【正文】 在 第 一區(qū)段 時(shí) ，送紙、著墨機(jī)構(gòu) (未畫出 )相 繼 完 成 輸紙、著墨作 業(yè)； 在 第 二區(qū) 段 ， 滾 筒和 版 臺完成壓 印 動作；在 第 三區(qū)段 中 ，收紙機(jī)構(gòu)進(jìn)行收紙作業(yè)。 二、 原始數(shù)據(jù)及設(shè)計(jì)要求 要求構(gòu)思合適的機(jī)構(gòu)方案實(shí)現(xiàn)平臺印刷機(jī)的主運(yùn)動：版臺作往復(fù)直移運(yùn)動；滾筒作連續(xù)或間歇轉(zhuǎn)動； 為了保證印刷質(zhì)量，要求在壓印過程中，滾 筒 與版臺之間無相對滑動，即在壓印區(qū)段，滾筒表面點(diǎn)的線速度與版臺移動速度相等； 為保證整個印刷幅面上的印痕濃 淡 一致，要求版 臺 在壓印區(qū)內(nèi)的速 度 變化限制在一定的范圍內(nèi) (應(yīng)盡可能小 )； 不同類型的平臺印刷機(jī)所 要求實(shí)現(xiàn)的生產(chǎn)率 (即每小時(shí)印刷張 數(shù) )、板臺往復(fù)運(yùn)動的行程長度及其它設(shè)計(jì)參數(shù) 如下表所示 ： 參數(shù) 類型 生產(chǎn)率 (張 /小時(shí) ) 版臺行程長度 (mm) 壓印區(qū)段長度 (mm) 滾筒直徑 (mm) 電機(jī) 功率 (kW) 電機(jī) 轉(zhuǎn)速 (rpm) 低速型 192020xx 730 440 232 940 高速型 40004500 795 415 360 1450 要 求機(jī)構(gòu)傳 動 性能 良好，結(jié) 構(gòu) 緊湊，制造方便。這些運(yùn)動要求不一定都能得到滿足。由此出發(fā)構(gòu)思方案。 圖 39 所示六桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)比較簡單，加工制造比較容易；作住復(fù)移動的構(gòu)件 5（即版 臺）的速度是變化的，有急回特性。 圖 39 圖 310 20 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的組合。 其中下齒條為固定 齒 條，上齒條與版臺固連 在 一起。此外，由 于 齒輪中心 C (相當(dāng)于滑塊的 鉸 鏈中心 )的軌 跡 對 于 點(diǎn) A 偏置。 雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑 塊 機(jī)構(gòu)與齒輪齒條 機(jī) 構(gòu)的串聯(lián) 組 合 圖 311 所示 組 合機(jī)構(gòu)的下齒 條 也是可移動的齒 條 。 這 里用 兩個連桿機(jī)構(gòu)串聯(lián)主要是考慮到用曲柄滑 塊機(jī)構(gòu)滿足 版臺的行 程要 求，而用雙曲 柄 機(jī)構(gòu) 滿足版臺在壓 印區(qū) 中近似勻 速 的要求和 回 程時(shí)的急回特性要求。 圖 312 所示齒輪齒條機(jī)構(gòu)的 上 、下齒條均為可移動的齒條．且都與版 臺 固接在一起。若齒 輪作勻速轉(zhuǎn)動 ， 則版臺作勻速往復(fù)移動。但 由于齒 輪 的 撥 動機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，故只在印刷幅面較大 （如 222 m? ） ，對印痕 濃淡 均勻性要求 較高 時(shí)采 用。圖 313 所示的滾筒是由版臺上的齒條帶 動滾筒上的齒輪轉(zhuǎn)動的，因而可保證滾筒表面點(diǎn)的線速度和版臺速度在壓印區(qū)段完全等的要求． 此種機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易于 保 證速度同步的要求。由于滾筒時(shí)轉(zhuǎn)時(shí)停，慣 性 力矩校大，不宜用于高 速 。圖 315 所示的滾筒是由電動機(jī)通過帶傳動及齒輪減速后，由齒輪機(jī)構(gòu)直接帶動的。當(dāng)與其配合的版臺由非勻速機(jī)構(gòu) (如前述版臺傳動機(jī)構(gòu)方案 3 帶動時(shí)，很難滿足速度同步的要求，因而此種機(jī)構(gòu)方案一般只和版臺傳動機(jī)構(gòu)方案 4(圖 312)配合使用。 圖 316 所示為雙曲柄 機(jī) 構(gòu)與 齒 輪機(jī)構(gòu)串 聯(lián)組 成的滾筒傳動 機(jī) 構(gòu) 。 因 為這種機(jī)構(gòu)的 滾 筒作連續(xù)轉(zhuǎn)動，所以其動 態(tài) 性能比轉(zhuǎn)停式 性能 簡好。如圖 317 所示凸輪補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。 圖 317 四 、 設(shè)計(jì)步驟 設(shè) 計(jì) 和選 擇方案 平臺印刷機(jī)主傳動方案的設(shè)計(jì)與選擇，可根據(jù)原始數(shù)據(jù)和沒計(jì)要求，并充分考慮各種方案的特點(diǎn)進(jìn)行。 