卧式印刷机课程设计

1目录一、设计题目（1）工作原理（2）原始数据（3）设计任务二、总体方案设计（1）机构选型及组合，机械传动系统示意图（2）执行机构的运动循环图（3）基本机构确定的计算机程序（4）电动机选择（5）总传动比计算及其分配三、减速器设计（一）减速器方案设计（1）减速器方案简图（2）减速器传动比分配（3）减速器运动动力参数计算（二）传动零件设计（1）齿轮传动设计计算（2）带传动设计计算（3）联轴器的选择2（三）轴系设计（1）轴的设计计算（2）轴强度校核计算（3）轴承寿命计算（4）键联接校核四、设计感想五、附录六、参考文献3一、设计题目卧式印刷机卧式印刷机用于铅活版、铜锌版、简单套色等印刷项目，曾普遍用于小型印刷厂。（1）工作原理：其工作原理是复印原理，主要工序为：输纸、涂墨、压印、收纸等，如图1-1所示。印版装在活动版台上，纸张由纸筒携带，由收纸辊拉出，并通过压印滚筒在印版上作纯滚动和施加的压力来完成印刷作业，滚筒与收纸辊间歇转动。在压印咬合之前，涂墨胶辊与版台接触把墨涂到印版上，在涂墨过程完成后，涂墨胶辊抬起，并与排墨钢棍接触进行吸墨过程。压印从纸张的咬口开始到纸张的末尾渐次进行。压印过程持续整个工作行程的一段时间，印张在压印过程的每一瞬间只有一个狭长的条形面积与印版接触。压印过程中滚筒与版台之间无相对滑动，且收纸辊；版台在压印区内低速压印且速度波动较小。在压印完成后，滚筒和收纸辊一并抬起，到达一定的高度时,已经压印完成的纸张将会被安装在一定高度上的裁纸刀裁断。在压印好的纸张被裁断之后，落在翻纸杆上，翻纸杆将会翻转一百八十度将纸翻压在托纸台上。如图1-2，电动机D经减速系统J减速后，动力分别由传动机构Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ输出。传动系统Ⅰ驱动滚筒与收纸辊以纸筒为圆心做摆动，Ⅱ驱动版台作往复直线运动，Ⅲ驱动翻纸机构作翻纸运动，Ⅳ驱动钢滚单向转动完成排墨，Ⅴ驱动BC摆动（BC上摆，胶滚与钢滚接触吸收油墨；BC下摆，胶滚B与版台接触完成涂墨）。4（2）原始数据滚筒直径约230mm，版台行程H=730mm，压印段长度2H=440mm；翻纸转角=180°（或取纸转角=42°）；排墨转角=45°；BC杆摆角=38°；版台重量G=1500N；压印段工作阻力P=0.5kN；版台行程速比系数K=1.05；机器运转速度不均匀系数许用值=0.03；主传动机构许用压力角主=40°，辅传动机构许用压力角辅=70°；印刷机生产率2000张/小时；电动机转速n电=940r/min；电动机功率储备系数=1.2。5（3）设计任务1．设计减速系统①设计减速传动系统。电动机转速n电=940r/min，要减到工作频率（生产率），试确定传动方案及各级减速传动比的大小，绘制传动简图。说明机器的过载保护装置。②设计齿轮传动。若减速系统采用了齿轮传动，按等强度或等寿命条件设计齿轮传动，绘制齿轮传动啮合图。编写程序计算基本几何尺寸，验算重合度、小轮齿顶厚度、不根切条件及过渡曲线不干涉条件。2．设计滚筒、收纸辊传动、摆动系统（传动系统Ⅰ）①设计运动方案，绘制机构示意图。②设计机构尺寸，绘制机构运动简图。③机构运动分析，打印结果数表，绘制输出构件的转角、角速度、角加速度图。3．设计铅版传动系统（传动系统Ⅱ）①运动方案设计，绘制机构示意图。②机构尺寸设计，绘制机构运动简图。③机构运动分析，打印结果数表，绘制输出构件的位移、速度、加速度图。④机构受力分析，打印结果数表，绘制等效驱动力矩、阻力矩图。⑤设计飞轮转动惯量，确定电动机功率。⑥若对行程H进行调节，请绘制可调行程的机构简图。并就实现行程变化的参数对机构进行运动分析和受力分析，输出必要的图表，得出对比结论。4．设计翻纸系统（传动系统Ⅲ）：①设计运动方案，绘制机构示意图。6②设计机构尺寸，绘制机构运动简图。③机构运动分析，打印结果数表，绘制输出构件的转角、角速度、角加速度图。5．