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全套设计含CAD图纸、SW三维 书刊 胶印机 印刷 滚筒 设计 全套 cad 图纸 sw 三维

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毕业设计（论文）课 题 名 称： 书刊胶印机印刷滚筒设计专 业 班 级： 学 生 姓 名： 指导教师： 日期： 年 6月15日摘 要本文从书刊胶印机印刷滚筒进行总体结构方案设计入手，进而确定书刊胶印机的总体布局，最后，对滚筒组件进行设计。根据滚筒的基本结构、工作原理和关键性技术确定了最后的滚筒的基本结构，在过程中分别对滚筒的各零部件进行设计，生成零件图，设计说明书等课题研究，包括对滚筒旋转轴的详细分析和校核，最后的计算也表明，滚筒设计符合实际要求。通过参考各种实际机型，对滚筒和离合压的结构进行设计。该装置可以实现印版和橡皮布的装卡和锁紧、滚筒之间的离合压及调压；滚筒的转动可实现手动和电动；印版滚筒的装卡机构采用窄缝式，橡皮布的装卡采用夹板式；离合压、调压采用单偏心机构。并用SolidWorks和AutoCAD软件建立了书刊胶印机印刷装置实体模型。关键词：书刊胶印机，印刷装置，滚筒IVAbstractThis paper begins with the overall structure scheme design of the printing roller of the books and periodicals, and then determines the overall layout of the books and periodicals, and finally, the design of the drum components. The basic structure of the final reel were determined according to the drum of the basic structure, working principle and key technology, in the process respectively on the drum of the parts design, part drawings are created, the design specification and research, including the rotational axis of the drum and a detailed analysis of the school of nuclear and final calculations show that, web design conforms to the practical requirements.The design of the experimental platform is based on the H tower type book, and the structure of the roller and clutch pressure is designed. The device can realize the plate and blanket clamping and locking, roller clutch pressure and pressure regulating; the rotation of the drum can realize manual and electric; a printing plate cylinder card with a narrow slit type, blanket clamping the splint; clutch pressure, pressure in the single eccentric structure. And the entity model of the printing device of the books and periodicals was established by AutoCAD and SolidWorks.Keywords: web offset printing device, Reel。目录摘 要IIAbstractIII第1章 绪论11.1概述11.2 课题研究的目的和意义21.3书刊胶印机的发展趋势31.4 国内外研究现状3第2章 滚筒组件要求与设计计算62.1滚筒的基本要求62.1.1旋转精度62.1.2 刚度72.1.3 抗振性82.1.4 温升和热变形82.1.5 耐磨性92.2滚筒组件的布局102.3滚筒组件相关部件11 2.3.1滚筒轴承的润滑13 2.3.2滚筒组件的密封142.3.2.1滚筒组件密封装置的类型152.3.2.2 滚筒组件密封装置的选择152.4轴肩挡圈162.5挡圈162.6圆螺母162.7滚筒结构的初步拟定172.8滚筒的材料与热处理182.9滚筒的技术要求192.10滚筒直径的选择202.11滚筒轴承的选择212.12 轴承的选型及校核232.13滚筒前端悬伸量232.14滚筒支承跨距242.15滚筒组件的验算242.15.1 支承的简化252.15.2滚筒的挠度252.151.3 滚筒倾角26第3章 滚筒的结构设计273.1印版滚筒的设计273.1.1 胶印机滚筒概述283.1.2胶印机滚筒装卡机构设计283.1.3印版滚筒轴向结构设计293.2滚筒的设计293.2.1滚筒概述293.2.2滚筒装卡机构设计32第4章 滚筒调整机构设计35结 论36参考文献37致谢38第1章 绪论1.1概述 机械制造业在国民经济中占有重要的地位，是国民经济各部门赖以发展的基础，是国民经济的重要支柱，是生产力的重要组成部分。