曲面印刷機(jī)傳墨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

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1、中北大學(xué)2016屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 曲面印刷機(jī)傳墨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 院： 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 2016年 06 月 曲面

2、印刷機(jī)傳墨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要: 自動(dòng)曲面印刷機(jī)主要生產(chǎn)各種工業(yè)及日常生活用品的外包裝物。 如紙杯、飲料瓶、易拉罐及桶狀物的表面印刷?？杀挥∷⒌牟牧隙喾N多樣主要有鐵、 銅、 玻璃、陶瓷等。 伴著當(dāng)今科技的不斷日益發(fā)展壯大及生產(chǎn)工藝的不斷創(chuàng)新，各種外形優(yōu)美、設(shè)計(jì)新穎的產(chǎn)品到處可見(jiàn)。它使我們的視覺(jué)豐富多彩并在生活上帶給我們很多便利。其中包含的零部件有:手輪、墨斗、出墨鋼輥等。箱體內(nèi)的大墨輥?zhàn)層湍鶆颍S后大墨輥將墨傳至版輥。隨著社會(huì)信息化及經(jīng)濟(jì)全球化的迅猛發(fā)展，人們的審美觀念不斷的進(jìn)步與更新，對(duì)商業(yè)和包裝印刷的要求越來(lái)越高，而聯(lián)系也越來(lái)越緊密。在龐大的市場(chǎng)需求

3、推動(dòng)與先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)促進(jìn)下，包裝印刷技術(shù)以及包裝印刷機(jī)械都在發(fā)生巨大的變化。 設(shè)計(jì)中充分利用了Pro/Engineer軟件對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行三維實(shí)體建模、裝配、仿真，并通過(guò)Pro/Engineer導(dǎo)出2維裝配圖和零件圖。設(shè)計(jì)說(shuō)明書應(yīng)用圖片與文字相結(jié)合，形象的說(shuō)明了設(shè)計(jì)對(duì)象的各個(gè)組成部分。 關(guān)鍵詞：曲面印刷 傳墨系統(tǒng) Pro/Engineer Surface Transfer Printer Ink System Design Author’s Name: Wu Kai Tutor: Ma Weijin ABSTRACT: F

4、lexographys main products for the food, cosmetics, cleaning products, fuel oil packaging material. At the same time, also used in some drinking cups and advertising gifts printing. The composition of the material surface of substrates mainly metal, glass, ceramics and Pp, PC and other polymer materi

5、als With the improvement of modern science and technology development and production technology, a variety of unique, curved body is round Jianyou substrates everywhere visible, it gives us life has to offer a lot of convenience and beautify our visual space. Wherein the components included are: han

6、d wheel, the fountain, the Mexican steel roller to roller, the intermediate roller, the inking roller, ink roller under the uniform, large ink roller. Roller box has to swing back and forth as the ink roller, the ink on the ink roller steel belt onto the intermediate rolls, the upper and lower inkin

7、g roller axially moving string and swing. So large ink roller ink spread evenly, then spread to a large ink fountain roller Roller. With the rapid development of information society and economic globalization, the aesthetic ideas of the people continue to progress and updating of commercial and pack

8、aging printers have become increasingly demanding, and increasingly close contact. In the huge market demand driven and under the advanced science and technology promotion, packaging and printing technology as well as packaging and printing machinery are undergoing great changes. Design, full u

9、se of the software design content Pro/Engineer 3D solid modeling, assembly, simulation, and export by Pro/Engineer 2-dimensional assembly drawings and part drawings KEYWORDS: surface printing ink transfer systems Pro/Engineer 目 錄 1 緒論 3 1.1 凸版曲面印刷技術(shù)發(fā)展歷史 3 1.2 全自動(dòng)曲面印刷機(jī)簡(jiǎn)介 3 1.3

