1、機械原理課程設計說明書 機械原理課程設計說明書 設計題目：平臺印刷機主傳動機構運動簡圖設計 學院：動力與機械學院 專業：機械設計制造及其自動化 班級：班 姓名： 學號： 指導教師：胡基才 201年月日一、設計題目：平臺印刷機的主傳動機構的運動簡圖的設計 設計條件：平臺印刷機的工作過程有輸紙、著墨、壓印和收紙四部分組成，主運動是壓印卷有空白紙張的滾筒與嵌有鉛字的版臺之間純滾動來完成。設計的條件是版臺的移動速度嚴格等于滾筒表面的圓周速度，再次為了提高生產的效率，要求版臺的運動有急回運動特性。 二、機械運動方案的確定與論證由電動機到版臺之間的運動是將轉動轉化成平面的運動。這種轉換運動的方法有很多種，

2、常見的方法有摩擦傳動、齒輪齒條傳動、螺旋機構傳動、凸輪機構傳動、曲柄滑塊機構以及組合機構等。此設計課題的要求為了提高生產效率要求版臺的運動具有急回特性，因此我們要在凸輪傳動機構、曲柄滑塊機構以及組合機構中選取最佳方案。由此分析我們可以采取可以實現較好機械運動條件的組合運動的方案。在組合運動機構之中，采用曲柄滑塊機構和雙曲柄機構以及凸輪機構等進行組合。在傳動鏈的終端要求滾筒和版臺的瞬時速度必須相等，這樣才不會出現字跡模糊。當主傳動機構不能滿足上述條件的時候我們還需要設計補償機構來調節。補償機構可以采用凸輪傳動機構來實現，凸輪傳動機構具有傳遞精度高的優點。可以實現對機構誤差的微細調節。傳動機構的參

3、考方案可由雙曲柄機構 AABB和曲柄滑塊機構BCD串聯組成，將曲柄AA的轉動轉變為D點往復運動。當齒條固定不動的時候，中心為D的行星齒輪將帶動齒條移動，并且將齒條固定在印刷版臺的下部，以期實現齒條與版臺的聯動。下部的齒條與有凸輪組成的補償機構相連實現補償。其中凸輪與從動曲柄BB為同一構件，主動曲柄AA的轉動與滾筒的轉動同步。當上部與版臺固結的齒條的工作移動速度偏離要求的時候，可以通過凸輪的輪廓曲線進行調節，控制下部齒條補償移動來補償誤差。另一個傳動機構設計為雙曲柄機構，可以用于帶動滾筒的轉動。各個桿的尺寸已知。兩個傳動機構通過一對齒輪傳動建立其運動關系。齒輪參數i = 1 ，m= 4 mm ，

4、z = 105 。三、設計過程用到的全部原始數據 雙曲柄滑塊機構的桿長數據：h1=145.0mmh2=178.0mmh3=175.0mmh4=65.5mm 機架長： l4 = 55.0 mm 傳動齒輪的參數： i =1 m = 4 mm z = 105 的初始角： 的角度： 滾筒的直徑：版臺往復行程： 795 mm 印刷紙張的設計幅面： 415 * 590 mm2生產率： 4400-4500 張/小時電動機功率：3 kw 轉速： 1450 rpm參數的值： 和凸輪位移： 各機構形態學矩陣：功能元實現功能的解（各個方案） 傳動機構I摩擦傳動螺旋機構齒輪齒條凸輪機構曲柄滑塊機構組合機構傳動機構帶傳

5、動機構雙曲柄機構齒輪機構補償機構凸輪機構四、機械運動機構的設計方法說明1、曲柄滑塊機構的尺度綜合 D點的位置方程為：D點的速度加速度方程為：滑塊的行程長度：工作行程的最小傳動角：回程的最小傳動角：2、雙曲柄機構的位置分析為了改善版臺的速度特性，機構I設計成串聯機構。第一級為雙曲柄機構ABCD，其主動曲柄DC用一級速比i = 1 的圓柱齒輪與機構II的原動曲柄h3連接。機構II的從動曲柄h1則與滾筒同步轉動。由滑塊位移計算：幾何關系為：3、曲柄滑塊機構的位置分析由滑塊位移求對應的曲柄轉角：4、用函數平方逼近法設計雙曲柄機構機構的位置方程： 所謂的平方逼近法設計就是以結構誤差的均方根值最小為目的，