机械制造业不仅为工业、农业、交通运输业、科研和国防等部门提供各种生产设备、仪器仪表和工具，而且为制造业包括机械制造业本身提供机械制造装备。机械制造业的生产能力和制造水平标志着一个国家或地区的科学技术水平、经济实力。机械制造业的生产能力和制造水平，主要取决于机械制造装备的先进程度。机械制造装备的核心是金属切削书刊胶印机，精密零件的加工，主要依赖切削加工来达到所需要的精度。金属切削书刊胶印机所担负的工作量约占机器制造总工作量的40%60%，金属切削书刊胶印机的技术水平直接影响到机械制造业的产品质量和劳动生产率。换言之，一个国家的工业水平在很大程度上代表着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然，金属切削在国民经济现代化建设中起着不可替代的作用。纵观几十年来的历史，机械制造业从早期降低成本的竞争，经过20世纪70年代、80年代发展到20世纪90年代乃至21世纪初的新的产品的竞争。目前，我国已加入世界贸易组织，经济全球化时代已经到来，我国机械制造业面临严峻的挑战，也面临着新的形势：知识技术产品的更新周期越来越短，产品的批量越来越小，产品的性能和质量的要求越来越高，环境保护意识和绿色制造的呼声越来越强，因而以敏捷制造为代表的先进制造技术将是制造业快速响应市场需要、不断推出新产品、赢得竞争、求得生存和发展的主要手段。1.2 课题研究的目的和意义在国民经济各部门、人民的日常生活中，使用者各种机器设备、仪器工具，这些机器、机械 、仪器和设备和工具大部分是由一定的形状和尺寸的金属零件所组成的。生产这些零件并将它们装配成机器、机械、仪器和工具的工业，称为机械制造工业。在机械零件的制造过程中，采用铸造、锻压、焊接、冲压等制造方法，可以获得低精度零件。对于精度要求高、表面粗糙度小的零件，主要依靠切削加工的方法获得，尤其是加工精密零件时，需经过多道工序的切削加工才能完成。因此，机械加工设备是机械制造业的主要加工设备。毕业设计是培养学生设计能力的重要实践环节，通过设计掌握机械设计的一般规律，树立正确的设计思想，培养学生分析和解决实际问题的能力，使学生成功的走向工作岗位。通过印刷滚筒设计掌握普通滚筒设计的基本方法,并且对专用滚筒的设计作进一步了解；通过滚筒设计培养和锻炼自身的工程素质和工程实践能力。1.3书刊胶印机的发展趋势 为了提高印刷效率，采用卷筒纸胶印机的越来越多。近年来卷筒纸胶印机在印刷速度、质量、自动化程度等方面都有很大提高，无轴传动和无缝滚筒是最引人注目的技术。印刷企业如何根据自己的需要选用机器，设备供应商如何改进和发展自己的卷筒纸胶印机才能更好地满足市场需求，都应该经常注意研究卷筒纸胶印机的发展动向和趋势。 虽然卷筒纸胶印机的种类繁多，各类卷筒纸胶印机的发展有各自的特点，但仍然有共同的特点。其基本方向是向多色、高效化发展。“多色”主要是发展一次走纸，能印出多种颜色的多色机。“高效”是在保证质量和环保的前提下，不断提高效率和质量。高效主要包括提高印刷速度、提高自动化和可靠性减少辅助时间及停机率、增加功能三个方面。胶印机在这三个方面都有很大发展。具体讲其发展趋势主要有：一、向高速、宽幅发展 卷筒纸胶印机提高效率的重要方面是提高印刷速度和增加幅面宽度。目前，卷筒纸胶印机的速度已经达到15m/s，纸宽已经出现三幅宽。由于报纸的时效性要求高，因此，新闻用卷筒纸胶印机首先要求高速度，并根据印刷量大小决定纸张的幅宽。小型和中型机大都采用单幅纸，大型新闻用卷筒纸胶印机，大都采用双幅倍径滚筒，每转可出4张对开报纸。每小时可印刷16万张以上对开报纸。现在已经出现三幅宽倍径滚筒的新闻机。近年来出现的双幅小滚筒新闻用卷筒纸胶印机。由于滚筒的转速提高，同样每小时可印刷16万张以上对开报纸。并且更灵活，可以节省版材。商业用、书刊用卷筒纸胶印机，为了保证印刷质量，过去大都采用单幅或半幅的中小型机器。由于技术的进步，印刷质量控制的问题已经完全解决，目前，商业和书刊用机都有向单幅及单幅以上发展的趋势，目前已有1.5幅、双幅甚至三幅宽的机器。印刷速度也在不断提高。小滚筒的卷筒纸胶印机转速已经达到每小时10万转。在保证印刷质量的情况下，追求高速度是卷筒纸胶印机发展的基本方向。二、向精密、自动化、智能化发展 计算机技术、微电子技术、光纤通信技术、网络技术等最新的高新技术，都应用在卷筒纸胶印机上。不仅完全解决了张力控制问题、套印问题、水墨控制问题，而且还配备色彩管理系统、CIP3或CIP4界面。