪轉(zhuǎn)過的角度末位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時(shí)所對(duì)應(yīng)的遞紙牙轉(zhuǎn)過的角度末位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時(shí)所對(duì)應(yīng)的遞紙牙轉(zhuǎn)過的角速度末位置凸輪轉(zhuǎn)過角度時(shí)所對(duì)應(yīng)的遞紙牙轉(zhuǎn)過的角加速度4.2.2 遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)規(guī)律的選擇在遞紙機(jī)構(gòu)中，遞紙牙作為從動(dòng)件，它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律決定了凸輪

28、輪廓曲線，故遞紙牙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是設(shè)計(jì)凸輪的重要依據(jù)。由4.1.1分析，遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律是由六段運(yùn)動(dòng)規(guī)律拼接而成的。常用的運(yùn)動(dòng)規(guī)律種類很多，這里介紹幾種最基本的運(yùn)動(dòng)規(guī)律18。4.2.2.1 基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律1多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式為（以下,均為廣義位移，速度，加速度） (4-1)式中為待定系數(shù)。1) 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指凸輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度為常量。在多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式中，當(dāng)時(shí)，則有下式 (4-2)推程時(shí)，當(dāng)時(shí)，;當(dāng)時(shí)，?？汕蟪龃ㄏ禂?shù)，,代入上式后并整理，可得到從動(dòng)件在推程的運(yùn)動(dòng)方程。 (4-3)回程時(shí)，當(dāng)時(shí)，;當(dāng)時(shí)，。可求出待定系數(shù)，,代入上式后并整理

29、，可得到從動(dòng)件在推程的運(yùn)動(dòng)方程 (4-4)由上式可知，當(dāng)時(shí)，從動(dòng)件按等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。位移為凸輪轉(zhuǎn)角的一次函數(shù)，故位移曲線為一條斜直線。從動(dòng)件按等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移、速度、加速度對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角的變化線圖如圖4-3所示。圖4-2 等速運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)線圖在行程的起點(diǎn)與終點(diǎn)處(a,b,o)，由于速度發(fā)生突變，加速度在理論上無窮大。導(dǎo)致從動(dòng)件產(chǎn)生非常大的沖擊慣性力，稱這種沖擊為剛性沖擊。另外，位移線圖的尖點(diǎn)a必定在對(duì)應(yīng)的凸輪廓線上產(chǎn)生尖點(diǎn)。這會(huì)對(duì)從動(dòng)件的工作產(chǎn)生不良影響，同時(shí)也加快了凸輪機(jī)構(gòu)的磨損。為消除等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律的這種不良現(xiàn)象，常對(duì)起始點(diǎn)與終止點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行必要的修正。2)等加速和等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律等加

30、速和等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件在一個(gè)運(yùn)動(dòng)行程中，前半段作等加速運(yùn)動(dòng)，后半段作等減速運(yùn)動(dòng)。在多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式中，當(dāng)n=2時(shí)，則有下式： (4-5) 在推程階段，從動(dòng)件作等加速運(yùn)動(dòng)。=0時(shí)，=0,=0; =時(shí)，。代入上式，可求出待定常數(shù)，=0，=。將其代入，則有 (4-6)當(dāng)，從動(dòng)件作等減速運(yùn)動(dòng)。時(shí)，；時(shí)，。代入上式，可求出待定常數(shù)，,。將其代入上式，并進(jìn)行整理，則有 (4-7)同理可求解回程階段的運(yùn)動(dòng)方程。，從動(dòng)件作等加速運(yùn)動(dòng)。 (4-8) ，從動(dòng)件作等減速運(yùn)動(dòng)。 (4-9)由上式可知，當(dāng)n=2時(shí)，從動(dòng)件按等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)。位移曲線為凸輪轉(zhuǎn)角的二次函數(shù)，為拋物線方程。從動(dòng)件按等加速

