机械原理课程设计--平面印刷机设计.doc

湖南大学机械原理课程设计机械原理课程设计设计说明书机械原理课程设计说明书设计题目：平面印刷机设计专业班级：机械制造及其自动化5班学号姓名：20110401513顾友忠20112601609黄 旮20111102303张劲夫20110401525张毛鹏指导老师：陈敏均设计日期：2013年7月11日目录1设计任务书42总功能分析53执行机构的选择与比较64传动机构的选择与比较75原动机的选择116机械系统运动简图137机械系统运动循环图158机构设计179小结2410参考文献291. 设计任务书平面印刷机工作要求 ：刷墨滚筒2离开蘸墨滚筒后，蘸墨滚筒1转过一个角度，然后停止转动；当刷墨滚筒滚过匀墨圆盘7后，匀墨圆盘7后转过一个角度，然后停止转动。刷墨滚筒2离开蘸墨滚筒同时，压板6开始向右摆动，当刷墨滚筒到达位置2（右极限位置），压板6到达刚好摆动极限位置，夹纸框4相对压板6向左摆动一个角度，以便装卸书页。刷墨滚筒2由位置2返回到位置1（与蘸墨滚筒1接触）时，压板6摆至左极限位置，刚好与铅字印版3相接触。完成印刷一页，即印刷机完成一个工作循环。原始参数：印刷数量 30/min，蘸墨滚筒，匀墨圆盘7每次转过60，90度，压板摆角45度印刷面积480x325mm，最大工作阻力矩100Nm蘸墨，匀墨各0.02kw 刷墨，压印个0.35kw2. 总功能分解功能要求，运动要求，平压印刷机结构比较简单，体积小，印刷速度慢，大多采用人工输纸方式。适用于印刷八开以下的印件，如各种商标、说明书、包装纸盒、图书封面、彩色插页等。70油辊印头油盘工作原理 平压印刷机工作时平面铅字版固定在垂直位置，平板印头绕其固定轴心摆动，当摆动到垂直位置时，与版面接触进行压印，等压印头倾斜位置时，取出印纸并放入待印的纸张，同时，铅字版在着墨。功能分解图1-1平压印刷机工作情况示意图进行功能分解，即将整个工艺动作过程分解成若干个执行构件的运动（称分功能或功能元），它们按一定的动作顺序来完成印刷。图1-1是平压印刷机主要部件的工作情况示意图，其工艺动作过程要求如下：1）印头：往复摆动，具有急回特性。2）油辊：在油盘处粘墨，给铅字刷墨（直线轨迹）。3）油盘：使油辊上粘墨均匀。运动方案构思由于只有一个动力源，因而实现三个功能运动的机构必须联动，并且其主要动作必须协调。要首先构思实现动作要求的执行机构，然后勾划描述各机构动作协调配合关系的运动循环图，最后按执行路线连成整机，力求结构简单、紧凑。3. 执行机构的选择与比较压板摆动执行机构的选择曲柄滑块机构常用于将曲柄的回转运动变换为滑块的往复直线运动;或者将滑块的往复直线运动转换为曲柄的回转运动。对曲柄滑块机构进行运动特性分析是当已知各构件尺寸参数、位置参数和原动件运动规律时,研究机构其余构件上各点的轨迹、位移、速度、加速度等,从而评价机构是否满足工作性能要求,机构是否发生运动干涉等。曲柄滑块机构具有运动副为低副,各元件间为面接触,构成低副两元件的几何形状比较简单,加工方便,易于得到较高的制造精度等优点,因而我们选择了曲柄滑块机构作为排版摆动执行机构。蘸墨滚筒摆动执行机构与匀墨油盘转动执行机构槽轮机构结构简单，易加工，工作可靠，转角准确，机械效率高。但是其动程不可调节，转角不能太小，槽轮在起、停时的加速度大，有冲击，并随着转速的增加或槽轮槽数的减少而加剧，故不宜用于高速，多用来实现不需经常调节转位角度的转位运动。因此我们选择槽轮机构作为蘸墨滚筒摆动与匀墨油盘转动的执行机构。刷墨滚筒摆动执行机构由压板联动的四杆机构运动精确，压板回程能够工作，充分利用了机构的运动特性，提高了机械效率，但总的传动效率低，占用空间大。因此我们选择由压板联动的四杆机构作为刷墨滚筒摆动执行机构。4. 传动机构的选择与比较不成熟方案1不成熟方案2不成熟方案3机械传动机构，可以将动力所提供的运动的方式、方向或速度加以改变。 传动链传动：传递距离远、准确比如自行车；皮带传动：传递距离远但是功率损耗大易打滑比如输送带、水泵齿轮传动：传递距离短，但是动力大、精确。蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动，两轴线间的夹角可为任意值，常用的为90。蜗杆传动用于在交错轴间传递运动和动力。行星齿轮传动，一个或一个以上齿轮的轴线绕另一齿轮的固定轴线回转的齿轮传动。