设计排墨、涂墨系统（传动系统Ⅳ）：①设计运动方案，绘制机构示意图。②设计机构尺寸，绘制机构运动简图。③机构运动分析，打印结果数表，绘制输出构件的转角、角速度、角加速度图。二、总体方案设计（1）机构选型及组合，机械传动系统示意图（一）滚筒的系统的设计滚筒属于印刷过程，依据纯滚动，施与版台压力完成印刷功能。滚筒是间歇运动，在印刷结束时滚筒在凸轮的作用下向上运动，使滚筒与版台分离，版台便于做回程运动。版台的部分与滚筒的部分是依靠齿轮传动，为了保证版台与滚筒的边缘同速，保证印刷质量。方案一：通过滚筒与版台之间的摩擦来达到滚筒与收纸辊的间歇回转运动。要求：滚筒固定，版台左右间歇运动，同时上下运动。原理：当版台运动到一定的位置时，通过凸轮把版台抬起与滚筒接触，通过摩擦力使滚筒转动，并带动收纸辊的转动，使得滚筒与版台之间实现纯滚动的效果。设计的过程中发现：（1）版台的重量很大，如果用凸轮把版台托起的话，那会需要很大的作用力，同时也会有很大的反作用力，这样会造成凸轮需要很大的扭矩，同时也会对凸轮造成很大的磨损，这样就会造成在途轮上浪费很多不必要的功，同时大大的降低了凸轮的寿命，造成机器寿命短。（2）单纯地依靠摩擦力来保证滚筒和版台之间纯滚，是不可能的，滚筒由原来静止到和版台一样的速度，必须有一个加速过程，这个过程中版台和滚筒之间将会出现相对滑动，这样就会出现纸张撕坏，墨迹不均，严重影响了纸张的印刷质量。7方案一机构运动简图图2-1方案二：通过滚筒与版台之间通过齿轮与齿条啮合来达到滚筒与收纸辊的间歇回转运动。要求：滚筒做在凸轮的作用下以纸筒的中心为圆心做上下摆动。滚筒的端面上有齿轮，且齿轮的分度圆直径与滚筒直径相同。版台的侧面上装有齿条，切齿条与齿轮呈刚好啮合。收纸辊的线速度与滚筒的线速度相同。下面是机构运动简图8机构运动简图图2-2机构立体图9图2-3齿轮参数模数尺高纸筒直径滚筒齿轮圆直径惰轮直径收纸辊齿轮直径818200240100120运动循环图：10图2-4图2-5-505101520253035050100150200250300350400速度随角度的变化上升距离随角度的变化11图2-6图2-7（二）翻纸机构方案确定（1）曲柄摇杆摆杆机构原理：通过一个缺少部分齿的齿轮，来带动曲柄所在的齿轮，曲柄通过滑块带动摇杆的摆动，摇杆通过滑块带动翻纸杆的摆动。要求：（1）大齿轮有齿的部分弧长与曲柄所在的齿轮的周长相同，即要求，大齿轮有的齿数与曲柄所在的小齿轮的齿数相同。-200-150-100-50050100150200250050100150200250300350400-2000-1500-1000-5000500100015002000050100150200250300350400加速度随角度的变化12（2）摇杆的两个极限位置所在的高度应与翻纸杆的中心位置高度相同。且翻纸杆的位置应在两极限位置所呈的角的角平分线上。机构运动简图图2-8运动循环图：13图2-9参数：14齿轮模数（m）大齿轮直径R2小齿轮直径R1摇杆长L1中心距h1中心距h2曲柄长L2角度B5156.5100115.4505025130涉及计算：大齿轮转过的角度＜a；小齿轮转过的角度＜b；摆杆转过的角度＜c；翻杆转过的角度＜d；翻杆角速度w翻杆的角加速度k一个周期内，当大齿轮转过的角度小于130度时，对其他的构件无影响。当大齿轮转过的角度大于130度时：＜b=（＜a-130）*360/230;＜c=30-asin(25*sin((60+＜b)*PI/180)/（sqrt(25*25+50*50-2*25*50*cos((60+＜b)*PI/180))）)*180/PI;＜d=90-asin((100*sin((30-＜c)*PI/180))/（sqrt(115.4*115.4+100*100-2*115.4*100*cos((30-＜c)*PI/180))）)*180/PI-30+＜c;w=（＜dn+1-＜dn）*200/(＜an+1-＜an)k=（wn+1-wn）*200/(＜an+1-＜an)计算机程序以及运行结果见附录摆杆的弧度15图2-10翻杆转过的弧度图2-11：：图2-12-0.6-0.4-0.200.20.40.60.800.511.52系列1-0.500.511.522.533.500.511.52系列1-50-40-30-20-100102000.511.52系列1角速度图像角加速度图像16图2-13由于此机构的角速度，角加速度的值过大，且变化的幅值也非常大，所以此机构不合理。