卷筒纸胶印机离合压机构设计-【含三维SW】 【8张cad图纸+说明书完整资料】

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Most of the current offset press clutch mechanism adopts a clutch cam connecting rod type pressure mechanism, clutch the mechanical pressure mechanism with the printing speed, vibration and impact generated by the cam is also growing, and passed on to the printing roller, in a certain extent impact on printing quality clutch pressure in two ways at the same time, a clutch pressure; another is the order of clutch pressure According to the cylinder arrangement can be seen: the clutch pressure, rubber roller with nano imprint lithography drum and. a printing plate roller and contact and separation, must drum gap and roller arrangement angle as large, prevent the first piece of paper printed on India half half, not. The cylinder is arranged for the 1/3 roller angle, thus greatly reduces the utilization rate of the drum surface. To complete the large format printing, you must increase the diameter of the cylinder. The diameter of the cylinder is bigger, bring more problems, this structure has been eliminated. The order of pressing, namely the rubber drum with a printing plate cylinder and pressure, with nano imprint lithography drum pressure; away from the pressure, first with nano imprint lithography drum pressure, with a printing plate cylinder from the pressure. Keyword：The on-off Pressure Mechanism; Printing Machine; Roller 目 录 摘要 2 Abstract 3 第1章 绪论 5 1.1 课题研究的目的和意义 5 1.2 卷筒纸印刷机的发展趋势 6 1.2.1 卷筒纸印刷机的发展趋势 7 1.3 国内外卷筒纸印刷机的特点 8 1.4卷筒纸印刷机的分类 9 第2章 卷筒胶印机离合压机构设计 12 2.1离合压机构的工作原理 12 2.2调压机构 13 2.3离合压机构的限位装置 14 2.4 结构设计及运动分析 14 第3章 滚筒纸胶印机离合压机零部件设计 17 3.1 气缸支座的设计校核 17 3.2 轴的设计及强度校核 18 3.2.1 轴强度计算 19 3.2.2 轴的疲劳强度校核 20 3.2.3 轴的接触应力校核 22 3.3 圆柱销的设计与校核 23 3.4 气缸拨叉的校核 25 3.5 气缸的设计计算 26 3.6 气缸的校核 30 3.7螺栓的校核 31 致谢 33 参考文献 34 第1章 绪论 1.1 课题研究的目的和意义 印刷在国民经济占有重要的地位，它是人们进行信息交流、文化和科学技术传播的手段，它是一个重要的宣传工具。