为了满足高速、高质量的要求，机器的精度普遍提高，为了适应印刷品批量减少的趋势，提高自动化程度减少辅助时间是最主要的课题。因此，卷筒纸胶印机根据用户需要，可以配备自动接纸系统、半自动或自动换版系统、机器故障自动诊断和显示系统、远程诊断和调整系统、全自动的折页机，甚至还可以直接配备印后的装订设备。为了保证印刷品的色调和减少调整色调时间，配备闭环色彩控制系统引人注目。 该系统在印刷过程中，对印刷品上的彩色控制条不断进行检测，将检测结果和标准密度值进行比较，并把两者的差异变为修正墨键值反馈到墨控制系统，对墨键进行调整，使印刷品的色调值自动保持在标准值的范围内。有的新闻用卷筒纸胶印机完全实现了由纸库取纸、上纸、机器自动换版、自动改变纸路、全部印刷自动控制到印后分拣、插页、打包、打印客户地址、自动输送等全部自动化。由于自动化、智能化控制的提高和机器精度及稳定性、可靠性的提高，大大减少了辅助时间和停机率，使卷筒纸胶印机更适应印刷市场向短版、高质量、短周期发展的需求。 无轴传动是上世纪90年代的最新技术，因其比传统的机械传动可达到更高的同步运转精度、润滑部位减少有利于维护保养、不用的机组可简单的停用等许多优点，迅速在卷筒纸胶印机上得到应用，随着专用电机和控制系统的成本降低，以高速运转条件下，保持印刷品质量稳定见长的无轴传动，将成为标准配置。三、向标准化、模块化发展 将卷筒纸胶印机的主要结构和组成部分，根据不同裁切尺寸要求，设计成标准化的模块。一方面可以组织专业化生产，稳定和提高质量，更重要的是根据市场和用户的要求，采用不同的排列组合，及时组合成不同形式的机器，满足市场和用户的要求。如有需求，还可以在用户的机器上加装色组，对机器进行改装。也可以直接将部分标准模块供应市场。如各种自动接纸机、烘干箱、冷却辊、加硅装置、裁单张纸机、收页机、张力变化反馈控制系统、无轴传动控制系统等都可以在市场上直接采购。四、向多功能方向发展向多功能方向发展，扩大卷筒纸胶印机的使用范围和功能是另一个显著特点。主要有：1多机组与多纸路：用多机组、多纸路方式，一台机器可以同时印刷多条纸带，大大提高效率。2直接平印：采用直接平印方式，改变每个纸带每面印刷色数，用较少的印刷机组印出多种颜色的印品。如用双色机可以印刷单面四色和一面单色另一面三色印刷品。3多功能的折页机：可以是单三角板、双三角板，可以单向出帖也可以双向出帖。可以是常用的八开、十六开、三十二开双联的综合折页机，也可以是只有一种或两种开本的折页机。在纸带进入折页机前增加预折纸装置，实现折特殊开本的书刊和不同折页要求的产品样本及宣传品，甚至可以按用户要求在宣传品、样本、信封上打孔、开窗等。4在线配套装置：在线配套收页机、打捆机、订书机构和三面切书机、复卷装置、模切压痕、喷墨印刷、上光、加湿、加胶、打孔、打号等装置等。在折缝处加胶可在折页的同时将书帖粘好，紧接着在三面切书机上裁切好，可以直接上市。大大缩短出版周期。报纸印刷根据不同客户要求和用途，还可以配备自动分拣、堆积、插页、打包、打印客户地址、发送等装置。5裁单张纸：采用裁单张纸机，将印好的纸带裁成单张纸收好，若是宣传画或广告则可直接使用，如需再折页，可用单张纸折页机或手工再去折成需要的开本，或供其他加工和特殊用途使用。6可变尺寸印刷：长期以来，卷筒纸胶印机的印刷尺寸不能改变，由于无轴传动的发展，印刷滚筒和水墨系统均可采用单独的伺服电机驱动，因此，可以根据印刷尺寸要求在一定的范围内改变滚筒直径（一般采用更换不同的滚筒套筒），墨辊用偏心套适当调整其位置，即可以满足印刷尺寸变化的要求。7多功能组合机：多种印刷方式和印后功能的组合。各种印刷方式包括：胶印、柔印、凹印、线条凹印、丝印、数字印刷等。印后处理功能包括烫金、覆膜、模切、压凸、折页、裁切和烘干等多种功能。多功能轮转印刷机能够同时将上述功能集合于一条印刷生产线上，形成多功能生产能力，使产品一次完成，既可以提高生产效率，也有利于减少浪费，同时又达到最佳的印刷效果。 在传统卷筒纸胶印机上增加一个喷墨印刷系统，可以在多色印刷的同时进行个性化印刷或不同的文字印刷，比如印刷定购者的姓名、地址，或印刷不同语言文字的说明。也可以把喷墨印刷系统换成两个印刷单元（位置可以根据需要确定），或两个印版滚筒的机组（如Y形机组），一个印刷机组（滚筒）正常印刷的同时，另一个机组（滚筒）更换印版（或在机制版），当第一个印刷机组（滚筒）印刷完成后，不用停机，只要把第一个印刷机组（滚筒）离压，而另一个印刷机组（滚筒）合压，即可顺利地实现由一种文字转换成另一种文字印刷，这样可以实现长版活的印刷（不换印版）也可以实现短版活印刷（随时换印版），大大提高了机器的灵活性和利用率，而且大大降低了停机换版的废品率。1.4 国内外研究现状20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。滚筒纸印刷设备形成庞大的数控设备家族，每年全世界的产量有1020万台，产值上百亿美元。 世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从2000年至今已接受个月以后的订货合同，生产任务饱满。随着我国的发展，国内引进了许多世界上先进的滚筒纸印刷设备，使我国印刷业进入了高速发展阶段，报业、商业印刷以及包装印刷迅猛崛起印刷技术。