（2）曲柄摇杆齿轮机构原理：通过一个缺少部分齿的齿轮，来带动曲柄所在的齿轮，曲柄通过滑块带动摇杆齿轮条的摆动，摇杆齿轮条通过齿轮啮合带动翻纸杆的摆动。要求：（1）大齿轮有齿的部分弧长与曲柄所在的齿轮的周长相同，即要求，大齿轮有的齿数与曲柄所在的小齿轮的齿数相同。（2）摇杆齿轮条上的齿数应与翻杆半齿轮的齿数相同（3）翻杆半齿轮的位置应在两极限位置所呈的角的角平分线上。且处于无变动啮合状态。机构运动简图-800-600-400-200020040060080000.511.52系列117图2-14运动循环图：18图2-15参数：模数大齿轮直径小齿轮直径曲柄长度摇杆齿条半径翻杆齿轮半径角度5156.5100259030130涉及计算：大齿轮转过的角度＜a；小齿轮转过的角度＜b;摇杆（摇杆齿条）转过的角度＜c；半齿轮转过的角度＜d；翻杆角速度w翻杆的角加速度k一个周期内，当大齿轮转过的角度小于130度时，对其他的构件无影响。当大齿轮转过的角度大于130度时：19＜b=（＜a-130）*360/230;＜c=30-asin(25.0*sin((60+＜b)*PI/180)/（sqrt(25*25+50*50-2*25*50*cos((60+＜b)*PI/180))）)*180/PI;＜d=＜c*180/60;w=（＜dn+1-＜dn）*200/(＜an+1-＜an)k=（wn+1-wn）*200/(＜an+1-＜an);计算机程序及运行结果见附录运行结果的图表分析图2-16-0.6-0.4-0.200.20.40.60.800.511.52系列1摆杆的弧度图像20图2-17图2-18-0.500.511.522.533.500.511.52系列1-20-15-10-5051000.511.52系列1翻杆转过的角度图像翻杆角速度图像21图2-19涂墨排墨系统原理：（1）通过有部分齿的齿轮来带动排墨钢辊的间歇转动。（2）通过凸轮来到带动涂墨胶辊的上下摆动。要求：凸轮在上极限位置时，涂墨胶辊刚好与排墨钢辊接触，凸轮在下极限位时涂墨胶辊刚好与版台相接触。机构简图涂墨图2-20-150-100-5005010015000.511.52系列1翻杆角加速度图像22机构见图排墨图2-21主要参数：CD杆长lCD/mm杆CD最大摆角φ齿轮直径d/mm模数mzAZB凸轮基圆R/mm滚子R/mm25038°10044255018周期：T=1.8s23图2-22图2-2324图2-24版台机构的选型方案一、凸轮机构：考虑到版台的运动比较复杂，需要有匀速和急回，而凸轮能满足这样的条件，设计如下方案运动简图图2-25这个方案的优点是能够设计凸轮轮廓线来实现版台的匀速来实现版台的匀速、急回运动。缺点是需要一根很长、质量很高的弹簧，实际运动中弹簧容易疲劳失效，且凸轮需要设计的很大，此方案的成本很高。方案二、六杆机构比较简单，便于加工制造，有急回特性和扩大行程的作用。但由于机构构件数较多，机构的刚性差，不适用于高速，且机构的运动分析较为复杂。25运动简图图2-26方案三、曲柄滑块-齿轮齿条组合机构此机构由曲柄滑块机构和齿轮齿条机构组合而成，下齿条固定，上齿条和版台链接，版台的速度是滑块的两倍。机构有急回特性，且通过齿轮齿条扩大了行程，从而可减小曲柄滑块的尺寸。运动简图图2-27方案四、曲柄摇杆-齿轮齿条组合机构通过摇杆的摆动来控制齿轮的左右移动，不同于上面的曲柄滑块-齿轮齿条机构，其不宜用于高速。机构分析计算较为复杂。曲