它与人们的日常生活密切相关，任何人都离不开印刷，印刷工业是永不衰落的工业。在世界范围内，印刷机械行业已是世人普遍关注的技术领域之一，成为各国经济发展中新的经济增长点。不少发达国家把印刷工业的发展水平看成是一个国家经济发展程度的标志。近十几年来，印刷工业得到飞速发展，其产品集机、电、光于一体，产品的质量不断提高。目前，不仅印刷机的工作性能和技术水平有了显著的提高，而且使用范围和引用领域也得到了扩大。例如：首先，它可以储存大量纸张，减少换纸和停机次数，提高其利用率；其次，卷筒纸比单张纸便宜，可降低5%～25%的纸张成本，若是涂覆的纸板或薄膜，用卷材还可获得更高的经济效益；第三，纸张裁切长度可无级调整，使用方便，不会产生单张纸印刷前天头等原因造成的纸张浪费；第四，可以使用单张纸胶印机不能使用的薄纸、薄塑料进行印刷；第五，彻底解决双张或多张进纸故障；第六，操作人员无需堆纸，降低劳动强度。但是单张纸胶印机如今增添了在机直接制版技术、墨色预置和闭环检测反馈控制、套准棱测反馈控制、纸张尺寸自动预置、流线型的造型设计等功能技术，使得印刷的辅助时间明显减少，机器的可操作性明显提高。对环境和操作人员的能力要求大幅度降低，一系列的改变使之变得更加功能化、人性化了。然而这对于卷筒纸胶印机形成了一定的威胁。想要改变这种局面,我们只有对卷筒纸胶印印刷机中不完善的部分加以完善,通过阅读大量文献,对卷筒纸印刷机进行充分的了解,发现卷筒纸的走纸张力是影响卷筒纸印刷机性能的一项重要指标,因此本次课题对卷筒纸胶印机走纸张力进行研究,主要是针对卷筒纸印刷机走纸张力进行理论的计算,考虑在实际生产中的影响因素,得出实际生产中,从进纸到出纸的过程中走纸张力的改变规律。 胶印印刷过程是一个非常复杂的过程，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。离合压机构是胶印印刷机的一个重要组成部分。根据印刷工艺过程及印刷机操作程序的要求，胶印机的三个滚筒应能互相离合，即必须有离压和合压两个工作状态。当纸张进入印刷部件进行正常印刷时，三滚筒合上—处于合压状态，相互滚压，完成图文转移得到印张；而当输纸系统发生如出现双张、空张、歪张、纸晚到等故障或当调机或其他需要时，滚筒应及时脱开，使其处于离压状态。否则橡皮滚筒上的墨迹就会印到压印滚筒的表面，待以后正常印刷时又转印到印张背面造成废品。所以在单张纸胶印机上都装有用于控制滚筒离合的离合压机构，通过改变滚筒中心距来实现滚筒的离合压。单张纸胶印机的橡皮滚筒进行离合时，要求橡皮滚筒离合压动作平稳，无冲击现象，两端位移始终保持一致。并且要求离合压机构能够自锁，保证印刷压力稳定。 1.2 卷筒纸印刷机的发展趋势 目前，在中国印刷机市场上，高端的印刷机可以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，国内的一些企业在各方面都取得了很大的进步，缩小了与国外企业的差距。随着科学技术的全面进步，人们对生产的效率要求越来越高，推动生产设备向轻量化、高速化、精密化、智能化方向发展。在印刷领域也毫不例外，单张纸印刷机的印速从原来的5000～8000转/小时，发展到现在的每小时最高速度15000转/小时甚至18000转/小时，而国产的胶印机的速度还很难突破10000转/小时，关键是国产胶印机在高速印刷时，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，但是胶印机中机构的振动是主要因素之一。首届中国(广东)国际印刷技术展览会(Print China 2007)于2007年4月10～14日在广东现代国际展览中心举办。