以海德堡、曼罗兰、高宝、小森、三菱、西研、德兰特-格贝尔等为代表的公司都推出了采用新技术的书刊胶印机，其都具有印刷速度高、生产效率高、自动化程度高、印刷质量好等特点第2章 滚筒组件要求与设计计算滚筒组件是印刷机的执行件，它的功用是支承并带动滚筒旋转，完成表面成形运动，同时还起传递运动和扭矩、承受切削力和驱动力等载荷的作用。由于滚筒组件的工作性能直接影响到印刷机的加工质量和生产率，因此它是印刷机中的一个关键组件。滚筒和一般传动轴的相同点是，两者都传递运动、扭矩并承受传动力，都要保证传动件和支承的正常工件条件，但滚筒直接承受切削力，还要带动工件或刀具，实现表面成形运动，因此对滚筒有较高的要求。2.1滚筒的基本要求2.1.1旋转精度滚筒的旋转精度是指滚筒在手动或低速、空载时，滚筒前端定位面的径向跳动r、端面跳动a和轴向窜动值o。如图2-1所示：图中实线表示理想的旋转轴线，虚线表示实际的旋转轴线。当滚筒以工作转速旋转时，滚筒回转轴线在空间的漂移量即为运动精度。滚筒组件的旋转精度取决于部件中各主要件（如滚筒、轴承及支承座孔等）的制造精度和装配、调整精度；运动精度还取决于滚筒的转速、轴承的性能和润滑以及滚筒部件的动态特性。各类通用印刷机滚筒部件的旋转精度已在印刷机精度标准中作了规定，专用印刷机滚筒部件的旋转精度则根据工件精度要求确定。图2-1 滚筒的旋转误差2.1.2 刚度滚筒组件的刚度K是指其在承受外载荷时抵抗变形的能力，如图2-2所示，即K=F/y（单位为N/m），刚度的倒数y/F称为柔度。滚筒组件的刚度，是滚筒、轴承和支承座的刚度的综合反映，它直接影响滚筒组件的旋转精度。显然，滚筒组件的刚度越高，滚筒受力后的变形就越小，如若刚度不足，在加工精度方面，滚筒前端弹性变形直接影响着工件的精度；在传动质量方面，滚筒的弯曲变形将恶化传动齿轮的啮合状况，并使轴承产生侧边压力，从而使这些零件的磨损加剧，寿命缩短；在工件平稳性方面，将使滚筒在变化的切削力和传动力等作用下，产生过大的受迫振动，并容易引起切削自激振动，降低了工件的平稳性。图2-2 滚筒组件静刚度滚筒组件的刚度是综合刚度，影响滚筒组件刚度的因素很多，主要有：滚筒的结构尺寸、轴承的类型及其配置型式、轴承的间隙大小、传动件的布置方式、滚筒组件的制造与装配质量等。2.1.3 抗振性滚筒组件的抗振性是指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转的能力。在切削过程中，滚筒组件不仅受静载荷的作用，同时也受冲击载荷和交变载荷的作用，使滚筒产生振动。如果滚筒组件的抗振性差，工作时容易产生振动，从而影响工件的表面质量，降低刀具的耐用度和滚筒轴承的寿命，还会产生噪声影响工作环境。随着印刷机向高精度、高效率方向发展，对抗振性要求越来越高。评价滚筒组件的抗振性，主要考虑其抵抗受迫振动和自激振动能力的大小。2.1.4 温升和热变形滚筒组件工作时因各种相对运动处的摩擦和搅油等而发热，产生了温升，温升使滚筒组件的形状和位置发生畸变，称为热变形。热变形应以滚筒组件运转一定时间后各部分位置的变化来度量。滚筒组件温升和热变形，使印刷机各部件间相对位置精度遭到破坏，影响工件加工精度，高精度印刷机尤为严重；热变形造成滚筒弯曲，使传动齿轮和轴承的工作状态变坏；热变形还使滚筒和轴承，轴承与支承座之间已调整好的间隙和配合发生变化，影响轴承正常工作，间隙过小将加速齿轮和轴承等零件的磨损，严重时甚至会发生轴承抱轴现象。影响滚筒组件温升、热变形的主要因素有：轴承的类型和布置方式，轴承间隙及预紧力的大小，润滑方式和散热条件等。2.1.5 耐磨性滚筒组件的耐磨性是指长期保持其原始精度的能力，即精度的保持性。因此，滚筒组件各个滑动表面，包括滚筒端部定位面、锥孔，与滑动轴承配合的轴颈表面，移动式滚筒套筒外圆表面等，都必须具有很高的硬度，以保证其耐磨性。为了提高滚筒组件的耐磨性，应该正确地选用滚筒和滑动轴承的材料及热处理方法、润滑方式，合理调整轴承间隙，良好的润滑和可靠的密封。2.2滚筒组件的布局滚筒组件的设计，必须保证满足上述的基本要求，从而从全局出发，考虑滚筒组件的布局。印刷机滚筒有前、后两个支承和前、中、后三个支承两种，以前者较多见。两支承滚筒轴承的配置型式，包括滚筒轴承的选型、组合以及布置，主要根据对所设计滚筒组件在转速、承载能力、刚度以及精度等方面的要求，并考虑轴承的供应、经济性等具体情况，加以确定。在选择时，具体有以下要求：（1）适应刚度和承载能力的要求滚筒轴承选型应满足所要求的刚度和承载能力。径向载荷较大时，可选用滚子轴承；较小时，可选用球轴承。双列滚动轴承的径向刚度和承载能力，比单列的大。同一支承中采用多个轴承的支承刚度和承载能力，比采用单个轴承大。一般来说，前支承的刚度，应比后支承的大。因为前支承刚度对滚筒组件刚度的影响要比后支承的大。表2-1所示为滚动轴承和滑动轴承的比较。表2-1 滚动轴承和滑动轴承的比较基本要求滚动轴承滑动轴承动压轴承静压轴承旋转精度精度一般或较差。可在无隙或预加载荷下工作。