机械原理课程设计

中国地质大学江城学院。

说明书。姓名。

班级。学号。

指导教师。2024年6月22 日。

设计题目：平压印刷机运动方案和主要机构设计

一、功能和设计要求。

1.1功能。

2.1原始数据及设计要求。

二、根据工艺动作要求拟定运动循环图

2.1平压印刷机结构分析和运动循环图。

三、执行机构与传动机构的选型

四、机械运动方案的选择和评定。

1.1三种设计方案。

2.1最终设计方案

5、机械传动方案中力传递分析。

1.1原动机与传动机构的分析。

2.1动力系统参数。

3.1工作流程图。

6、机械运动方案简图。

7、对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

1.1印头机构的尺寸计算。

2.1油辊机构的尺寸计算。

8、心得与体会。

参考文献：《机械原理课程设计手册》绉慧君高等教育出版社。

《机械原理》第七版孙桓陈作模高等教育出版社。

小组成员及分工：

一、平压印刷机的功能和设计要求。

1.功能。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，然后将装了白纸的平面印头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：装有白纸的平面印头往复摆动，油辊在固定铅字版上上下滚动，油盘转动使油辊上油墨均匀。

2.原始数据及设计要求。

1）实现印头、油辊、油盘运动的机构由一个电动机带动，通过传动系统使其具1600-1800次/h印刷能力。

2）电动机功率n=0.75kw、转速n电=910r/min，电动机可放在机架的左侧或底部。

3）印头摆角为700，印头返回行程和工作行程的平均速度之比k=1.118。

4）油辊摆动自垂直位置运动到铅字版下端的摆角为1100。

5）油盘直径为400mm，油辊起始位置就在油盘边缘。

6）要求机构的传动性能良好，结构紧凑，易于制造。

2、根据工艺动作要求拟定运动循环图。

对于平压印刷机运动循环图主要是确定印头、油辊、油盘三个执行机构的先后顺序、相位，以利对各执行机构的设计、装配和调试。

如图2-a所示为平压印刷机的结构图。

图2-a图2-b表示平压印刷机三个执行机构的循环图。印头和油辊都由工作行程和工作回程两部分组成。油盘的工作行程在油辊的回程的前半段和印头的工作行程的前半段完成，使间歇转动来完成。

图2-b三、执行机构与传动机构的选型。

根据印头、油辊和油盘这三个执行构件动作要求和结构特点，可选择表1的常用的机构，这一**又称为执行机构的形态学矩阵。

表1 三执行机构的形态学矩阵。

四、机械运动方案的选择和评定。

根据表1所示的三个执行机构形态学矩阵，可以求出平压印刷机的机械运动方案数为：

n=3*3*3=27

现在，我们可以按给定条件、各机构的相容性和尽量使机构简单等等要求来选择方案。由此可选定两个结构比较简单的方案。

方案i：按照机械原理知识设计曲柄摇杆机构，具体设计如下：

1.印头机构的设计。

已知：1)摆角为70°,2)极位夹角为10°,3要求印头完成1600-1800次/h，则完成一次印刷用时2.118s,4)机架a越往上传动角越大，且a点不能在劣弧上。

其机构图如下图1-a所示。

图1-a2.油辊机构位置的确定：a、b、c三点位置确定o1位置，且o1在油盘边缘的竖直线上。其位置图如下图图1-b所示。

图1-b3.油辊机构的设计。

1）尽量避免油辊与印头运动时的干涉，2）取极位夹角20°，ω与印头的相反。其结构图如下图图1-c所示。

图1-c方案i最终设计图如下图图1-d所示。

图1-d方案ii:

1.印头机构设计。

由凸轮带动印头运动，推程和回程角度分别为°,满足k=1.118,印头始终贴近凸轮运动。机构简图如下图图2-a所示。

图2-a2.油辊机构设计。

1）通过一个连杆控制油辊运动。

2）用余弦定理计算出铰接连点位置。

a1b12=570.82+x2-2*x*570.8*cos162° a2b22=670.032+x2-2*x*670.03*cos88° a1b11=a2b2

图2-b方案ii最终设计图如下图2-c所示。

图2-c方案iii：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，滑块反行程时间1s，正行程时间为1.118s。具体设计如下：

