《递纸机构设计论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《递纸机构设计论文（73页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、目 录摘要ABSTRACT目 录1第一章 绪论11.1平版平版印刷机现状及趋势概述11.2本课题的研究背景、目的和意义11.3本文的组织结构3第二章 递纸机构设计研究系统42.1 递纸机构设计与研究系统流程42.1.1递纸机构的设计模块42.1.2递纸机构的虚拟试验模块52.2 小结6第三章 PZ1020平版印刷机递纸机构类型的选取73.1概述73.2递纸机构的分类73.3递纸机构类型的选取93.3.1 PZ1020型平版印刷机原递纸机构93.3.2 PZ1020型平版印刷机递纸机构改进后的类型93.4小结11第四章 PZ1020平版印刷机递纸机构的设计124.1概述124.2构建递纸机构运动
2、规律124.2.1 递纸机构运动过程分析124.2.2 递纸机构运动规律的选择144.3构建共轭凸轮轮廓曲线294.3.1 主凸轮轮廓曲线确定294.3.2 主凸轮轮廓压力角确定304.3.3 副凸轮轮廓线的计算304.3.4 副凸轮轮廓压力角确定314.3.5 主副凸轮安装角314.4定心下摆式递纸机构的参数化设计324.5小结34第五章 基于共轭凸轮尺寸误差引起的振动分析355.1概述355.2 Pro/E对递纸机构的三维实体建模与虚拟装配355.2.1 递纸机构实体模型分析355.2.2 Pro/E建立递纸机构实体模型365.2.3虚拟装配385.3利用ADAMS对递纸机构的仿真395.
3、3.1 导入递纸机构模型395.3.2 测试图分析415.4 小结45第六章 基于ANSYS的共轭凸轮机构振动模态分析476.1概述476.2模态的基本概念476.3共轭凸轮的模态分析过程486.3.1共轭凸轮的模态分析流程486.3.2共轭凸轮的模态分析结果486.4小结51第七章 总结527.1总结527.2展望52附录54参考文献65在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果67致 谢第一章 绪论第一章 绪论印刷术是我国古代四大发明之一，对人类的文明、社会的进步做出了巨大贡献。印刷是信息交流、传播文化和科技知识的手段，同时也是一个国家的重要的宣传工具，它与人们的日常生活密切相关，除了
4、水和空气都可以印刷，任何人都离不开它。印刷工业是一个朝阳产业，不会衰落。印刷工业可以看成是一个国家经济发达和精神文明程度的标志。在发达国家，印刷工业产值按工业产值排位，均排在前十位，其产值占 总产值的1%以上。因此，印刷工业不仅本身创造了经济效益，而且为推动本国他国家的经济发展，促进商业销售，对内对外交流做出了重要贡献。在我国印刷工业正蓬勃发展地向前发展，有着广阔的前景1。1.1平版平版印刷机现状及趋势概述随着经济的发展和人们生活水平以及审美要求的提高，印刷品作为一种商品必须满足人们的这种要求，而印刷机作为印刷品的实现设备在印刷行业占有举足轻重的地位。目前，在中国印刷机市场上，高端的印刷机可以
5、说仍被国外企业垄断着（例如海德堡，罗兰，高斯，小森，三菱等），当然国内外的差距是多方面的，金属材料、加工工艺、制造水平、生产管理、机械设计等等方面都制约着我国的印刷机的生产水平。不过经过多年的努力，国内的一些企业如光华、北人、高斯等在各方面都取得了很大的进步，缩小了与国外企业的差距。印刷机的发展趋势正向着高速化、轻量化、智能化的方向发展。对比国内外印刷机，现在国外的平版印刷机正常的印刷速度已经达到了12000张/小时，而国产的平版印刷机的速度还很难突破10000张/小时，关键国产平版印刷机在高速印刷时，套印精度较差和故障率比较高。影响印刷机精度的原因有很多，但是平版印刷机中机构的振动是主要因素
