印刷机课程设计.doc

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： 工程学院
班级：
学号：
设计者：
指导老师：

20 年 月 日

25

目录

一、 机器性能指标、工作原理及参数 3
1、 机器的工作性能指标 3
2、 工作原理及主运动机构简介 3
3、 参考数据（mm） 3
二、 设计内容 4
1、 滚筒传动链的参数设计和运动分析 4
（1） 设计变位齿轮1、2 4
（2） 双曲柄GHMN的传动角变化曲线 5
（3） 滚筒位移速度变化曲线 7
2、 平台传动链的机构选型、参数设计和运动分析 11
（1） 确定曲柄长度 11
（2） 双曲柄ABCD的传动角变化曲线 12
（3） 平台位移变化曲线和速度变化曲线 15
3、 同步补偿凸轮机构设计 18
（1） 确定机构的初始角 18
（2） 确定同步区 18
（3） 平台位移补偿量曲线 19
（4） 设计凸轮机构复位区 20
（5） 设计主凸轮（右推凸轮10）的轮廓 22
（6） 回凸轮（左推凸轮11）的轮廓设计 22
4、 机构主运动简图绘制 23
三、 心得体会 24

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*1000mm
2、 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。印刷的版面安装在平台上，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），版面与滚筒圆柱面相切，并且通过传动机构，使铅板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本。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，同时印刷机的递纸机构将后续的带印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，完成一次印刷过程。
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。机器的运转动力是从输入轴A输入，曲柄AB是原动件，齿轮1与曲柄AB固连。滚筒的回转运动是经由齿轮副1、2，双曲柄机构GHMN，齿轮副3、4传动而实现的（其中齿轮2与曲柄GH固连，齿轮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。
3、 参考数据（mm）
=116，=100，=100，=37
=100，=100，=95，=40，
m =4，=，==140，=100，e=50，=520，
CDE=177
主凸轮基圆半径=90，滚子半径=25
二、 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
37mm， e =50mm， e-13mm
=289.3mm ，=20，m=4mm，
与相近
标准中心距：==m=288
==72
=arccos=20.7
inv=tan-=0.0149
inv=tan-=0.0166
变位系数和：
=( inv- inv)(+)/(2tan)=0.3363
中心距变动系数：y=(-)/m=0.325
齿顶高降低系数：y=()-y=0.0113
=0.16815
==144mm
=cos=135.316mm
=+(+-y)m=148.6274mm
=-(+-)m=139.6726mm

名称
代号
齿轮1、2各项数值大小
模数
m
4mm
齿数
z
72
压力角

20.7
变位系数
x
0.16815
分度圆半径
r
144mm
基圆半径

135.316mm
齿顶圆半径

148.6274mm
齿根圆半径

139.6726mm
表 11 齿轮1、2参数表
（2） 双曲柄GHMN的传动角变化曲线

图 11 双曲柄机构GHMN的传动角变化图

AB转角
传动角
0
52
30
40
60
36
90
42
120
54
150
68
180
81
210
89
240
88
270
88
300
79
330
66
表 12 双曲柄机构GHMN的传动角变化表

图 12 双曲柄机构GHMN的传动角变化曲线

图 13 双曲柄机构GHMN的最小传动角验证图

检验最小传动角是否小于
HMN中HN最小时，最小；
NG，GH重合时，HN最小
=>
所以机构GHMN的传动性能好，符合要求。

（3） 滚筒位移速度变化曲线
AB转角
滚筒线位移（mm）
0
0
30
74.72
60
184.87
90
306.941
120
411.09
150
497.893
180
572.796
210
637.972
240
693.916
270
741.742
300
784.583
330
827.761
360
879.646
表 13滚筒周向位移变化表
图 14滚筒周向位移变化曲线

AB转角
滚筒线速度（mm/s）
0
905.391
30
1381.215
60
1854.342
90
1721.496
120
1414.961
150
1203.525
180
1048.452
210
907.452
240
773.259
270
669.404
300
628.994
330
686.417
360
905.391
表 14滚筒圆周速度变化表
图 15滚筒圆周速度变化曲线

每小时4500印张，1.25圈/s，
=7.854rad/s
HG分别转过160，210时，滚筒周向位移和圆周速度

图 16 滚筒周向位移变化曲线和圆周速度计算图
转过160时
=
=0.7854m/s
==4.8267m/s
==0.7792m/s
==1.1483m/s

转过210时
=0.7854m/s
==4.9747m/s
==0.6177m/s
==0.9103m/s
=(360-146)* *=523mm
=(360-99)* *=637.7mm

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
给定平台的行程为620mm，确定曲柄连杆机构DEF中的曲柄长度
平台行程为620mm，F点行程是平台的一半，为310mm

图 21 曲柄长度计算图
从上图可知，310=-
运用二分法，y=-
154<x<155
=154.5
X=154时，y=309.57
X=154.5时，y=310.58
=154.25
X=154.25时，y=310.077
=154.125
X=154.125时，y=309.8
=154.1875
X取154.1875