其中数国际印刷设备制造三巨头的产品最引人注目。他们都带来了各自的新产品、新技术和适合不同客户、不同印刷的解决方案。显而易见，单张纸胶印机正向着高速度、高度自动化、高精度印刷质量、高水平的维护性的方向发展。然而卷筒纸胶印机印刷技术也正处在高速发展的阶段，相对于单张纸胶印机，卷筒纸之所以能快速的发展，在市场上有着很多的占有率，主要原因是卷筒纸胶印机有着自己独特的优势。据有关史料记载，1905年美国人威廉．罗倍尔(W．Rubel)和他的助手操作一台直接印刷的平版印刷机，为了提高印刷质量，他们在压印滚筒上包了一块橡皮布。在一次印刷中，他的助手没有把纸续进印刷机，机器空转了一转，印版上的图文直接印在了橡皮布上。此时，他接着又续了一张纸，于是这张纸的两面全都印上了图文。结果，罗倍尔发现从橡皮布上间接印刷的图文比直接从印版上印刷的图文质量好。根据这一无意发现，罗倍尔把机器进行改装，在直接印刷的两个滚筒之间增加了一个包橡皮布的滚筒。最初的胶印机就这样发明了。罗倍尔发明胶印机及胶印工艺后，当时在美国哈里斯公司工作的德籍美国人卡斯帕．赫尔曼(CaspaHermann)把这个重要发明带回德国。于1906-1907年在德国制造成功了第一台3滚筒的胶印机。又于1907年设计生产了第一台卷筒纸胶印机并在1908年获得了专利权。 1.2.1 卷筒纸印刷机的发展趋势 虽然卷筒纸胶印机与单张纸胶印机几乎同时发明，但由于卷筒纸胶印机涉及更多的技术问题一直发展缓慢。至到上世纪60年代后才有了突飞猛进的发展，其印刷质量与单张纸胶印机并驾齐驱。这主要是技术的进步和社会发展的结果。制版工艺不断改进和完善。上世纪60年代后，制版工艺由热排向冷排转变。自动照排机和电子分色机的发明和推广应用，不但提高了胶印制版的质量，更重要的是大大缩短了胶印制版周期。使胶印制版简单、便捷、成本低。制版工艺的变革，由“铅与火”向“光与电”的发展和推广，促使印刷方式向胶印方向发展，胶印市场迅速扩大。到了上世纪90年代，胶印印版的计算机直接制版(CTP)的发明，更巩固了胶印印刷的地位。研制成功了耐印力高的多层合金版、予涂感光版(PS版)及为计算机直接制版配套的专用CTP版材和涂感光版(PS版)的CTcP制版设备。为高速印刷和进一步改进、发展制版工艺，提高效率创造了条件。数字印刷的发展，在机制版的有版数字印刷机，首推的也是数字胶印机。无版的数字印刷机中采用胶印方式间接印刷也是重要发展方向之一。研制成功了各种各样的适应高速印刷的油墨。胶印水性油墨、无水印刷油墨、胶印用UV油墨等的研制和逐步推广，都将进一步促进胶印的发展。造纸工，艺的改进，提高了纸张质量。纸张的抗拉强度和印刷适性的不断提高，为胶印高速印刷，特别是卷筒纸胶印机的发展创造了条件。高新技术的应用使胶印机逐步尽善尽美。计算机技术、微电子技术、光纤通信技术、互联网技术、现代制造技术等高新技术的发展及在卷筒纸胶印机上的应用，大大地提高了卷筒纸胶印机的精度、质量和自动化、智能化水平。技术问题的解决为胶印机特别是卷筒纸胶印机的迅速发展创造了客观条件。社会的发展，人们日益增长的物质、文化需求，彩色电视、互联网、多媒体出版的出现和发展，对传统印刷提出了严峻的挑战。不仅要求印刷多色化、高质量的印品，而且要求周期短、价格低，有很强的时效性。卷筒纸胶印机的发展恰恰可以满足这些要求。所以得到了快速发展。 商业卷筒纸印刷机市场需求呈增长趋势已经成为现实。该种机型市场需求不断增长有三种原因：首先是商业卷筒纸印刷机有高的生产率，因为是双面印刷，印刷速度是单张纸四色印刷机的2～3倍，生产效率是单张纸四色印刷机4～6倍以上，从缩短高档印刷品的印刷周期，降低印刷品的加工成本的角度，受到印刷企业的垂青。其次是由于商业卷筒纸印刷机在技术上已经取得突破，铜板纸的印刷质量已经接近单张纸印刷机的印刷质量。商业卷筒纸印刷机的印刷质量和高速度的技术保障，诸如零速自动接纸、高速自动接纸、二次张力控制、烘干装置、冷却系统、上光装置等机构已经成为成功技术。