10、設(shè)計(jì)目的及意義 4 1.4 國(guó)內(nèi)外曲面印刷的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 4 1.5 曲面印刷機(jī)的結(jié)構(gòu)及其工作原理 7 1.6 印刷過(guò)程簡(jiǎn)述 8 1.7 研究設(shè)計(jì)途徑（Pro.E軟件的介紹） 9 2 零件的選擇要求 10 2.1 機(jī)械性能要求 10 2.2 設(shè)計(jì)技術(shù)要求 11 3 墨輥箱方案設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)分析 11 3.1 墨輥箱的整體結(jié)構(gòu)分析 12 3.2 墨輥箱箱體及內(nèi)部零部件的材料選擇 14 3.3 墨輥箱箱體設(shè)計(jì) 14 3.4 墨輥箱內(nèi)部零部件的設(shè)計(jì) 15 3.4.1 軸的設(shè)計(jì) 15 3.4.1.1 軸的分類 15 3.4.1.2 軸的材料 1

11、6 3.4.1.3 軸的失效形式 17 3.4.1.4 軸的設(shè)計(jì)原則 17 3.4.1.5 軸上零件的定位 18 3.4.2 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 18 4 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析 18 4.1 齒輪的選擇 19 4.1.1 齒輪的分類 19 4.1.2 齒輪的材料與熱處理 19 4.1.3 齒輪的失效形式 19 4.1.4 齒輪的選擇原則 20 4.1.5 齒輪的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 21 4.2 部分齒輪外觀圖及其相關(guān)參數(shù) 21 4.2.1 大墨輥大齒輪設(shè)計(jì)及其參數(shù) 22 4.2.2 過(guò)齒輪設(shè)計(jì)及其參數(shù) 22 4.2.3 中間輥齒輪設(shè)計(jì)及其參數(shù) 23 4.

12、2.4 出墨輥傳動(dòng)齒輪設(shè)計(jì)及其參數(shù) 26 4.2.3 小齒輪設(shè)計(jì)及其參數(shù) 27 5 軸上主要零件——墨輥 28 6 軸與軸上零件的主要連接元件連——鍵 30 7 軸的固定零件——軸承 31 7.1 滾動(dòng)軸承的分類 31 7.2 軸承的結(jié)構(gòu) 32 7.3 軸承選用時(shí)的主要考慮因素 32 7.4 軸承裝置的設(shè)計(jì) 33 7.5 滾動(dòng)軸承的預(yù)緊 33 7.6 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑 34 7.7 滾動(dòng)軸承的密封裝置 34 8 整體固定零件——螺釘 34 附錄 35 總結(jié)與致謝 37 參考文獻(xiàn) 38 1 緒論 1.1 凸版曲面印刷技術(shù)發(fā)展歷史

13、 印刷術(shù)起源于中國(guó)，是我國(guó)四大發(fā)明之一，具有及其重要的意義，中國(guó)是世界上發(fā)明印刷術(shù)最早的國(guó)家。但印刷機(jī)則首創(chuàng)于歐洲。按印版分類印刷機(jī)可分為：凸版、凹版、平版三種印刷機(jī)凸版印刷作為印刷的一種，是歷史最悠久的一種印刷方法，起源于公元600年左右中國(guó)的木刻雕印。而活字凸版，照相腐蝕凸版，復(fù)制凸版，今已逐漸式微。繼之興起者，以文字電腦排版及感光性樹(shù)脂 ( Photopolymer ) 版最具發(fā)展前途 [1] 社會(huì)在發(fā)展，人類在進(jìn)步。隨著社會(huì)的信息化普及發(fā)展，全球經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)商品包裝，商業(yè)需求，和印刷包裝上的要求越來(lái)越高，審美觀念不斷進(jìn)步。在龐大的市場(chǎng)需求推動(dòng)與先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)促

14、進(jìn)下，包裝印刷技術(shù)以及包裝印刷機(jī)械都在發(fā)生巨大的變化[2]。 隨著印刷機(jī)械的自動(dòng)化、數(shù)字化印刷工作流程的不斷更新和完善，印刷技術(shù)創(chuàng)新層出不窮，印前創(chuàng)新技術(shù)、印刷創(chuàng)新技術(shù)印后創(chuàng)新技術(shù)都得到快速的發(fā)展[3~4]。 1.2全自動(dòng)曲面印刷機(jī)簡(jiǎn)介 近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)迅速增長(zhǎng)和人民生活水平的不斷提高，包裝印刷應(yīng)用需求有較大增長(zhǎng)，包裝印刷業(yè)呈快速發(fā)展態(tài)勢(shì)[5]。 曲面承印物的組成材料主要有金屬、玻璃、陶瓷及Pp、PC等高分子材料 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及制作工藝的日益完善，多種造型獨(dú)特、圓正兼優(yōu)的曲面體承印物隨處可見(jiàn)， 它給我們的生活提供了很多的方便并且美化著我們的視覺(jué)空間[

