TY-460自动平台印刷机主运动机构分析与设计

机械原理课程设计说明书设计题目 TY-460自动平台印刷机主运动机构分析与设计分院： 工程分院 班级： 1501 学号： 设计者： 宣 指导老师： 陆 2017年7月22日目录一 、机器性能指标、工作原理及参数11、 机器的工作性能指标12、 工作原理及主运动机构简介13、 参考数据（mm）2二、 设计内容31、 滚筒传动链的参数设计和运动分析3（1） 设计变位齿轮1、23（2） 双曲柄GHMN的传动角变化曲线4（3） 滚筒位移速度变化曲线52、 平台传动链的机构选型、参数设计和运动分析7（1） 确定曲柄长度7（2） 双曲柄ABCD的传动角变化曲线8（3） 平台位移变化曲线和速度变化曲线103、 同步补偿凸轮机构设计12（1） 确定机构的初始角12（2） 确定同步区12（3） 平台位移补偿量曲线13（4） 设计凸轮机构复位区14（5） 设计主凸轮（右推凸轮10）的轮廓15（6） 回凸轮（左推凸轮11）的轮廓设计154、 机构主运动简图绘制16三、心得体会17附录18一 、机器性能指标、工作原理及参数1、 机器的工作性能指标印刷速度：每小时4500印张印刷幅面：320mm*850mm滚筒尺寸：280mm*1000mm2、 工作原理及主运动机构简介平台轮转式印刷机是通过平台的往复直线运动和印刷滚筒的连续回转运动实现印刷功能的。印刷铅印刷铅版安装在平台上，印刷纸张被逐页送上滚筒。在平台的工作行程中，有一段区域（称为压印区），铅版与滚筒圆柱面相切，并且由机构保障，使铅版的线速度与滚筒的圆周速度相等，从而在纸张上印出清晰的版面文件。在平台的返回行程中，滚筒上已印好的成品由下料机构传送到输送带上送出，同时递纸机构把待印的纸张从给料台传送到滚筒的边缘，被滚筒上的卡子夹住后卷入滚筒，进入印刷状态。滚筒每回转一周，平台就往复运动一次，完成一个印刷循环。印刷机主机构运动图中给出了平台处于左端极限位置时机器的主运动机构简图。机器动力从输入A轴输入，构件AB为原动件，齿轮1与构件AB固连。滚筒的回转运动是经过齿轮副1、2，双曲柄机构CHMN，齿轮副3、4传动而实现的（其中齿轮2与曲柄GH固连，齿轮副3与曲柄MN固连）。在该路传动链中引入双曲柄机构GHMN是为了使滚筒实现变速的回转运动，从而使压印区内滚筒的圆周速度与平台的线速度基本相同。平台上固连有齿条7，其往复运动是经由双曲柄机构ABCD，曲柄边连杆机构DEF、齿轮齿条机构7、8、9实现的。设齿条9固定不动，则平台的线速度是齿轮8轴心F线速度的两倍。在该路传动链中采用双曲柄机构和偏置式曲柄连杆机构是为了获得速度变化较小的压印工作区段，并且尽可能延长工作行程的时间。因为工作循环的周期是由印刷机的工作速度指标所限定的，在周期不变的情况下，印刷工作行程时间较长（平均行程速度比例系数较大），对提高印刷质量是有益的。调整双曲柄机构ABCD几何尺寸及其与曲柄连杆机构DEF之间的安装角度CDE，可以改变平台运动的速度特性。由于滚筒的变速回转运动和版台的往复直线运动是分别有两路独立的传动链驱动的，它们之间的相互关系可以通过控制两组双曲柄机构中主动曲柄的初始位置角ab0、gh0的大小得到确定。印刷工作要求在印压区内滚筒圆周速度与平台线速度保持精确相同，为此引入一组凸轮补偿机构。对心滚子直动从动件共轭凸轮机构10-S1-11-S2-9就是用来对平台的运动加以补偿的，其中的两个共轭凸轮均与曲柄CD固连。经由凸轮10、11回转，通过滚子推动齿条9运动，从而使平台在原来往复运动的基础上附加一个补偿运动，其目的是消除在压印区段中的速度差，使得平台在压印区中的运动速度与滚筒圆周速度处处相等，为可靠计，将压印区向两端分别延伸一段作为必须同步的区域，称为同步区。在同步区后，一次印刷工作已经完成，平台速度与滚筒圆周速度的同步要求解除。此时，为了使补偿齿条9回复到补偿运动前的初始位置，可以自由选用适当的从动件运动规律和相应的凸轮廓线使之复位。为了改善印刷过程中机器的动力性能，滚筒上固连的扇形齿轮5与平台上固连的齿条6在进入同步区时相互啮合，构成一组虚约束。3、 参考数据（mm）2、 设计内容1、 滚筒传动链的参数设计和运动分析（1） 设计变位齿轮1、2（2） 双曲柄GHMN的传动角变化曲线 根据参考尺寸，利用作图法求出双曲柄机构GHMN的12个位置图，选取两个位置做出了速度矢量图。同时，利用作图法根据变化的AB转角得出相应的传动角的数值。