最后是印刷市场的需求增长，如彩色杂志印品的不断增加，报纸彩色铜板纸插页的增加，彩色商品广告及彩色课本、图书、电话簿类书籍的增加，使商业卷筒纸印刷机市场不断扩展，从而形成商业卷筒纸印刷机进口的高峰[2]。 1.3 国内外卷筒纸印刷机的特点 卷筒纸胶印机是以纸带的形式连续供纸，连续不断的高速完成印刷、折页、收帖等过程的印刷机。它是现代新闻出版、商业印刷、书刊杂志印刷最重要的高效印刷设备。生产效率特别高是卷筒纸胶印机的一个突出优点。仅仅这一点，就使卷筒纸胶印机在与其他印刷机的竞争中占据了优势。随着现代技术的发展，高新技术在卷筒纸胶印机上的广泛应用，如数字技术、无轴传动、自动套印、水墨自动控制、闭环色彩控制系统、在线印刷质量自动检测和控制等，使得卷筒纸胶印机的印刷质量完全可以达到单张纸胶印机的质量水平。卷筒纸胶印机使用的纸张范围较宽，可用新闻纸、胶版纸、凸版纸、字典纸灯，许多纸张都可以印刷出符合要求的印刷品。各种批量的印件均可适应。由于卷筒纸胶印机效率高、换版快及其他自动化、智能化控制的应用，卷筒纸胶印机印刷辅助时间大大缩短，废品率大大降低。可变尺寸印刷。无轴传动技术的应用，无缝滚筒的出现，为解决卷筒纸胶印机印刷尺寸不能变化这一问题创造了条件。折页开本多样化。由于卷筒纸胶印机效益高、质量好、适应性强，而且有折页机构，在印刷的同时，将印刷品按要求折好，打大大缩短了印刷周期，满足了用户周期短、高质量的要求；由于印刷周期缩短，资金周转快，减少了资金的占用，提高了资金利用率；由于卷筒纸胶印机印刷折页一体化，减少了单张纸折页机的数量和投资；由于效率高，减少了印刷设备的台数，效益好。 随着科技的高速发展，很多科技成果已经在卷筒纸印刷机中进行了应用，应用的主要科技成果有以下四个方面：无轴技术商业卷筒纸印刷机高科技含量体现在各功能机组采用独立传动技术，使印刷机的传动结构大大简化，使操作脱离传统的手工作业，使设备智能化。无水胶印为解决水墨平衡问题，采用网纹辊定量输墨技术，可以使输墨系统简化。这种印刷起源于柔性版印刷技术，应用前景较好。无缝滚筒胶版印刷机由于滚筒存在上版版口，在印刷过程中容易产生振动影响印刷质量。采用没有版口的无缝滚筒，就要求版的形状是圆筒状，印刷机的结构可以实现直接从一端将圆筒状的印版轴向装入。无扎针折页：卷筒纸印刷机经过多组印刷以后进入三角板进行对折，折叠以后再进入滚筒进行裁切、一折、二折。为减少印刷外的辅助操作时间，排除人为因素对质量的影响，必须提高印刷机自动化水平，通常采用的新技术有以下几种：自动上版、自动洗橡皮布、自动换开本、自动穿纸、自动接纸、自动套准、自动供墨。印刷机成为名副其实的印刷生产线。主要联机功能有：联机装订、联机堆积打捆、联机加硅上光、联机复卷、联机烫金。零速自动接纸机：全球市场占有率高达90%，对于中低速接纸机印刷速度可以达到7m/s，高速自动接纸机最高线速度可以达到l3-17m/s。张力控制系统(我国使用日本三菱的技术)。大型烘干箱(我国企业采用MEGTEC的产品)。环保废气处理装置(我国尚没有应用此项技术，MEGIEC已经向美国提供这种产品)。商业卷筒纸印刷机在新技术应用方面还包括变频调速技术、调偏技术、可编程序控制器技术、墨色遥控技术、墨辊控温技术等。 1.4卷筒纸印刷机的分类 国内卷筒纸胶印机纸带“幅”品种少，一般只有双幅纸、单幅纸、半幅纸[6]。国外的规格比较多。目前国内卷筒纸胶印机按纸带宽度可以分为以下三种：双幅卷筒纸胶印机纸带宽为两个标准纸幅宽。目前，我国常用的有1575mm，即两个787mm标准幅宽。主要用于报纸印刷。单幅卷筒纸胶印机纸带宽为一个标准纸幅宽。这是使用最多的卷筒纸胶印机。我国新闻用卷筒纸胶印机和书刊两用机采用的标准宽为787mm，书刊卷筒纸胶印机和商业卷筒纸胶印机采用的标准宽为880mm和890mm。半幅卷筒纸胶印机这种机器使用的比较少。半幅小卷筒机又叫4开卷筒纸胶印机。报纸机和书报两用机采用的标准宽度是394mm，书刊、商业卷筒纸胶印机采用的标准宽是440mm或445mm。卷筒纸主要应用领域有报纸印刷、包装印刷、书刊杂志印刷、画册、宣传广告产品。