机械原理课程设计说明书
——平台印刷机主传动机构运动简图设计设计名称平台印刷机主传动机构运动简图设计专业
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目录
一、设计题目 (3)
1、设计条件与要求 (3)
2、原理图 (3)
二、机械运动方案的选择 (3)
1、平台印刷机主要机构及功能 (3)
2、实现功能的方案 (4)
3、设计方案的拟定和比较及设计思路概述 (4)
4、平台印刷机设计数据 (5)
三、对选定机构的运动分析与设计 (5)
1、曲柄滑块机构综合分析 (5)
（1）机构的运动几何关系 (5)
（2) 参数选择 (6)
2、双曲柄机构的运动分析 (7)
（1）曲柄滑块位移计算Ψ (7)
（2）由Ψ1求Ψ3 (8)
3、曲柄滑块机构的位置分析 (8)
4、凸轮机构的设计 (9)
（1）凸轮机构从动件运动规律的确定 (9)
（2）绘制补偿凸轮轮廓 (10)
四、程序设计 (10)
1、所调用的子程序及功能 (10)
2、所编程序的框图 (11)
3、主程序如下 (13)
4、主程序子程序中主要参数说明 (16)
5、程序运行结果 (17)
6、版台位移，速度以及滚筒位移，速度曲线 (17)
五、总结................................................................................................................ 错误！未定义书签。
六、参考文献........................................................................................................ 错误！未定义书签。
一、设计题目
1、设计条件与要求
工作原理：平台印刷机的工作过程由输纸，着墨，压印和收纸四部分组成，主运动是压印，由卷有空白纸张的滚筒与镶着铅字的版台之间纯滚动来完成。滚筒与版台表面之间的滑动会造成字迹模糊，是不允许的。因此，对运动的主要要求是：其一，版台的移动速度严格等于滚筒表面的圆周速度；其二，为了提高生产率，要求版台的运动有急回特性。有一台电动机驱动。需设计满足上述两个要求的传动机构。执行件的运动为滚筒连续转动和版台往返移动。
2、原理图
图1
二、机械运动方案的选择
1、平台印刷机主要机构及功能
主要机构：
1) 传动机构I——从电动机到版台的运动链；
2) 传动机构II——从电动机到印刷滚筒的运动链；
3) 位移补偿机构。
各机构功能：
1) 传动机构I——把电动机的旋转运动转化为版台的直线移动；
2) 传动机构II——把电动机的旋转运动转化为印刷滚筒的旋转运动；
3) 位移补偿机构——把凸轮的旋转运动转化为版台的直线移动。
2、实现功能的方案
3、设计方案的拟定和比较及设计思路概述
由电动机到印刷机滚筒这一条运动链的两端皆为定轴转动，适宜于传递旋转运动的机构有四杆机构，齿轮机构，涡轮机构，根据平稳性和简易度，应选齿轮机构。
由电动机到版台间的运动链须将转动变为移动，转动变移动的传动方式很多，常见的有摩檫传动，齿轮齿条传动，螺旋机构传动，凸轮机构，曲柄滑块机构以及组合机构等等。但前三种机构不具有急回特性。由于曲柄滑块比凸轮运动精确性高所以选择曲柄滑块机构。
两条传动链的终端——滚筒和版台的瞬时线速度须相等。当传动机构1和2本身不能满足时，可以另设补偿机构实现它。用速度补偿来设计其运动曲线可以选择凸轮机构。
图2
图2所示的方案可作为机构1的参考方案，双曲柄机构AoABBo与曲柄滑块机构BoCD串联，将曲柄AoA的转动改变为D点的往复移动。当齿条6固定不动时，中心为D的行星齿轮5将带动齿条7移动。齿条7固定在印刷版台的下面。齿条6的位置由补偿凸轮3通过磙子从
动件控制。该凸轮和从动曲柄BoB 为同一构件。而主动主动曲柄AoA 与滚筒的转动同步。当齿条7（即版台）的工作移动速度偏离要求时，可通过凸轮廓线控制齿条6补充移动来补偿。 另一传动机构2是一个双曲柄机构，它用于带动滚筒的转动，其各杆的尺寸为h1=145.0mm,h2=178.0mm,h3=175.0mm,h4=65.5mm.传动机构1，2之间通过一对齿轮传动建立其运动关系，齿轮传动的参数为I=1,m=4mm,z=105,见图4所示。
4、平台印刷机设计数据
印刷纸张最大幅面 （2
mm ） 415 590
生产率（张/小时） 4400~4500 滚筒直径(mm )
360 版台往复行程长度（mm ）
795 电动机 功率（kw ）
3 转速（r.p.m ） 1450
其它数据： 传动机构 I ： 机架长 55.0 mm
传动机构II ： h1=145.0mm ， h2=178.0mm ， h3=175.0mm ， h4=65.5mm 齿轮传动的参数：
i=1，m=4mm ， z=105
其他参数：α+α'=127.6568（DEGREE ）=2.22803(RAD)，β=14.84722（DEGREE ）=0.2591325(RAD)，λ=3.55，δ=0.305，Ψ30=111.42795(DEGREE), ψ30
=30.79111（DEGREE ），τ=0.0
三、对选定机构的运动分析与设计
设计方法说明及计算公式，分析其运动特点,准备运动的分析计算公式和C 语言程序.计算数据,绘制运动关系图.进行机构设计。
1、曲柄滑块机构综合分析 （1）机构的运动几何关系
如图3所示普通的偏置曲柄滑块机构，标记曲柄长为 r ，连杆长l ，偏心距 e ：
图3
引入参量λ=l/r,δ=e/r;
D点的位置方程为：
X=r*cosΦ+l*cosα
D点的位移（由D1点算起）为：
S=((r+l)^2-e^2)^1/2-X
速度和加速度方程分别为：
V=dS/dt=rω*(sinΦ+1/(2λ)*sin2Φ-δ*cosΦ)
A=dV/dt=d2S/dt2=rω2(cosΦ+1/λ*cos2Φ+δ*sinΦ)+rε*(sinΦ+1/(2λ)*sin2Φ-δ*cosΦ)
滑块的行程长度为：
H=D1D2（滑块机构的H大于对心的滑块行程长度（H=2r））
滑块的行程速比系数；
K=(180+θ)/(180-θ)=(180+sin(δ/(λ-1))-sin(δ/(λ+1)))/(180-sin(δ/(λ-1))+sin(δ/( λ+1)))
机构传动角分为工作行程和回程：
工作行程的最小传动角
γ=arccos((1-δ)/λ)
回程的最小传动角
γ=arccos((1+δ)/λ))
（2) 参数选择
a.Ha根据设计原始参数计算
b.λa由以上式子可知，λ增大对γ有利。但是尺寸将跟随λ增大。在此取为3.55
c.δa由上式可知，在H和λ即定情况下，δ影响曲柄长r,印刷机中，δ取0.305.
d.在确定λ和δ时要照顾eo.e=0则无急回效果，K随e增。同时，由(2—5)式知，当H即定时，e增大则必使r减少。版台行程是滑块行程的2倍。
2、双曲柄机构的运动分析
图4
图4所示，为了改善版台的速度特性，机构1设计成串联组合机构。第一级为双曲柄机构ABCD。其主动曲柄DC用一级速比I=1的圆柱齿轮与机构2（亦为双曲柄机构）的原动曲柄h相连接，即
Φ=Ψ
机构2的从动曲柄h则与滚筒同步转动。
（1）曲柄滑块位移计算Ψ
Ψ=2*S/Rcir
式中： S—滑块位移；Rcir—滚筒半径。
（2）由Ψ1求Ψ3
如图5所示，几何关系为：
h4^2+h3^2+h1^2-h2^2-2h1*h4cosΨ1-2h1*h3cosΨ1cosΨ3-2h1*h3sinΨ1sinΨ3=0 由此可根据Ψ1求出Ψ3。
3、曲柄滑块机构的位置分析
由滑块位移求对应的曲柄转角Φ1，杆长符号如图6所示，则有
So=((r+l)^2-e^2)^(1/2)
X=So-S
X=r*cosΦ+lcosα
e=r*sinΦ-lsinα
对照图4，可知：Φ1=π/2-Φ-β
函数平方逼近法设计双曲柄机构：
图5 图6
图7
坐标设置如图7所示，当αo=Φo=0.0,l4=55mm机构的位置方程
l2+l32+l12-l22+2l3*cosΦ-2l1*cosα-2l1*l3*cos(Φ-α)=0
所谓平方逼近法设计，就是以结构误差的均方根值最小为目的，做逼近函数机构的设计。通过设计计算出相对杆长。
4、凸轮机构的设计
由于印刷机的版台和滚筒各由一套独立的运动传动系统驱动.为了保证印刷质量.在压印阶段.滚筒表面点的线速度必须和版台移动速度保持相等.在设计时.应尽可能满足这一要求.如果设计的结果不能完全满足这一要求.即在压印区滚筒表面点的线速度与版台移动速度尚有一定的差别.则采用凸轨机构进行运动补偿.