31、等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移、速度、 加速度對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角的變化線圖如圖4-3所示圖4-3 等加速等減速運(yùn)動(dòng)線圖由加速度線圖可知，o、a、b、c、d五點(diǎn)的加速度有突變，因而從動(dòng)件的慣性也有突變。由于加速度的突變?yōu)橐挥邢拗?，慣性力的突變也是有限值。對(duì)凸輪的沖擊也是有限的，故稱之為柔性沖擊。在多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一般形式中，另就能得到相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)方程，具體求解方法和求等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律一樣。等加速等減速運(yùn)動(dòng)規(guī)律如圖4-3所示。3)五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律 (4-10),推程階段的邊界條件為時(shí)，；時(shí)，。將其代入方程，可求出6個(gè)待定系數(shù)，=，。推程階段的運(yùn)動(dòng)方程為： (4-11) 同理可寫出回程階段的運(yùn)動(dòng)方程 (4-12)從

32、動(dòng)件按5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)的位移、速度、加速度對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角的變化線如圖4-4所示：圖4-4 5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)線圖由加速度線圖可知，5次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角的變化是連續(xù)曲線，因而沒有慣性力引起的沖擊現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，可用于高速凸輪機(jī)構(gòu)。2 三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律三角函數(shù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律是指從動(dòng)件的加速度按余弦曲線或正弦曲線變化。1） 余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律（又稱簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律）動(dòng)點(diǎn)m作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，m點(diǎn)在下圖所示的坐標(biāo)軸s上的變化規(guī)律為從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。取動(dòng)點(diǎn)m在s軸上的變化規(guī)律為從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并設(shè)行程h等于圓周直徑2r。當(dāng)動(dòng)點(diǎn)m順時(shí)針由o點(diǎn)轉(zhuǎn)過，從動(dòng)件推程為,凸輪轉(zhuǎn)過推程運(yùn)動(dòng)角。如果動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)過角，凸

33、輪轉(zhuǎn)角為，則有圖4-5 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)可求出動(dòng)點(diǎn)轉(zhuǎn)過角度與凸輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，推程階段的位移方成為對(duì)位移s求導(dǎo)數(shù)一次，兩次并整理得運(yùn)動(dòng)方程如下 (4-13)，回程階段的位移運(yùn)動(dòng)方程為 對(duì)位移s求導(dǎo)一次、兩次并整理，得運(yùn)動(dòng)方程如下。 (4-14) 當(dāng) 時(shí)，其位移、速度、加速度對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角的運(yùn)動(dòng)線圖如圖4-6所示。圖4-6余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的加速度在行程始、終點(diǎn)有突變，這會(huì)引起柔性沖擊。但在無休止角的升降升凸輪機(jī)構(gòu)中，在連續(xù)的運(yùn)動(dòng)中則無沖擊發(fā)生。2） 正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律（又稱擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律） 半徑為r的圓沿圖所示坐標(biāo)系 的s軸作純滾動(dòng)，圓上動(dòng)點(diǎn)m點(diǎn)在s軸上投影的變化規(guī)律為擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律。取該圓滾

34、動(dòng)一周沿s軸上升的距離為從動(dòng)件的行程，。該圓滾動(dòng)一周自轉(zhuǎn)，對(duì)應(yīng)從動(dòng)件上升，凸輪轉(zhuǎn)過推程運(yùn)動(dòng)角 ；當(dāng)滾圓轉(zhuǎn)過 角，對(duì)應(yīng)從動(dòng)件上升s,凸輪轉(zhuǎn)角為。由下式可導(dǎo)出轉(zhuǎn)角與凸輪轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系式。 圖4-7擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律 當(dāng)滾圓自轉(zhuǎn)角，從動(dòng)件上升的距離s為 ，推程階段的運(yùn)動(dòng)方程為 (4-15) ，回程階段的運(yùn)動(dòng)方程為 (4-16)其運(yùn)動(dòng)線圖如圖4-8所示。由于加速度沒有突變，因而在運(yùn)動(dòng)中沒有沖擊?？稍谳^高速度工況下使用。圖4-8 擺線運(yùn)動(dòng)規(guī)律線圖進(jìn)行從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律的設(shè)計(jì)時(shí)，要注意以下問題19-20。 從動(dòng)件的最大速度 要盡量小，當(dāng)從動(dòng)件系統(tǒng)得質(zhì)量m較大時(shí)，其最大動(dòng)量m對(duì)從動(dòng)件的 運(yùn)動(dòng)影響較大，故要限制從動(dòng)件的