四色印刷已经被看成是报纸印刷的一般趋势，特别是在印刷半商业印品以填补生产能力的印刷机数量不断增加的情况下。这是相当有关系的，因为报纸印刷机每天只操作大约6个小时。除此之外，更灵活的印刷机领域需要有可变卷筒纸宽度和幅面的更高自动化程度的印刷机，处理也必须更加灵活。如果安装了更多的热固型干燥装置，则从一开始就能与热固型的杂志印刷机进行竞争。从已经推出的这些印刷机所显示出的概念来看是可行的，在经济上也是有意义的。 （1） 报纸卷筒纸胶印机主要用途是印刷报纸。目前，报纸卷筒纸胶印机，大部分是采用非热固型油墨，油墨干燥主要是靠纸张吸收，因此，不需要配备烘干装置。但是由于近年来报纸商业广告的增长，特别是高档商业广告，需要用热固性油墨印刷，因此对报纸卷筒纸胶印机进行部分改进，配备烘干装置，形成用于报纸的商业用卷筒纸胶印机。报纸卷筒纸胶印机的主要特点是：大型、高速，只有8开折页，对印刷速度和可靠性要求高。 （2） 商业卷筒纸胶印机主要印刷彩色期刊杂志、各种商业广告、画报、商品目录、宣传画、挂历和部分包装等。商业卷筒纸胶印机，一般采用热固性油墨，因此，需要配备烘干装置、冷却装置、加硅装置等。 （3） 书刊卷筒纸胶印机。这是一种介于报纸卷筒纸胶印机和商业卷筒纸胶印机之间的一种机型。报纸卷筒纸胶印机主要保证高速、高效及时效性。印刷质量相对来说是第二位的。商业卷筒纸胶印机对效率的要求相对来说是处于第二位。书刊卷筒纸胶印机，其质量要求比报纸印刷高，而比商业印刷要求低。在速度和效率上不像报纸卷筒纸要求那样高。在机器精度上又没必要像商业卷筒纸胶印机那样要求严格。书刊卷筒纸胶印机的市场需求量又比较大，从经济和使用的角度出发，便出现了这种介于报纸卷筒纸胶印机和商业卷筒纸胶印机之间的书刊卷筒纸胶印机。 （4） 书报两用机。由于我国的小开本书刊的印刷幅面和报纸相同，为了一机多用，便出现了书刊和报纸两用的卷筒纸胶印机。这种机器主要是折页部分配备综合折页机，以便适应书刊印刷。 第2章 卷筒胶印机离合压机构设计 2.1离合压机构的工作原理 离合压的方式有两种，一种是同时离合压；另一种是顺序离合压。根据滚筒的排列可以看出：同时离合压，即橡皮滚筒同压印滚筒和印版滚筒同时接触和分离，滚筒的缺口必须和滚筒的排列角一样大，防止第一张纸一半印上，一半印不上。滚筒的排列角一般占滚筒的三分之一以上，这样大大地降低了滚筒表面的利用率。要完成大幅面的印刷，必须增大滚筒的直径。滚筒的直径越大，带来的问题就越多，此处不详叙，这种结构现已被淘汰。顺序合压，即橡皮滚筒先同印版滚筒合压，后同压印滚筒合压；离压时，先同压印滚筒离压，后同印版滚筒离压。总括一句话，不管合压还是离压，其动作都是按顺序进行的。以顺序合压为例，当橡皮滚筒与印版滚筒合压时，橡皮滚筒的缺口刚好与印版滚筒的缺口相对，如图2-1所示。 图2-1 顺序离合压示意图 把这个合压也叫做第一次合压。第一次合压完后，橡皮滚筒继续向前转，当其缺口与压印滚筒的缺口相对时，橡皮滚筒与压印滚筒合压，把这个合压通常也叫做第二次合压。离压过程相反，把橡皮滚筒与压印滚筒的离压叫做第一次离压，而橡皮滚筒与印版滚筒的离压叫做第二次离压。这样滚筒上的缺口与滚筒的排列角没有任何关系，因此其缺口可以做得尽可能小，从而可以缩小滚筒的直径。缩小滚筒的直径会带来很多益处，所以目前几乎所有的印刷机采用的都是顺序离合压。 离合压时，为了使其滚筒迅速能进入稳定状态开始印刷，一般情况下，离合压时都有一个提前角，这个角度基本上都在10°左右。控制橡皮滚筒同印版滚筒和压印滚筒之间的离合，合压机构动作使橡皮滚筒同压印滚筒和印版滚筒接触，完成油墨到纸张上的转移过程；不印刷时，离压机构动作，使橡皮滚筒与压印滚筒和印版滚筒离开，防止油墨转移到压印滚筒背面，使纸张背面蹭脏。当机器出现故障时，离压机构自动工作，从而避免非正常输入的纸张或其它异物进入滚筒之间，硌坏橡皮布。 2.2调压机构 调压机构的作用就是改变滚筒的中心距，即橡皮滚筒与印版滚筒的中心距，橡皮滚筒与压印滚筒的中心距。调压机构的动作都是单独进行的，即每一套机构只负责调节一处的中心距。