如图4所示.若版台由双曲柄六杆机构和齿轮齿条串联而成的传动系统所驱动.则可将下齿条做成活动齿条.在曲柄BE上固连一补偿凸轮.此补偿凸轮通过滚子直动推杆推动活动的下齿条.经过齿轮与上齿条的传动.给版台附加一个运动.使版台移动速度与滚筒表面点的线速度完全一致.这样凸轮机构起到了运动补偿作用.由于凸轮轮廓形状和凸轮机构的工作性能取决于从动件运动规律.显然在印刷机的设计中.此凸轮机构从动件运动规律完全取决于所需补偿量的变化规律.
（1）凸轮机构从动件运动规律的确定
1) 设版台传动系统未安装补偿凸轮机构.且下齿条为固定齿条.编主程序对此传动系统进行运动分析.可求出版台的位移曲线Sp-φ(φ为曲柄AB的转角, Sp为版台位移)及速度曲线Vp-φ:
2) 编主程序对滚筒的传动系统进行运动分析.求出滚筒表面点的位移曲线Sc-φ(Sc为滚筒表面点转过的弧长)及速度曲线Vc-φ:
3) 按上述速度曲线与位移曲线.选定同步区(即压印区).同步区的始点一般应为同速点(即版台运动速度与滚筒表面点速度相同的点).同步区应根据压印行程要求(即印刷纸张的长度)选在速度变化较小的区域.即∣△V∣=∣Vp-Vc∣较小的区域.
4) 设同步区始点为O点.从O点开始.将同步区分成n段.得到(n＋1)个分点.则可依次求出:
△Sp(i) = Sp(i) －Sp(o) i =(1,2,3,……，n)
△Sc(i) = Sc(i) －Sc(o) i =(1,2,3,……，n)
△S(i) = Sp(i) －Sc(i) i =(1,2,3,……，n)
然后.在△S-φ坐标中描出△S(i)(i=1,2,3,……，n)各点.并将它们光滑联接.即得到曲线.此曲线就是补偿凸轮从动件在压印区的位移曲线.也就是从动件的推程运动规律.另外再选择合适的过渡曲线作为从动件的回程运动规律.
（2）绘制补偿凸轮轮廓
选择合适的从动件结构型式并考虑其它因素来选择凸轮机构的基本参数.用图解法设计凸轮轮廓曲线.
四、程序设计
1、所调用的子程序及功能
1) void CFI
功能：由曲柄滑块机构行程求Φ3（先由s求得Ψ1和Ψ3，而后求得Φ3）。
2) void CPSI
功能：由滑块位移求得对应的Φ1。
3) void CRLE
功能：设计曲柄滑块机构。
4) void SLNPD
功能：用高斯消去法解线性方程组。
5）void PIVOT
功能：用列主元消除法解线性方程组。
6) void SQU
功能：用函数平方逼近法设计四杆机构。
7) void EQU
功能：解一元二次方程。
8) void POS1
功能：由SET[3]求SET[1]和SET[2]。 9) void POS2
功能：由SET[1]求SET[2]和SET[3]. 10) void POS3
功能：由FAI[1]求FAI[2]。 11) void VEL
功能：调用void POS1 ，由SET[3]求SET[1]和SET[2]，求版台速度VF ，求滚筒表面的点的线速度VCIR 。
12) void ACCE
功能：由DSET[3]求出DSET[1]和DSET[2]，求出角加速度DDSET1。 13)void SCI
功能：计算滚筒滚过的弧长。
13) void WRT
功能：将计算结果打印出来。
2、所编程序的框图
真
假
假
开始
定义λ,δ及最大行调用CRLE 确定曲柄滑块R,，E ，L 判断最小传动角 定义ψ10，ψ30
，H[5],S[11]及循环变量i=1 i<=10 S[i]=130+((370-130)*i)/10; 调用CFI 确定φ3i 调用CPSI 确定φ1i 定义DL=55.0 (即l 4)，调用SQU 确定双曲柄机构 定义所需变量及已知数据 定义计数变量IFA=0 IFA<=360
真
调用POS3确定曲柄滑块位置角FAI[3]
SET[1]=(IFA+14.84722+90)*3.1415926，同时，求得版台位移S P 调用POS2确定机构I位置角SET[4]
确定SSET[3]
调用POS1确定机构II位置角SSET
确定ALP的值，确定SSET[1]
调用VEL求出版台、滚筒的速度Vp、Vc
调用SCI求出滚筒转过的弧长
DSET[3]=7.85
调用ACCE求角加速度DDSET1
写出滑块加速度方程
DSSET[3]=7.85
调用ACCE求角加速度DDSSET1
写出滚筒表面切向、法向及全加速度表达式
输出程序结果
结束
3、主程序如下
#include
#include
void CFI(double CAMA10,double FI0,double H[],double S[],double FI[]);
void CPSI(double 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 A[][4],double B[]);
void POS1(double TL[],double SSET[],int I1,int I2);
void POS2(double TL[],double SET[],int I3,int I4);
void POS3(double 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,double 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,TL[4],GAMA5,GAMA6,K;
printf(" 设计曲柄滑块机构的,计算出曲柄的长度R,连杆的长度L,滑块的偏心距e,版
台行程2*HD:\n\n");
CRLE(ALAMT,ER,HD0,HD,TL);
printf(" 计算滑块行程的最小传动角:");
GAMA5=acos((1-ER)/ALAMT);
printf("GAMA5=%f(DEGREE)\n\n",GAMA5*180/3.14);
printf(" 计算滑块回程的最小传动角:");
GAMA6=acos((1+ER)/ALAMT);
printf("GAMA6=%f(DEGREE)\n\n",GAMA6*180/3.14);
printf(" 计算曲柄滑块机构的行程速比系数:");
K=(3.1415926+asin(ER/(ALAMT-1))-asin(ER/(ALAMT+1)))/(3.1415926-asin(ER/(ALAMT-1 ))+asin(ER/(ALAMT+1)));
printf("K=%f\n\n",K);
printf(" 曲柄滑块机构的运动分析");
int i;
double BATA=0.2591325,TLL[]={0.0,0.0,2.22803,0.2591325};
double SP,SET[3],ALP;
double FAI[3],DL=55.0,TL1[5],VF,VCIR,SSET[3],SCIR,FAII=0;
double
S[11],GAMA10=0.537406,FI0=1.943799,H[]={0.0,145.0,178.0,175.0,65.5},FI[11],PSI[ 11];
S[0]=130.0,S[10]=370.0;
for(i=1;i<11;i++)
{
S[i]=S[0]+(S[10]-S[0])*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);/*设计四杆机构*/
printf(" 随着FAII角度变化,版台位移,速度,滚筒位移,速度结果如下:\n\n");
FAI[1]=0.0;
for(i=0;i<360;i++)
{
FAI[1]=FAI[1]-3.1415926/180;
SET[1]=BATA+3.1415926/2+FAI[1];
POS2(TL1,SET,1,2);/*由STE[1]求STE[2]和SET[3]*/
POS3(TL,FAI);/*由FAI[1]求FAI[2]*/
ALP=SET[3]-3.1415926;
VEL(ALP,&VF,&VCIR,TL1,H,TL,TLL,SET,SSET,FAI);
SCI(i,SSET[1],&SCIR);
SP=2*(sqrt(pow((TL[1]+TL[2]),2)-pow(TL[3],2))-TL[1]*cos(FAI[1])-TL[2]*cos(FAI[2 ]));
printf(" FAII=%10.4f SP=%10.4f VF=%10.4f SCIR=%10.4f VCIR=%10.4f\n",fabs(FAI[1])*180/3.1415926,SP,VF,SCIR,VCIR);
}/*版台SP,VF与曲柄连杆转角FAI的关系*/
printf("\n");
printf(" 设计凸轮机构\n\n");
printf(" 凸轮机构的补偿位移以及对应的X,Y坐标:\n\n");
double SP1,SCIR1,SSP,SSCIR,SS,SP0,SCIR0,rb=40,X,Y;int I;
FAI[1]=-8*3.1415926/180;SP0= 10.865851;SCIR0= 12.645137;
double FAI1=0.0;
for(I=0;I<160;I++ )
{