精度也可以很高，但制造困难单油楔轴承一般，多油楔轴承较高可以很高刚度仅与轴承型号有关，与转速、载荷无关，预紧后可提高一些随转速和载荷升高而增大与节流形式有关，与载荷转速无关承载能力一般为恒定值，高速时受材料疲劳强度限制随转速增加而增加，高速时受温升限制与油腔相对压差有关，不计动压效应时与速度无关抗振性能不好，阻尼系数D=0.029较好，阻尼系数D=0.055很好，阻尼系数D=0.4速度性能高速受疲劳强度和离心力限制，低中速性能较好中高速性能较好。低速时形不成油漠，无承载能力适应于各种转速摩擦功耗一般较小，润滑调整不当时则较大f=0.0020.008较小f=0.0010.08本身功耗小，但有相当大的泵功耗f=0.00050.001噪声较大无噪声本身无噪声，泵有噪声寿命受疲劳强度限制在不频繁启动时，寿命较长本身寿命无限，但供油系统的寿命有限（2）适应转速要求由于结构和制造方面的原因，不同型号和规格的轴承所允许的最高转速是不同的。轴承的规格越大，精度等级越低，允许的最高转速越低。在承受径向载荷的轴承当中，圆柱滚子轴承的极限转速，比圆锥滚子轴承的高。在承受轴向载荷的轴承当中，向心推力轴承的极限转速最高；推力球轴承的次之；圆锥滚子轴承的最低，但承载能力与上述次序相反。因此，应综合考虑转速和承载能力两方面要求来选择轴承型式。（3）适应精度的要求起止推作用的轴承的布置有三种方式：前端定位止推轴承集中布置在前支承；后端定位集中布置在后支承；两端定位分别布置在前、后支承。采用前端定位时，滚筒受热变形向后延伸，不影响轴向定位精度，但前支承结构复杂，调整轴承间隙较不便，前支承处发热量较大；后端定位的特点与前述的相反；两端定位时，滚筒受热伸长后，轴承轴向间隙的改变较大，若止推轴承布置在径向轴承内侧，滚筒可能因热膨胀而弯曲。（4）适应结构的要求当要求滚筒组件在性能上有较高的刚度和一定的承载能力，而在结构上径向尺寸要紧凑时，则可在一个支承（尤其是前支承）中配置两个或两个以上的轴承。对于轴间距很小的多滚筒印刷机，由于结构限制，宜采用滚针轴承来承受径向载荷，用推力球轴承来承受轴向载荷，并使两轴承错开排列。（5）适应经济性要求确定滚筒轴承配置型式，除应考虑满足性能和结构方面要求外，还应作经济性分析，使经济效果好。在中速和大载荷情况下，采用圆锥滚子轴承要比采用向心轴承和推力轴承组合配置型式成本低，因为前者节省了两个轴承，而且箱体工艺性较好。综合考虑以上因素，本设计的滚筒采用前、后支承的两支承滚筒，前支承采用双列向心短圆柱滚子轴承和推力球轴承的组合，D级精度；后支承采用圆柱滚子轴承，E级精度。其中前支承的双列圆柱滚子轴承，滚子直径小，数量多（5060个），具有较高的刚度；两列滚子交错布置，减少了刚度的变化量；外圈无挡边，加工方便；轴承内孔为锥孔，锥度为1：12，轴向移动内圈使之径向变形，调整径向间隙和预紧；黄铜实体保持架，利于轴承散热。前支承的总体特点是：滚筒静刚度好，回转精度高，温升小，径向间隙可以调整，易保持滚筒精度，但由于前支承结构比较复杂，前、后支承的温升不同，热变形较大，此外，装配、调整比较麻烦。2.3 滚筒组件相关部件2.3.1滚筒轴承的润滑润滑的作用是降低摩擦，减小温升，并与密封装置在一起，保护轴承不受外物的磨损和防止腐蚀。润滑剂和润滑方式决定于轴承的类型、速度和工作负荷。如果选择得合适，可以降低轴承的工作温度和延长使用期限。滚动轴承可以用润滑油或润滑脂来润滑。试验证明，在速度较低时，用润滑脂比用润滑油温升低。所以，此次设计的滚筒支承均采用润滑脂。同时，滚筒是装在滚筒套筒内的，为防止使用润滑油时泄漏，也应采用润滑脂润滑。2.3.2滚筒组件的密封密封对滚筒组件的工作性能与润滑影响也较大。印刷机滚筒密封不好，将使润滑剂外流，造成浪费，加速零件的磨损，还会严重地影响到工作环境及印刷机的外观。 （1）滚筒组件密封装置的类型滚筒组件密封装置的类型，主要有以下几种：具有弹性元件的接触式密封装置；皮碗（油封）式密封装置；具有金属和石墨元件的接触式密封装置；挡油圈式和螺旋沟式密封装置；圈形间隙式、油沟式和迷宫式密封装置；立式滚筒的密封装置等。 （2）滚筒组件密封装置的选择选用密封装置时，应考虑到滚筒组件的下列具体工作条件：密封处滚筒颈的线速度；所用润滑剂的种类及其物理化学性质；滚筒组件的工作温度；周围介质的情况；滚筒组件的结构特点；密封装置的主要用途等。综合考虑上述因素，滚筒前支承处选用迷宫式密封，径向尺寸不超过0.3mm，中填润滑脂，轴向尺寸不超过1.5mm。查机械设计课程设计手册第87页表7-17，可得此次选用的迷宫式密封装置的结构参数如下图3-1所示：图3-1 迷宫式密封装置的结构参数2.4轴肩挡圈前支承双列向心短圆柱滚子轴承和推力球轴承之间所用的挡圈，可查机械设计课程设计手册第56页表5-1，可得此次选用的挡圈的结构参数如下图3-2所示：图3-2 轴肩挡圈的结构参数2.5 挡圈两推力球之间用的挡圈为非标准件，径向尺寸依滚筒套筒尺寸而定，轴向尺寸可初取为6mm。2.6圆螺母锁紧靠滚筒后支承一边的推力球轴承以及锁紧两推力球轴承内的套筒，分别采用两个圆螺母，为了增加可靠性，再加一止动螺钉。圆螺母具体的参数可查机械设计课程设计手册第60页表5-6，结构如下图3-3所示：图3-3 圆螺母（GB812-88）372.7滚筒结构的初步拟定滚筒的结构主要决定于滚筒上所安装的刀具、夹具、传动件、轴承和密封装置等的类型、数目、位置和安装定位的方法，同时还要考虑滚筒加工和装配的工艺性，一般在印刷机滚筒上装有较多的零件，为了满足刚度要求和能得到足够的止推面以及便于装配，常把滚筒设计成阶梯轴，即轴径从前轴颈起向后依次递减。