行星齿轮传动的主要特点是体积小，承载能力大，工作平稳；但大功率高速行星齿轮传动结构较复杂，要求制造精度高。链传动是啮合传动，平均传动比是准确的。它是利用链与链轮轮齿的啮合来传递动力和运动的机械传动。带轮传动图带传动具有结构简单、传动平稳、能缓冲吸振、可以在大的轴间距和多轴间传递动力，且其造价低廉、不需润滑、维护容易等特点，在近代机械传动中应用十分广泛。摩擦型带传动能过载打滑、运转噪声低，但传动比不准确（滑动率在2%以下）；同步带传动可保证传动同步，但对载荷变动的吸收能力稍差，高速运转有噪声。 带传动除用以传递动力外，有时也用来输送物料、进行零件的整列等。 带轮传动图带传动特点：优点：传动平稳、结构简单、成本低、使用维护方便、 有良好的挠性和弹性、过载打滑。 缺点：传动比不准确、带寿命低、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、效率低。因此，带传动常适用于大中心距、中小功率、带速v =525m/s， i7的情况。 原动机的选择以电动机为原动件，作为动力输入，通过带传动，齿轮传动两级减速，最终动力在一个锥齿轮上，此时曲柄与该锥齿轮固结。一方面，通过一个曲柄摇杆机构，实现压板的摆动。另一方面，通过一对锥齿轮啮合，使动力源的旋转方向改变，使得动力向上输入，并最终传至圆盘，最终实现圆盘的间歇转动。此时压板摆动，将压板作为动力，一方面，通过一个摇杆机构，实现槽轮机构的间歇转动，另一方面，通过另一个摇杆机构实现滚墨圆筒的摆动。一般机械采用第二类原动机。在有高压供给系统的场合可采用液压马达；在有压缩空气站及供气系统的场合，可用气压马达机械系统运动简图。因此我们选用电动机作为平面印刷机的原动机。V带传动1=0.94圆柱直齿轮传动（8级精度）2=0.97凸轮机构传动3=0.95-0.97棘轮机构传动4=0.950.97四杆机构传动5=0.969槽轮机构传动6=0.950.97不完全齿轮传动7=0.96-0.981号路线带轮-齿轮-锥齿轮-槽轮 电机的输入功率P1=0.0235kw2号路线带轮-齿轮- 曲柄滑块-刷墨筒 电机的输入功率P2=0.1kw3号路线带轮-齿轮-曲柄滑块-双摇杆-槽轮 电机的输入功率P3=0.0236kw4号路线带轮-齿轮-曲柄滑块-双摇杆-压板 电机的输入功率P4=0.41kw算得电机输入功率 P=P1+P2+P3+P4=0.8671kw电机的转速计算：由公式注：n为电机的转速；（最终的传动比为带轮的传动比乘以齿轮的传动比）； 为执行构件的转速（由给定条件可知=30r/min）。又知=24；=46；故总的传动比=824。因此n=（824）*=（240720）r/min综合P=0.8671kw，n=（240720）r/min；经查电机选型手册可得：选定的电机的型号为：Y2-100L2-8-11 （功率为1.1kw，额定转速为700r/min） 符合要求，下面将对电机的传动比进行分配：由于选定电机额定转速为700r/min，故=n/=23.3，故选定带轮传动比为=4，齿轮传动比=5.83。 5. 1 凸轮机构 0.95-0.972 棘轮机构 0.95-0.973 槽轮机构 0.95-0.974 不完全齿轮机构 0.96-0.985 联轴器 0.95-0.99机械系统运动简图机械系统运动简图1局部6.整体图机械系统运动循环图运动循环图1运动循环图27. 机构设计压板曲柄滑块机构四杆机构：结构简单、制作精度要求不高，运动精度高，可以承受较大的压力，装配容易适合低速运动，但效率低且占空间大。经比较分析，四杆机构结构简单，工作可靠，设计方便，且传动精度能够满足预定的运动要求，且对加工的精度要求不高，成本较其它构件低，因此决定选择四杆机构。曲柄滑块机构如图所示，图中AB为曲柄，设其长度为a，BC为连杆，长度为b，偏心距为e,设k=1.4 H为滑块移动的距离。而K=(180+)/(180-)； 所以 =30根据参数作出下图，C1和C2为滑块的左右极限位置 为极位夹角 在AC1C2中 （1） 因为 所以 又因为 所以 将 代入 (1) 印头压下的时候，t=1.667S,印头压回的时候：t=0.833ST总=2s刷墨滚同双摇杆机构四杆机构（由压板联动的四杆机构）：运动精确，压板回程能够工作，充分利用了机构的运动特性，提高了机械效率，但总的传动效率低，占用空间大。