35、最大速度。 從動(dòng)件的最大加速度要盡量小，且無突變。在高速凸輪中，從動(dòng)件的慣性力為f=ma.限制最大速度，就是限制了機(jī)構(gòu)的慣性力。對(duì)提高凸輪機(jī)構(gòu)的動(dòng)力性能有很大幫助。 從動(dòng)件的最大躍度要盡量小，這里的躍度指加速度的一階導(dǎo)數(shù)，躍度反映了慣性力的變化率，影響機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。 的值越小越好，但這些值又相互制約相互矛盾?？筛鶕?jù)工作要求，分清主次進(jìn)行選擇。由以上各運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以看出比較適合遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求的有：五次多項(xiàng)式和正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律，下面對(duì)這兩種運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析。4.2.2.2 五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律和正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律比較1五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律現(xiàn)采用五次多項(xiàng)式來模擬遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)，分別為遞紙牙在某

36、一段上的角加速度、角速度和角位移，分別為該段起始位置的角加速度、角速度、和角位移，則分別為該段末端位置的角加速度、角速度、和角位移。采用五次多項(xiàng)式拼接運(yùn)動(dòng)規(guī)律，具有角位移的表達(dá)式如下（4-16）將式（4-16）求導(dǎo)可以得到遞紙牙的角速度、角加速度的表達(dá)式(4-17)(4-18)。 （4-16）=(+) （4-17） =(+) （4-18） 式中：待求系數(shù)，i=0,1,25； 傳紙滾筒的角速度； 傳紙滾筒轉(zhuǎn)角。從式（4-16）（4-17）（4-18）中可以看出，只要定出6個(gè)系數(shù)，即可求出在該段上遞紙牙的角位移，角速度，角加速度。而6個(gè)系數(shù)，可通過每段兩端點(diǎn)的邊界條件求出。即將，代入式（4-16）

37、（4-17）（4-18），聯(lián)立求解可求出系數(shù)6個(gè)系數(shù)。其表達(dá)式如公式(4-19)。= (4-19)若將所求出的，帶入式（4-16）（4-17）（4-18），則可得到，與壓印滾筒轉(zhuǎn)角之間的函數(shù)關(guān)系，即為遞紙牙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。用matlab編程求得六段的函數(shù)如下：=+=-0.3092=1.6532+=0.6283=6.0724+=0 (4-20)2正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律由于從動(dòng)件在推程作停-升-停型運(yùn)動(dòng)，且a-b段必須滿足等速交接（參照?qǐng)D4-1），因此對(duì)應(yīng)的速度在此段必須不為零，但是要?jiǎng)蛩佟-c位置處的值應(yīng)為零。又為了滿足加速度值無突變的要求，加速度線上o、a、b、c、d位置處的值應(yīng)為零。便只能在各種運(yùn)

38、動(dòng)規(guī)律中，選取半正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。從動(dòng)件的回程是停-降-停型運(yùn)動(dòng)。為了滿足回程兩端的速度、加速度均為零的要求，今選用正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律。根據(jù)前面的基本運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以得到各個(gè)階段的運(yùn)動(dòng)規(guī)律函數(shù)如下：1）帶紙加速階段 (4-21)2） 等速交接 （4-22）3） 遞紙牙擺到最遠(yuǎn)處 （4-23）4） 遠(yuǎn)停段（遞紙牙擺在最遠(yuǎn)處靜止不動(dòng)） （4-24）5） 遞紙牙擺回到輸紙臺(tái)段 （4-25）6） 停臺(tái)咬紙段 （4-26）上述6段曲線拼接后便構(gòu)成了以正弦加速度曲線為基礎(chǔ)的遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線。在利用pz1020參考數(shù)據(jù)計(jì)算后得到遞紙牙角加速度比較如圖4-9所示：圖4-9 由于在等速交接ab階段、遠(yuǎn)停cd階段