=154.1875mm
（2） 双曲柄ABCD的传动角变化曲线
求双曲柄ABCD的传动角变化曲线，检验双曲柄机构ABCD的最小传动角是否小于

图 22 双曲柄ABCD的传动角变化图

AB转角
传动角
0
86
30
85
60
80
90
83
120
89
150
77
180
64
210
52
240
47
270
50
300
60
330
73

表 21 双曲柄ABCD的传动角变化表
图 23 双曲柄ABCD的传动角变化曲线

图 24 双曲柄ABCD的最小传动角验证图
DB最小时，最小
AD，AB共线时，DB最小
=47>20
（3） 平台位移变化曲线和速度变化曲线
AB转角
平台位移（mm）
0
0
30
49.366
60
160.1
90
282.109
120
391.489
150
485.452
180
564.6
210
615.842
240
594.643
270
452.791
300
236.045
330
61.042
360
0
表 22 平台位移变化表

图 25 平台位移变化曲线

AB转角
平台速度（mm/s)
0
0
30
1346.144
60
1842.936
90
1760.048
120
1519.327
150
1304.867
180
1042.482
210
381.3
240
-1175.35
270
-2956.68
300
-3216.04
330
-1849.02
360
0

表 23 平台速度变化

图 26 平台速度变化曲线

图 27 平台位移速度计算图
=154.1875mm
=7.854rad/s
=0.911m/s
AB转过160时
使用瞬心法，
==9.0816rad/s
=*=0.5563m/s
=5.563375rad/s
=*=0.8578m/s
运用投影法，
cos21=sin42
=0.6148m/s
=2=1.2296m/s

AB转过210时
使用瞬心法，
=11.2658rad/s
=0.8858m/s
=8.8583rad/s
=1.3658m/s
运用投影法，
cos11=sin8
=0.1936m/s
=2=0.3873m/s
=256.79mm
=307.87mm
=2=513.58mm
=2=615.74mm
3、 同步补偿凸轮机构设计
（1） 确定机构的初始角
综合分析滚筒圆周速度曲线和平台速度曲线，确定两组双曲柄机构的对应初始位置角 、
初始为57.109，=116
（2） 确定同步区
同步区内滚筒圆周的线位移应大于印刷幅面的宽度320mm，建议取460mm左右。
AB转过34时，平台速度与滚筒速度相等，以34为同步区起点
查附录，87.349+460=547.349
同步区终点取170
同步区：34~170
（3） 平台位移补偿量曲线
综合分析滚筒的圆周位移曲线和平台位移曲线之差值，确定平台的位移补偿量曲线

AB转角
平台线位移差（mm）
滚筒线位移差（mm）
相减之差（mm)
位移补偿量（mm）
34～35
3.275
3.268
0.007
0.007
35～40
17.185
16.997
0.188
0.195
40～45
18.338
18.054
0.284
0.479
45～50
19.234
19.008
0.226
0.705
50～55
19.889
19.804
0.085
0.79
55～60
20.326
20.39
-0.064
0.726
60～65
20.567
20.736
-0.169
0.557
65～70
20.64
20.837
-0.197
0.36
70～75
20.57
20.715
-0.145
0.215
75～80
20.381
20.407
-0.026
0.189
80～85
20.101
19.965
0.136
0.325
85～90
19.75
19.411
0.339
0.664
90～95
19.349
18.827
0.522
1.186
95～100
18.914
18.218
0.696
1.882
100～105
18.463
17.616
0.847
2.729
105～110
18.005
17.036
0.969
3.698
110～115
17.548
16.484
1.064
4.762
115～120
17.101
15.968
1.133
5.895
120～125
16.666
15.487
1.179
7.074
125～130
16.248
15.041
1.207
8.281
130～135
15.842
14.624
1.218
9.499
135～140
15.451
14.238
1.213
10.712
140～145
15.068
13.877
1.191
11.903
145～150
14.688
13.536
1.152
13.055
150～155
14.306
13.214
1.092
14.147
155～160
13.909
12.908
1.001
15.148
160～165
13.487
12.614
0.873
16.021
165～170
13.026
12.33
0.696
16.717
表 31 位移补偿量表
图 31 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
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。
S=h
0<<100，=100

复位区（）
回程位移（mm）
0
16.717
10
16.60926459
20
15.90473338
30
14.23434283
40
11.59759327
50
8.362739551
60
5.126268052
70
2.485282496
80
0.809654145
90
0.100882025
100
0
表 32 复位区从动件运动位移表
图 32复位区从动件运动位移曲线图

图 33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 34 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
设计回凸轮（左推凸轮11）的轮廓，要求与主凸轮有相同的最大径向尺寸，并确定的大小
>90*2+16.717=196.717mm
取200mm