通过对以上四种执行机构进行比较分析，四杆机构运动可靠，尽管传动效率较低，但能较好的满足传递运动要求，而凸轮机构加工和设计都比较复杂，导杆机构干涸需要学额外的传动机构，对于四杆机构，当与压板联动时，机构效率较高，且能使机构更加紧凑，因此，我们最终选定了与压板联动的四杆机构。蘸墨滚筒棘轮机构棘轮机构结构简单，制造容易，运动可靠且容易在较大范围内调整棘轮轴每次转过的角度大小，但是在工作时有较大的冲击和噪声，而且运动的精度较差且易磨损，不宜用于高速场合，因此我们不选用棘轮机构；而不完全齿轮机构结构简单，制造容易，每次转过角度可调，但是加工精度要求高，而且不存在止回构件，因此我们也拒绝了不完全齿轮机构；尽管凸轮式间歇运动机构定位精度高，机构结构紧凑，可适应高速高精度的分度机构，但是其加工精度要求高，对装配、调整要求严格。相比于以上三种，槽轮虽然传动时存在柔性冲击，且槽轮的转动不是匀速转动，精确度稍低，但是它机构结构简单，外形尺寸小，机械传动效率高，并能平稳、间歇地进行转位运动实现可靠，能够满足运动要求，因此决定选择槽轮机构。匀墨油盘转动槽轮间歇机构棘轮机构尽管结构简单、制造方便、运动可靠，且容易在较大范围内调整棘轮轴每次转过的角度的大小，主动关系可互换，动程可在较大的范围内调节，动停时间比可通过选择合适的驱动机构实现，但是工作时有较大的冲击和噪声，而且运动精度较差，不宜用于高速运动场合；而不完全齿轮机构虽然结构简单，制造容易，每次转过角度可调，但是加工精度要求高，且主、从动轮进入啮合时速度有突变，冲击力较大；凸轮式间歇运动机构尽管定位精度高，机构结构紧凑，可适应高速高精度的分度机构，动载荷小，无刚性和柔性冲击，适合高速运转，无需定位装置，定位精度高，但加工精度要求高，对装配、调整要求严格。最终我们选择确定了槽轮机构，原因是其结构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位，虽然传动时尚存在柔性冲击，槽轮的转动不是匀速转动，并且要与刷墨滚筒的转动进行配合，难度较高，常用语速度不太高的场合但是其机构结构简单可靠，对角度的掌控性好，传递效率高，加工较方便，因此最终选定了槽轮机构。小结机械原理课程设计是机械原理课程很重要的一个组成部分，通过课程设计可以巩固课本上的理论知识，将所学的知识进行一个系统的运用，而且进一步了解一台机器的是怎么做出来的，它的功能实现原理是怎样的。这对我们以后的设计实践是一个很好的锻炼机会，而且可以和老师同学交流自己的方案，从中得到进步。首先感谢陈敏钧老师的指导，我们才能顺利的完成原理的设计。心得张毛鹏经过紧张而有辛苦的天周的课程设计快结束了眼前豁然开朗 课程设计是湖南大学机械院大二学生，也就是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础然而，当我一着手清理自己的设计成果，回味这5天的心路历程，即刻使倦意顿消虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感悟 通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：有2次因为不小心我计算出错，只能毫不情意地重来陈老师对我们耐心的教导，同时，我们想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我们不禁时刻提示自己，一定养成一种高度负责，认真对待的良好习惯这次课程设计使我们得到了一次难得的磨练 课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，两年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用课程设计确实使得我们收获了老师的指导豁然开朗。 对于印刷机的选择，大家开始认为这是很难画的，当然，的确也遇到很多问题，在解决的过程中，我们在对于执行机构和传动机构的理解上都有很大的问题。概念不清晰，同时，对于机械原理的基础不牢靠让我们在设计中无从下手，对于带轮，对于锥齿轮，对于传动的方案，都是很难决定的。对于方案的几经修改，其中，最为核心的是对于方案的整体考虑，对于运动的分析，都是最为重要的，或许，现在仍有大量的问题需要我们进一步解决，小组的团结协作，使得课程设计不那么枯燥，团结协作，使得方案最优化。 黄旮心得经过近一个星期的机械原理课程设计,在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化.