平臺印刷機課程設計說明書

1、機械原理課程設計說明書 機械原理課程設計說明書 設計題目：平臺印刷機主傳動機構(gòu)運動簡圖設計 學院：動力與機械學院 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 班級：08622班 姓名：張泉泉 學號：2008301390044 指導教師：胡基才 2010年7月4日一、設計題目：平臺印刷機的主傳動機構(gòu)的運動簡圖的設計 設計條件：平臺印刷機的工作過程有輸紙、著墨、壓印和收紙四部分組成，主運動是壓印卷有空白紙張的滾筒與嵌有鉛字的版臺之間純滾動來完成。設計的條件是版臺的移動速度嚴格等于滾筒表面的圓周速度，再次為了提高生產(chǎn)的效率，要求版臺的運動有急回運動特性。 二、機械運動方案的確定與論證由電動機到版臺之間的運動是將轉(zhuǎn)

2、動轉(zhuǎn)化成平面的運動。這種轉(zhuǎn)換運動的方法有很多種，常見的方法有摩擦傳動、齒輪齒條傳動、螺旋機構(gòu)傳動、凸輪機構(gòu)傳動、曲柄滑塊機構(gòu)以及組合機構(gòu)等。此設計課題的要求為了提高生產(chǎn)效率要求版臺的運動具有急回特性，因此我們要在凸輪傳動機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)以及組合機構(gòu)中選取最佳方案。由此分析我們可以采取可以實現(xiàn)較好機械運動條件的組合運動的方案。在組合運動機構(gòu)之中，采用曲柄滑塊機構(gòu)和雙曲柄機構(gòu)以及凸輪機構(gòu)等進行組合。在傳動鏈的終端要求滾筒和版臺的瞬時速度必須相等，這樣才不會出現(xiàn)字跡模糊。當主傳動機構(gòu)不能滿足上述條件的時候我們還需要設計補償機構(gòu)來調(diào)節(jié)。補償機構(gòu)可以采用凸輪傳動機構(gòu)來實現(xiàn)，凸輪傳動機構(gòu)具有傳遞精度高的

3、優(yōu)點?？梢詫崿F(xiàn)對機構(gòu)誤差的微細調(diào)節(jié)。傳動機構(gòu)的參考方案可由雙曲柄機構(gòu) AABB和曲柄滑塊機構(gòu)BCD串聯(lián)組成，將曲柄AA的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)镈點往復運動。當齒條固定不動的時候，中心為D的行星齒輪將帶動齒條移動，并且將齒條固定在印刷版臺的下部，以期實現(xiàn)齒條與版臺的聯(lián)動。下部的齒條與有凸輪組成的補償機構(gòu)相連實現(xiàn)補償。其中凸輪與從動曲柄BB為同一構(gòu)件，主動曲柄AA的轉(zhuǎn)動與滾筒的轉(zhuǎn)動同步。當上部與版臺固結(jié)的齒條的工作移動速度偏離要求的時候，可以通過凸輪的輪廓曲線進行調(diào)節(jié)，控制下部齒條補償移動來補償誤差。另一個傳動機構(gòu)設計為雙曲柄機構(gòu)，可以用于帶動滾筒的轉(zhuǎn)動。各個桿的尺寸已知。兩個傳動機構(gòu)通過一對齒輪傳動建立其運

4、動關(guān)系。齒輪參數(shù)i = 1 ，m= 4 mm ，z = 105 。三、設計過程用到的全部原始數(shù)據(jù) 雙曲柄滑塊機構(gòu)的桿長數(shù)據(jù)：h1=145.0mmh2=178.0mmh3=175.0mmh4=65.5mm 機架長： l4 = 55.0 mm 傳動齒輪的參數(shù)： i =1 m = 4 mm z = 105 的初始角： 的角度： 滾筒的直徑：版臺往復行程： 795 mm 印刷紙張的設計幅面： 415 * 590 mm2生產(chǎn)率： 4400-4500 張/小時電動機功率：3 kw 轉(zhuǎn)速： 1450 rpm參數(shù)的值： 和凸輪位移： 各機構(gòu)形態(tài)學矩陣：功能元實現(xiàn)功能的解（各個方案） 傳動機構(gòu)I摩擦傳動螺旋機構(gòu)

