平台印刷机设计_课程设计

平台印刷机设计

一、课程设计任务

（1） 根据工艺动作要求拟定运动循环图；

（2） 进行版台的传动机构和滚筒传动机构的选型； （3） 机械运动方案的评定和选择；

（4） 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动

比，并在图纸上画出传动方案图；

（5） 对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算； （6） 画出机械运动方案简图；

（7） 对执行机构进行运动分析，画出运动线图，进行运动模拟； （8） 编写设计计算说明书。

二、工作原理及工艺动作过程

平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅版上凸出的痕迹借助于油墨压印到纸张上。平台印刷机一般由输纸、着墨(即将油墨均匀涂抹在嵌于版台上的铅版上)、压印、收纸等四部分组成。如图1所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的滚筒与嵌有铅版的版台之间进行的。整部机器中各机构的运动均由同一电动机驱动。运动由电动机经过减速装置i后分成两路，一路经传动机构Ⅰ带动版台作往复直移运动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。版台工作行程中有三个区段。在第一区段中，送纸、着墨机构相继完成输纸、着墨作业；在第二区段，滚筒和版台完成压

印动作；在第三区段中，收纸机构进行收纸作业。 本题目主要考虑版台的传动机构Ⅰ及滚筒的传动机构Ⅱ。

(2) 为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等；

(3) 为保证整个印刷幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内(应尽可能小)；

(4) 不同类型的平台印刷机所要求实现的生产率(即每小时

印刷张数)、版台往复运动的行程长度及其它设计参数见下表：

(5)要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。 四、参考设计方案

在设计过程中我们考虑了用六杆机构、曲柄摇杆齿轮齿条机构、凸轮机构来达到设计要求，每种方案都有各自的优缺点，通过计算仿真我们选取最经济、效率最高的最优方案。

4.1、版台运动机构 4.1.1、六杆机构

六杆机构能够实现多种运动轨迹曲线和运动规律，且低副不易磨损而又易于加工，以及能由本身几何形状保持接触等特点，因此也可以利用六杆机构来实现版台主运动。缺点是六杆机构的惯性力及惯性力矩难以完全平衡，且较难准确的实现任意预期运动规律，不宜做高速运动，设计方法也比较复杂。

4.1.2、曲柄摇杆机构-齿轮齿条组合机构

通过摇杆的摆动控制齿轮的左右移动，这种机构类似于六杆机构，加工比较容易，有急回特性。但不适合高速。机构其速度不好控制，且计算复杂，需要用FORTRAN 语言编程解对应的方程。曲柄部分承受很大的力，这对曲柄的材料就有一定要求，也应该考虑一下经济性。

图2 4.1.3、凸轮机构

考虑到版台主运动，要求版台做往复直线运动，且为了保证印刷质量要求版台在印刷区段内速度变化在尽可能小的一个范围。在凸轮机构从动件的运动规律取决于凸轮机构轮廓的设计，一次多项式运动规律又称等速运动规律，它从动件的运动规律满足匀速要求，所以我们考虑用凸轮机构实现版台的主运动。通过凸轮机构的运动方程，通过CAXA绘图功能中“公式曲线”命令，把运动方程以极坐标形式输入到“公式曲线”的菜单中生成凸轮轮廓线，把得到的轮廓线保存为.dwg格式，再用solidworks打开拉伸得到满足要求凸轮，用solidworks中插件Cosmosmotion运动仿真生成凸轮从动件的速度时间图、加速度时间图、位移时间图。

4.2、滚筒运动机构

为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒线速度与版台线速度相等。如果用曲柄摇杆机构或是六杆机构来设计滚筒的运动，则很难保证滚筒与版台之间无相对运动。而齿轮齿条组合却可以解决这个难题，且设计简单、结构紧凑、易于实现。所以我们采用齿轮齿条设计滚筒的运动机构。

五、设计方案的确定

通过分析以上各个机构的优缺点，凸轮从动件的一次多项式的运动规律满足匀速运动的要求，而齿轮齿条机构相配合能实现机构间无相对运动。综合评估后我们选定以凸轮机构实现版台的主运动，以齿轮齿条机构实现滚筒的运动。

设计方案图

5.1凸轮轮廓的设计

设计低速型印刷机，根据设计要求知道，低速型每小时印刷1920-2000张，则版台一个运动来回印刷一张，凸轮机构运动一周。得到凸轮转速n=33r/min，周期T=1.8182s。

根据文献1一次多项式运动规律（等速运动规律）

(0,260 )，在推程阶段，最大推程h为100mm,基圆直径100mm.

可以得到从动件在推程时的运动方程：

100

t (t) 50

260

100

260

a 0

（2）在回程极端， (0,100 )，其方程： (t) 150 t

100

100

a 0

启动CAXA，点击“公式曲线”命令，在菜单中以极坐标的形式输入凸轮的轮廓方程，生成凸轮轮廓曲线。

将生成的轮廓曲线保存为.dwg格式的文件，然后用solidworks打开此文件，拉伸生成符合要求的凸轮机构。 5.2、带轮尺寸的设计

带轮n1=940r/min ,通过公式得：

n1d2

n2d1

设计d1=80mm,d2=400mm,求得n2=188r/min 5.3、齿轮尺寸的设计

由n3=n2=188r/min,n5=n4=33r/min

n3d4

n4d3

设计齿轮d4=400mm，即得到d3=70.2128mm

根据版台最大行程730mm且凸轮最大推程h=100mm：

h

d6 730.所以，d6 7.3d7 d7

设计d7=40mm,d6=292mm,即可满足要求。

齿条11长度设计为200mm,版台齿条10长度设计为900mm。 5.4、机座尺寸设计

根据要求设计O1O2=700mm,O3O4=235.1064mm. O4O7=600mm，杆长9长约550mm。

六、机构的运动分析

按照上文设计好的尺寸，绘制出机构的三维图，启动

solidworks, 调用solidworks的Cosmosmotion插件对机构进行仿真分析，得到它的速度时间图、位移时间图、加速度时间图。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vfcj.html