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 1 2 3 3 5 6
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材 料 名 称 课程设计任务书 课程设计说明书 课程设计图纸 资料数量 1 1 若干 备 注 张 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
学班学成
生姓名 级 号 绩
吕超 机械1010 ***********
指导教师(签字)
机械工程学院（部） 2012年 6月15日
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机械原理课程设计
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
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机械原理课程设计
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
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。 内 容 及 任 务 进 度 安 排 起止日期 6.8-5.11 5.11-6.14 6.15 构思该机械运动方案 运动分析及作图 整理说明书与答辩 工作内容 ．北京：高等教育出版社，2008：15-200 主要 ［1］ 朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：15-250 参考 ［2］ 邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］资料 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
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机械原理课程设计
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；
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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：
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机械原理课程设计
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
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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 结构简单，制作精度底,四杆机构 运动精度高,可以承受较大压力， 装配容易适合低速运动 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 较难做到较小的极位夹导杆机构 机构较小 角,且需要用齿轮机构啮合变速体积大,质量大
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缺点 效率较低，占用空间大 机械原理课程设计
下表4-2是油辊可能用到的机构： 油辊的摆动 优点 缺点 结构简单,制造容易,运为保证两转动的配合,制四杆机构 动精度高,可以承受较大造较复杂,尺寸大 压力,装配容易,应用于机构效率低。 中低速. 凸轮机构的转角要小于导杆机构 机构较小 90度，故还需一个齿轮传动机构变换角度， 机构效率低 转角要小于90度，故还凸轮机构 机构简单 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 - 7 -
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导杆机构 凸轮机构 曲柄滑块机构
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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：
方设计方案简图 案 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 一 - 9 -
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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 二 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 三
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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。
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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° ○1 AD22=X2+AC22-2*X*AC2*cos79° ○2 BD1=AD2 ○3
联立○1○2○3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。
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6.2曲柄滑块机构的尺寸计算
图6-2
○1按照设计要求极位夹角为10°
○2为使结构更为紧凑在运动中不发生干涉取偏心距e=70mm ○3为使结构更为紧凑,及在体积上的约束去s=160
○4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
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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；
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9.动力系统参数及工作流程图
9.1动力系统参数
带轮1 带轮2 主动轴1 轴2 轴3 轴4 齿轮B 齿轮A 齿轮E 齿轮F 圆锥齿轮C 圆锥齿轮D 模数m 5 5 1 1 5 5 直径D/mm 30 240.9 20 20 20 20 300 75 20 80 200 200 转速n/r/s 0.4721 1.8859 0.4721 0.4721 1.8859 1.8859 0.4721 1.8859 1.8859 图9-1
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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 轴3开始转动 按预期运动 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
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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
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11.参考资料
［1］ ［2］ 15-250
朱理．机械原理［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2008：15-200 邹慧君．机械原理课程设计［Ｍ］．北京：高等教育出版社，2009：
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。”
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