SET[1]=BATA+3.1415926/2+FAI[1];
POS2(TL1,SET,1,2);/*由STE[1]求STE[2]和SET[3]*/
POS3(TL,FAI);/*由FAI[1]求FAI[2]*/
ALP=SET[3]-3.1415926;
VEL(ALP,&VF,&VCIR,TL1,H,TL,TLL,SET,SSET,FAI);
SCI(i,SSET[1],&SCIR);
SP=2*(sqrt(pow((TL[1]+TL[2]),2)-pow(TL[3],2))-TL[1]*cos(FAI[1])-TL[2]*cos(FAI[2
]));
SP1=SP;
SCIR1=SCIR;
SSP=SP1-SP0;
SSCIR=SCIR1-SCIR0;
SS=SSP-SSCIR;
X=(SS+rb)*sin(fabs(FAI[1]+0.139626));
Y=(SS+rb)*cos(fabs(FAI[1]+0.139626));/*凸轮工作行程的坐标*/
printf(" FAI1=%10.4f SS=%10.4f X=%10.4f Y=%10.4f\n",fabs(FAI[1]+0.139626)*180/3.1415926,SS,X,Y);
FAI[1]=FAI[1]-3.1415926/180;
}
}
4、主程序子程序中主要参数说明
ALAMT—λ（L为连杆长，R为曲柄长）（=L/R）
ER—δ=e\R(e为偏距)
HD0—滑块的最大行程
H—将求得的L、R、e圆整后算出的行程长
TL[4]—由R、L、e组成的一维数组
GAMA10—ψ10 （对应于压印区的初始位置）
FI0—φ30
TL2—滚筒双曲柄四杆机构h1，h2，h3，h4组成的四元数组
S—滑块位移（数组变量名）
FI[N]—对应于滑块的N个位置，N个φ3的值组成的数组
PSI[N]—对应于滑块的N个位置，N个φ1的值组成的数组
DL—四杆机构机架长
TL1—版台传动系统中铰链四杆机构杆长组成的四元数组
SET—版台传动系统中铰链四杆机构各杆位置角组成的三元数组
FAI—曲柄滑块机构的曲柄、连杆的位置角组成的二元数组
ALP—α角
W—角速度
RCIR—滚筒半径
VF—版台速度
VCIR—滚筒表面点线速度
TLL—三个角度组成的数组（对应实元为角度τ、（α+α′）、β组成的数组） SSET—滚筒传动系统中的铰链四杆机构各杆位置角组成的三元数组
IFA—计数变量
SP—版台位移
SCIR—滚筒滚过的弧长
AP—版台移动加速度
ACIRT—滚筒表面点切向加速度
ACIRN—滚筒表面点法向加速度
ACIR—滚筒表面点全加速度
5、程序运行结果
见附录一
6、版台位移，速度以及滚筒位移，速度曲线
程序运行结果
设计曲柄滑块机构的,计算出曲柄的长度R,连杆的长度L,滑块的偏心距e,版台行程2*HD: HD0 = 397.5000
R0 = 197.9511
L0 = 702.7263
E0 = 60.3751
HD = 397.6061
R = 198.0000
L = 702.5000
E = 60.5000
2HD = 795.2122
计算滑块行程的最小传动角:GAMA5=78.749943(DEGREE)
计算滑块回程的最小传动角:GAMA6=68.466684(DEGREE)
计算曲柄滑块机构的行程速比系数:K=1.034196
曲柄滑块机构的运动分析ALFA0' = 2.2280313(RADIAN), 127.6567946(DEGREE)
FI = (DEGREE)
185.4974 194.6407 204.1320 214.1328
224.7622 236.1047 248.2213 261.1656
275.0062
PSI = (DEGREE)
140.0063 146.5251 153.0455 159.6759
166.5326 173.7571 181.5434 190.1939
200.2616
{C} {R}
7.738560 -4.135862 -8.317899 4.844368
-4.135862 2.494538 4.553791 -3.204841
-8.317899 4.553791 9.000000 -5.408326
P0 = 1.075718, P1 = -2.870783, P2 = 1.845815
N = 1.075718, U = 0.374713, M = 0.956180, A/A = 1.000000
L10 = 157.8931, L20 = 140.3473, L30 = 146.7792, L40 = 55.0000
L1 = 158.0000, L2 = 140.5000, L3 = 147.0000, L4 = 55.0000
随着FAII角度变化,版台位移,速度,滚筒位移,速度结果如下:
FAII= 1.00 SP= 1.8257 VF= 325.9987 SCIR= 0.0000 VCIR= 776.4891
FAII= 30.00 SP= 85.6777 VF= 1857.5444 SCIR= 55.0678 VCIR= 797.6499 FAII= 60.00 SP= 272.7410 VF= 2368.3289 SCIR= 132.3870 VCIR= 1101.3747 FAII= 90.00 SP= 490.5096 VF= 2011.6638 SCIR= 282.7478 VCIR= 2060.2228
FAII=120.00 SP= 668.7410 VF= 1523.0945 SCIR= 516.4871 VCIR= 2275.7295
FAII=150.00 SP= 771.5698 VF= 900.3917 SCIR= 683.8326 VCIR= 1842.6625 FAII=180.00 SP= 793.1507 VF= -354.4082 SCIR= 784.5806 VCIR= 1603.7050 FAII=210.00 SP= 736.9883 VF=-2194.4516 SCIR= 854.6443 VCIR= 1448.8428 FAII=240.00 SP= 607.5718 VF=-3876.8622 SCIR= 912.5695 VCIR= 1315.9752 FAII=270.00 SP= 419.1064 VF=-4487.4914 SCIR= 967.1847 VCIR= 1178.1530 FAII=300.00 SP= 211.5718 VF=-3687.4153 SCIR= 1021.7701 VCIR= 1026.4180 FAII=330.00 SP= 51.0962 VF=-1861.4453 SCIR= 1075.9144 VCIR= 877.6878
FAII=360.00 SP= 1.1507 VF= 259.9156 SCIR= 1129.1829 VCIR= 778.2402
设计凸轮机构
凸轮机构的补偿位移以及对应的X,Y坐标:
FAI1= 0.0000 SS= 0.0000 X= 0.0000 Y= 40.0000
FAI1= 30.0000 SS= 57.3930 X= 48.6965 Y= 84.3448
FAI1= 60.0000 SS= 171.0261 X= 182.7540 Y= 105.5130
FAI1= 90.0000 SS= 202.6902 X= 242.6902 Y= -0.0001
FAI1= 120.0000 SS= 135.8114 X= 152.2571 Y= -87.9058
FAI1= 150.0000 SS= 71.5583 X= 55.7791 Y= -96.6123
一、将数据导入execl中，画出版台位移，速度以及滚筒位移，速度关于转角的关系
凸轮补偿位移与转角FAI的关系
目录
一、工作原理 平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅板上凸出的痕迹借助于油墨压印到纸张上。平台印刷机一般由输纸、着墨（即将油墨均匀涂抹在嵌于版台上的铅板上）、压印、收纸等四部分组成。如图1-1所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的卷筒与嵌有铅板的版台之间进行的。整部机器中各机构的运动均由同一电动机驱动。运动由电动机经过减速装置i后分成两路，一路经传动机构Ⅰ带动版台作往复直移运动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。版台工作行程中有三个区段。在第一区段中，送纸、着墨机构相继完成输纸、着墨作业；在第二区段中，滚筒和版台完成压印动作；在第三区段中，收纸机构进行收纸作业。