调压机构有的机器上一套，有的机器上两套；有的机器上两边一起调，有的两边单独调。带有一套调压机构的机器，只能调节橡皮滚筒和压印滚筒之间的中心距，另一处的中心距都能调。从机器设计的角度来看，带有两套调压机构的意义并不大，因为橡皮滚筒与印版滚筒之间只有油墨传递，一般情况下一次调好后，可很长时间不需要调整。橡皮滚筒和压印滚筒之间的调压机构是必须的，改变衬垫很麻烦，而动一下中心距则很方便。 一边单调的调压机构(即在一边调节，两边的调压机构同时工作)，只要机器的精度保证，调压时就能够始终保持滚筒轴线平行，但在墙板间需要一个传动轴把两边的调压机构连在一起。两边单独调的调压机构，即两边的调压机构单独进行调节，互不影响。由于人为因素的存在，有时两边不能调的完全一样，这对机器的工作很不利，所以这种结构在新的机器上已逐步开始淘汰。调压机构和离合压机构一样，也是通过改变凸套或偏心套的位置来实现调节滚筒中心距的。三个滚筒中压印滚筒的轴心线是不动的，因此能调的只能是橡皮滚筒和印版滚筒，印版滚筒的轴心位置的变化只影响其和橡皮滚筒之间的中心距，而橡皮滚筒的位置变化时对两滚筒的中心距都可能有影响，因此在设计时，总是想办法使调节橡皮滚筒和压印滚筒的中心距对另一中心距影响最小或无任何影响。调压机构上安装的限位装置就决定了凸套或偏心套所移动的最大幅度。一旦超出这个范围，两个中心距之间的相互影响就会显著增大。 2.3离合压机构的限位装置 离合压机构的限位装置是保证离合压机构始终工作在有效的范围内的一个重要装置。没有此装置，合压时，由于机构的惯性，就有可能超过最大的合压位置；离压时，同样因机构的惯性存在，就有可能起过最大的离压位置。速度过高时，限位装置有可能造成离合压机构的反弹，从而造成离合压机构到不了位。如何消除离合压机构的惯性成了设计中心必须考虑的一个问题，目前有的设备上采用了摩擦制动装置。这样能使离合压机构达到最大的位置时速度减为零，从而不产生任何冲击，也没有反弹的现象存在。采用摩擦制动装置可不必安装限位装置，事实上有的厂家已经开始这样做了。离合压机构和调压机构都引起中心距的变化，因此必须尽可能消除它们之间的相互影响。也就是说，无论调压量多大，离压合机构的两个工作状态不应改变。这就是要求调压时，连杆只能以和主动杆的连拉点为支点摆动，设计时必须满足这个条件。离合压机构的限位靠塞必须正确安装，即在最大离合压量时，使主动杆与靠塞的距离为0.1mm。大了起不到限位的作用，小了有可能使离合压机构不到位。 2.4 结构设计及运动分析 离合压的传动机构一般采用凸轮-连杆机构,它要满足在离合压过程中印刷滚筒平移、无冲击现象和离压或合压位置的定位稳定可靠两个基本要求,这就有赖于正确设计离合压机构的各个部件.而平面机构的运动学分析则包括机构的位移、速度和加速度的分析。 P O L1 L3 L4 (a) 离合压机构简图 (b)等效离合压机构简图 图2.4 离合压机构和等效离合压机构简图 图2.4(a)为三点悬浮式离合压机构简图,凸轮套被支撑在三个滚子央,其中两个滚子固定,另外一个滚子受到撑力弹簧作用。为便于分析, 将离合压机构等效成一个曲柄滑块机构,一个四杆机构和一个凸轮滚子从动件机构。等效后的结构简图可知,首先要通过分析凸轮的运动规律来计算从动件的运动，然后在对与从动件相连的四杆机构紧系分析，从而获得合压和离压过程中P点相对于O点的位移、速度和加速度分析结果。机构运动分析的方法可分为图解法和解析法两大类。图解法比较直观，但结果不够精确，解析法可获得精确的结果，还可用于计算机的运算。设从橡皮滚筒与印版滚筒合压到橡皮滚筒与压印滚筒合压所经过的时间相当于滚筒转角θ,橡皮滚筒与印版滚筒的合压提前角为γ。如橡皮滚筒与印版滚筒的咬口边在到达压印点A之前合压,为了保证橡皮滚筒与压印滚筒是在图文的托梢边通过压印点B之后才 开始合压,则应有: 　　　　　　θ >α +γ - β 其中, α为滚筒排列角;β为滚筒空档角. θ值取得大一些有利于保证橡皮滚筒与压印滚筒在图文托梢边通过压印点B之后合压,但若过大,可能会使橡皮滚筒与压印滚筒的咬口边经过C点后才合压,仍然不能满足要求. 