6、做逼近函數機構的設計。5、凸輪機構的設計由于印刷機的版臺和滾筒各有一套獨立的運動系統驅動，為了保證印刷質量，在壓印階段，滾筒表面點的線速度必須和版臺的移動速度保持相等。在設計時要滿足這一要求。若在壓印區的滾筒的表面點的先速度和版臺移動速度尚有一定的差別，則要采用凸輪機構進行運動補償。1)設版臺的傳動系統未安裝補償凸輪機構，且下齒輪為固定齒條。編主程序對此進行運動分析。可以求得版臺的位移曲線Sp-以及速度曲線Vp- 2）編主程序對滾筒的傳動系統進行運動分析，求出滾筒表面點的位移曲線Sc-以及速度曲線Vc- 3)按照上述曲線選定同步區（壓印區）。壓印區的始點一般應為同速點。壓印區應該根據壓印行程要

7、求選在速度變化較小的區域。即較小的區域。 4）在的坐標中描繪出（i = 1，2，3 n）的各點，并光滑連接。得到的曲線。也就是補償凸輪機構從動件在壓印區的位移曲線。 選擇合適的從動件結構形式并考慮其他因素選擇凸輪的基本參數，用圖解法設計凸輪的輪廓曲線。五、程序設計1、所調用的子程序及功能1) void CFI 功能：由曲柄滑塊機構行程求3（先由s求得1和3，而后求得3）。 2) void CPSI 功能：由滑塊位移求得對應的1。 3) void CRLE 功能：設計曲柄滑塊機構。 4) void SLNPD 功能：用高斯消去法解線性方程組。5） void PIVOT 功能：用列主元消除法解線性

8、方程組。 6) void SQU 功能：用函數平方逼近法設計四桿機構。 7) void EQU 功能：解一元二次方程。 8) void POS1 功能：由SET3求SET1和SET2。 9) void POS2 功能：由SET1求SET2和SET3. 10) void POS3 功能：由FAI1求FAI2。 11) void VEL 功能：調用void POS1 ，由SET3求SET1和SET2，求版臺速度VF，求滾筒表面的點的線速度VCIR。 12) void ACCE 功能：由DSET3求出DSET1和DSET2，求出角加速度DDSET1。 13)void SCI 功能：計算滾筒滾過的弧長

9、。 13) void WRT 功能：將計算結果打印出來。 2.所編程序的框圖開始 定義,及最大行程調用CRLE確定曲柄滑塊R,，E，L判斷最小傳動角 定義10，30，H5,S11及循環變量i=1i<=10Si=130+(370-130)*i)/10; 真 假調用CFI確定3i調用CPSI確定1i定義DL=55.0 (即l4)，調用SQU確定雙曲柄機構定義所需變量及已知數據定義計數變量IFA=0 IFA<=360 假 真 調用POS3確定曲柄滑塊位置角FAI3 SET1=(IFA+14.84722+90)*3.1415926，同時，求得版臺位移SP調用POS2確定機構I位置角SET4

10、確定SSET3調用POS1確定機構II位置角SSET確定ALP的值，確定SSET1調用VEL求出版臺、滾筒的速度Vp、Vc調用SCI求出滾筒轉過的弧長DSET3=7.85調用ACCE求角加速度DDSET1寫出滑塊加速度方程DSSET3=7.85調用ACCE求角加速度DDSSET1寫出滾筒表面切向、法向及全加速度表達式輸出程序結果結束3. 主程序如下： #include<stdio.h> #include<math.h> void CFI(double CAMA10,double FI0,double H,double S,double FI); void CPSI(do