图1-1 二、机器的运动方案分析及选择 (一)设计基本要求 （1）要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：版台作往复直移运动，滚筒作连续间歇转动 （2）为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等。 （3）为保证整个幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内（应尽可能小）； （4）平台印刷机分为低速型和高速型两种类型，两种类型任选一种进行设计。低速型所要求实现的成产率1920~2000张/小时、版台往复运动的行程长度为730mm，压印区段长度为440mm，滚筒直径为232mm，电动机功率为1.5KW，转速为940r/min。高速型所要求实现的成产率4000~4500张/小时、版台往复运动的行程长度为795mm，压印区段长度为415mm，滚筒直径为350mm，电动机功率为3.0KW，转速为1450r/min。 (5)要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。 （二）主传动运动方案分析及选择 根据前述设计要求，我们选用低速型，版台应作往复移动，行程较大，且尽可能使工作行程中有一段匀速运动(压印区段)，并有急回特性；滚筒作间歇(滚停
机械原理课程设计说明书 ——平台印刷机主传动机构运动简图设计设计名称平台印刷机主传动机构运动简图设计 专业机械设计制造及其自动化 08622班 姓名 指导教师 时间2010-7-7
目录 一、设计题目 (3) 1、设计条件与要求 (3) 2、原理图 (3) 二、机械运动方案的选择 (3) 1、平台印刷机主要机构及功能 (3) 2、实现功能的方案 (4) 3、设计方案的拟定和比较及设计思路概述 (4) 4、平台印刷机设计数据 (5) 三、对选定机构的运动分析与设计 (5) 1、曲柄滑块机构综合分析 (5) （1）机构的运动几何关系 (5) （2) 参数选择 (6) 2、双曲柄机构的运动分析 (7) （1）曲柄滑块位移计算Ψ (7) （2）由Ψ1求Ψ3 (8) 3、曲柄滑块机构的位置分析 (8) 4、凸轮机构的设计 (9) （1）凸轮机构从动件运动规律的确定 (9) （2）绘制补偿凸轮轮廓 (10) 四、程序设计 (10) 1、所调用的子程序及功能 (10) 2、所编程序的框图 (11) 3、主程序如下 (13) 4、主程序子程序中主要参数说明 (16) 5、程序运行结果 (17) 6、版台位移，速度以及滚筒位移，速度曲线 (17) 五、总结 (17) 六、参考文献 (18)
一、设计题目 1、设计条件与要求 工作原理：平台印刷机的工作过程由输纸，着墨，压印和收纸四部分组成，主运动是压印，由卷有空白纸张的滚筒与镶着铅字的版台之间纯滚动来完成。滚筒与版台表面之间的滑动会造成字迹模糊，是不允许的。因此，对运动的主要要求是：其一，版台的移动速度严格等于滚筒表面的圆周速度；其二，为了提高生产率，要求版台的运动有急回特性。有一台电动机驱动。需设计满足上述两个要求的传动机构。执行件的运动为滚筒连续转动和版台往返移动。 2、原理图 图1 二、机械运动方案的选择 1、平台印刷机主要机构及功能 主要机构： 1) 传动机构I——从电动机到版台的运动链；
目录 一、工作原理 (3) 二、机器的运动方案分析及选择 (3) (一)设计基本要求 (3) （二）主传动运动方案分析及选择 (4) （三）方案比较及组合 (6) 三、机构系统的尺寸设计 (7) （一）曲柄滑块运动尺寸设计 (7) （二）凸轮的设计 (7) （三）机构运动、位移、速度、加速度分析 (8) 四、数据验证分析 (15) 五、机器运动简图 (17) 六、运动循环图 (18) 七、传动系统方案设计 (18) 八、总结与感想 (19) 九、参考文献 (20)
一、工作原理 平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅板上凸出的痕迹借助于油墨压印到纸张上。平台印刷机一般由输纸、着墨（即将油墨均匀涂抹在嵌于版台上的铅板上）、压印、收纸等四部分组成。如图6-9所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的卷筒与嵌有铅板的版台之间进行的。整部机器中各机构的运动均由同一电动机驱动。运动由电动机经过减速装置i后分成两路，一路经传动机构Ⅰ带动版台作往复直移运动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。版台工作行程中有三个区段。在第一区段中，送纸、着墨机构相继完成输纸、着墨作业；在第二区段中，滚筒和版台完成压印动作；在第三区段中，收纸机构进行收纸作业。 二、机器的运动方案分析及选择 (一)设计基本要求 （1）要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：版台作往复直移运动，滚筒作连续间歇转动 （2）为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等。 （3）为保证整个幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内（应尽可能小）；
设计题目：平台印刷机主传动机构运动简图设计 学院： 专业： 班级： 设计者： 学号： 指导教师： 2010年7月7日
一、设计题目：平台印刷机的主传动机构的运动简图的设计 设计条件：平台印刷机的工作过程有输纸、着墨、压印和收纸四部分组成，主运动是压印卷有空白纸张的滚筒与嵌有铅字的版台之间纯滚动来完成。设计的条件是版台的移动速度严格等于滚筒表面的圆周速度，再次为了提高生产的效率，要求版台的运动有急回运动特性。 二、机械运动方案的确定与论证 由电动机到版台之间的运动是将转动转化成平面的运动。这种转换运动的方法有很多种，常见的方法有摩擦传动、齿轮齿条传动、螺旋机构传动、凸轮机构传动、曲柄滑块机构以及组合机构等。此设计课题的要求为了提高生产效率要求版台的运动具有急回特性，因此我们要在凸轮传动机构、曲柄滑块机构以及组合机构中选取最佳方案。 由此分析我们可以采取可以实现较好机械运动条件的组合运动的方案。在组合运动机构之中，采用曲柄滑块机构和双曲柄机构以及凸轮机构等进行组合。在传动链的终端要求滚筒和版台的瞬时速度必须相等，这样才不会出现字迹模糊。当主传动机构不能满足上述条件的时候我们还需要设计补偿机构来调节。补偿机构可以采用凸轮传动机构来实现，凸轮传动机构具有传递精度高的优点。可以实现对机构误差的微细调节。 传动机构Ⅰ的参考方案可由双曲柄机构 AABB和曲柄滑块机构BCD串联组成，将曲柄AA的转动转变为D点往复运动。当齿条固定不动的时候，中心为D 的行星齿轮将带动齿条移动，并且将齿条固定在印刷版台的下部，以期实现齿条与版台的联动。下部的齿条与有凸轮组成的补偿机构相连实现补偿。其中凸轮与从动曲柄BB为同一构件，主动曲柄AA的转动与滚筒的转动同步。当上部与版台固结的齿条的工作移动速度偏离要求的时候，可以通过凸轮的轮廓曲线进行调节，控制下部齿条补偿移动来补偿误差。
实验一机构运动简图测绘与分析实验 一、实验目的 1．根据机构模型，掌握正确绘制平面机构运动简图的方法和技能。 2．验证和巩固机构自由度的计算，进一步理解机构自由度的概念。 3．应用机构自由度的计算方法，分析平面机构运动的确定性。 4．掌握平面机构的组成原理，能够对平面机构进行结构分析。 二、实验设备 1、机构模型（铆钉机构B1、简易冲床B 2、装订机机构B 3、鄂式破碎机B 4、步进输送机B 5、假肢膝关节机构B 6、机械手腕部机构B 7、抛光机B 8、牛头刨床B 9、制动机构B10等）； 2．所用工具：钢板尺、游标卡尺、三角板、铅笔、圆规、橡皮、纸（除钢板尺和游标卡尺外，其余学生自备）。 三、实验内容 1. 选择5种机构模型进行测量，绘制机构运动简图； 2. 计算机构自由度，并注明其活动构件数、低副数、高副数，然后代入公式进行计算。 3．对所选择的机构进行结构分析，确定机构的级别。 四、实验原理、方法和手段 在对现有机械设备进行分析或设计新的机械设备时，都需要运用其机构运动简图。而机构各部分的运动是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的数目、类型，运动副相对位置和构件的数目来确定的，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及运动副的具体构造等无关。所以，只要根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，就可以用运动副的代表符号和简单的线条把机构的运动简图画出来。
常用符号见下表： 1、机构运动简图的概念 抛开构件的复杂外形和运动副的具体结构，利用简单的线条和规定的符号来代表每一个构件和运动副，并按一定的比例将机构的运动特征表达出来的简单图形称为机构运动简图。机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性，因而可以根据该图对机构进行运动分析和动力分析。 2、测绘方法 （1）分析运动情况。绘制机构运动简图时，首先要把该机器或模型的实际构造和运动情况搞清楚。为此，先应确定出原动件和从动件，再使被测机器或模型缓慢运动，然后按照运动的传递路线，把原动件和从动件之间的各构件的运动情况观察清楚，尤其应注意有微小
