机械原理平压印刷机课程设计.doc

湖南工业大学

课 程 设 计

资 料 袋
机械工程 学院（系、部） 第 二 学年第 二 学期
课程名称 机械原理课程设计 指导教师 邹培海 职称 教授
学生姓名 吕超 专业班级 机械1010 学号 10405701011
题 目 平压印刷机设计
成 绩 起止日期 2012 年 6 月 8 日～ 2012 年 6 月 15 日

目 录 清 单
序号
材 料 名 称
资料数量
备 注
1
课程设计任务书
1

2
课程设计说明书
1

3
课程设计图纸
若干

张
3

5

6

- 18 -
机械原理课程设计

机 械 原 理 课程设计
设计说明书

平压印刷机设计

起止日期： 2012 年 6 月 8 日 至 2012 年 6 月 15 日

学生姓名
吕超
班级
机械1010
学号
10405701011
成绩

指导教师(签字)

机械工程学院（部）
2012年 6月15日
目录
0.课程设计任务书…………………………………………2
1. 设计题目…………………………………………………3
2. 工作原理和工艺动作分解………………………………3
3.平压印刷机的功能分析与设计过程……………………5
4.机构的选型………………………………………………6
5.设计方案…………………………………………………9
6.主方案印刷机构的尺寸设计……………………………12
7.动力简图及传递分………………………………………14
8.机械传动系统的速比和变速机构………………………14
9.动力系统参数及工作流程图……………………………15
10.平压印刷机三维图设计…………………………………17
11.参考资料…………………………………………………18
12.设计总结…………………………………………………18

湖南工业大学
课程设计任务书
2011 —2012 学年第 2 学期
机械工程 学院（系、部） 机械类 专业 机械1010 班级
课程名称： 机械原理课程设计
设计题目： 平压印刷机设计
完成期限：自 20012 年 6 月 8 日至 2012 年 6 月 15 日共 1 周

内
容
及
任
务

一、设计的任务与主要技术参数
平压印刷机是一种简易的印刷机，适合于印刷各种8开以下的印刷平。它的工作原理：将油墨刷在固定的平面签字版上，然后将装夹了白纸的平板印头紧密接触而完成一次印刷。其工作过程犹如盖章，平压印刷机中的“图章”是不动的，纸张贴近时完成一次印刷。
平压印刷机需要实现三个动作：装有白纸的印头往复摆动，油辊在固定签字版上上下滚动使油辊油墨均匀。
其余设计参数是：
1）实现印头、油辊、油盘运动机构由一个电动机带动，通过传动系统使其具有1600~1800r/h的印刷能力；
2）电动机的功率P=0.75kw、转速n=910r/min，电动机可以放在机架的左侧或底部；
3）印头的摆角为70°，印头的返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.118；
3）油辊摆杆自垂直位置运动到铅字版下端的摆角为110°；
5）油盘直径为300mm，油辊的起始位置就在油盘的边缘；
6）要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造；
二、设计工作量
要求：对设计任务课题进行工作原理和工艺动作分解，根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图，进行执行机构选型，构思该机械运动方案，并进行的选择和评定，确定机械运动的总体方案，根据任务书中的技术参数，确定该机械传动系统的速比和变速机构，作出 机构运动简图，对相关执行机构的具体尺度进行分析与设计。
进
度
安
排
起止日期
工作内容
6.8-5.11
构思该机械运动方案
5.11-6.14
运动分析及作图
6.15
整理说明书与答辩
主要
参考
资料
［1］ 朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200
［2］ 邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250
指导教师： 邹培海 2012 年6 月15 日
系（教研室）主任： 王菊槐 20012 年6 月 15 日

1.设计题目：平压印刷机机构设计
1.1设计原理：
平压印刷机是一种简易的印刷机，适合于印刷各种8开以下的印刷平。它的工作原理：将油墨刷在固定的平面签字版上，然后将装夹了白纸的平板印头紧密接触而完成一次印刷。其工作过程犹如盖章，平压印刷机中的“图章”是不动的，纸张贴近时完成一次印刷。
平压印刷机需要实现三个动作：装有白纸的印头往复摆动，油辊在固定签字版上上下滚动使油辊油墨均匀。
1.2设计要求：
1）实现印头、油辊、油盘运动机构由一个电动机带动，通过传动系统使其具有1600~1800r/h的印刷能力；
2）电动机的功率P=0.75kw、转速n=910r/min，电动机可以放在机架的左侧或底部；
3）印头的摆角为70°，印头的返回行程和工作行程的平均速度之比K=1.118；
3）油辊摆杆自垂直位置运动到铅字版下端的摆角为110°；
5）油盘直径为400mm，油辊的起始位置就在油盘的边缘；
6）要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造；