6、之一，主要体现在纸张的定位、纸张的交接、滚筒的咬纸等部件上2。1.2本课题的研究背景、目的和意义就平版印刷机而言，可将其组成大致归纳为三个大部分，输纸部分、印刷部分、收纸部分。如图1-1所示。图1-1平版印刷机的组成 在输纸部分中，最重要的就是递纸机构。平版印刷机的印刷速度、套准精度以及印品的质量与递纸机构密切相关。如果递纸机构运动不当，就会出现递纸牙运动不平稳，咬纸错位，套印不准，甚至无法印刷，因此，递纸机构的选择和设计至关重要。 PZ1020型四色平版印刷机是光华印刷机械有限公司自行设计、制造生产的大四开规格印刷设备。如图1-2所示。图1-2 PZ1020型平版印刷机PZ1020最早采用的
7、是直接加速递纸方式。该平版印刷机的最高印刷速度为8000张/小时，而目前市场上早有12000张/小时的平版印刷机，如果强制将PZ1020平版印刷机印刷速度提高至12000张/小时，会出现咬纸误差，套印不准，甚至无法印刷，因此难以在较高速印刷时保证较高的印刷质量。直接加速递纸方式是在输纸板上前进的纸张被前规挡住，经前规、侧规定位以后，停在输纸板上。压印滚筒上的咬纸牙再经过交接的点的一瞬间，咬住纸张，将纸张带入印刷单元。这种递纸方式的缺点在于纸张停在输纸板上时，速度为零。从理论上来分析以及实际效果中的反映，这种递纸方式对纸张造成很大的冲击。对印品质量是非常不利的。实践表明，印刷机高速运转时对机体产
8、生的振动将会使印刷机的印刷质量受到很大影响。印刷机高速印刷时的稳定性，直接影响到印刷质量的好坏3-4。印刷过程是一个非常复杂的系统，是由相互联系又相互作用的多个要素及印刷机各部分系统组成的。产生振动的根源是：外在环境条件的变化；加工精度的偏差；原始印刷材料的不均匀性；机器工作状态的偏差；机械磨损以及其他原因5-8。递纸机构一般包括传纸滚筒、递纸牙排、凸轮机构等。其中凸轮机构的设计与制造的精度对递纸机构的影响相当大，甚至会使递纸机构出现噪音与振动，从而影响机构的正常运转。本文从递纸机构的工作原理出发，对PZ1020平版印刷机的递纸机构重新进行了设计与分析，使得该平版印刷机在12000张/小时印刷
9、速度下能够平稳工作，并通过虚拟试验来检测在实际加工时的凸轮是否满足要求。这为将来进行平版印刷机递纸机构的优化，缩小国产印刷机与世界先进水平之间的差距，替代进口，扩大出口，走向国际大市场，奠定了良好的基础。1.3本文的组织结构 为了很好地解决递纸机构设计及研究，本文对递纸牙运动规律和共轭凸轮设计，虚拟样机验证设计和模态分析等方面做了较为详细的讨论。论文的结构安排如下：第一章绪论部分主要介绍了平版印刷机的研究现状和发展趋势，分析了本文的研究背景和现实意义，以及本文的工作重点和结构安排。第二章本文将研究内容提出方案，该方案由递纸机构设计和振动原因分析两个模块组成，分别讲述了两个模块之间的关系以及如何
10、实现。第三章阐述了递纸机构的分类，然后比较各种递纸机构的优缺点并结合PZ1020自身特点，为PZ1020选择了一种能提高印刷速度和平稳性能的递纸机构。第四章分析了几种适合高速的凸轮从动件运动规律，通过比较选用五次多项式来拼接出递纸牙的运动规律曲线，根据递纸牙运动规律设计出共轭凸轮，最后对整个递纸机构的分析过程进行参数化设计，根据不同的初始参数，可方便地得到满足工作要求的新的凸轮轮廓。 第五章阐述了凸轮轮廓尺寸误差引起的振动将会是凸轮机构产生振动的主要原因，本章采用虚拟试验的方法模拟不同尺寸精度下递纸机构的运动情况，从而找出一个合理的尺寸精度和离散点的密度，使递纸机构在实际运动时的运动规律符合于