图 35回凸轮（左推凸轮11）的轮廓图
4、 机构主运动简图绘制

图 41机构主运动简图

三、 心得体会
在整个机械原理课程设计中，让我巩固了机械原理基本知识和CAD的知识，了解了平台轮转印刷机的主运动机构原理，使我体会到了以后工作中要面对的东西，也让我认识到自己的CAD画图水平还有待提高。
1. 基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究
2. 基于单片机的嵌入式Web服务器的研究
3. MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究
4. 基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制
5. 基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究
6. 基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器
7. 单片机控制的二级倒立摆系统的研究
8. 基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现
9. 基于单片机的蓄电池自动监测系统
10. 基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究
11. 基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究
12. 基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发
13. 基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制
14. 基于单片机的自动找平控制系统研究
15. 基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发
16. 基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发
17. 模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现
18. 一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制
19. 基于双单片机冲床数控系统的研究
20. 基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制
21. 基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制
22. 基于单片机的软起动器的研究和设计
23. 基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究
24. 基于单片机的机电产品控制系统开发
25. 基于PIC单片机的智能手机充电器
26. 基于单片机的实时内核设计及其应用研究
27. 基于单片机的远程抄表系统的设计与研究
28. 基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制
29. 基于微型光谱仪的单片机系统
30. 单片机系统软件构件开发的技术研究
31. 基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制
32. 基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制
33. 基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用
34. 基于单片机的光纤光栅解调仪的研制
35. 气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制
36. 基于单片机的数字磁通门传感器
37. 基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究
38. 基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究
39. 单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制
40. 基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪
41. 基于单片机的电机运动控制系统设计
42. Pico专用单片机核的可测性设计研究
43. 基于MCS-51单片机的热量计
44. 基于双单片机的智能遥测微型气象站
45. MCS-51单片机构建机器人的实践研究
46. 基于单片机的轮轨力检测
47. 基于单片机的GPS定位仪的研究与实现
48. 基于单片机的电液伺服控制系统
49. 用于单片机系统的MMC卡文件系统研制
50. 基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究
51. 基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究
52. 单片机控制的后备式方波UPS
53. 提升高职学生单片机应用能力的探究
54. 基于单片机控制的自动低频减载装置研究
55. 基于单片机控制的水下焊接电源的研究
56. 基于单片机的多通道数据采集系统
57. 基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制
58. 基于单片机的红外测油仪的研究
59. 96系列单片机仿真器研究与设计
60. 基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造
61. 基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现
62. 基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制
63. 基于单片机的气体测漏仪的研究
64. 基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器
65. 基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究
66. 基于单片机的膛壁温度报警系统设计
67. 基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计
68. 基于单片机船舶电力推进电机监测系统
69. 基于单片机网络的振动信号的采集系统
70. 基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究
71. 基于单片机的叠图机研究与教学方法实践
72. 基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现
73. 基于AT89S52单片机的通用数据采集系统
74. 基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究
75. 机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统
76. 基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究
77. 基于单片机系统的网络通信研究与应用
78. 基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究
79. 基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究
80. 基于双单片机冲床数控系统的研究与开发
81. 基于Cygnal单片机的μC/OS-Ⅱ的研究
82. 基于单片机的一体化智能差示扫描量热仪系统研究
83. 基于TCP/IP协议的单片机与Internet互联的研究与实现
84. 变频调速液压电梯单片机控制器的研究
85. 基于单片机γ-免疫计数器自动换样功能的研究与实现
86. 基于单片机的倒立摆控制系统设计与实现
87. 单片机嵌入式以太网防盗报警系统
88. 基于51单片机的嵌入式Internet系统的设计与实现
89. 单片机监测系统在挤压机上的应用
90. MSP430单片机在智能水表系统上的研究与应用
91. 基于单片机的嵌入式系统中TCP/IP协议栈的实现与应用
92. 单片机在高楼恒压供水系统中的应用
93. 基于ATmega16单片机的流量控制器的开发
94. 基于MSP430单片机的远程抄表系统及智能网络水表的设计
95. 基于MSP430单片机具有数据存储与回放功能的嵌入式电子血压计的设计
96. 基于单片机的氨分解率检测系统的研究与开发
97. 锅炉的单片机控制系统
98. 基于单片机控制的电磁振动式播种控制系统的设计
99. 基于单片机技术的WDR-01型聚氨酯导热系数测试仪的研制
100. 一种RISC结构8位单片机的设计与实现
101. 基于单片机的公寓用电智能管理系统设计
102. 基于单片机的温度测控系统在温室大棚中的设计与实现
103. 基于MSP430单片机的数字化超声电源的研制
104. 基于ADμC841单片机的防爆软起动综合控制器的研究
105. 基于单片机控制的井下低爆综合保护系统的设计
106. 基于单片机的空调器故障诊断系统的设计研究
107. 单片机实现的寻呼机编码器
108. 单片机实现的鲁棒MRACS及其在液压系统中的应用研究
109. 自适应控制的单片机实现方法及基上隅角瓦斯积聚处理中的应用研究
110. 基于单片机的锅炉智能控制器的设计与研究
111. 超精密机床床身隔振的单片机主动控制
112. PIC单片机在空调中的应用
113. 单片机控制力矩加载控制系统的研究
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