机械与运载工程学院
《机械原理》课程设计
平压印刷机说明书
年 级： 2011级 班 级： 车辆工程（2）班 姓 名： 学 号： [1**********] 同组成员：宋健伟/李建能/周亚俊
2013年7月6
第一章 设计说明书
1.设计选题
平压印刷机运动机构设计。 2.设计拟完成任务
a) 确定总功能，并进行功能分解。 b) 根据工艺动作要求拟定运动循环图。
c) 进行印头、油辊、油盘机构及其相互连接传动的选型。 d) 按选定的电动机及执行机构运动参数拟订机械传动方案。 e) 画出机械运动方案简图。 f) 对执行机构进行尺寸综合。
g) 对往复摆动执行机构进行运动分析，绘制从动件位移、速度、加速度线图。 h) 编写设计说明书。 3.工作原理及工艺动作过程
平压印刷机是一种简易印刷机，适用于印刷八开以下的印刷品。它的工作原理：将油墨刷在固定的平面铅字版上，然后将装了白纸的压板紧密接触而完成一次印刷。其工作过程犹如盖图章，平压印刷机中的“图章”是不动的，纸张贴近时完成印刷。 平压印刷机需要实现三个动作：装有白纸的压板往复摆动，刷墨辊在固定铅字版上上下滚动，匀墨盘转动使刷墨滚筒上油墨均匀。
4.原始数据及工作要求
（1）刷墨辊刚一离开蘸墨滚筒1时，蘸墨滚筒即可转动，匀墨圆盘5此时不动，压板4自左向右摆动；刷墨滚筒2离开匀墨圆盘5后，匀墨圆盘5即可转动；当压板4摆至极限位置时，刷墨滚筒2运动至终点位置。
（2）当压板4自极限位置开始向左摆动时，刷墨滚筒2同时从终点位置开始返回；刷墨滚筒回到初始位置位置与已静止不动的蘸墨滚筒接触，此时压板4上的待刷书面6与铅字排版3接触，即印刷完一张书页，完成一个工作循环，以后重复上述过程。
1） 实现压板、刷墨辊、匀墨盘运动的机构由一个电动机带动，通过传动系统使其印刷速度为30页/min。
2） 电动机功率N=0.75kW、转速n电=960r/min，电动机可放在
机架的左侧或底部。
3） 每次回转，260~90，压板摆角345。 4） 印刷面积为280400mm2。
5） 要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造。 平压印刷机执行机构运动示意图如图1所示
2
1.蘸墨滚
筒 1 2.刷墨滚筒 3.铅字印版 4.压板 3 5.匀墨盘 6.印刷纸页
图1 平压印刷机执行机构运动示意图
第二章 执行机构选型和方案设计
1.机构实现四个动作 1.压板往复摆动 2.刷墨滚筒上下滚动 3.匀墨盘转动 4.蘸墨滚筒转动 2.方案设计
根据所学知识和查阅资料可知：能够实现往复运动的机构有：连杆机构、移动从动件凸轮机构、楔块机构、齿轮齿条机构、螺旋机构以及各种组合机构。常见的间歇运动机构有：棘轮机构，槽轮机构和不完全齿轮机构。上述机构都可实现设定的功能但个别机构结构复
杂、构件繁多，造成设计周期延长，生产成本增加。从结构简单，设计容易，生产成本的角度研究后，选择曲柄、摆杆、滑块、不完全齿轮、槽轮组合机构，不仅能够完成给定的运动要求，而且此机构结构简单，设计简便，加工成本低。结合要求，本组设计以下方案：
刷墨辊设计方案一：通过滑块的运动来实现摇杆的摆动
图2
要求曲柄转一圈的时间为2s，刷墨滚筒摇杆摆角为84，摇杆上铰接点沿摇杆距离为200mm，连接滑块与摇杆的支杆长度为360mm。
由作图法做出滑块的两个极限位置。对于对心曲柄滑块机构，曲柄长度为滑块行程的一半，即曲柄长度为85mm，曲柄左端点与滑块左极限点距离即为连杆长度，确定连杆长度为315mm，图2为刷墨辊一般位置和两个极限位置，再校核最小传动角。
刷墨辊设计方案二：根据机械原理知识设计曲柄摇杆机构
图3
要求曲柄转一圈的时间为2s，刷墨滚筒摇杆摆角为84，摇杆上铰接点沿摇杆距离为200mm，取极位夹角为15，设曲柄和连杆的长度分别为x和y，在15所在三角形内由余弦定理得： 2002xy2yx22xyyxcos15
考虑机架的位置，取曲柄长度为100mm,连杆长度为700mm。分别以摇杆两个极限位置铰接点为圆心，分别以600mm,800mm为半径画弧，交点即为曲柄原点。以此点作半径为100mm的圆，为曲柄运动范围。再分别以摇杆两个极限位置铰接点为圆心，连杆长度为半径确定两个极限位置曲柄与连杆的交点，图3为曲柄摇杆的一般位置和两个极限位置。
压板设计方案一：由凸轮带动压板运动
图4
图4
已知压板摆角为45，用作图法根据相对运动设计凸轮，由凸轮带动压板运动,推程和回程角度分别为190°、170°, 满足k=1.118，印头始终贴近凸轮运动。通过“伸缩杆”来连接机架和压板使压板做往复运动。最终设计简图如图4所示。
压板设计方案二：通过滑块的运动来实现压板的摆动