22 確定設(shè)計(jì)路線 以平臺 印 刷機(jī)主傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 Ⅳ 為例，來說明 設(shè) 計(jì)路線。 由于此方案比較復(fù)雜，建議只要學(xué)生設(shè)計(jì)版臺的傳動機(jī)構(gòu) (即包括版臺傳動機(jī)構(gòu)中的雙曲柄機(jī)構(gòu)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、用于運(yùn)動補(bǔ)償?shù)耐馆啓C(jī)構(gòu) ) 設(shè)計(jì)曲柄滑塊機(jī)構(gòu) 根據(jù)版臺往復(fù)運(yùn)動的行程，求得滑塊 鉸接點(diǎn)的行程；選定連桿長 L 與曲柄長 R 之比RL/?? (一般 可在 之間選 取 )、偏 距 e 與曲柄 長度 R 之比 Re/?? (－ 般 在 0． 3～ 0． 4之間 )； 據(jù)此，可 求 出 R 、 L 、 e 。初定壓 印 區(qū)段后，即可著 手 設(shè) 計(jì)版 臺 的雙曲柄機(jī)構(gòu)。 用于 運(yùn) 動補(bǔ)償?shù)耐馆啓C(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 假 設(shè) 版 臺 傳動機(jī)構(gòu)系統(tǒng)未安裝運(yùn)動補(bǔ)償?shù)耐?輪 機(jī)構(gòu)，且下 齒條 固定不動的 情 況 下，對主傳動系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動分析。 壓印 區(qū)的始點(diǎn)一般應(yīng)為同速點(diǎn) (即版 臺運(yùn)動速度與滾筒表 面點(diǎn)的速度相同的位置 )；壓 印 區(qū)段的速度變化相對較小且兩條速度曲線相當(dāng)接近； 將壓印區(qū)分成幾段，得到 1?n 個分點(diǎn) ， 并 依 次求出 滾筒 表 面 點(diǎn)轉(zhuǎn)過 的 弧長與版 臺 位移之間的各個差值 )(is? ),2,1( ni ?? ， 畫出以曲柄 (或凸輪 )轉(zhuǎn)角 為橫坐 標(biāo)的 曲線，即為凸輪 機(jī)構(gòu)從動件在壓 印 區(qū)的位移曲 線； 確定凸輪機(jī)構(gòu)從動件位移曲線中的過渡曲線 段， 并用 圖 解法求出凸輪的理論輪廓； 檢驗(yàn)壓力 角 和最小曲 率 半徑， 確 定滾 子半 徑， 求出 凸輪實(shí)際廓 線。 為此 ， 要求學(xué)生在熟悉各 子 程序功能、標(biāo)識符的 意 義 及 調(diào) 用方法的 情 況下，編制并調(diào) 試 主程序， 然 后用 自 己調(diào)試好的程序 系統(tǒng) 算出結(jié) 果 ；凸輪 輪 廓可 用 圖解法， 亦 可用 解 析法 求 出 。 繪制 3 種 主傳動機(jī)構(gòu) 的 運(yùn)動 簡 圖 ，其中 1 種方案的運(yùn)動線圖 ； 對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析，完成主程序的編寫，其中包括主程序流程圖；繪制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動線圖； 設(shè)計(jì) 說 明書 1 份 。 完 成上述 任 務(wù)需 周， 其 中上機(jī)機(jī)時(shí) 約為 8～ 10 小時(shí) 。 167。電動機(jī)經(jīng)皮帶和齒輪傳動，帶動曲柄 2 和固結(jié)在其上的凸輪 8。刨頭右行時(shí)，刨刀進(jìn)行切削，稱工作行程，此時(shí)要求速度較低并且均勻，以減少電動機(jī)容量和提高切削質(zhì)量。此 時(shí) 要求 速度較高， 以提高生產(chǎn)率 。 刨頭在工作行程中，受到很 大的切削阻力 (在切削的前后各有一段約 的空刀距離，見圖 318b )，而空回行程中則沒有切削阻力。 二、 設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù) ，見 表 31 和表 32 24 表 31 方案 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的動態(tài)靜力分析 n2 lO2O4 lO2A lO4B lBC lO4S4 xS6 yS6 G4 G6 P yp JS4 r/min mm N mm 1 60 380 110 540 lO4B 240 50 200 700 7000 80 2 64 350 90 580 lO4B 200 50 220 800 9000 80 3 72 430 110 810 lO4B 180 40 220 620 8000 100 表 32 方案 飛輪轉(zhuǎn)動慣量的確定 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) δ nO’ z1 zO’ z1’ JO2 JO1 JO JO’ ψmax lO9D [α] Ф Фs Ф’ dO’ dO m12 mO1’ α r/min o mm o mm o 1 1440 10 20 40 15 125 40 75 10 75 100 300 6 20 2 1440 13 16 40 15 135 38 70 10 70 100 300 6 4 20 3 1440 15 19 50 15 130 42 75 10 65 100 300 6 20 三 、 方案設(shè)計(jì)及討論 牛頭刨床的 主傳動機(jī)構(gòu)的 原動件是曲柄；從動件為刨頭 (滑塊 ),行程中有急回特性；機(jī)構(gòu)應(yīng)有較好的動力特性。 