2. 工作原理和工艺动作分解
2.1工作原理和工艺动作分解
一、根据工艺过程，机构应具有：
1.印头往复摆动；
2.油辊上下滚动；
3.油盘转动；

二、根据需要达到的要求工作原理为：

将油墨定量输送至墨盘，令墨盘作间歇运动，使墨辊醺墨时能较均匀地得到供墨；墨辊沿墨盘面和铜锌板面上下运动，完成醺墨和刷墨动作；放有白纸的压印板绕一固定点来回摆动，其工作行程中点使白纸与涂有油墨的铜锌板压合，完成印刷工艺。当空回行程便可取出成品。

（1）根据要求及其工作原理可知，带有白纸的印头的压板绕一固定点来回摆动，因为其一个极点位置在竖直位置，极位夹角的值为70°，8开以下的印制品取印刷长度为440mm就能满足其印刷要求，因此印头的行程应该为S=440mm，其简图和位移线图如图2-1所示：

图2-1
（2）根据要求及工作原理可知，油辊绕一固定点上下滚动从而实现其在印刷板上下滚动，因为其一个极点位置在竖直位置，其极位夹角值为110°，而由要求得出的油辊的摆杆的长度大约为550mm，因此油辊的行程应该为S=738mm，其简图和位移线图如图2-2所示：

图2-2

3.平压印刷机的功能分析与设计过程
3.1平压印刷机的功能分析
由上述分析可知知：

平压印刷机功能分解

将油墨定量输送至墨盘

墨盘做间歇运动使墨辊均匀的得到供墨

墨辊上下运动完成刷墨和醺墨

放有白纸的压印板与铜锌板压合

短暂停歇时取出成品完成一次印刷

图3-1平压印刷机的功能分析图

3.2平压印刷机的设计过程：
实现平压印刷机印刷运动的机构应有下面几种基本功能：
1.在印刷的极位有短暂的停歇，这样可以方便的取出印刷成品。
2.装有白纸的印头往复摆动。
3.油辊在固定铅字版上上下滚动。
4.油盘转动使油辊上油墨均匀。
5.我们设计的平压印刷机的生产效率是每小时1600~1800次/h。

4.机构的选型
4.1实现印刷功能应具备以下几种基本功能：
① 印头需要有短暂的间歇以便于将白纸取取出。
② 印头机构要有往复运动。
③ 油辊需要在印刷板上上下滚动且不能与印头的运动发生干涉，即印头离开印刷板时油辊就开始进入印刷板进行刷油。
由目前所学的知识来说，实现上述运动用的机构可能会有：四杆机构、凸轮机构、导杆机构、曲柄滑块机构等。实现上述运动后还得考虑到如何使其运动得到更好的传递，表4-1是可能用到的简单机构。
印头的摆动
优点
缺点
四杆机构
结构简单，制作精度底,运动精度高,可以承受较大压力，
装配容易适合低速运动
效率较低，占用空间大
凸轮机构
结构简单
不能承受较大压力,制造复杂,适合高速机构传动
导杆机构
机构较小
较难做到较小的极位夹角,且需要用齿轮机构啮合变速体积大,质量大

下表4-2是油辊可能用到的机构：
油辊的摆动
优点
缺点
四杆机构
结构简单,制造容易,运动精度高,可以承受较大压力,装配容易,应用于中低速.
为保证两转动的配合,制造较复杂,尺寸大
机构效率低。
导杆机构
机构较小
凸轮机构的转角要小于90度，故还需一个齿轮传动机构变换角度，
机构效率低
凸轮机构
机构简单
转角要小于90度，故还需一个齿轮传动机构变换角度，
机构效率低

表4-3简单机构的附图
四杆机构

导杆机构

凸轮机构

曲柄滑块机构

5.设计方案

5.1综合上述要求功能及动作的分解分析总体得出三种设计方案：
方案
设计方案简图
一
利用两个曲柄摇杆机构来完成印头的左右摆动和油辊的上下滚动

二
利用凸轮带动印头的来回摆动，通过一连杆带动油辊的上下滚动

三
利用曲柄滑块机构的滑块通过两根连杆来带动印头和油辊的运动

5.2印刷机设计方案的评定
方案一：曲柄摇杆机构与槽轮的串联机构
工作原理：印头和油辊的来回滚动由曲柄机构来完成，当印头印完后，油辊开始进入准备刷油，两者的角速度相反从而不会相互干扰。
优点：机构简单 易于制造。
缺点：印头、油辊需分别控制，传动性能差；运转速度不平稳，不利于涂墨均匀；

方案二： 凸轮通过油盘与齿轮的串联机构
工作原理；由凸轮带动印头运动，印头始终贴近凸轮运动，通过一个连杆控制油辊运动，通过主动凸轮的运动来带动油盘的转动，从动转盘通过一个齿轮与转盘连接。
优点：结构比较紧凑。
缺点：凸轮传动效率差，加工不便，容易磨损。

