平臺印刷機課程設計說明書

1、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)：機械設計制造及其白動化班級：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丁滾筒表面的圓周速度，再次為了提高生產的效率，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動轉化成平面的運動。這種轉換運動的方法有很多

2、種，常見的方法有摩擦傳動、齒輪齒條傳動、螺旋機構傳動、凸輪機構傳動、曲柄滑塊機構以及組合機構等。此設計課題的要求為了提高生產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、曲柄滑塊機構以及組合機構中選取最佳方案。滾簡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。在組合運動機構之中，采用曲柄滑塊機構和雙曲柄機構以及凸輪機構等進行組合。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。當主傳動機構不能滿足上述條件的時候我們還需要設計補償機構來調節(jié)。補償機構可以采用凸輪傳動機構來實現(xiàn)，凸輪傳動機構具有傳遞精度高的優(yōu)點。可以實現(xiàn)對機構誤差的微細調節(jié)。傳動

3、機構I的參考方案可由雙曲柄機構AABB和曲柄滑塊機構BC酬聯(lián)組成，將曲柄AA的轉動轉變?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相連實現(xiàn)補償。其中凸輪與從動曲柄BB為同一構件，主動曲柄AA的轉動與滾筒的轉動同步。當上部與版臺固結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節(jié)，控制下部齒條補償移動來補償誤差。另一個傳動機構I設計為雙曲柄機構，可以用丁帶動滾筒的轉動。各個桿的尺寸已知。兩個傳動機構通過一對齒輪傳動建立其運動關系。齒輪參數(shù)i=1,m=4mm,z=

4、105。三、設計過程用到的全部原始數(shù)據(jù)雙曲柄滑塊機構的桿長數(shù)據(jù)：h1=145.0mmh2=178.0mmh3=175.0mmh4=65.5mm機架長：14=55.0mm傳動齒輪的參數(shù)：i=1m=4mmz=105的初始角：1030.7913011.438的角度：14.8472127.65683滾筒的直徑：360mm版臺往復行程：795mm印刷紙張的設計幅面：415*590mm2生產率：4400-4500張/小時電動機功率：3kw轉速：1450rpm參數(shù)及的值：3.6和0.32凸輪位移：S130mmS(10)370mm各機構形態(tài)學矩陣：功能元實現(xiàn)功能的解(各個方案)傳動機構I摩擦傳動螺旋機構齒輪齒

5、條凸輪機構曲柄滑塊機構組合機構傳動機構帶傳動機構雙曲柄機構齒輪機構補償機構凸輪機構四、機械運動機構的設計方法說明1、曲柄滑塊機構的尺度綜合l/re/lD點的位置方程為：xrcoslcosD點的速度加速度方程為：dsvrw(sindt2,1orw(coscos2滑塊的行程長度：H工作行程的最小傳動角：r1cos回程的最小傳動角：2cos2、雙曲柄機構的位置分析sin22rcosl(1)2221sin2cos)2.、1.sin)r(sinsin2cos)22r(2-)1-ecos1(-)l1re1,1cos(一)為了改善版臺的速度特性，機構I設計成申聯(lián)機構。第一級為雙曲柄機構ABCD,其主動曲柄D

6、C用一級速比i=1的圓柱齒輪與機構II的原動曲柄h3連接。機構II的從動曲柄h1則與滾筒同步轉動。由滑塊位移計算1:2S1Rcir幾何關系為：h24h232hih3sinAsin3式中：Asin12h22h1h4cos12h1h3cos1cos31sin30Bcos3C0Bcos1K13、曲柄滑塊機構的位置分析由滑塊位移求對應的曲柄轉角1:So時l)2e2xSosxrcoslcosersinlsinCK2K3cos1e2arctan-4、用函數(shù)平方逼近法設計雙曲柄機構機構的位置方程：l42l32l21l222l3cos211cos2l1l3cos()043123113Pol3/l1Pl3P2(

7、1Ul21U)/2li所謂的平方逼近法設計就是以結構誤差的均方根值最小為目的，做逼近函數(shù)機構的設計。5、凸輪機構的設計由丁印刷機的版臺和滾筒各有一套獨立的運動系統(tǒng)驅動，為了保證印刷質量，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，且下齒輪為固定齒條。編主程序對此進行運動分析。可以求得版臺的位移曲線Sp-以及速度曲線Vp-2) 編主程序對滾筒的傳動系統(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

8、述曲線選定同步區(qū)(壓印區(qū))。壓印區(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|V|VpVc較小的區(qū)域。在S的坐標中描繪出S(i=1,2,3n)的各點，并光滑連接。得到S的曲線。也就是補償凸輪機構從動件在壓印區(qū)的位移曲線。選擇合適的從動件結構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、所調用的子程序及功能voidCFI功能：由曲柄滑塊機構行程求3(先由s求得W1和W3,而后求得3)。voidCPSI功能：由滑塊位移求得對應的1。voidCRLE功能：設計曲柄滑塊機構。voidSLNPD功能：用高斯消去法解線性方程組。voidP

9、IVOT功能：用列主元消除法解線性方程組。voidSQU功能：用函數(shù)平方逼近法設計四桿機構。voidEQU功能：解一元二次方程。voidPOS1功能：由SET3求SET1和SET2。voidPOS2功能：由SET1求SET2和SET3.voidPOS3功能：由FAI1求FAI2。voidVEL功能：調用voidPOS1，由SET3求SET1和SET2，求版臺速度VF,求滾筒表面的點的線速度VCIR。voidACCE功能：由DSET3求出DSET1和DSET2，求出角加速度DDSET1voidSCI功能：計算滾筒滾過的弧長。13)voidWRT功能：將計算結果打印出來。所編程序的框圖2. 主程序