下面介紹幾種僅供參考，更多的方案有待讀者自行構(gòu)思。采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，滑塊與導(dǎo)桿之間的傳動角 ? 始終為90 o，且 適當(dāng) 確定構(gòu)件尺寸，可 以 保證機(jī)構(gòu)工作行程速度較低并且均勻 ，而空回行程速度較高，滿足急回特性要求。 圖 319 如圖 320 所示，牛頭刨床的主傳動機(jī)構(gòu)采用凸輪機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。 刨刀切削工件時(shí)，受到較大的切削阻力作用，空程返回時(shí)無切削力作用，只須克服慣性力及運(yùn)動副摩擦阻力。 如圖 321 所示，牛頭刨床的主傳動機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和扇 形齒輪、齒條機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)如 1 中所述，扇形齒輪、齒條機(jī)構(gòu)具有精確的傳動比，能夠承受較大的載荷。 25 圖 320 圖 321 如圖 322 所示，牛頭刨床的主傳動機(jī)構(gòu)采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)。 其它設(shè)計(jì)方案可由學(xué)生自行構(gòu)思。此外，還應(yīng)考慮以下幾個方面的問題： 曲柄每分鐘的轉(zhuǎn)速 2n ； 機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可能性； 根據(jù)所受切削力的大小，機(jī)構(gòu)的傳力特性； 確定設(shè)計(jì)路線 以 牛頭刨床的主傳動方案 Ⅰ 為例，來說明設(shè)計(jì)路線。由凸輪機(jī)構(gòu)帶動棘輪機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)牛頭刨床的工作臺的進(jìn)給運(yùn)動 。 26 設(shè)計(jì)牛頭刨床的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 根據(jù)曲柄每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) 2n 、各構(gòu)件尺寸及重心位置，設(shè)計(jì)出導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。 在完成導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行運(yùn)動分析和動態(tài)靜力分析 (僅考慮刨頭和搖桿的慣性力 )，包括用解析法建立數(shù)學(xué)模型，繪制程序 框圖，用計(jì)算機(jī)打印源程序與計(jì)算結(jié)果，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制運(yùn)動線圖 (位移、速 度、加速度線圖 )和平衡力矩線圖。由動態(tài)靜力分析所得的平衡力矩 bM ， 驅(qū)動力矩為常數(shù) ，進(jìn)行飛輪計(jì)算 。 用解析法算出凸輪理 輪 廓線坐標(biāo)，繪制凸輪機(jī)構(gòu)的 機(jī) 構(gòu)運(yùn)動簡圖或用圖解法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)牛頭刨床的齒輪機(jī)構(gòu) 由原始數(shù)據(jù)電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 39。0d 、皮帶輪直徑 0?d ，以及齒輪的齒數(shù) 1z 、 0?z 、 1?z 計(jì)算齒輪 2 的齒數(shù) 2z ； 27 由原始數(shù)據(jù)表中 模數(shù) 12m 、 1??Om ， 齒輪 分度圓壓力角 ? ；齒輪為正常齒制，工作情況為開式傳動 ，進(jìn)行齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 。根據(jù) 本 指導(dǎo)書提供的子程序，要求學(xué)生在熟悉各子程序功能、標(biāo)識符的意義及調(diào)用方法的情況下，編制并調(diào)試主程序，然后用自己調(diào)試好的程序系統(tǒng)算出運(yùn)動分析結(jié)果 。 