11、uble BATA,double TL,double S,double PSI); void CRLE(double ALAMT,double ER,double HD0,double HD,double TL); void SQU(double FI,double PSI,double DL,double TL1); void SLNPD(double A4,double B); void POS1(double TL,double SSET,int I1,int I2); void POS2(double TL,double SET,int I3,int I4); void POS3(do

12、uble TL,double FAI); void VEL(double ALP,double *VF,double *VCIR,double TL1,double TL2,double A,double TLL,double SET,double SSET,double FAI); void EQU(double *SE,double Z,double E,double F,double G,int I); void SCI(int IFA,double SSETR,double *SCIR); void ACCE(double L1,double SET,double DSET,doubl

13、e DDSET1); void WRT(int IFA,double SP,double SCIR,double *VF,double *VCIR,double AP,double ACIRT,double ACIRN,double ACIR); void main() double ALAMT=3.55,ER=0.305,HD0=397.5,HD=0.0,TL4,GAMA5,GAMA6,K; printf(" 設計曲柄滑塊機構的,計算出曲柄的長度R,連桿的長度L,滑塊的偏心距e,版臺行程2*HD:nn"); CRLE(ALAMT,ER,HD0,HD,TL); printf

14、(" 計算滑塊行程的最小傳動角:"); GAMA5=acos(1-ER)/ALAMT);printf("GAMA5=%f(DEGREE)nn",GAMA5*180/3.14); printf(" 計算滑塊回程的最小傳動角:"); GAMA6=acos(1+ER)/ALAMT);printf("GAMA6=%f(DEGREE)nn",GAMA6*180/3.14); printf(" 計算曲柄滑塊機構的行程速比系數:"); K=(3.1415926+asin(ER/(ALAMT-1)-asin(E

15、R/(ALAMT+1)/(3.1415926-asin(ER/(ALAMT-1)+asin(ER/(ALAMT+1); printf("K=%fnn",K); printf(" 曲柄滑塊機構的運動分析"); int i; double BATA=0.2591325,TLL=0.0,0.0,2.22803,0.2591325; double SP,SET3,ALP; double FAI3,DL=55.0,TL15,VF,VCIR,SSET3,SCIR,FAII=0; double S11,GAMA10=0.537406,FI0=1.943799,H=0.

16、0,145.0,178.0,175.0,65.5,FI11,PSI11; S0=130.0,S10=370.0; for(i=1;i<11;i+)Si=S0+(S10-S0)*i/10.0; CFI(GAMA10,FI0,H,S,FI);/*求FI的值*/CPSI(BATA,TL,S,PSI);/*求PSI的值*/ SQU(FI,PSI,DL,TL1);/*設計四桿機構*/ printf(" 隨著FAII角度變化,版臺位移,速度,滾筒位移,速度結果如下:nn"); FAI1=0.0; for(i=0;i<360;i+) FAI1=FAI1-3.1415926/1

17、80; SET1=BATA+3.1415926/2+FAI1; POS2(TL1,SET,1,2);/*由STE1求STE2和SET3*/ POS3(TL,FAI);/*由FAI1求FAI2*/ ALP=SET3-3.1415926; VEL(ALP,&VF,&VCIR,TL1,H,TL,TLL,SET,SSET,FAI); SCI(i,SSET1,&SCIR); SP=2*(sqrt(pow(TL1+TL2),2)-pow(TL3,2)-TL1*cos(FAI1)-TL2*cos(FAI2); printf(" FAII=%10.4f SP=%10.4f V

18、F=%10.4f SCIR=%10.4f VCIR=%10.4fn",fabs(FAI1)*180/3.1415926,SP,VF,SCIR,VCIR); /*版臺SP,VF與曲柄連桿轉角FAI的關系*/ printf("n"); printf(" 設計凸輪機構nn"); printf(" 凸輪機構的補償位移以及對應的X,Y坐標:nn"); double SP1,SCIR1,SSP,SSCIR,SS,SP0,SCIR0,rb=40,X,Y;int I; FAI1=-8*3.1415926/180;SP0= 10.865851