10、如下：#include<stdio.h>#include<math.h>voidCFI(doubleCAMA10,doubleFI0,doubleH,doubleS,doubleFI);voidCPSI(doubleBATA,doubleTL,doubleS,doublePSI);voidCRLE(doubleALAMT,doubleER,doubleHD0,doubleHD,doubleTL);voidSQU(doubleFI,doublePSI,doubleDL,doubleTL1);voidSLNPD(doubleA4,doubleB);voidPOS1(doub

11、leTL,doubleSSET,intI1,intI2);voidPOS2(doubleTL,doubleSET,intI3,intI4);voidPOS3(doubleTL,doubleFAI);voidVEL(doubleALP,double*VF,double*VCIR,doubleTL1,doubleTL2,doubleA,doubleTLL,doubleSET,doubleSSET,doubleFAI);voidEQU(double*SE,doubleZ,doubleE,doubleF,doubleGntI);voidSCI(intIFA,doubleSSETR,double*SCI

12、R);voidACCE(doubleL1,doubleSET,doubleDSET,doubleDDSET1);voidWRT(intIFA,doubleSP,doubleSCIR,double*VF,double*VCIR,doubleAP,doubleACIRT,doubleACIRN,doubleACIR);voidmain()(doubleALAMT=3.55,ER=0.305,HD0=397.5,HD=0.0,TL4,GAMA5,GAMA6,K;printf(-設計曲柄滑塊機構的，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(ALA

13、MT,ER,HD0,HD,TL);printf("計算滑塊行程的最小傳動角：")；GAMA5=acos(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("計算曲柄滑塊機構的行程速比系數(shù)：");K=(3.1415926+asin(ER/(

14、ALAMT-1)-asin(ER/(ALAMT+1)/(3.1415926-asin(ER/(ALAMT-1)+asin(ER/(ALAMT+1);printf("K=%fnn",K);printf("曲柄滑塊機構的運動分析");inti;doubleBATA=0.2591325,TLL=(0.0,0.0,2.22803,0.2591325;doubleSP,SET3,ALP;doubleFAI3,DL=55.0,TL15,VF,VCIR,SSET3,SCIR,FAII=0;doubleS11,GAMA10=0.537406,FI0=1.943799,H

15、=(0.0,145.0,178.0,175.0,65.5,FI11,PSI11;S0=130.0,S10=370.0;for(i=1;i<11;i+)(Si=S0+(S10-S0)*i/10.0;CFI(GAMA10,FI0,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*/printf(-隨著FAII角度變化，版臺位移，速度，滾筒位移，速度結果如下:nn");FAI1=0.0;for(i=0;i<360;i+)FAI1=FAI1-3.1415926/180;SET1=B

16、ATA+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,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=%10.4fSP=%10.4fVF=%10.4fSCIR=%10.4fV

17、CIR=%10.4fn",fabs(FAI1)*180/3.1415926,SP,VF,SCIR,VCIR);/*版臺SP,VF與曲柄連桿轉角FAI的關系*/printf("n");printf("設計凸輪機構nn");printf("凸輪機構的補償位移以及對應的X,Y坐標:nn");doubleSP1,SCIR1,SSP,SSCIR,SS,SP0,SCIR0,rb=40,X,Y;intI;FAI1=-8*3.1415926/180;SP0=10.865851;SCIR0=12.645137;doubleFAI1=0.0;f

18、or(I=0;I<160;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,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;

19、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=%10.4fSS=%10.4fX=%10.4fY=%10.4fn",fabs(FAI1+0.139626)*180/3.1415926,SS,X,Y);FAI1=FAI1-3.1415926/180;3. 附：主程序子程序中主要參數(shù)說明ALAMT一入(L為連桿長,R為曲柄長)(=L/R)ERa=eR(e為偏距)HD0一滑塊的最大

20、行程H一將求得的L、R、e圓整后算出的行程長TL4一由R、L、e組成的一維數(shù)組GAMA10一小10(對應丁壓印區(qū)的初始位置)FI0430TL2-滾筒雙曲柄四桿機構hl,h2,h3,h4組成的四元數(shù)組S一滑塊位移（數(shù)組變量名）FIN一對應丁滑塊的N個位置，N個43的值組成的數(shù)組PSIN一對應丁滑塊的N個位置，N個41的值組成的數(shù)組DL一四桿機構機架長TL1一版臺傳動系統(tǒng)中皎鏈四桿機構桿長組成的四元數(shù)組SET版臺傳動系統(tǒng)中皎鏈四桿機構各桿位置角組成的三元數(shù)組FAI曲柄滑塊機構的曲柄、連桿的位置角組成的二元數(shù)組ALPa角W一角速度RCIR滾筒半徑VF-版臺速度VCIR一滾筒表面點線速度TLL一三個角

21、度組成的數(shù)組（對應實兀為角度I、（a+a'）、6組成的數(shù)組）SSET-滾筒傳動系統(tǒng)中的皎鏈四桿機構各桿位置角組成的三元數(shù)組IFA計數(shù)變量S版臺位移SCIR-滾筒滾過的弧長AP一版臺移動加速度ACIRT一滾筒表面點切向加速度ACIRN一滾筒表面點法向加速度ACIR一滾筒表面點全加速度程序運行結果如下：4. 見附錄（1）版臺位移，速度以及滾筒位移，速度曲線：見附錄（2）八、分析討論設計結果由VP、VCIR、SP、SCIR曲線圖和平臺印刷機主傳動系統(tǒng)接構簡圖可以看出設計結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。能得到這樣的結果，是與參數(shù)入和a的正確選擇以及程序的準確設計密

22、不可分的，而在程序中主程序起主要作用。在調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重要的作用，直接關系到主程序的設計和主程序的準確性，而這乂影響運行數(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知識運用到實際的設計過程中去