滚筒是空心的或者是实心的，主要取决于印刷机的类型。此次设计的滚筒，也设计成阶梯形，同时，在满足刚度要求的前提下，设计成空心轴，以便通过刀具拉杆。滚筒端部系指滚筒前端。它的形状决定于印刷机的类型、安装夹具或刀具的形式，并应保证夹具或刀具安装可靠、定位准确，装卸方便和能传递一定的扭矩。2.8滚筒的材料与热处理滚筒材料主要根据刚度、载荷特点、耐磨性和热处理变形大小等因素选择。滚筒的刚度与材料的弹性模量E值有关，钢的E值较大（2.110N/cm左右），所以，滚筒材料首先考虑用钢料。钢的弹性模量E的数值和钢的种类和热处理方式无关，即不论是普通钢或合金钢，其弹性模量E基本相同。因此在选择钢料时应首先选用价格便宜的中碳钢（如45钢），只有在载荷特别重和有较大的冲击时，或者精密印刷机滚筒需要减少热处理后的变形时，或者轴向移动的滚筒需要保证其耐磨性时，才考虑选用合金钢。当滚筒轴承采用滚动轴承时，轴颈可不淬硬，但为了提高接触刚度，防止敲碰损伤轴颈的配合表面，不少45钢滚筒轴颈仍进行高频淬火（HRC4854）.有关45钢滚筒热处理情况如下表2.2所列：表2-2 使用滚动轴承的45钢滚筒热处理等参数工 作 条 件使 用 机 床材 料 牌 号热 处 理硬 度常 用代 用轻中负载车、钻、铣、滚筒4550调质HB220250轻中负载局部要求高硬度磨床的滚筒轴4550高频淬火HRC5258轻中负载PV40（Nm/cms）车、钻、铣、磨床的滚筒4550淬火回火高频淬火HRC4250HRC5258此次设计的印刷机滚筒，考虑到滚筒材料的选择原则，选用价格便宜的中碳钢（45钢）。查表2-2中，因工作中承受轻、中负荷，且要求局部高硬度，故热处理采用高频淬火，HRC5258。2.9滚筒的技术要求滚筒的精度直接影响到滚筒组件的旋转精度。滚筒和轴承、齿轮等零件相连接处的表面几何形状误差和表面粗糙度，关系到接触刚度，零件接触表面形状愈准确、表面粗糙度愈低，则受力后的接触变形愈小，亦即接触刚度愈高。因此，对滚筒设计必须提出一定的技术要求。（1）轴颈 此次设计的滚筒，应首先考虑轴颈。支承轴颈是滚筒的工作基面、工艺基面和测量基面。滚筒工作时，以轴颈作为工作基面进行旋转运动；加工滚筒时，为了保证锥孔中心和轴颈中心同轴，一般都以轴颈作为工艺基面来最后精磨锥孔；在检查滚筒精度时，以轴颈作为测量基面来检查各部分的同轴度和垂直度。采用滚动轴承时，轴颈的精度必须与轴承的精度相适应。轴颈的表面粗糙度和硬度，将影响其与滚动轴承的配合质量。对于普通精度级印刷机的滚筒，其支承轴颈的尺寸精度为IT5，轴颈的几何形状允差（圆度、圆柱度等）通常应小于直径公差的1/41/2。（2）内锥孔 内锥孔是安装刀具或顶尖的定位基面。在检验印刷机精度时，它是代表滚筒中心线的基准，用来检查滚筒与其他部件的相互位置精度，如滚筒与导轨的平行度等。由于刀具和顶尖要经常装拆，故内锥孔必须耐磨。锥孔与轴承轴颈的同轴度，一般以锥孔端部及其相距100300毫米处对轴颈的径向跳动表示；其形状误差用标准检验锥着色检查的接触面积大小来检验，此乃综合指标；还要求一定的表面粗糙度和硬度等。2.10滚筒直径的选择滚筒直径对滚筒组件刚度的影响很大，直径越大，滚筒本身的变形和轴承变形引起的滚筒前端位移越小，即滚筒组件的刚度越高。但滚筒前端轴颈直径D1越大，与之相配的轴承等零件的尺寸越大，要达到相同的公差则制造越困难，重量也增加。同时，加大直径还受到轴承所允许的极限转速的限制，甚至为印刷机结构所不允许。通常，滚筒前轴颈直径D1可根据传递功率，并参考现有同类印刷机的滚筒轴颈尺寸确定。查金属切削印刷机设计第506页表5-12中，几种常见的通用印刷机钢质滚筒前轴颈的直径D1，可供参考，如下表2-3所示：印刷机，查上表中对应项，初取D1= D2=30。表2-3 滚筒前轴颈直径D1的选择机床机床功率 （千瓦）1.472.52.63.63.75.55.67.37.4111114.7车床608070907010595130110145140165铣床5090609060957510090105100115外圆磨床5090557070807590751002.11滚筒轴承的选择根据前述关于轴承的选择原则，查金属手册第375页，选取前支承的22311 角接触球轴承。KOYO22311RHR轴承参数d(内径):55mm OD(外径):120mm B(厚度):43mm r(最小):2 Cr(额定动载荷):236kN Cor(额定静载荷):264kN Grease(脂润滑):3000rpm Oil(油润滑):4000rpm b_type(类别):球面滚子轴承图2-6 轴承结构参数及安装尺寸2.12轴承的选型及校核滚动轴承的选择包括轴承类型选择、轴承精度等级选择和轴承尺寸选择。轴承类型选择适当与否，直接影响轴承寿命以至机器的工作性能。选择轴承类型时应当分析比较各类轴承的特性，并参照同类机器中的轴承使用经验。 在选择轴承类型时，首先要考虑载荷的大小、方向以及轴的转速。