39、及停臺(tái)咬紙ef階段無論是五次多項(xiàng)式還是正弦都是一樣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即加速度為0。所以只需要從剩下的帶紙加速oa階段、擺到最遠(yuǎn)ab階段及回臺(tái)de階段來比較兩種不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律。1帶紙加速oa階段正弦加速度的幅值與五次多項(xiàng)式加速度的副值之差為2擺到最遠(yuǎn)bc階段正弦加速度的幅值與五次多項(xiàng)式加速度的副值之差為3回臺(tái)de階段正弦加速度的幅值與五次多項(xiàng)式加速度的副值之差為在利用五次多項(xiàng)式和正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律拼接遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律的時(shí)候，我們希望設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律中加速度盡可能的小，以便減小沖擊和振動(dòng)。從上面對(duì)兩種規(guī)律的對(duì)比，從整個(gè)過程來看，兩者在推程過程中加速度差別不大。而且正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于中高速輕載的場(chǎng)合，五次

40、多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律適用于高速中載的場(chǎng)合20，對(duì)于pz1020印刷機(jī)的遞紙機(jī)構(gòu)來說，其運(yùn)動(dòng)處于高速下，載荷為紙張與遞紙牙排重量之和，故可歸為高速下的中載。我們將選用五次多項(xiàng)式來模擬遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律。綜上所述，本文采取五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)規(guī)律為定心下擺式遞紙機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，按照這種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，我們就能求解出對(duì)應(yīng)的共軛凸輪。4.3構(gòu)建共軛凸輪輪廓曲線共軛凸輪為兩個(gè)凸輪盤控制著兩個(gè)固定連接在一起的從動(dòng)件，分別控制同一從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中的推程和回程。而從動(dòng)件與凸輪的接觸面可以是平面，也可以是滾子。印刷機(jī)遞紙機(jī)構(gòu)中采用的是滾子從動(dòng)件。從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度看，這種從動(dòng)件的滾子運(yùn)動(dòng)是多余的，但滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)作用把凸輪與滾子之間的滑動(dòng)摩

41、擦轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)摩擦，減少了凸輪機(jī)構(gòu)的磨損?？梢詡鬟f較大的動(dòng)力，故應(yīng)用它遞紙機(jī)構(gòu)有兩個(gè)凸輪和兩個(gè)滾子，其中一個(gè)滾子借外力以牽制另一個(gè)滾子，這樣，差不多可以消除間隙。共軛在高速、沖擊負(fù)荷或較高動(dòng)負(fù)荷的情況下，可以有效地控制從動(dòng)件，使噪聲、振動(dòng)、磨損均減低到最小限度。4.3.1 主凸輪輪廓曲線確定計(jì)算擺動(dòng)式從動(dòng)件平面凸輪機(jī)構(gòu)中的凸輪輪廓時(shí)，必須依據(jù)給定的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律。滾子擺動(dòng)從動(dòng)件共軛凸輪機(jī)構(gòu)中,主副兩凸輪所對(duì)應(yīng)的擺桿長度和及其上的滾子半徑rr1和rr2分別可相等,也可不相等。通常要求兩凸輪的最小半徑尺寸相等。計(jì)算主凸輪輪廓時(shí)，需要先根據(jù)給定的從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律=（），并可以求出角速度。根據(jù)反轉(zhuǎn)法得出凸

42、輪在xoy坐標(biāo)系（ox軸指凸輪推程起點(diǎn)）的理論輪廓極坐標(biāo)計(jì)算公式21：=tan （4-27）0,2 （4-28）上式中，指中心距，指主凸輪擺桿長，指凸輪轉(zhuǎn)角，指從動(dòng)件擺桿的擺角，指相對(duì)位置符號(hào)系數(shù)，從動(dòng)件推程轉(zhuǎn)向與凸輪轉(zhuǎn)向相同時(shí)，=1，反之，=-1。指主凸輪擺桿與主凸輪推程起點(diǎn)相接觸時(shí)，主凸輪最小極徑和擺桿與機(jī)架間的夾角：=cos （4-29）=cos （4-30）從而得到主凸輪的實(shí)際輪廓極坐標(biāo)計(jì)算公式：= （4-31）0,2 （4-32）上式指主凸輪滾子半徑，指的是壓力角。4.3.2 主凸輪輪廓壓力角確定計(jì)算擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的一般公式為： （4-33）壓力角是表示機(jī)構(gòu)受力性能的重