图与表如下所示：表 1-1 不同AB转角对应的传动角数值表 图 1-1 双曲柄GHMN的传动角变化曲线 图 1-2 双曲柄机构GHMN的12个位置图 根据大角对大边定理可知HMN最小时，HN应该最小，如图1-3所示： 、 图 1-3 双曲柄机构最小传动角验证图 图 1-4 两个位置的速度矢量图（3） 滚筒位移速度变化曲线 速度位置矢量图如图1-4所示，滚筒位移变化曲线如图1-5所示，滚筒速度变化曲线如图1-6所示，滚筒位移变化表如表1-2所示，滚筒速度变化表如表1-3所示： 图 1-5 滚筒位移变化曲线 表 1-2 滚筒位移变化表图 1-6 滚筒速度变化曲线 表 1-3 滚筒速度变化表 2、 平台传动链的机构选型、参数设计和运动分析（1） 确定曲柄长度作图画出两个极限位置：图 2-1 两个极限位置（2） 双曲柄ABCD的传动角变化曲线表 2-1 不同AB转角对应传动角数值表图 2-2 双曲柄ABCD的传动角变化曲线 图 2-3 曲柄连杆机构DEF的12个位置图 图 2-4 双曲柄ABCD最小传动角验证图（3） 平台位移变化曲线和速度变化曲线 图 2-5 bc速度矢量图 图 2-6 ef速度矢量图图 2-7 20时双曲柄机构ABCD和曲柄连杆机构DEF结构简图图 2-8 300时双曲柄机构ABCD和曲柄连杆机构DEF结构简图 图 2-9 bc速度矢量图 图 2-10 ef速度矢量图 图 2-11 平台和滚筒的速度变化曲线 图 2-12 平台和滚筒的位移变化曲线3、 同步补偿凸轮机构设计（1） 确定机构的初始角 根据附录中的数据。综合分析滚筒的线速度曲线和平台速度曲线，确定和。初始角度为57.109，初始角度为116（2） 确定同步区同步区内滚筒圆周的线速度应大于印刷幅面的宽度320mm，建议取420mm左右。同步区的起点应取在滚筒圆周速度与平台速度相等的点上，以免在补偿起点产生刚性冲击。AB转过34时候，平台速度与滚筒速度相等，以34为同步区起点。以行程420mm的某位置设为终点。从起点到终点之间每隔10计算。同步区终点取155。（3） 平台位移补偿量曲线分析滚筒圆周位移曲线和平台位移曲线，绘制平台在同步区的位移补偿量曲线图；设计并绘制平台在复位区的位移补偿量曲线。建议复位区凸轮转角要取得大一些，到100左右，以减小凸轮机构的回程压力角。设计复位区的位移补偿量曲线时要避免在其两端产生刚性冲击。表 3-1 位移补偿量曲线相关数据表图 3-1 位移补偿量曲线（4） 设计凸轮机构复位区设计凸轮机构复位区从动件运动规律和相应的凸轮转角，并绘制全工作循环的从动件运动位移曲线图。复位区的凸轮转角可取100，以便减小凸轮机构的回程压力角。h=16.717mm因为正弦加速度运动曲线规律既无刚性冲击也无柔性冲击，所以选用正弦加速度运动规律。表 3-2 复位区从动件运动位移表图 3-2 复位区从动件运动位移曲线图 图 3-3 全工作的从动件运动位移曲线图（5） 设计主凸轮（右推凸轮10）的轮廓图 3-4 主凸轮（右推凸轮10）的轮廓图（6） 回凸轮（左推凸轮11）的轮廓设计图 3-5 回凸轮的绘制 图 3-6 回凸轮的轮廓图4、 机构主运动简图绘制表 4-1 机构主运动简图相关系数表图 4-1 机构主运动简图三、心得体会复习了AUTOCAD的绘图和MATLAB的作图，另外不足的是还用word排版，希望下一次学会用latex。就内容而言，觉得如果没有老师的说明书，估计是做不出来的。所以离真正的机械设计还有一段距离，利用作图法而非纯粹解析法虽然操作难度降低但于精度而言是不足的。归根到底还是数学知识不够扎实。暑期参加了数学建模，学了一点matlab的皮毛，然而脑子里没数学概念依旧空有宝山却不知其用途，那是莫大的悲哀。24附录 MATLAB绘图程序a=0,30,60,90,120,150,180,210,240,270,300,330;b=52,40,36,42,54,68,81,89,88,88,79,66;values=spcrv(a(1) a a(end);b(1) b b(end),3);plot(values(1,:),values(2,:),g);hold on;scatter(a,b,s)xlabel(AB转角); ylabel(传动角);title(传动角图)a=0,30,60,90,120,150,180,210,240,270,300,330;b=87,84,80,83,89,77,63,52,47,50,60,73;values=spcrv(a(1) a a(end);b(1) b b(end),3);plot(values(1,:),values(2,:),g);hold on;scatter(a,b,s)xlabel(AB转角); ylabel(传动角);title(传动角图)a=0,5,10,15,20,25,30,35,40,45,50,55,60,65,70,75,80,85,90,95,100,;b=0,1.558,6.100,13.405,23.228,35.307,49.366,61.853,65.128,82.313,100.651,119.;values=spcrv(a(1) a a(end);b(1) b b(end),3);plot(values(1,:),values(2,:),g);hold on;scatter(a,b,s)xlabel(AB转角); ylabel(传动角);title(传动角图) plot(a,b,-b) plot(a,b,-b