一般说来，球轴承便宜，在载荷较小时，宜优先选用。滚子轴承的承载能力比球轴承大，而且能承受冲击载荷，因此在重载荷或受有振动、冲击载荷时，应考虑选用滚子轴承。但要注意滚子轴承对角偏斜比较敏感。当主要承受径向载荷时，应选用向心轴承。当承受轴向载荷而转速不高时，可选用推力轴承；如转速较高，可选用角接触球轴承。当同时承受径向裁荷和轴向载荷时，若轴向载荷较小，可选用向心球轴承或接触角不大的角接触球轴承；若轴向载荷较大，而转速不高，可选用推力轴承和向心轴承的组合方式，分别承受轴向载荷和径向载荷；当轴向载荷较大，且转速较高时，则应选用接触角较大的角接触轴承。各类轴承适用的转速范围是不相同的，在机械设计手册中列出了各类轴承的极限转速。一般应使轴承在低于极限转速下运转。向心球轴承、角接触球轴承和短圆柱痞子轴承的极限转速较高。适用于较高转速场合。推力轴承的极限转速较低只能用于较低转速场合。其次，在选择轴承类型时还需考虑安装尺寸限制、装拆要求，以及轴承的调心件能和风度，一般球轴承外形尺寸较大，滚子轴承较小，滚针轴承的径向尺寸最小而轴向尺寸较大，此外，不同系列的轴承，其外形尺寸也不相同。选择轴承一般应根据机械的类型、工作条件、可靠性要求及轴承的工作转速n，预先确定一个适当的使用寿命Lb (用工作小时表示)，再进行额定动裁荷和额定静载荷的计算。对于转速较高的轴承(n10rmin),可按基本额定动载荷计算值选择轴承，然后校核其额定静载荷是否满足要求。当轴承可靠性为90、轴承材料为常规材料并在常规条件下运转时，取500h作为额定寿命的基准，同时考虑温度、振动、冲击等变化，则轴承基本额定动载荷可按下式进行简化计算。C基本额定动载荷计算值，N；P当量动载荷，N；fh寿命因数；1fn速度因数；0.822fm力矩载荷因数，力矩载荷较小时取1.5，较大时取2；fd冲击载荷因数；1.5fT温度因数；1CT轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定动载荷，N；查文献3中的表6-2-8至6-2-12，得，fh=1；fn=0.822；fm=1.5；fd=1.5；fT=1。在本装置中，可以假设轴承只承受径向载荷，则当量动载荷为：P=XFr+YFa查文献3的表6-2-18，得，X=1，Y=0；所以，P=Fr=1128N。由以上可得：本装置中的轴承承受的载荷多为径向载荷，所以选取深沟球轴承，查文献6的附表6-1，并考虑轴的外径，选取轴承6305-RZ，其具体参数为：内径d=25mm，外径D=62mm，基本额定载荷，基本额定静载荷，极限速度为10000r/min，质量为0.219kg。然后校核该轴承的额定静载荷。额定静载荷的计算公式为：式中：基本额定静载荷计算值，N; 当量静载荷，N；安全因数轴承尺寸及性能表中所列径向基本额定静载荷，N。查文献3的表6-2-14知，对于深沟球轴承，其当量静载荷等于径向载荷。查文献3的表6-2-14知，安全系数则轴承的基本额定静载荷为：由上式可知，选取的轴承符合要求。2.13滚筒前端悬伸量滚筒前端悬伸量a指的是滚筒前支承支反力的作用点到滚筒前端受力作用点之间的距离，它对滚筒组件刚度的影响较大。悬伸量越小，滚筒组件刚度越好。滚筒前端悬伸量a取决于滚筒端部的结构形状及尺寸，一般应按标准选取，有时为了提高滚筒刚度或定心精度，也可不按标准取。另外，滚筒前端悬伸量a还与前支承中轴承的类型及组合型式、工件或夹具的夹紧方式以及前支承的润滑与密封装置的结构尺寸等有关。因此，在满足结构要求的前提下，应尽可能减小悬伸量a，以利于提高滚筒组件的刚度。初算时，可查金属切削印刷机设计第158页，如下表2-4所示：表2-4 滚筒的悬伸量与直径之比类型机 床 和 主 轴 的 类 型a/ D1通用和精密车床，自动车床和短滚筒端铣床，用滚动轴承支承，适用于高精度和普通精度要求0.61.5中等长度和较长滚筒端的车床和铣床，悬伸量不太长（不是细长）的精密镗床和内圆磨，用滚动和滑动轴承支承，适用于绝大部分普通生产的要求1.252.5孔加工印刷机，专用加工细长深孔的印刷机，由加工技术决定需要有长的悬伸刀杆或滚筒可移动，由于切削较重而不适用于有高精度要求的印刷机2.5根据上表所列，所设计的印刷机属于型，所以取a/ D1为1.252.5，即：a=（1.252.5）D1=（1.252.5）30=37.575初取a=45。2.14滚筒支承跨距滚筒支承跨距L是指滚筒前、后支承支承反力作用点之间的距离。合理确定滚筒支承跨距，可提高滚筒部件的静刚度。可以证明，支承跨距越小，滚筒自身的刚度越大，弯曲变形越小，但支承的变形引起的滚筒前端的位移量将增大；支承跨距大，支承的变形引起的滚筒前端的位移量较小，但滚筒本身的弯曲变形将增大。可见，支承跨距过大或过小都会降低滚筒部件的刚度。有关资料对合理跨距选择的推荐值可作参考：（1） L=（45）D1（2） L=（35）a，用于悬伸长度较小时；（3） L=（12）a，用于悬伸长度较大时。根据此次设计的印刷机刚性滚筒的悬伸量较大，取L2.5a为宜。即此次设计的滚筒两支承的合理跨距L2.5a=2.5120=300初取L=280。