43、要參數(shù)，壓力角越大，驅(qū)動(dòng)擺桿的有用分力越小，產(chǎn)生摩擦得有害分力越大，當(dāng)壓力角增大到一定程度時(shí)機(jī)構(gòu)將自鎖。從提高效率的角度，壓力角越小越好，但壓力角的減小會(huì)導(dǎo)致整個(gè)機(jī)構(gòu)尺寸的增大。有了基圓半徑，則由公式（4-27）（4-28）得出主凸輪的理論輪廓線，由公式（4-31）（4-32）得出主凸輪的實(shí)際輪廓線。4.3.3 副凸輪輪廓線的計(jì)算首先計(jì)算代表副凸輪擺桿與副凸輪回程起點(diǎn)相接觸時(shí)，副凸輪最大極徑和擺桿與機(jī)架間的夾角22-23：= （4-34）式中：指的是從動(dòng)件擺桿的角度沖程。 （4-35）其中，副凸輪的基圓半徑 （4-36）副凸輪的理論輪廓極坐標(biāo)：= 0,2 (4-37) (4-38)式中：指副凸

44、輪相對(duì)位置符號(hào)系數(shù)，與主凸輪的必然相反的，=-副凸輪的實(shí)際輪廓坐標(biāo)： (4-39) (4-40)4.3.4 副凸輪輪廓壓力角確定 (4-41)4.3.5主副凸輪安裝角主、副凸輪基準(zhǔn)軸線的安裝角為： (4-42)的度量方向是由主凸輪基準(zhǔn)軸線按逆時(shí)針方向度量至副凸輪基準(zhǔn)線.主、副凸輪兩擺桿的安裝角為： (4-43)根據(jù)廠方提供數(shù)據(jù)，已知主凸輪的基圓半徑是125mm，中心矩為200mm。結(jié)合公式（4-20），（4-27）至（4-43）利用matlab編程得到共軛凸輪輪廓曲線，如圖4-10所示：曲線1為主凸輪理論輪廓曲線，曲線2為主凸輪實(shí)際輪廓曲線，曲線3為副凸輪理論輪廓曲線，曲線4為副凸輪實(shí)際輪廓曲

45、線。圖4-10 共軛凸輪輪廓曲線4.4定心下擺式遞紙機(jī)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計(jì)在前面分別對(duì)定心下擺式遞紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)分析、設(shè)計(jì)了共軛凸輪，整個(gè)過程比較繁瑣。如果需要對(duì)遞紙機(jī)構(gòu)做出改動(dòng)，均需將整個(gè)過程重做一遍，這對(duì)于設(shè)計(jì)人員來說，無疑增加了很多工作量。如果計(jì)算流程類似，只是參數(shù)的值不同，完全可以將這個(gè)分析過程開發(fā)成界面24-31，將重復(fù)計(jì)算的工作交給計(jì)算機(jī)來完成。設(shè)計(jì)人員只需輸入不同的初始參數(shù)，便可方便地得到滿足工作要求的新的設(shè)計(jì)的凸輪輪廓。圖4-11根據(jù)本章4-2和4-3的分析及設(shè)計(jì)過程，用matlab語言對(duì)界面中的各按鈕進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)各按鈕的功能。如圖4-11所示。若用戶希望改變其中的參數(shù)，如不同邊

46、界條件的設(shè)定，可以得到不同的遞紙牙速度、加速度曲線，例如根據(jù)表4-1中的邊界條件就可得到圖4-12，4-13。圖4-12 遞紙牙角速度圖圖4-13 遞紙牙角加速度圖由于實(shí)際加工凸輪是通過離散的點(diǎn)來完成的，為了方便這些離散點(diǎn)數(shù)據(jù)的取得，添置了“凸輪數(shù)據(jù)保存”按鈕。在繪制出凸輪輪廓圖后，點(diǎn)擊此按鈕，可以自動(dòng)在工作目錄下生成一個(gè)記事本文件，存放凸輪輪廓數(shù)據(jù)?！皺z驗(yàn)壓力角”按鈕可以對(duì)設(shè)計(jì)出的凸輪壓力角進(jìn)行校核，繪制出壓力角隨凸輪轉(zhuǎn)角變化的曲線。圖4-14為主凸輪的壓力角變化曲線。從圖4-14中可以看出，根據(jù)表4-1中的邊界條件所設(shè)計(jì)的主凸輪壓力角變化小于擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角=45，滿足不自鎖