11、设计要求，保证了数据输出的精确度。第六章运用ANSYS软件对前面章节设计出的共轭凸轮进行了模态分析，求出了固有频率，并与激振力的频率做出比较，判断所设计出的机构是否与激振力发生共振。第七章对全文做出总结及对今后研究做出展望。第二章 递纸机构设计研究系统第二章 递纸机构设计研究系统本章针对递纸机构的设计与研究，建立了一种能够自动分析设计结果是否满足设计要求的系统，这种系统是基于各种计算机辅助软件可以通过接口和编程来实现。2.1 递纸机构设计与研究系统流程该设计与研究系统主要包括递纸机构设计模块和试验模块。程序的流程如图2-1所示，在设计模块中，我们可以得到满足理论要求的共轭凸轮并输出数据。在试验
12、模块中，对保存的数据进行检验，对机构进行虚拟样机试验，查看是否满足实际要求。系统设计模块递纸牙运动规律满足凸轮设计共轭凸轮设计试验模块边界条件输入压力角检验加工误差振动分析模态分析数据保存输入NY图2-1 系统流程图2.1.1递纸机构的设计模块模块的需求设计：递纸机构的共轭凸轮参数化设计必须具备以下功能：（1） 友好的用户界面；（2） 数据的读入、处理和运行要准确，有较高的可靠性；（3） 经过计算给出的数据和曲线图要直观，设计流程如图2-2所示：设计部分边界条件输入递纸牙运动规律满足凸轮设计共轭凸轮设计压力角检验数据保存输出数据NYy图2-22.1.2递纸机构的虚拟试验模块由设计模块得到数据之
13、后，要对得到的共轭凸轮轮廓数据进行保存。由于凸轮轮廓一般是在数控机床上通过铣削加工而成，而加工数据是给定的一系列轮廓上的离散的点，相邻两个点之间的轮廓是通过直线拟合的。因此，轮廓上离散点取的越密，尺寸精度越高，则加工出的轮廓越精确，因此引起的振动也越小。受到及数控机床本身精度的影响，不可能无限细精确尺寸精度。只要将轮廓尺寸达到一定的精度后，由轮廓加工误差引起的振动可以明显地减小乃至避免。如果输入的数据精度达不到要求，将会引起递纸机构运动的不稳定，从而直接影响到印刷质量的好坏。此外，共轭凸轮机构也会由于激振力的作用而引起共振。本文将对所设计出的共轭凸轮进行模态分析，检测共轭凸轮是否会发生共振。试
14、验模块的流程如下图2-3所示： Matlab数据调用加工误差振动分析模态分析三维实体建模NNYY设计可以利用图2-32.2 小结本章经过分析对PZ1020平版印刷机递纸机构的改进提出了总体流程，流程中的设计模块是用来设计递纸机构中的重要部件共轭凸轮机构。试验模块中是对已经设计出的共轭凸轮机构进行检测并对整个递纸机构进行仿真运动分析，整个规划是通过编程来实现，同时充分利用各种计算机软件来完成。第三章 PZ1020平版印刷机递纸机构类型的选取第三章 PZ1020平版印刷机递纸机构类型的选取3.1概述平版印刷机将纸张输送到前规，经前规、侧规定位后，由专门的纸张传递机构将纸张叼住，逐渐加速到压印滚筒表
15、面线速度，在相对静止（即同步）中将纸张交给压印滚筒咬牙，以便进行印刷。这种传递纸张的装置或机构称之为递纸牙机构，有些机器上递纸牙作往复摆动运动，因此又俗称摆动器。这类机构的结构及运动、动力性能，对于准确平稳地传递纸张、保证套印精度和提高机器速度，都起着极为重要的作用，因此平版印刷机递纸机构类型的选取是非常重要的9-10。本章主要工作是对递纸机构的类型进行对比分析并为PZ1020印刷机在高速要求下选取了一种合适的类型。3.2递纸机构的分类递纸机构的分类：根据纸张传递的形式、递纸牙机构的结构特性，可以分为如图3-1所示的几种类型11-13：图3-1 递纸机构的分类1直接递纸 纸张在递纸台上直接由压印