19、;SCIR0= 12.645137;double FAI1=0.0; for(I=0;I<160;I+ ) SET1=BATA+3.1415926/2+FAI1; POS2(TL1,SET,1,2);/*由STE1求STE2和SET3*/ POS3(TL,FAI);/*由FAI1求FAI2*/ ALP=SET3-3.1415926; VEL(ALP,&VF,&VCIR,TL1,H,TL,TLL,SET,SSET,FAI); SCI(i,SSET1,&SCIR); SP=2*(sqrt(pow(TL1+TL2),2)-pow(TL3,2)-TL1*cos(FAI1)

20、-TL2*cos(FAI2); SP1=SP; SCIR1=SCIR; SSP=SP1-SP0; SSCIR=SCIR1-SCIR0; SS=SSP-SSCIR; X=(SS+rb)*sin(fabs(FAI1+0.139626); Y=(SS+rb)*cos(fabs(FAI1+0.139626);/*凸輪工作行程的坐標*/ printf(" FAI1=%10.4f SS=%10.4f X=%10.4f Y=%10.4fn",fabs(FAI1+0.139626)*180/3.1415926,SS,X,Y); FAI1=FAI1-3.1415926/180; 附：主程序子

21、程序中主要參數說明ALAMT（L為連桿長，R為曲柄長）（=L/R） ER=eR(e為偏距) HD0滑塊的最大行程 H將求得的L、R、e圓整后算出的行程長 TL4由R、L、e組成的一維數組 GAMA1010 （對應于壓印區的初始位置） FI030 TL2滾筒雙曲柄四桿機構h1，h2，h3，h4組成的四元數組 S滑塊位移（數組變量名） FIN對應于滑塊的N個位置，N個3的值組成的數組 PSIN對應于滑塊的N個位置，N個1的值組成的數組 DL四桿機構機架長 TL1版臺傳動系統中鉸鏈四桿機構桿長組成的四元數組 SET版臺傳動系統中鉸鏈四桿機構各桿位置角組成的三元數組 FAI曲柄滑塊機構的曲柄、連桿的位

22、置角組成的二元數組 ALP角 W角速度 RCIR滾筒半徑 VF版臺速度 VCIR滾筒表面點線速度 TLL三個角度組成的數組（對應實元為角度、（+）、組成的數組） SSET滾筒傳動系統中的鉸鏈四桿機構各桿位置角組成的三元數組 IFA計數變量 SP版臺位移 SCIR滾筒滾過的弧長 AP版臺移動加速度 ACIRT滾筒表面點切向加速度 ACIRN滾筒表面點法向加速度 ACIR滾筒表面點全加速度4. 程序運行結果如下：見附錄（1）5版臺位移，速度以及滾筒位移，速度曲線：見附錄（2）八、分析討論設計結果由VP、VCIR、SP、SCIR曲線圖和平臺印刷機主傳動系統接構簡圖可以看出設計結果很好地滿足了設計要求

23、。 成功的設計了平臺印刷機的主傳動機構。能得到這樣的結果，是與參數和的正確選擇以及程序的準確設計密不可分的，而在程序中主程序起主要作用。在調試主程序和子程序的過程中不斷的分析，改正程序的錯誤，最終計算得出正確的數據。正是在指導教師提供的參數和子程序以及悉心的指導下才使我們的設計任務能夠順利完成。在設計過程中，機械原理這門課程的學習，對運動分析的理解以及對所學知識的熟練的應用起了至關重要的作用，直接關系到主程序的設計和主程序的準確性，而這又影響運行數據的準確和后面運動分析，以及凸輪的設計。因此要想很好地完成設計任務必須具有相當的基礎知識。九、設計過程中的體會、收獲及建議這次的課程設計是一次對我們所學知識的一次系統的運用，在這個過程中我不僅學會了設計平臺印刷機的主傳動機構的設計，更主要的是我們學會了把在機械