在社会这样一个大群体里面,沟通自然是为人处世的基本,如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会.在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大,有些人很有责任感,把这样一种事情当成是自己的重要任务。课程设计是培养学生综合运用所学知识，,发现，提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程. 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关机械方面的知识，在设计的过程中虽然遇到了一些问题，但是经过一次又一次的小组讨论，一遍又一遍的修改方案，从而解决了不少的问题,同时也感觉到自己掌握的理论知识的不足,在以后的学习中，还必须加强理论知识的学习与理解，认真学好理论知识是基础。 个人心得张劲夫一周的课程设计就要落下帷幕，我们的成果也渐渐浮出水面。满打满算其实只有五天的课程设计确实让我们很紧张，感觉还有好多地方可以继续完善，如果时间再充裕一些我们会做得更好。这几天的设计让我们很长知识，把之前完全是理论的东西合理运用，设计成了一个与理论相结合的东西，这个虽然有一定的难度，但是却很有趣味，而且自己努力的过程更是值得我们回味。小组中出现观点的分歧很正常，我们也求同存异，制定出几种不同的方案，然后根据它们各自的优缺点进行改进。经过几天的忙碌工作，我们的设计报告基本成型了，看到完全原创的作品我们着实感到很欣慰。个人心得顾友忠 机械原理课程设计接近尾声，经过一周的奋战我们的课程设计终于完成了，课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我们今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础 说实话，课程设计真的有点累然而，当我们组一着手整理自己的设计成果，漫漫回味这一周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消 这些天我们每天早出晚归，除了在寝室休息食堂吃饭其他时间就窝在基地做课设。这两周的时间大致的安排是第一周做选定题目、背景调查、需求分析和概念设计，这个过程中我们在网上收集资料，选定方向，提出初步的方案，经过几次不断地反复修改和讨论，我们基本确定了题目和实现原理。第二周的任务就着重在详细设计。这个阶段我们分工明确，有条不紊，我和张毛鹏由于有一些建模基础，负责建模和动画，张劲夫和黄旮负责文档、图片的整理和说明书。我想这是我最充实的几天，经过概念设计后我们对方案都认为有深刻的了解，可是真正落实到细节，我们低估了它的困难性，每一个零件的尺寸、定位都需要确定和计算，从来没有体会到设计原来也这么的有技术含量，经过四天的努力，我和张毛鹏还是很好的完成了这个任务，这期间我想最痛苦的并非我，而是我的笔记本，几乎每次都是以死机而告终，最后装配体里几十个零件，近百个装配约束，只要修改一个尺寸，就要驱动很多零件的位置，这期间痛苦过纠结过，郁闷过犹豫过，可是也只有经历过才能学到知识，我们使用的机构类型比较多，这促使我对机械原理的理论知识有槽轮中槽数的选择和拨盘圆销的选择、凸轮的轮廓设计和运动性能分析及其优化、齿轮的模数齿数的选择和变位系数的计算、曲柄滑块中急回特性的应用和杆长的设计，这每一点都要用理论来指导，例如，我以前从来真正不明白为什么变位齿轮的重要性，中心矩不是设计好的吗？为什么还要凑呢？只有自己亲手设计东西才知道这其中的缘由，所以也真正认识到学好机械原理的重要性。 我收获的另外一点或许是我对设计方法的认识，对CAD的认识，之前学过一些CAD软件，也跟老师做过一些建模和软件测试的项目，而真正这么完整的自己用CAD软件细致的表达出自己的设计思想还是第一次，CAD画图，最重要的是什么？对这个问题，每个人都有可能理解不同，但在我看来，最重要的是时时刻刻记住自己使用CAD画图的目的是什么。 我们进行工程设计，不管是什么专业、什么阶段，三维的或者二维的实际上都是要将某些设计思想或者是设计内容，表达、反映到设计文件上。而图，就是一种直观、准确、醒目、 易于交流的表达形式。所以我们完成的东西（不管是最终完成的设计文件，还是作为条件