机械原理课程设计说明书 设计题目：平台印刷机主传动机构运动简图设计 学院：动力与机械学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级：班 姓名： 学号： 指导教师：胡基才 201年月日
一、设计题目：平台印刷机的主传动机构的运动简图的设计 设计条件：平台印刷机的工作过程有输纸、着墨、压印和收纸四部分组成，主运动是压印卷有空白纸张的滚筒与嵌有铅字的版台之间纯滚动来完成。设计的条件是版台的移动速度严格等于滚筒表面的圆周速度，再次为了提高生产的效率，要求版台的运动有急回运动特性。 二、机械运动方案的确定与论证 由电动机到版台之间的运动是将转动转化成平面的运动。这种转换运动的方法有很多种，常见的方法有摩擦传动、齿轮齿条传动、螺旋机构传动、凸轮机构传动、曲柄滑块机构以及组合机构等。此设计课题的要求为了提高生产效率要求版台的运动具有急回特性，因此我们要在凸轮传动机构、曲柄滑块机构以及组合机构中选取最佳方案。 由此分析我们可以采取可以实现较好机械运动条件的组合运动的方案。在组合运动机构之中，采用曲柄滑块机构和双曲柄机构以及凸轮机构等进行组合。在传动链的终端要求滚筒和版台的瞬时速度必须相等，这样才不会出现字迹模糊。当主传动机构不能满足上述条件的时候我们还需要设计补偿机构来调节。补偿机构可以采用凸轮传动机构来实现，凸轮传动机构具有传递精度高的优点。可以实现对机构误差的微细调节。 传动机构Ⅰ的参考方案可由双曲柄机构 AABB和曲柄滑块机构BCD串联组成，将曲柄AA的转动转变为D点往复运动。当齿条固定不动的时候，中心为D 的行星齿轮将带动齿条移动，并且将齿条固定在印刷版台的下部，以期实现齿条与版台的联动。下部的齿条与有凸轮组成的补偿机构相连实现补偿。其中凸轮与从动曲柄BB为同一构件，主动曲柄AA的转动与滚筒的转动同步。当上部与版台固结的齿条的工作移动速度偏离要求的时候，可以通过凸轮的轮廓曲线进行调节，控制下部齿条补偿移动来补偿误差。
1-1至1-4解机构运动简图如下图所示。 图 1.11 题1-1解图图1.12 题1-2解图 图1.13 题1-3解图图1.14 题1-4解图 1-5 解 1-6 解 1-7 解 1-8 解 1-9 解 1-10 解 1-11 解 1-12 解 1-13解该导杆机构的全部瞬心如图所示，构件1、3的角速比为： 1-14解该正切机构的全部瞬心如图所示，构件3的速度为： ，方 向垂直向上。 1-15解要求轮1与轮2的角速度之比，首先确定轮1、轮2和机架4三个构件的三个瞬心，
即，和，如图所示。则：，轮2与轮1的转向相反。1-16解（1）图a中的构件组合的自由度为： 自由度为零，为一刚性桁架，所以构件之间不能产生相对运 动。 （2）图b中的CD 杆是虚约束，去掉与否不影响机构的运动。故图b中机构的自由度为： 所以构件之间能产生相对运动。 题2-1答: a ），且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ），且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ），不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ），且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 题2-2解: 要想成为转动导杆机构，则要求与均为周转副。 （ 1 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。见图2-15 中位置和 。 在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）； 在中，直角边小于斜边，故有：（极限情况取等号）。 综合这二者，要求即可。 （ 2 ）当为周转副时，要求能通过两次与机架共线的位置。见图2-15 中位置 和 。 在位置时，从线段来看，要能绕过点要求：（极限情
况取等号）； 在位置时，因为导杆是无限长的，故没有过多条件限制。 （ 3 ）综合（ 1 ）、（ 2 ）两点可知，图示偏置导杆机构成为转动导杆机构的条件是： 题2-3 见图 2.16 。 图2.16 题2-4解: （1 ）由公式，并带入已知数据列方程有： 因此空回行程所需时间； （2 ）因为曲柄空回行程用时， 转过的角度为， 因此其转速为：转/ 分钟 题2-5
目录 一、工作原理 (2) 二、机器的运动方案分析及选择 (3) （一）设计数据 (3) （二）设计基本要求 (3) （三）主传动运动方案分析及选择 (3) （四）方案比较及组合 (8) （五）运动循环图 (9) 三、平台打印机机构系统——凸轮从动件的设计 (10) 四、机器运动简图 (12) 五、机械设计总结与感想 ...................................................... 一、工作原理 平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅板上凸出的痕迹借 助于油墨压印到纸张上。平台印刷机一般由输纸、着墨（即将油墨均 匀涂抹在嵌于版台上的铅板上）、压印、收纸等四部分组成。如图 6-9所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的卷筒与嵌有铅板的 版台之间进行的。整部机器中各机构的运动均由同一电动机驱动。运 动由电动机经过减速装置i后分成两路，一路经传动机构Ⅰ带动版台 作往复直移运动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回转运动。当版台 与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。版台工作行程中有三个 区段。在第一区段中，送纸、着墨机构相继完成输纸、着墨作业；在
第二区段中，滚筒和版台完成压印动作；在第三区段中，收纸机构进 行收纸作业。 图--1 二、机器的运动方案分析及选择 (一)设计数据 （1）要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：版台作往复直移运动，滚筒作连续间歇转动 （2）为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等。（3）为保证整个幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内（应尽可能小）； （4）要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。 （三）主传动运动方案分析及选择 根据前述设计要求，我们选用低速型，版台应作往复移动，行程较大，且尽可能使工作行程中有一段匀速运动(压印区段)，并有急回特性；滚筒作间歇(滚停式)或连续(有匀速段)转动。这些运动要求不一定都能得到满足。但一定要保证版台和滚筒在压印段内保持纯滚动关系，即滚筒表面点的线速度和版台速度相等，这可在运动链中加 入运动补偿机构，使两者运动达到良好的配合。由此出发构思方案。 （1）版台传动机构方案
设计平台印刷机的版台的传动机构Ⅰ及滚筒的 传动机构Ⅱ HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
目录 一、工作原理 平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅板上凸出的痕迹借助于油墨压印到纸张上。平台印刷机一般由输纸、着墨（即将油墨均匀涂抹在嵌于版台上的铅板上）、压印、收纸等四部分组成。如图6-9所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的卷筒与嵌有铅板的版台之间进行的。整部机器中
各机构的运动均由同一电动机驱动。运动由电动机经过减速装置i后分成两路，一路经传动机构Ⅰ带动版台作往复直移运动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。版台工作行程中有三个区段。在第一区段中，送纸、着墨机构相继完成输纸、着墨作业；在第二区段中，滚筒和版台完成压印动作；在第三区段中，收纸机构进行收纸作业。 二、机器的运动方案分析及选择 (一)设计基本要求 （1）要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：版台作往复直移运动，滚筒作连续间歇转动 （2）为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等。 （3）为保证整个幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内（应尽可能小）； （4）不同类型的平台印刷机的要求实现的生产率（即每小时印刷张数），版台往复运动的行程长度及其他设计参数 （二）主传动运动方案分析及选择 根据前述设计要求，版台应作往复移动，行程较大，且尽可能使工作行程中有一段匀速运动(压印区段)，并有急回特性；滚筒作间歇(滚停式)或连续(有匀速段)转动。这些运动要求不一定都能得到满足。但一定要保证版台和滚筒在压印段内保持纯滚动关系，即滚筒表面点的线速度和版台速度相等，这可在运动链中加入运动补偿机构，使两者运动达到良好的配合。由此出发构思方案。 1、版台传动机构方案 方案一：六杆机构。图3-9所示六杆机构的结构比较简单，加工制造比较容易；作住复移动的构件5（即版台）的速度是变化的，有急回特性。有扩大行程的作用；但由于构件数较多，故机构刚性差，不宜用于高速；此外，此机构的分析计算比较复杂。 图 3-9 图 3-10