47、的條件。圖4-14 凸輪壓力角4.5小結(jié) 本章首先對(duì)遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行了分析，通過比較不同的模擬方案，最終選擇了五次多項(xiàng)式來模擬遞紙牙的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，應(yīng)用matlab軟件編程繪制出了共軛凸輪輪廓曲線。最后對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行了參數(shù)化設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)過程同時(shí)能應(yīng)用于其它邊界條件下的遞紙機(jī)構(gòu)。第五章 基于共軛凸輪尺寸誤差引起的振動(dòng)分析第五章 基于共軛凸輪尺寸誤差引起的振動(dòng)分析5.1概述凸輪輪廓尺寸誤差引起的振動(dòng)將會(huì)是凸輪機(jī)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)的主要原因。尺寸誤差將使遞紙機(jī)構(gòu)失去原設(shè)計(jì)所期望的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而導(dǎo)致遞紙機(jī)構(gòu)的工作性能變惡劣。第四章設(shè)計(jì)的凸輪的輪廓曲線都是通過解析法得到的，由于凸輪輪廓是在數(shù)控機(jī)床上

48、通過銑削加工而成，而加工數(shù)據(jù)是給定的一系列輪廓上的離散的點(diǎn)，必然將導(dǎo)致實(shí)際加工出來的凸輪輪廓曲線與所設(shè)計(jì)的有所偏差，這樣遞紙牙運(yùn)動(dòng)規(guī)律也會(huì)偏離所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，本章將采用虛擬試驗(yàn)的方法，通過對(duì)遞紙機(jī)構(gòu)的仿真，找出一個(gè)合理的尺寸精度和凸輪輪廓上離散點(diǎn)的數(shù)量，使遞紙機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真接近于設(shè)計(jì)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。5.2 pro/e對(duì)遞紙機(jī)構(gòu)的三維實(shí)體建模與虛擬裝配要進(jìn)行遞紙機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)仿真，首先要有實(shí)體模型，由于遞紙機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，很難在adams中建立實(shí)體模型，所以借助于強(qiáng)大的三維實(shí)體造型軟件pro/e建立遞紙機(jī)構(gòu)的模型，最后導(dǎo)入到adams中進(jìn)行仿真。5.2.1 遞紙機(jī)構(gòu)實(shí)體模型分析圖5-1 遞紙機(jī)構(gòu)安裝

49、圖遞紙機(jī)構(gòu)安裝圖如圖5-1所示，共軛凸輪套在墻板上通過齒輪與主電機(jī)連接，兩個(gè)滾子靠在共軛凸輪上，擺桿套在遞紙手中心主軸上，遞紙手中心主軸穿在墻板上，墻板上裝有軸承。遞紙擺臂通過銷子與中心主軸固定在一起。當(dāng)主電機(jī)工作時(shí)，共軛凸輪就帶動(dòng)遞紙手往復(fù)擺動(dòng)。5.2.2 pro/e建立遞紙機(jī)構(gòu)實(shí)體模型遞紙機(jī)構(gòu)主要是由共軛凸輪、遞紙牙擺臂、滾子、連桿、連桿軸、插銷等零件組成，零件相對(duì)較多。在零件建模前，首先對(duì)零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，將復(fù)雜的零件結(jié)構(gòu)分解成pro/e所建立的基本特征要素，選用合理的順序進(jìn)行建模。利用pro/e提供的拉伸、旋轉(zhuǎn)、掃描、剪切、倒角等命令建立遞紙機(jī)構(gòu)各零件的實(shí)體模型如圖5-2所示。圖5-2 主要零件模型共軛凸輪的建模相對(duì)復(fù)雜，具體建模過程如下：1 創(chuàng)建圖形特征在pro/e中新建一個(gè)實(shí)體零件文件，在該文件中插入圖形，繪制如圖5-2所示的樣條曲線，繪制過程中除了首尾兩點(diǎn)入圖所示外，其他點(diǎn)的坐標(biāo)可以任意繪制將由數(shù)據(jù)文件控制，最后保存為文件名為tunlun的文件。圖5-2 建立樣條曲線2 利用matlab中獲得的從動(dòng)件位移數(shù)據(jù)生成樣條曲線。利用上面創(chuàng)建的樣條曲線生成一個(gè)數(shù)據(jù)文件，保存為tu