1.印头机构尺寸设计。

已知极位夹角为10°，根据机构倒置法确定e点位置，取ef重直fo且fo2与ef固接，然后在e点铰接铰链，以此来实现机构的联动。其设计图如下图图3-a所示。根据余弦定理有如下关系：

ae2=x2+af2-2*x*af*cos34° bc2=x2+bd2-2*x*bd*cos80° ae=bc

图3-a2.油辊机构的设计。

油辊机构采用曲柄滑块机构，其设计参数如下：

极位夹角为10°

取偏心距e=64mm

其设计图如下图图3-b所示。

图3-b方案iii最终设计图如下图图3-c所示。

图3-c在印刷范围内，辊子涂抹只涂一次，辊子的半径为66mm ， 8开印刷品，大小为420 * 297mm，故印头摇杆大于300mm。综上所述，印头的摆动最后选择了四杆机构，油辊的摆动采用了与印头摆动连动的四杆机构，油盘的转动采用了槽轮机构。于是我们最后选定方案iii为平压印刷机的机械运动方案。

5、机械传动方案中力传递分析。

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：

2.动力系统参数。

3.工作流程图。

六、机械运动方案简图，如下图6-a所示。

图6-a七、对传动机构和执行机构进行运动尺寸计算。

1.印头机构的尺寸计算。

2.油辊机构的尺寸计算。

x+y=334.61 x-y=180.18 z=360

x=257.395 y=77.215

八、心得与体会。

在此次的课程设计实验中我主要在以下几个方面有了深刻的认识。

在理论知识方面，我深刻的发现机械原理这门课程所包含的理论知识之广，在目前的学习状况下，我所学的理论知识也不过只有一点点，还很难达到在实际中自如运用的地步。另外，由于理论知识的广泛以及复杂难度，在实际运用中很多地方就不得不依靠书本和网络，这次的设计实验使我深刻的意识到要学精这门课程不下苦功夫是不行的，并且在努力学习理论知识的同时必须与实际生活联系起来，这样我们学习的理论知识才会牢固，在今后的应用中也会达到熟练自如的程度。

在团队合作方面，由于此次的课程设计实验是由三人一组的小组形式来完成的，这就要求我们必须团结一致方能完成这个任务。在设计中我们遇到了很多挑战，这些挑战也给我们带来了不少的麻烦，一方面我们专业知识的欠缺导致设计实验断断续续的进行，这严重影响的我们设计任务的进度；另一方面，由于我们对各自的设计方案的坚持，我们不断地产生分歧与争论。最严重的时候是我们互相都不能说服谁时，我们居然都抛下设计任务不做了。

现在想想都觉得可想，在那次之后我们都冷静下来，然后坐到一起谈论这样是不行的，并认真分析了我们到达这种地步的原因。原因有二：第一，我们都太自已为是了，总认为自己的是对的，认为别人的是错的；第二，自己有什么想法总是不说出来，时间久了就矛盾出来了。

既然找到了原因，我们通过相互的融合与理解最终我们终于克服重重困难完满的完成了任务。而这也使我意识到，在任何一项团队合作中总要保持一颗平和的心态不要自以为是，要多与队友进行**。同时，要及时而大胆的说出心中的疑虑与问题，与队友共同解决。

在团队中我们可以坚持自己的想法，但一定要能承受错误。只有这样团队才能和谐，任务才会圆满而顺利的完成。

在做人方面，在此次的设计实验中我在人方面也学到了一点点。由于分工的不同我们的任务也不一样。我在这次的设计任务中被分配的任务要比他们要多，于是在我与他们产生矛盾时，我心里就会很不平衡，就会生出无名的火气来，但通过后来的交流，我也发现任务多一点并没有什么的，因为这是团队项目，自己多承担一点也不会少什么，毕竟他们也都挺忙的。

于是，我学到了，做人不要总是计较自己的得与失，我们也要去相互理解。或者我们可以换种思维方式，即是我们在付出的时候一定会的达到一点点什么的。

在这次的课程设计实验中能够学到以上几个方面我已经很满足了，虽然任务做的可能不尽完美，但体会却是深刻的，这种体会将会引导我今后的学习。这种体会也告诉了我：态度决定一切。

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