机械设计基础 1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。
1-5 解 F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-6 解F =H L P P n --23=111283-?-?=1 1-7 解F =H L P P n --23=011283-?-?=2
1-8 解F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-9 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-10 解F =H L P P n --23=212293-?-?=1 1-11 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-12 解F =H L P P n --23=03233-?-?=3 2-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 题2-1图 答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的
构件为原动件。 题2-3图 解： 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。
《机械原理课程设计》 题目：设计平台印刷机的版台的传动机构I及滚筒 的传动机构H 学校：辽东学院 系别：机械系 专业：机械设计制造及其自动化 班级：B0802 设计者：韩遵丞（组长） 指导教师：佟瑞宏 目录 一、工作原理 (2) 二、 ............................................. 机器的运动方案分析及选择 (2) （一）设计基本要求 (2) （二）.......................................... 主传动运动方案分析及选择2 （三）..................................... 方案比较及组合4 三、 ........................................ 机构系统的尺寸设计4 （一）........................................ 曲柄滑块运动尺寸设计4
（二）........................... 凸轮的设计4 （三）.............................................. 机构运动、位移、速度、加速度分析 .. (5) 四、数据验证分析 (5) 五、机器运动简图 (5) 六、运动循环图 (5) 七、传动系统方案设计 (6) 八、总结与感想 (6) 九、参考文献 (7) 一、工作原理 平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅板上凸出的痕迹借助于油墨压印到纸张上。平台印 刷机一般由输纸、着墨(即将油墨均匀涂抹在嵌于版台上的铅板上)、压印、收纸等四部分组成。 如图6-9所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的卷筒与嵌有铅板的版台之间进行的。整部机器中各机构的运动均由同一电动机驱动。运动由电动机经过减速装置i后分成两路，一路经传动机 构I带动版台作往复直移运动，另一路经传动机构n带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。版台工作行程中有三个区段。在第一区段中，送纸、着墨机构相继完成输纸、着墨作业；在第二区段中，滚筒和版台完成压印动作；在第三区段中，收纸机构进行收纸作业。 二、机器的运动方案分析及选择 (一)设计基本要求 (1)要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：版台作往复直移运动，滚筒作连续间歇转动 (2)为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等。 (3)为保证整个幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内(应 尽可能小)； (4 )平台印刷机分为低速型和高速型两种类型，两种类型任选一种进行设计。低速型所要求实现 的成产率1920~2000张/小时、版台往复运动的行程长度为730mm压印区段长度为440mm滚筒
实验一机构运动简图的测绘及分析 一、实验目的： 1、掌握机构运动简图测绘的基本方法； 2、巩固机构自由度的计算。并验证机构具有确定运动的条件； 3、通过对机构进行结构分析，了解结构的组成原理 二、设备和工具 机器和机构模型量具铅笔橡皮和草稿纸 三、实验原理 机构运动与机构中的构件的数目、构件组成运动副的形式以及各运动副的相对位置有关，而与构件的复杂外形和运动副的具体结构无关，因此，在工程上对 机构进行结构分析、运动分析和力分析时可以用机构运动简图来进行。 机构运动简图既简单又能正确地反映一部机器的运动特征，因此，正确地测量和绘制机构运动简图是机械设计的重要组成部分、 四、实验方法与步骤 1、观察机构的运动，弄清构件的数目 缓慢移动被测的及其或机构模型，从原动件开始，根据运动传递路线，仔细观察相连接的两构件是否有相对运动，特别要注意那些运动很微小的构件，从而弄清楚组成机构的构件数目。 2、判别运动副类型 一般，从原动件开始，遵循运动传递的顺序，仔细观察各相邻构件之间的相对运动性质。由此确定机构中运动副的类型、数目 3、合理选择视图 一般选择与机构的多数构件运动平面平行的平面作为投影面。必要时也可以
就机构的不同部分选择两个或者两个以上的投影面，然后展开到一张图面上。或者把主运动简图上难于表示清楚的部分，另绘一张局部简图。 对于齿轮机构则可选择与运动平面相垂直的平面作为投影面。总之，以简单清楚的把机构的运动情况表示出来为原则。 4、画出机构运动简图的草图，计算机构的自由度。 将原动件转到某一位置（即可看清多数活动构件和运动副的位置）。在草稿纸上按照规定的符号，目测尺寸使实物与图形大致成比例，徒手画出机构运动简图的草图，然后计算机构的自由度，并将草图与实物对照，观察是否和实物相符合。 5、画正式的机构运动简图。 确定尺寸比例尺，认真测量机构各运动副之间的相对位置参数，在实验报告纸上用三角板和圆规，将上述草图按照选定的比例尺卩1（构件的真实长度与图示长度的比值，单位为m/mn或mm/mn画出正式的机构运动简图。 注：对于某些不便直接测定的机构尺寸，可首先分析其机构的性质，采用间接测量的办法。
实验一机构运动简图的测绘和分析 一.实验目的 1.学会根据各种机械实物或模型，绘制机构运动简图； 2.分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构自由度的计算方法； 3.加深对机构结构分析的了解。 二.设备和工具 1.各类典型机械的实物（如：缝纫机等） 2.各类典型机械的模型（如：内燃机模型、牛头刨床等）； 3.钢皮尺，内外卡钳，量角器（根据需要选用）； 4.三角板，铅笔，橡皮，稿纸（自备）。 三.原理和方法 1.原理 由于机构和运动仅与机构中所有的构件的数目的构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略的符号（如教科书和机械设计手册中有关“常用构件的运动副简图符号”的规定）来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此表明机构的运动特征。表1－1为常用符号示例。 2.方法 （1）确定组成机构的构件数目 测绘时使被测绘机械缓慢运动，仔细观测机构的运动，区分各个运动单元，从而确 定组成机构的构件数目，找出原动件。 （2）测绘运动副的种类、数目 根据相联接两构件的接触情况及相对运动的特点，确定各个运动副的种类。（3）合理选择投影面，坐标和原动件位置 选与机构的各个构件上的点运动平面皆平行的平面，或选能反映机构运动特征的其 他平面做投影面。 转动（或移动）原动件，找出每个构件都能表达清楚的原动件位置。 （4）绘机构运动简图的示意图 徒手按规定的符号，凭目测，使图与实物大致成比例（转动副位置、移动副导路方