5、齒輪齒條凸輪機構(gòu)曲柄滑塊機構(gòu)組合機構(gòu)傳動機構(gòu)帶傳動機構(gòu)雙曲柄機構(gòu)齒輪機構(gòu)補償機構(gòu)凸輪機構(gòu)四、機械運動機構(gòu)的設計方法說明1、曲柄滑塊機構(gòu)的尺度綜合 D點的位置方程為：D點的速度加速度方程為：滑塊的行程長度：工作行程的最小傳動角：回程的最小傳動角：2、雙曲柄機構(gòu)的位置分析為了改善版臺的速度特性，機構(gòu)I設計成串聯(lián)機構(gòu)。第一級為雙曲柄機構(gòu)ABCD，其主動曲柄DC用一級速比i = 1 的圓柱齒輪與機構(gòu)II的原動曲柄h3連接。機構(gòu)II的從動曲柄h1則與滾筒同步轉(zhuǎn)動。由滑塊位移計算：幾何關(guān)系為：3、曲柄滑塊機構(gòu)的位置分析由滑塊位移求對應的曲柄轉(zhuǎn)角：4、用函數(shù)平方逼近法設計雙曲柄機構(gòu)機構(gòu)的位置方程： 所謂的平

6、方逼近法設計就是以結(jié)構(gòu)誤差的均方根值最小為目的，做逼近函數(shù)機構(gòu)的設計。5、凸輪機構(gòu)的設計由于印刷機的版臺和滾筒各有一套獨立的運動系統(tǒng)驅(qū)動，為了保證印刷質(zhì)量，在壓印階段，滾筒表面點的線速度必須和版臺的移動速度保持相等。在設計時要滿足這一要求。若在壓印區(qū)的滾筒的表面點的先速度和版臺移動速度尚有一定的差別，則要采用凸輪機構(gòu)進行運動補償。1)設版臺的傳動系統(tǒng)未安裝補償凸輪機構(gòu)，且下齒輪為固定齒條。編主程序?qū)Υ诉M行運動分析。可以求得版臺的位移曲線Sp-以及速度曲線Vp- 2）編主程序?qū)L筒的傳動系統(tǒng)進行運動分析，求出滾筒表面點的位移曲線Sc-以及速度曲線Vc- 3)按照上述曲線選定同步區(qū)（壓印區(qū)）。壓印

7、區(qū)的始點一般應為同速點。壓印區(qū)應該根據(jù)壓印行程要求選在速度變化較小的區(qū)域。即較小的區(qū)域。 4）在的坐標中描繪出（i = 1，2，3 n）的各點，并光滑連接。得到的曲線。也就是補償凸輪機構(gòu)從動件在壓印區(qū)的位移曲線。 選擇合適的從動件結(jié)構(gòu)形式并考慮其他因素選擇凸輪的基本參數(shù)，用圖解法設計凸輪的輪廓曲線。五、程序設計1、所調(diào)用的子程序及功能1) void CFI 功能：由曲柄滑塊機構(gòu)行程求3（先由s求得1和3，而后求得3）。 2) void CPSI 功能：由滑塊位移求得對應的1。 3) void CRLE 功能：設計曲柄滑塊機構(gòu)。 4) void SLNPD 功能：用高斯消去法解線性方程組。5）

8、void PIVOT 功能：用列主元消除法解線性方程組。 6) void SQU 功能：用函數(shù)平方逼近法設計四桿機構(gòu)。 7) void EQU 功能：解一元二次方程。 8) void POS1 功能：由SET3求SET1和SET2。 9) void POS2 功能：由SET1求SET2和SET3. 10) void POS3 功能：由FAI1求FAI2。 11) void VEL 功能：調(diào)用void POS1 ，由SET3求SET1和SET2，求版臺速度VF，求滾筒表面的點的線速度VCIR。 12) void ACCE 功能：由DSET3求出DSET1和DSET2，求出角加速度DDSET1。

9、13)void SCI 功能：計算滾筒滾過的弧長。 13) void WRT 功能：將計算結(jié)果打印出來。 2.所編程序的框圖開始 定義,及最大行程調(diào)用CRLE確定曲柄滑塊R,，E，L判斷最小傳動角 定義10，30，H5,S11及循環(huán)變量i=1i=10Si=130+(370-130)*i)/10; 真 假調(diào)用CFI確定3i調(diào)用CPSI確定1i定義DL=55.0 (即l4)，調(diào)用SQU確定雙曲柄機構(gòu)定義所需變量及已知數(shù)據(jù)定義計數(shù)變量IFA=0 IFA=360 假 真 調(diào)用POS3確定曲柄滑塊位置角FAI3 SET1=(IFA+14.84722+90)*3.1415926，同時，求得版臺位移SP調(diào)用