方案三：曲柄滑块机构的串联机构
工作原理：通过滑块的运动来实现两个摇杆的同时转动，滑块通过一个曲柄滑块机构来驱动。
优点：传动平稳，设计简单、方便，尺寸小、重量轻。
缺点：滑块只做瞬时的停歇运动，与前面的方案相比有点缺陷，但始终优点居多。
总结：最终选择方案三比较合适。

6.主方案印刷机构的尺寸设计

6.1印头的尺寸计算

滑块反行程取时间1s，正行程时间为1.118s，完成一次印刷2.118s，符合1600~1800/h。

图6-1
确定D1点位置，然后在D1点铰接铰链，以次来实现机构的联动
根据余弦定理：
BD12=X2+BC12-2*X*BC1*cos33°
AD22=X2+AC22-2*X*AC2*cos79°
BD1=AD2
联立方程即可解得X的值（这里不做详细的计算），即可以确定BD1和AD2。同理可以解出油辊的上的X1的值和连杆的长度，这样就确定了印头和油辊以及两连杆的尺寸。

6.2曲柄滑块机构的尺寸计算

图6-2

按照设计要求极位夹角为10°
为使结构更为紧凑在运动中不发生干涉取偏心距e=70mm
为使结构更为紧凑,及在体积上的约束去s=160
根据上述条件，运用已学知识确定两极限位置的X+Y，及X-Y的值从而确定曲柄滑块机构的曲柄和连杆的长度

7.动力传递简图及分析

图7-1

马达转速是曲柄的32倍
经过一对直径比是8.03的带轮来降低1/8.03倍速度，用一对分度圆直径比、是4的齿轮来降低1/4倍速度，得到满足要求的曲柄转速

8.机械传动系统的速比和变速机构

i总=i1*i2=8.03*4≈32（910/32=28.43r/min，从而可以知道每小时完成的印刷次数是n=28.43*60≈1706，满足要求）

第一级传动经过一对直径比是8.03的带轮来降低1/8.03倍速度,从而可知传动比i1=8.03；

第二级传动用一对分度圆直径比、是4的齿轮来降低1/4倍速度，从而知传动比为i2=4，得到满足要求的曲柄转速；

9.动力系统参数及工作流程图

9.1动力系统参数

模数m
直径D/mm
转速n/r/s
带轮1

30

带轮2

240.9

主动轴1

20

轴2

20
0.4721
轴3

20
1.8859
轴4

20
0.4721
齿轮B
5
300
0.4721
齿轮A
5
75
1.8859
齿轮E
1
20
1.8859
齿轮F
1
80
0.4721
圆锥齿轮C
5
200
1.8859
圆锥齿轮D
5
200
1.8859
图9-1

9.2工作流程图

马达转动通过带的转动带动主轴转动

曲柄从极点位置转开始

印头、油辊机构按预期运动
轴3开始转动

圆锥齿轮带动4转动

轴5带动间歇机构按照运动系数运动

经过2.118s，印刷完成一次

图9-2

10. 平压印刷机的三维图设计
平压印刷机三维视图

平压印刷机爆破视图

11.参考资料
［1］ 朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200
［2］ 邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250

12设计总结
经过一周的课程设计，总算勉勉强强的把课程设计给完成了，在一开始的时候真的不知道该从那里着手，后来在和同组的另外两个同学的讨论下总算知道该如何下手了，但是我们又面临了一个棘手的问题，很多软件的使用都忘记的差不多了，特别是还有个三维图，这个需要用到我们还没有接触过的proe，其他的用到的软件比如：word，cad等，只要自己好好琢磨一下可能就会了。在设计过程中真的是错误百出，有点想放弃的了，准备直接百度一篇然后自己修改一下算了，但看着别人都在查资料、画图、讨论，我的心里一下涌现了一个问题：“你比别人差吗？答案是：我不仅可以在学习上比他们强，我更可以在知识的运用上比他们强。”于是我继续我的奋斗，碰到不会的首先自己想，想不出来就查资料，查不到就百度，就这样，虽然其中也出现不少的错误，但是这些错误现在就是我的动力，“我相信错着错着也就对了”。
在这次设计的过程中，虽然曾经想过放弃、虽然曾经很累很幸苦，但是看着自己的设计结果我知足了，在此期间我也复习了很多软件的使用，还有那些分析和处理问题的宝贵经验，作为一名即将迈向“机械设计”这条道路的学生，我想这应该是一个很好的开始，更重要的是“无论碰到什么错误、什么困难，都不要放弃”，要始终坚信一句话：“错着错着也就对了，困难过着过着也就会幸福了。”