所以为了保证橡皮滚筒与压印滚筒的咬口边在B点前合压,则 　　　　　　θ <α +γ 因此,从橡皮滚筒与印版滚筒合压到橡皮滚筒与压印滚筒合压这段时间内,滚筒的转角θ 应满足下式: 　　α +γ - β <θ <α +γ 顺序离合压机构简单、易于调节,并且有利于提高滚筒表面利用系数和满足印刷工艺的要求, 因而现代单张纸胶印机均采用顺序离合压方式。 第3章 滚筒纸胶印机离合压机零部件设计 制造任何产品的第一步工作都是设计。机械设计是一门通过设计新产品或者改进老产品来满足人类需求的应用技术科学。它是一个广阔的工程技术领域，不仅要研究产品在尺寸、形状和详细结构等方面的基本构思，还要考虑产品在制造、销售和使用等方面的有关问题。胶印机离合压机构设计中十分关键，选择的过程要根据轴的环境状况和操作方的要求来进行。 3.1 气缸支座的设计校核 气缸支座的的材料为Q235。结构如图3.1所示，总长为140mm。 图3.1 气缸支座 在实际工作中气缸支座只受到支撑力的作用，因此只要校核气缸支座的压应力即可。从图3.1可以看出，气缸支座在连接处的面积最小，即属于危险截面。作用在气缸支座上的最大力。 上端连接处最大应力 下端连接处的最大应力 通过对气缸支座的以上校核，可知所设计的气缸支座符合设计要求。 3.2 轴的设计及强度校核 轴的材料为20Cr，设计如图3.2所示： 图9：轴零件图 3.2.1 轴强度计算 拉力 式中：——轴的均布载荷； ——力； ——宽度。 式中： ——均布载荷； ——反力； ——长度 式中： ——前后均布载荷 式中： ——平面上附加的均布力矩 按扭转条件计算Ⅰ－Ⅰ截面的强度 因此Ⅰ－Ⅰ截面安全。 按弯扭合成条件计算Ⅳ－Ⅳ截面 因此Ⅳ－Ⅳ截面安全。 3.2.2 轴的疲劳强度校核 Ⅰ截面直径最小，且有应力集中；Ⅱ截面为连接处，由于直径发生实然变化，产生明显的应力集中；由于直径最大且无应力集中，故不必对其他地方处进行校核，而只需对Ⅰ、Ⅱ截面进行校核。 截面Ⅰ右侧 因为Ⅰ截面受扭矩作用，所以 由于变化形成的理论应力集中系数由表查取。因，，经插值后可查得 轴的材料的敏性系数为 有效应力集中系数为 尺寸系数 表面质量系数为 处未经表面强化处理，即，则得综合系数值为 取 计算安全系数 可知其安全。 截面Ⅱ左侧 弯曲应力 所以 ， 扭转应力 所以 由于轴径变化形成的理论应力集中系数因，，经插值后可查得 ， 轴的材料的敏性系数为 ， 有效应力集中系数为 尺寸系数 尺寸系数 表面质量系数为 此处未经表面强化处理，即，则得综合系数值为 取 ， 计算系数值 故安全。 3.2.3 轴的接触应力校核 最大压应力 式中：——均布载荷； ——接触区宽度的一半。 式中：——模数； ——半径； ——半径。 所以 故安全。 3.3 圆柱销的设计与校核 圆柱销的设计数据如图3.3所示： 图3.3：圆柱销零件图 （2）校核 许用应力 用插入法查得： 许用应力值 应力校正系数 当量弯矩 设计的直径 （3）疲劳强度校核 初步分析、两个截面有较大的应力和应力集中，下面以截面为例进行安全系数校核。 材料选用不锈钢调质，， 对称循环疲劳极限 脉动循环疲劳极限 等效系数 截面上的应力弯矩 弯曲应力幅 弯曲平均应力 扭转切应力 扭转应力幅和平均切应力 如果一个截面上有多种产生应力集中的结构，则分别求出其有效应力集中系数，从而取最大值，验算强度合格。 3.4 气缸拨叉的校核 气缸拨叉的设计数据如图3.5所示： 图3.4：气缸拨叉 在长时间的来回运动中如果只靠螺纹连接的话，那么气缸拨叉与气缸活塞杆之间的连接将会变得松动，在松动的情况下气缸进行频繁的往复运动会导致连接处螺纹的损伤。 气缸拨叉连接处的抗剪强度校验： 故抗剪强度足够。 气缸拨叉连接处处抗弯强度校核： (σw)：许用弯曲应力为: 0.4*360(屈服极限)=144MPa 故其抗弯强度不足。 气缸拨叉连接处抗挤压校验： 故其抗挤压强度足够。 3.5 气缸的设计计算 由于主工作气缸的规格以及数据都是由工厂提供，因此在我的毕业设计中只对主气缸画了一个外观结构，主要涉及和讨论的方面是主工作气缸的定位方法和安装方式。 (1)气缸内径的确定 缸径的计算公式D=1.27==16.23mm F→气缸的输出拉力N； P→气缸的工作压力Pa 按照GB/T2348-1993标准进行圆整，D=20mm 气压缸内径系列（GB/T2348-1993） 8 10 12 16 20 25 32 40 50 63 80 （90） 100 （110） 125 （140） 160 （180） 200 220 （250） （280） 320 （360） 400 450 500 括号内为优先选取尺寸 (2) 活塞杆直径的确定 由d=0.3D 估取活塞杆直径 d=25 mm 活塞杆外径尺寸 系列（GB/T2348-1993） 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 56 63 70 80 90 100 110 125 140 160 180 200 220 250 280 320 360 （3） 缸筒长度的确定 缸筒长度S=L+B+30 L为活塞行程；B为活塞厚度 活塞厚度B=0.7D= 0.720=14mm 导向套滑动面长度A: 一般导向套滑动面长度A，在D<20mm时，可取A=(0.61.0)D；在D>20mm时, 可取A=(0.61.0)d。 所以A=25mm （4）气缸筒的壁厚的确定 由《液压气动技术手册》可查气缸筒的壁厚可根据薄避筒计算公式进行计算： 式中 —缸筒壁厚（m）； D—缸筒内径（m）； P—缸筒承受的最大工作压力（MPa）； —缸筒材料的许用应力（MPa）； 实际缸筒壁厚的取值：对于一般用途气缸约取计算值的7倍；重型气缸约取计算值的20倍，再圆整到标准管材尺码。 参考《液压与气压传动》缸筒壁厚强度计算及校核 ,我们的缸体的材料选择45钢，=600 MPa， ==120 MPa n为安全系数 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉强度(Pa) P—缸筒承受的最大工作压力MPa。当工作压力p≤16 MPa时，P=1.5p；当工作压力p＞16 MPa时，P=1.25p 由此可知工作压力0.6 MPa小于16 MPa，P=1.5p=1.5×0.6=0.9 MPa =0.3mm （5） 气缸耗气量的计算 Q====1.85/s （6）气缸进排气口直径d0 V——空气流经排气口的速度（可取V=10 15）取V=12m/s 由公式d0= 代入数据得：d0=14.014mm Q——工作压力下输入气缸的空气流量（m3/s） V——空气流经排气口的速度 (7)活塞杆的校核 由于所选活塞杆的长度L=10d，所以不但要校核强度校核，还要进行稳定性校核。综合考虑活塞杆的材料选择45钢。 参考《机械设计手册单行本》 由《液压气动技术手册》 稳定性校核： 由公式 Fp0 ≤ 式中 FP0— 活塞杆承受的最大轴向压力（N）； FP0=1633N FK — 纵向弯曲极限力（N）； nK — 稳定性安全系数，一般取1.54。综合考虑选取2 K—活塞杆横截面回转半径，对于实心杆K=d/4 代入数据 K =25/4=6.25mm 由于细长杆L/K≧85 即 FK = 实心圆杆： J = 式中： L— 气缸的安装长度 ； m— 末端系数；选择固定—自由 m = 1/4 E— 材料弹性模量，钢材 E = 2.1 1011 Pa ； J— 活塞杆横截面惯性矩（m4）； d— 活塞杆的直径（m）； 活塞杆计算长度L与系数m 安装方式 m 铰支—铰支 1 固定—自由 1/4 固定—铰支 2 固定—固定 4 代入公式：FK=1.3×106N 因为:=1.55×104N； 所以活塞杆的稳定性满足条件 强度校核: 由公式d≥ 其中：=，n为安全系数 一般取 n=5； 缸筒材料的抗拉强度(Pa) 45#钢的抗拉强度，=600MPa；==120MPa 所以：=1.92mm

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