10、POS2確定機構(gòu)I位置角SET4確定SSET3調(diào)用POS1確定機構(gòu)II位置角SSET確定ALP的值，確定SSET1調(diào)用VEL求出版臺、滾筒的速度Vp、Vc調(diào)用SCI求出滾筒轉(zhuǎn)過的弧長DSET3=7.85調(diào)用ACCE求角加速度DDSET1寫出滑塊加速度方程DSSET3=7.85調(diào)用ACCE求角加速度DDSSET1寫出滾筒表面切向、法向及全加速度表達式輸出程序結(jié)果結(jié)束3. 主程序如下： #include #include void CFI(double CAMA10,double FI0,double H,double S,double FI); void CPSI(double BATA,dou

11、ble TL,double S,double PSI); void CRLE(double ALAMT,double ER,double HD0,double HD,double TL); void SQU(double FI,double PSI,double DL,double TL1); void SLNPD(double A4,double B); void POS1(double TL,double SSET,int I1,int I2); void POS2(double TL,double SET,int I3,int I4); void POS3(double TL,doubl

12、e FAI); void VEL(double ALP,double *VF,double *VCIR,double TL1,double TL2,double A,double TLL,double SET,double SSET,double FAI); void EQU(double *SE,double Z,double E,double F,double G,int I); void SCI(int IFA,double SSETR,double *SCIR); void ACCE(double L1,double SET,double DSET,double DDSET1); vo

13、id WRT(int IFA,double SP,double SCIR,double *VF,double *VCIR,double AP,double ACIRT,double ACIRN,double ACIR); void main() double ALAMT=3.55,ER=0.305,HD0=397.5,HD=0.0,TL4,GAMA5,GAMA6,K; printf( 設計曲柄滑塊機構(gòu)的,計算出曲柄的長度R,連桿的長度L,滑塊的偏心距e,版臺行程2*HD:nn); CRLE(ALAMT,ER,HD0,HD,TL); printf( 計算滑塊行程的最小傳動角:); GAMA5=a

14、cos(1-ER)/ALAMT);printf(GAMA5=%f(DEGREE)nn,GAMA5*180/3.14); printf( 計算滑塊回程的最小傳動角:); GAMA6=acos(1+ER)/ALAMT);printf(GAMA6=%f(DEGREE)nn,GAMA6*180/3.14); printf( 計算曲柄滑塊機構(gòu)的行程速比系數(shù):); K=(3.1415926+asin(ER/(ALAMT-1)-asin(ER/(ALAMT+1)/(3.1415926-asin(ER/(ALAMT-1)+asin(ER/(ALAMT+1); printf(K=%fnn,K); printf(

15、 曲柄滑塊機構(gòu)的運動分析); int i; double BATA=0.2591325,TLL=0.0,0.0,2.22803,0.2591325; double SP,SET3,ALP; double FAI3,DL=55.0,TL15,VF,VCIR,SSET3,SCIR,FAII=0; double S11,GAMA10=0.537406,FI0=1.943799,H=0.0,145.0,178.0,175.0,65.5,FI11,PSI11; S0=130.0,S10=370.0; for(i=1;i11;i+)Si=S0+(S10-S0)*i/10.0; CFI(GAMA10,FI0

16、,H,S,FI);/*求FI的值*/CPSI(BATA,TL,S,PSI);/*求PSI的值*/ SQU(FI,PSI,DL,TL1);/*設計四桿機構(gòu)*/ printf( 隨著FAII角度變化,版臺位移,速度,滾筒位移,速度結(jié)果如下:nn); FAI1=0.0; for(i=0;i360;i+) FAI1=FAI1-3.1415926/180; SET1=BATA+3.1415926/2+FAI1; POS2(TL1,SET,1,2);/*由STE1求STE2和SET3*/ POS3(TL,FAI);/*由FAI1求FAI2*/ ALP=SET3-3.1415926; VEL(ALP,&VF

17、,&VCIR,TL1,H,TL,TLL,SET,SSET,FAI); SCI(i,SSET1,&SCIR); SP=2*(sqrt(pow(TL1+TL2),2)-pow(TL3,2)-TL1*cos(FAI1)-TL2*cos(FAI2); printf( FAII=%10.4f SP=%10.4f VF=%10.4f SCIR=%10.4f VCIR=%10.4fn,fabs(FAI1)*180/3.1415926,SP,VF,SCIR,VCIR); /*版臺SP,VF與曲柄連桿轉(zhuǎn)角FAI的關(guān)系*/ printf(n); printf( 設計凸輪機構(gòu)nn); printf( 凸輪機構(gòu)的補償