位，高副接触点及曲率），从原动件开始，依构件的连接次序，逐渐画出机构运动 简图的示意图。用数字1、2、3……区分构件，用字母A、B、C……区分运动副。（5）绘正式机构运动简图 仔细测量与机构运动有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动导路的方向等，按适 当的比例尺画出正式机构运动简图。 四．步骤和要求 1.对指定绘制的几种机器或机构运动简图，其中至少有一种需按确定的比例尺绘制，其余的可凭目测，使图与实物大致成比例，这种不按比例尺绘制的简图通常称为机构示意图。
平台印刷机设计 一、设计题目简介：平台印刷机 （1）平台印刷机是实现将往复直线移动的铅版上凸出的痕迹借助油墨压印到做圆周运动的滚筒表面的纸张上的印刷机。平台印刷机一般由输纸、着墨、压印、收纸等四部分组成。如图2.1所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的滚筒与嵌有铅版的版台之间进行的。整部机器中各机构的运动均由同一电动机驱动。运动由电动机经过减速器装置后分成两路，一路经过传动机构Ⅰ带动版台作往复直移运动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回 转运动。当版 台与滚筒接 触时，在纸张 上压印出字 迹或图形。 版台工作行 程中有三个 区段，在第一 区段，输纸、 着墨机构，相 继完成输纸 着墨作业。在 第二区段滚 筒和版台完 成压印工作。 在第三区段，收纸机构进行收纸作业。本设计题目主要考虑版台的传动机构Ⅰ和滚筒的传动机构Ⅱ。 通过对平台印刷机主传动机构的运动功能的分析，可知它的基本运动为：版台的往复直线运动，滚筒的连续或停歇运动。 （2）原始数据及设计要求 此机构需要满足传动性要求：①在压印过程中，滚筒与版台之间作纯滚动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台的移动速度相等，以保证压印质量。②版台在压印区内的速度变化限制在一定范围内（即运动尽可能平稳），以保证整个印刷幅面上的印痕浓淡一致。③不同类型的印刷机所实现的生产率、版台往复运动的行程长度及其他设计参数见表2.1
（3）设计任务：①根据工艺动作要求拟定运动循环图。②进行版台的传动机构和滚筒传动机构的类型。③机械运动方案的评定和选择。④根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案，分配传动比，并在图纸上画出传动方案图。⑤对机械传动系统和执行机构进行运动尺寸计算。⑥画出机械运动方案简图。⑦对执行机构进行运动分析，画出运动线图，进行运动模拟。⑧编写设计计算说明书。 二、执行机构方案选择与评价 由设计要求，版台应作较大行程往复移动，且尽可能使工作行程中有一段匀速运动，并有急回特性；滚筒作间歇或连续转动，要满足版台和滚筒在压印段内保持纯滚动关系。这可在运动链中加入运动补偿机构，使两者达到良好的配合，由此出发构思方案。 （1）版台传动机构方案 1：方案a：曲柄滑块-齿轮齿条组合机构，该组合机构的主要特点：由齿轮齿条机构实现运动的放大，版台行程是滑块铰链中心点行程的2倍；而偏置曲柄滑块机构使上齿条（版台）的往复运动具有急回特性。 2：方案b：凸轮-齿轮齿条组合机构，下齿条可移动。该组合机构的主要特点是：齿轮与两个连杆机构的串联，主要是用曲柄滑块机构满足版台的行程放大要求及回程时的急回特性，而用双曲柄机构满足版台在压印区的近似等速的要求。 3：方案c：齿轮齿条可做轴向移动的齿轮齿条机构。改组合机构的主要特点是：其齿轮齿条机构的上下齿条均可移动，且都与版台固接在一起。当采用凸轮机构拨动齿轮沿其轴向滑动时，可使齿轮时而与上齿条啮合，时而与下齿条啮合，实现版台的往复运动。若齿轮作等速传动，则版台作等速往复移动。这将有利于提高印刷质量，使整个印刷幅面的印痕浓淡一致，但由于齿轮的拨动机构较复杂，故只在印刷幅面较大，且对印痕浓淡均匀性要求较高时采用。
实验一 机构运动简图的测绘及分析 一、目的要求 1. 学会根据各种机械实物或模型，绘制机构运动简图，了解运动副及构件的实际结构； 2. 分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构自由度的计算方法； 3. 加深对机构组成原理、机构结构分析的理解。 二、设备和工具 1. 各类典型机械的实物（如：牛头刨床、缝纫机头、插齿机等）； 2. 课本，三角板，铅笔，橡皮，草稿纸（自备）。 三、原理和方法 1．机构运动简图是表征机器和机构传动原理及运动特征的简单的图形，由于机构的运动特性主要与机构的构件数目、构件与构件组成的运动副数目、运动副的类型和同一构件上各运动副的相对位置有关，因此在对机构进行分析时可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造。 2．测绘机构运动简图的方法： （1）使被测机械缓慢运动，从原动件开始仔细观察机构运动的传递路径，了解其工作原理，从而确定组成机构的构件数目。 （2）根据相联接的两构件间的接触情况及相对运动的性质，确定各个运动副的类型。 （3）选择最能描述各构件相对运动关系的运动平面作为投影面，让机械停止在便于绘制简图的位置。从原动件开始，用规定符号及构件的联接次序（一个构件至少与二个构件用运动副相联接）逐步画出机构示意图，然后用数字（1、2、3……）分别标注各构件，用英文字母A 、B 、C ……分别标注各运动副。 (4)仔细测量机构的运动学尺寸(如构件上两回转副的中心距和移动副导路的位置等),按适当的比例尺将示意图画成正规的机构运动简图。 长度比例尺 ()l μ=构件实际长度米图中表示该构件的长度(毫米) (5)按公式 L H 32F n P P =-- 式中： n ——机构活动构件数 P L ——平面低副个数 P H ——平面高副个数 计算机构的自由度,注意局部自由度、复合铰和虚约束。 (6)除去原动件(原动件和机架)、去除虚约束、注意复合铰链中回转副的数目、高副低代后,观察经整理后的机构运动简图中有无IV 级或III 级基本杆组(表4),若没有,则按II 级基本杆组的5种形式将机构拆分.最后根据所含基本杆组的最高级别确定机构的级别。 四、实验步骤 1. 先在草稿纸上徒手绘制机构示意图,标注出必要的运动学尺寸,再按适当比例画成正规的机构运动简图,如果只要求画机构示意图可不进行测量,这时可凭目测使简图中构件的尺寸与实物大致成比例. 2. 计算机构的自由度,并将计算结果与实际机构对照,观察是否相符.否则应重新绘制
09平台印刷机主传动机构设计 一、设计圈目 设计平台印刷机主传动机构。 平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅版上凸出的痕迹借助于油墨压印到纸张上。平台印刷机一般由输纸、着墨(即将油墨均匀涂抹在嵌于版台上的铅版上)、压印、收纸等四部分组成。 如图2．48所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的滚筒与嵌有铅版的版台之间进行的。整部机器中各机构的运动均由同一电动机驱动。运动由电动机经过减速装置i后分成两路，一路经传动机构Ⅰ带动版台作往复直移运动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。 图2.48 平台印刷机工作原理图2.49 版台工作行程三区段版台工作行程中有三个区段(如图2．49所示)。在第一区段中，送纸、着墨机构(未画出)相继完成输纸、着墨作业；在第二区段，滚筒和版台完成压印动作；在第三区段中，收纸机构进行收纸作业。 本题目所要设计的主传动机构就是指版台的传动机构Ⅰ及滚筒的传动机构Ⅱ。 二、原始数据及设计要求 (1)要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：版台作往复直移运动，滚筒作连续或间歇转动； (2)为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等； (3)为保证整个印刷幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内(应尽可能小)； (4)不同类型的平台印刷机所要求实现的生产率(即每小时印刷张数)、版台往复运动的