图5
压板摆角为45，摇杆上铰接点沿摇杆距离为300mm，连接滑块与摇杆的支杆长度为350mm。
由作图法可以做出滑块滑动的两个极限位置。滑块的行程为300mm，对于对心曲柄滑块机构，曲柄长度为滑块行程的一半，即曲柄长度应为150mm，曲柄左端点与滑块左极限点之间的距离即为连杆长度，确定连杆长度为500mm，校核最小传动角，可以得到曲柄滑块的最小传动角为73，符合要求。图5为压板一般位置和两个极限位置。
刷墨辊和压板设计方案一：通过滑块的运动来实现刷墨辊和压板的同时转动
图6
已知曲柄一周时间为2s，滑块通过一个曲柄滑块机构来驱动,滑块反行程时间1s，正行程时间为1s，最终设计简图如图6所示 刷墨辊和压板设计方案二：通过曲柄摇杆机构来实现刷墨辊和压板的同时转动。
图7 设计简图
3.执行机构的比较和选择
刷墨辊和压板的运动都是往复运动，在我们组设计的方案中，有两组是将这两个往复运动连接在一起，再接到定标件上，经过我们讨论，认为这样能减少很多传动齿轮，提高了运动协调性，节省空间和生产成本。但是造成了两者依赖性强，一方运动均给另一方带来冲击，
设计装配要求比较高，此外，两边受力状况，运动等情况的不同也使 两边的驱动机构不能完全相同，所以在两者之间，我们采取分别设计机构的方法。考虑到结构的简单和工作可靠性，我们均采用四杆-滑块机构来实现往复运动，刷墨辊与蘸墨滚筒和铅字印版的接触，使其位置要求比较高，故采用曲柄摇杆机构，刷墨辊用“伸缩杆”来驱动，因其属于低速运动，负荷较小，所以四杆机构中对最小传动角的要求不是太高。考虑压板上的纸张和自身运动的低速性，我们将压板的摆动用曲柄滑块机构来驱动。
蘸墨滚筒和匀墨盘的运动属于间歇运动，槽轮和不完全齿轮都能实现，匀墨盘转角较大，其他要求不高，我们设计的是槽轮机构，蘸墨滚筒运动承受压力和摩擦比匀墨盘大一些，我们采用不完全齿轮，保证传动效果。
经过以上方案的分析和选择，确定机械运动执行机构整体方案： 蘸墨滚筒——不完全齿轮机构 刷墨——曲柄摇杆机构 匀墨盘——槽轮机构 压板——曲柄滑块机构 匀墨盘设计方案：用槽轮机构来驱动匀墨盘的轴来实现其间歇运动
图8
主动拨盘的转一圈所用时间为2s，从动轮转过的角度为90，如图8所示
蘸墨滚筒设计方案：用不完全齿轮来驱动滚筒作间歇转动，不完全齿轮转一圈时间为2s，蘸墨滚筒转过72，转动时间为0.4s，从动齿轮齿数为20，则不完全齿轮齿数为4，设计如图9所示：
图9 各部分执行机构简图如图10所示：
图
10
第三章 减速机构的运动设计
原动机和工作机构的连接，原动机为电动机，需用减速机构与工作机构相联，常用的减速机构为齿轮，蜗杆，轮系，带传动，链传动。根据要求，传动顺序为：电机——带传动——蜗杆——齿轮——链传动。所用电机转速为960r/min，工作曲柄转速为30r/min,马达转速是曲柄的32倍，经过一对直径比是2的带轮来降低1/2倍速度，用一对分度圆直径比是4的齿轮作为一级齿轮来降低1/4倍速度，再用一对分度圆直径比是4的齿轮作为二级齿轮来降低1/4倍速度，得到满足要求的曲柄转速。
2 1
6 5
3
4
i总n电/n960/3032
i带2，i齿14，i齿24i总i带i齿1i齿2
动力系统参数：
第四章 课程设计心得体会
这次机械原理课程设计马上就要结束了，在这次实践的过程中我不仅获得了分析构件运动与机械传动的能力，同时我也体会到了团队协作的重要性。
在过去的短短一周时间里，我们的四人小团队一直在不断的交流思想。从最初的课题选定到拟定最初方案，我们都有自己特有的见解。记得课程设计开始的第一个晚上，我失眠了，脑子里全是各个课题可以采能的方案，尽管后来我想到的好些方案没被采用，但可以说是不错的创新。在我们团队交流中，大家大胆的指出组员所提方案存在的不足，共同想出解决的办法。在这样一个优秀的团队中，我们取长补短，携手共进。我记得我们的课题是在第三天才确定下来的，原因是由于老师提供的三个课题，我们都有不同的设计方案，一时难以割舍。到我们选下课题时已经落后其他组一大半。组长宋建伟提议我们加夜班，我记得之后的好几个晚上我们是在综合113度过的。从6点一直到10点，教室内就只有我们四个人。我们选的课题叫做平压印刷机的设计。这个课题我认为是比较简单的。都是机械原理教材上提到的基本运动构件。不过之前的CAD生疏了，慢下了进度。不过我们还是赶在周一前完成了全部的设计工作。
机械原理课程设计虽然快结束了，但是这只是一个开始，一个我开始自己机械设计生涯的起始点。
参考资料：
1. 机械原理 孙桓主编 高等教育出版社 2. 机械设计基础 杨延平主编 机械工业出版社
3. 机械原理课程设计手册 邹惠君主编 高等教育出版社