學(xué)生應(yīng)完成 ： 3 種主傳動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動方案選擇，運(yùn)動循環(huán)圖。 ， 繪于 1 張 1 號圖紙上。 若課程設(shè)計(jì)的學(xué)時(shí)為 2 周，可以考慮再作 凸輪位移曲線及凸輪廓線圖， 3 號圖紙 1 張；或 動態(tài)靜力分析和飛輪設(shè)計(jì)的內(nèi)容 ， 3 號圖紙 1 張（平衡力矩圖）及相應(yīng)的程序和計(jì)算內(nèi)容。 34 插床設(shè)計(jì) 一、 設(shè)計(jì)題目 圖 323 圖 324 插床 主要由齒輪機(jī)構(gòu)、導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等組成，如圖 323 所示。為了縮短空程時(shí)間，提高生產(chǎn)率，要 28 求刀具具有急回運(yùn)動。 二 、 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) ，見 表 3－ 3 表 33 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及運(yùn)動 分析 凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu) 的動態(tài)靜力 分析及飛輪轉(zhuǎn)動慣量確定 n1 K H lBC lO2O3 a b c ψmax [α] lO4D Ф ФS Ф’ z1 z2 m Α G3 G5 JS3 d Q δ r/min mm lO3B mm o mm o mm o N kgm2 mm N 60 2 100 1 150 50 50 125 15 40 125 60 10 60 13 40 8 20 160 320 120 1000 1/25 注：從動桿的加速度運(yùn)動規(guī)律為等加速、等減速運(yùn)動。下面介紹幾種僅供參考。采用 擺動 導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)，滑塊與導(dǎo)桿之間的傳動角 ? 始終為 ?90 ，且 適當(dāng)?shù)?確定構(gòu)件尺寸，可保證機(jī)構(gòu)工作行程速度較低并且均勻，而空回行程速度較高，滿足急回特性要求。 圖 325 圖 326 圖 327 如圖 326 所示，插床的主傳動機(jī)構(gòu)采用轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。 主傳動機(jī)構(gòu)采用 6 桿機(jī)構(gòu)， 沒有 高副， 因此 可以承受較大的載荷。 如圖 327 所示， 插 床的主傳動機(jī)構(gòu)采用 雙曲柄 機(jī)構(gòu)和 曲柄滑塊 機(jī)構(gòu)。主傳動機(jī)構(gòu)采用 6 桿機(jī)構(gòu)，沒有高副，因此可以承受較大的載荷。 四 、 設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)和選擇方案 插床的主傳動方案的設(shè)計(jì)與選擇，可根據(jù)原始數(shù)據(jù)和沒計(jì)要求，并 充分考慮各種方案的特點(diǎn)進(jìn)行。 首先，根據(jù)曲柄的轉(zhuǎn)速 1n ，進(jìn)行齒輪傳動的參數(shù)計(jì)算；根據(jù)插刀的往復(fù)運(yùn)動并考慮急回特性的要求，進(jìn)行導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)、連桿滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。根據(jù)原始數(shù)據(jù)中所給的凸輪設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。且刨頭導(dǎo)路 yy? 位于導(dǎo)桿端點(diǎn) B 所作圓弧高的平分線上 (見圖 319)。 飛輪設(shè)計(jì) 根據(jù)表 33 中機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的不均勻系數(shù) ? ，具有定傳動比的各構(gòu)件的 重量 3Q 、 5Q 及 轉(zhuǎn)動慣量 3SJ ，曲柄的轉(zhuǎn)速 1n 及某些齒輪的參數(shù) 1z 、 2z ，飛輪安裝在曲柄軸上 由動態(tài)靜力分析 30 所得的平衡力矩 bM ，驅(qū)動力矩為常數(shù)， 將飛輪安裝在曲柄軸上， 進(jìn)行飛輪計(jì)算。 用解析法算出凸輪理論廓線坐標(biāo)，繪制凸輪機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖或用圖解法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì) 插 床的齒輪機(jī)構(gòu) 由原始數(shù)據(jù)表中模數(shù) 12m 、 1??Om ，齒輪分度圓