(5)要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。 三、设计方案及讨论 根据前述设计要求，版台应作往复移动，行程较大，且尽可能使工作行程中有一段匀速运动(压印区段)，并有急回特性；滚筒作间歇(滚停式)或连续(有匀速段)转动，这些运动要求不一定都能得到满足，但一定要保证版台和滚筒在压印段内保持纯滚动关系，即滚筒表面点的线进度和版台速度相同，这可在运动链中加入运动补偿机构，使两者达到良好的配合。由此出发构思方案。 1．版台传动机构方案 (1)六杆机构图2．50所示六杆机构的结构比较简单，加工制造比较容易；作往复移动的构件5(即版台)的速度是变比的，有急回特性，有扩大行程的作用；但由于构件数较多，故机构刚性差，不宜用于高速；此外，此机构的分析计算比较复杂。 图2.50 六杆机构图2.51 曲柄滑块机构与齿轮齿条机构组合 (2)曲柄滑块机构与齿轮齿条机构的组合图2．51所示机构由偏置曲柄滑块机构与齿轮齿条机构串联组合而成。其中下齿条为固定齿条，上齿条与版台固连在一起。此组合机构最重要的特点是版台行程比铰链中心点C的行程大一倍。此外，由于齿轮中心C(相当于滑块的铰链中心)的轨迹对于点A偏置，所以上齿条的往复运动有急回待性。 (3)双曲柄机构、曲柄滑块机构与齿轮齿条机构的串联组合图2．52所示组合机构的下齿条也是可移动的齿条，故可由下齿条输入另一运动，以得到所需的合成运动；当不考虑下齿条的移动时，上齿条(即版台)运动的行程也是转动副中心点C的行程的两倍。这里用两个连杆机构串联主要是考虑到用曲柄滑块机构满足版台的行程要求，而用双曲柄机构满足版台在压印区中近似匀速的要求和回程时的急回特性要求。 图2.52双曲柄机构和差动齿条组合机构图2.53 齿轮齿条机构 (4)齿轮可作轴向移动的齿轮齿条机构图2.53所示齿轮齿条机构的上、下齿条均为可移动的齿条，且都与版台固接在一起。当采用凸轮机构(图中未示出)拨动齿轮沿其轴向滑动动时，可使齿轮时而和上齿条啮合，时而和下齿条啮合，从而实现版台的往复移动；若齿轮作匀速转动，则版台作匀速往复移动。这将有利于提高印刷质量，使整个印刷幅面的印痕浓
机构运动简图的绘制 【一】能力目标 能根据实物绘制机构运动简图 【二】知识目标 1.了解机构组成原理 2.理解自由度、运动副、约束的概念及三者的关系 【三】教学的重点与难点 重点：平面机构的运动简图的绘制。 难点：绘制简图时构件及运动副的表示。 【四】教学方法与手段 多媒体教学，采用动画演示、实例分析、启发引导的教学方式。 【五】教学任务及内容 一、 的组 成 （一） 运动 副 a)， 轴承中的滚动体与内外圈的滚道、图b)啮合中的一对齿廓、图c)滑块与导槽，均保持直接 接触，并产生一定的相对运动。因而它们都构成了运动副。构件上参与接触的点、线、面， 称为运动副的元素。 根据运动副对构件运动形式的约束及两构件接触方式的不同，运动副可如下分类： 1、高副 两构件通过点或线接触组成的运动副称为高副。如图所示，凸轮与从动杆及两齿轮分别 在其接触处组成高副。 2、低副两构件通过面接触组成的运动副称为低副。平面低副可分为转动副和移动副。 （1）转动副若运动副只允许两构件作相对转动，则称该运动副为转动副，也称铰链。 如图所示各构件的联接就是转动副。如果转动副的两构件之一是固定不动的，则称该转 动副为固定铰链。若转动副中两构件都是运动的，则称该转动副为活动铰链。 （2）移动副若运动副只允许两构件沿接触面某一方向相对滑移，则称该运动副为移 动副。如图所示。 y （二）自由度和运动副的约束 O 12
1、构件的自由度 在平面运动中，每一个独立的构件，其运动均可分为三个独立的运动，即沿x轴和y 轴的移动及在xoy平面内的转动。构件的这三种独立的运动称为其自由度，分别用x、y及α为三个独立参数表示。由上述可知：构件的自由度等于构件的独立运动参数。 平面内自由的构件，有3个自由度，而空间内自由的构件，有6个自由度。 2、运动副的约束 当两构件通过运动副联接，任一构件的运动将受到限制，从而使其自由度减少，这种限制就称为约束。每引入一个约束，构件就减少一个自由度。 （1）转动副 2——约束，1——自由度 （2）移动副 2——约束，1——自由度 （3）平面高副 1——约束，2——自由度 （三）运动链和机构 两个以上的构件以运动副联接而构成的系统称为运动链。未构成首末相连的封闭环的运动链称为开链，否则称为闭链。在运动链中选取一个构件固定（称为机架），当另一构件（或少数几个构件）按给定的规律独立运动时，其余构件也随之作一定的运动，这种运动链就成为机构。机构中输入运动的构件称为主动件，其余的可动构件称为从动件。由此可见，机构是由主动件、从动件和机架三部分组成的。 闭链开链 二、平面机构的运动简图 机构的运动简图：撇开那些与运动无关的构件的外形和运动副的具体结构，仅用简单的线条和规定的符号来表示构件和运动副，并按比例定出各运动副的相对位置，表达机构的各构件间的相对运动关系的简图。 （一）构件的表示方法 1、构件 （1）参与形成两个运动副的构件 （2）参与形成三个运动副的构件 2、转动副构件组成转动副时，其表示方法如图。图面垂直于回转轴线时用图a表示；图面不垂直于回转轴线时用图b表示。表示转动副的圆圈，其圆心必须与回转轴线重合。一 3
§4.10 平台印刷机主传动机构设计 一、设计题目 设计平台印刷机主传动机构。 平台印刷机的工作原理是复印原理，即将铅版上凸出的痕迹借助于油墨压印到纸张上。平台印刷机一般由输纸、着墨(即将油墨均匀涂抹在嵌于版台上的铅版上)、压印、收纸等四部分组成。如图4.45所示，平台印刷机的压印动作是在卷有纸张的滚筒与嵌有铅版的版台之间进行的。整部机器中各机构的运动均由同一电动机驱动。运动由电动机经过减速装置i 后分成两路，一路经传动机构Ⅰ带动版台作往复直移运动，另一路经传动机构Ⅱ带动滚筒作回转运动。当版台与滚筒接触时，在纸张上压印出字迹或图形。 图4.45 平台印刷机工作原理图5.46 版台工作行程三区段 版台工作行程中有三个区段(如图4.46所示)。在第一区段中，送纸、着墨机构(未画出)相继完成输纸、着墨作业；在第二区段，滚筒和版台完成压印动作；在第三区段中，收纸机构进行收纸作业。 本题目所要设计的主传动机构就是指版台的传动机构Ⅰ及滚筒的传动机构Ⅱ。 二、原始数据及设计要求 (1) 要求构思合适的机构方案实现平台印刷机的主运动：版台作往复直移运动，滚筒作连续或间歇转动； (2) 为了保证印刷质量，要求在压印过程中，滚筒与版台之间无相对滑动，即在压印区段，滚筒表面点的线速度与版台移动速度相等；
(3) 为保证整个印刷幅面上的印痕浓淡一致，要求版台在压印区内的速度变化限制在一定的范围内(应尽可能小)； (4) 不同类型的平台印刷机所要求实现的生产率(即每小时印刷张数)、版台往复运动的行程长度及其它设计参数见下表： (5)要求机构传动性能良好，结构紧凑，制造方便。 三、设计方案及讨论 根据前述设计要求，版台应作往复移动，行程较大，且尽可能使工作行程中有一段匀速运动(压印区段)，并有急回特性；滚筒作间歇(滚停式)或连续(有匀速段)转动，这些运动要求不一定都能得到满足，但一定要保证版台和滚筒在压印段内保持纯滚动关系，即滚筒表面点的线进度和版台速度相同，这可在运动链中加入运动补偿机构，使两者达到良好的配合。由此出发构思方案。 1．版台传动机构方案 (1)六杆机构图4.47所示六杆机构的结构比较简单，加工制造比较容易；作往复移动的构件5(即版台)的速度是变比的，有急回特性，有扩大行程的作用；但由于构件数较多，故机构刚性差，不宜用于高速；此外，此机构的分析计算比较复杂。
实验一平面机构运动简图绘制和分析 一、实验目的 1．熟悉并掌握机构运动简图绘制的原理和方法，学会根据实际机械和模型绘制机构运动简图的技能； 2．加深和巩固机构自由度的计算方法，并检验机构是否具有确定运动； 3．加深对平面机构结构分析的了解。 二、实验内容及要求 1．以指定的3～4种机构模型或机器为研究对象，进行机构运动简图的绘制； 2．分析所画各机构的构件数、运动副类型和数目，计算机构的自由度，并验证它们是否具有确定的运动； 3．进行机构的结构分析。 三、实验设备和工具 1．各种机器实物和模型； 2．学生自备铅笔、直尺、圆规、橡皮、草稿纸等； 四、实验原理 机器和机构都是由若干构件及运动副组合而成。而机构的运动是由原动件的运动规律、联接各构件的运动副类型和机构的运动尺寸（即各运动副间相对位置尺寸）来决定的。因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简单的线条来代替构件。构件的表示法见图1。用规定的符号代表运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此表明机构的运动特征。常用运动符号示例见表1－1。 五、实验步骤 1、确定组成机构的构件数：缓慢转动机器，沿着运动传递的线路仔细看清各构件间的相对运动(有些相互连接构件间的相对运动非常微小)，从而确定组成机构的构件数目。
2、确定运动副的类型：根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动特点，确定各个运动副的类型。 3、选定视图平面：一般选择与多数构件运动平面平行的平面为视图平面。 4、绘制机构示意图的草图：凭目测在草稿纸上徒手按规定的运动副代表符号，从原动件开始，按各构件的连接次序，用简单的线条代表构件，逐步画出机构示意图的草图。用数字1、2、3……分别标准各构件，用字母 A 、 B 、 C ……分别标准各运动副。 5、计算机构的自由度数，并将计算结果与实际机构的自由度相对照，观察二者是否相符。机构自由度的计算公式：F=3n-2PL-PH (式中： n 为活动构件的数目;P L 为低副的数目; P H 为高副的数目。) 6、测量机构运动尺寸：对转动副测量回转中心间的相对尺寸；对移动副测量导路方向线和与其有关的其他运动副间的相对尺寸。 7、选取适当的比例尺：长度比例尺 ) ()(mm mm l 图纸上所画的长度构件实际长度=μ 8、绘制机构运动简图：按一定的比例尺。用制图仪器画成正式的机构运动简图。 图1 构件的表示法