18、位移以及對應的X,Y坐標:nn); double SP1,SCIR1,SSP,SSCIR,SS,SP0,SCIR0,rb=40,X,Y;int I; FAI1=-8*3.1415926/180;SP0= 10.865851;SCIR0= 12.645137;double FAI1=0.0; for(I=0;I160;I+ ) SET1=BATA+3.1415926/2+FAI1; POS2(TL1,SET,1,2);/*由STE1求STE2和SET3*/ POS3(TL,FAI);/*由FAI1求FAI2*/ ALP=SET3-3.1415926; VEL(ALP,&VF,&VCIR,TL1,

19、H,TL,TLL,SET,SSET,FAI); SCI(i,SSET1,&SCIR); SP=2*(sqrt(pow(TL1+TL2),2)-pow(TL3,2)-TL1*cos(FAI1)-TL2*cos(FAI2); SP1=SP; SCIR1=SCIR; SSP=SP1-SP0; SSCIR=SCIR1-SCIR0; SS=SSP-SSCIR; X=(SS+rb)*sin(fabs(FAI1+0.139626); Y=(SS+rb)*cos(fabs(FAI1+0.139626);/*凸輪工作行程的坐標*/ printf( FAI1=%10.4f SS=%10.4f X=%10.4f Y

20、=%10.4fn,fabs(FAI1+0.139626)*180/3.1415926,SS,X,Y); FAI1=FAI1-3.1415926/180; 附：主程序子程序中主要參數(shù)說明ALAMT（L為連桿長，R為曲柄長）（=L/R） ER=eR(e為偏距) HD0滑塊的最大行程 H將求得的L、R、e圓整后算出的行程長 TL4由R、L、e組成的一維數(shù)組 GAMA1010 （對應于壓印區(qū)的初始位置） FI030 TL2滾筒雙曲柄四桿機構(gòu)h1，h2，h3，h4組成的四元數(shù)組 S滑塊位移（數(shù)組變量名） FIN對應于滑塊的N個位置，N個3的值組成的數(shù)組 PSIN對應于滑塊的N個位置，N個1的值組成的數(shù)組

21、 DL四桿機構(gòu)機架長 TL1版臺傳動系統(tǒng)中鉸鏈四桿機構(gòu)桿長組成的四元數(shù)組 SET版臺傳動系統(tǒng)中鉸鏈四桿機構(gòu)各桿位置角組成的三元數(shù)組 FAI曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄、連桿的位置角組成的二元數(shù)組 ALP角 W角速度 RCIR滾筒半徑 VF版臺速度 VCIR滾筒表面點線速度 TLL三個角度組成的數(shù)組（對應實元為角度、（+）、組成的數(shù)組） SSET滾筒傳動系統(tǒng)中的鉸鏈四桿機構(gòu)各桿位置角組成的三元數(shù)組 IFA計數(shù)變量 SP版臺位移 SCIR滾筒滾過的弧長 AP版臺移動加速度 ACIRT滾筒表面點切向加速度 ACIRN滾筒表面點法向加速度 ACIR滾筒表面點全加速度4. 程序運行結(jié)果如下：見附錄（1）5版臺位移

22、，速度以及滾筒位移，速度曲線：見附錄（2）八、分析討論設計結(jié)果由VP、VCIR、SP、SCIR曲線圖和平臺印刷機主傳動系統(tǒng)接構(gòu)簡圖可以看出設計結(jié)果很好地滿足了設計要求。 成功的設計了平臺印刷機的主傳動機構(gòu)。能得到這樣的結(jié)果，是與參數(shù)和的正確選擇以及程序的準確設計密不可分的，而在程序中主程序起主要作用。在調(diào)試主程序和子程序的過程中不斷的分析，改正程序的錯誤，最終計算得出正確的數(shù)據(jù)。正是在指導教師提供的參數(shù)和子程序以及悉心的指導下才使我們的設計任務能夠順利完成。在設計過程中，機械原理這門課程的學習，對運動分析的理解以及對所學知識的熟練的應用起了至關(guān)重要的作用，直接關(guān)系到主程序的設計和主程序的準確性，而這又影響運行數(shù)據(jù)的準確和后面運動分析，以及凸輪的設計。因此要想很好地完成設計任務必須具有相當?shù)幕A(chǔ)知識。九、設計過程中的體會、收獲及建議這次的課程設計是一次對我們所學知識的一次系統(tǒng)的運用，在這個過程中我不僅學會了設計平臺印刷機的主傳動機構(gòu)的設計，更主要的是我們學會了把在機械原理課程中學到的相關(guān)知識運用到實際的設計過