2.15滚筒组件的验算滚筒在工作中的受力情况严重，而允许的变形则很微小，决定滚筒尺寸的基本因素是所允许的变形的大小，因此滚筒的计算主要是刚度的验算，与一般轴着重于强度的情况不一样。通常能满足刚度要求的滚筒也能满足强度的要求。刚度乃是载荷与弹性变形的比值。当载荷一定时，刚度与弹性变形成反比。因此，算出弹性变形量后，很容易得到静刚度。滚筒组件的弹性变形计算包括：滚筒端部挠度和滚筒倾角的计算。2.15.1 支承的简化对于两支承滚筒，若每个支承中仅有一个单列或双列滚动轴承，或者有两个单列球轴承，则可将滚筒组件简化为简支梁，如下图2-8所示；若前支承有两个以上滚动轴承，可认为滚筒在前支承处无弯曲变形，可简化为固定端梁，如图2-9所示：图2-8 滚筒组件简化为简支梁图2-9 滚筒组件简化为固定端梁此次设计的滚筒，前支承选用了一个双列向心短圆柱滚子轴承和两个推力球轴承作为支承，即可认为滚筒在前支承处无弯曲变形，可简化为上图2-9所示。2.15.2滚筒的挠度查材料力学I第188页的表6.1，对图2-9作更进一步的分析，如下图2-10所示：根据图2-10，可得此时的最大挠度=其中，F滚筒前端受力。此处，F=F=1213.1NlA、B之间的距离。此处，l=a=12cm图2-10 固定端梁在载荷作用下的变形E滚筒材料的弹性模量。45钢的E=2.110N/cmI滚筒截面的平均惯性矩。当滚筒平均直径为D，内孔直径为d时，I=。此处，D=35故可计算出，滚筒端部的最大挠度：=-1.8710 mm2.15.3 滚筒倾角滚筒上安装滚筒和安装传动齿轮处的倾角，称为滚筒的倾角。此次设计的滚筒主要考虑滚筒前支承处的倾角。若安装轴承处的倾角太大，会破坏轴承的正常工作，缩短轴承的使用寿命。根据图2-10，可得此时的最大倾角=其中，F滚筒前端受力。此处，F=Fz=1213.1NlA、B之间的距离。此处，l=a=12cmE滚筒材料的弹性模量。45钢的E=2.110N/cmI滚筒截面的平均惯性矩。当滚筒平均直径为D，内孔直径为d时，I=。此处，D=133故可计算出，滚筒倾角为：=-2.310 rad查印刷机设计第一册中机械部分的第670页，可知：当x0.0002L mm0.001 rad时，刚性滚筒的刚度满足要求。此处的x，即为最大挠度和最大倾角，L为滚筒支承跨距。将已知数据和代入，即可得：初步设计的滚筒满足刚度要求。第3章 滚筒的结构设计书刊胶印机的印刷部件跟单张纸胶印机区别不大，只是结构有简单一些。因为不需要叼纸牙结构，滚筒的空挡很小，印版和橡皮的安装比较方便。3.1印版滚筒的设计3.1.1 胶印机滚筒概述印版滚筒是装卡印版的滚筒，书刊胶印机的单张纸胶印机的印版滚筒结构不同，印版装卡和调整机构也不同。书刊胶印机的印版滚筒可以设计成安装一块印版的结构，也有设计成安装两块印版的结构。3.1.2胶印机滚筒装卡机构设计印版滚筒安装夹机构可以分为夹板式印版滚筒、装四块印版的印版滚筒、套红印版滚筒、卷轴式印版滚筒、窄槽式印版滚筒和无缝滚筒等几种。目前采用最为广泛的是窄槽式印版装夹机构，本次毕业设计亦采用了此种机构。图1-1所示的为目前广泛应用的窄槽式印版装夹机构。这种装夹机构只是在滚筒体上开一个约11.5mm的窄槽, 将印版在弯版机上弯成前端小于90o的角（按窄槽的角度确定）, 一般为尾端大于90的角, 先将印版的前端勾住滚筒上窄槽与滚筒外圆夹角小于90o的角, 再将尾端插入滚筒的槽内, 印版就装好了。这种印版要求弯版尺寸非常准确, 利用印版前端和尾端的挤压力使印版在滚筒体上固定。 这种装版机构的优点是非常简单缺点是如果印版弯版尺寸不合适, 印版就不能很好的紧紧地贴在版滚筒上, 印版寿命会受一定的影响。3.1.3印版滚筒轴向结构设计整体部件是对称的，在两边对称处安装齿轮以保证滚筒不会产生扭曲。采用走肩铁式的滚筒，两端的螺纹用于安装锁紧螺母，进行印版滚筒的轴向定位和调整。图1-4图1-4为印版滚筒SolidWorks所做的实体，两端的偏心套完成离合压和调压的工作，在滚筒的两端安装成对的齿轮，从而达到一个比较好的传动效果。滚筒走肩铁是现在比较流行的方式，可以使印版滚筒运转的更加平稳。3.2滚筒的设计3.2.1滚筒概述橡皮滚筒的作用是将印版滚筒上的图文转印到橡皮布上，在转印到纸张上。另外，橡皮滚筒还有滚筒离合压和调压的工作部件。橡皮滚筒具有橡皮布装卡机构，橡皮布必须平整均匀地包在橡皮滚筒上，使用中不允许有松动现象。新橡皮布使用一段时间之后一般会伸长，故要求装卡橡皮布机构能重新拉紧橡皮布。不同的机器装卡机构也不同，根据机器使用装卡机构分类，橡皮滚筒可分为压板式橡皮滚筒、卷轴式橡皮滚筒、窄缝式橡皮滚筒及套筒式橡皮滚筒等。3.2.2滚筒装卡机构设计在本设计中采用的是压板式橡皮滚筒。橡皮滚筒槽内安装有橡皮夹板和张紧螺栓。橡皮布两端先用橡皮夹板夹住，然后再放入橡皮滚筒槽内，拧动螺栓可使 橡皮布紧紧截面地贴在滚筒上。当橡皮布松动时拧紧螺栓可以使橡皮布张紧。 图2-2为橡皮布的装卡，此种橡皮布装卡机构装卡虽然比较费时间， 但它的结构紧凑，适合应用于本设计中的小 滚筒单版胶印机。图2-2 在本设计中，采用的是滚筒离合压的结构。其中一个橡皮滚筒作为离合压和调压的基准以及主动轮，另一个滚筒则完成两个橡皮滚筒的离合压和调压的工作。在此处说明滚筒轴向结构，离合压部分则在下一部分说