15、6]。 曲面印刷機(jī)是指對(duì)外形呈曲面的承印物進(jìn)行印刷的印刷機(jī)。 圖1.1曲面印刷機(jī)機(jī)構(gòu)示意圖 全自動(dòng)曲面印刷機(jī)包括有輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)、料盤機(jī)構(gòu)、上下料機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過(guò)可編程控器協(xié)調(diào)上下料和各部件的同步聯(lián)動(dòng)[7]。輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)將圖案套色于大膠輥圓周上，再與料盤上模把接觸對(duì)滾移印在被印刷物的外曲面上。本機(jī)最多可套印六色，最高速度每分鐘300件，套印準(zhǔn)確，圖案再現(xiàn)性好、自動(dòng)化程度高[8]。適用于大批量，高效率印刷塑料、金屬、紙質(zhì)成型后的包裝容器，而且凸版和模把更換方便，也適用于多品種小批量的高速彩色印刷[9]。

16、 所以全自動(dòng)曲面印刷機(jī)應(yīng)用非常廣泛，既可以適用于大批量的曲面印刷。也可以進(jìn)行小批量的個(gè)體印刷。 齒輪傳動(dòng)能保持恒定速比，傳動(dòng)平穩(wěn)，所以印刷機(jī)上大量采用。其中傳動(dòng)齒輪的制造、安裝和調(diào)節(jié)的精確與否對(duì)印刷質(zhì)量有直接影響。輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)包括大膠輥、版輥和墨輥箱，其中版輥和墨輥箱成組地沿大膠輥圓周呈衛(wèi)星式分布。墨輥箱內(nèi)皆采用齒輪傳動(dòng)。八工位料盤機(jī)構(gòu)上安裝有八個(gè)模把，且模把模頭的形狀根據(jù)被印刷物的不同可以更換。料盤裝在間歇傳動(dòng)箱輸出軸上，并由其驅(qū)動(dòng)作間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)完成印刷。輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)下方的錐齒輪傳動(dòng)箱由萬(wàn)向軸與主傳動(dòng)鏈連接，主機(jī)由一臺(tái)調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)各部同步運(yùn)轉(zhuǎn)。 1.3 設(shè)計(jì)的目的和意義

17、 全自動(dòng)曲面印刷機(jī)的研制成功，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，縮短了我國(guó)包裝容器高速彩色印刷技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，批量投入市場(chǎng)，取得較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 1.4 國(guó)內(nèi)外曲面印刷的現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì) 1.4.1.國(guó)內(nèi)外曲面印刷的現(xiàn)狀 中國(guó)的印刷工業(yè)，由造紙術(shù)的發(fā)明創(chuàng)造，到西方印刷機(jī)的問(wèn)世，凸版、凹版印刷的流逝，現(xiàn)代印刷的科技技術(shù)，無(wú)論是出版物的印刷、包裝物的印刷、還是印刷設(shè)備和印刷器材的生產(chǎn)，都取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展[10]。 圖 1.2力泰公司生產(chǎn)的LTUV-WZ14

18、5型曲面印刷機(jī) 圖1.3 隆興公司專業(yè)生產(chǎn) 的LXUV-WZ160型曲面印刷機(jī) 圖1.4 意大利卡夫公司生產(chǎn)的LITHO 6 型六色曲面印刷機(jī) 1.4.2 市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì) 中國(guó)是造紙術(shù)、印刷術(shù)誕生之故鄉(xiāng)，蔡倫對(duì)印刷物的改造與提升，加上凸版印刷的問(wèn)世，使得中國(guó)的印刷術(shù)在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷上千年。但是遺憾的是，印刷機(jī)的問(wèn)世是在歐洲。在工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，印刷術(shù)推動(dòng)了工業(yè)文明的傳播，奠定了第一傳媒400年的主體地位

19、，例如報(bào)紙等紙質(zhì)資料。在進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代之際，印刷產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)行數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化改造，例如手機(jī)、電視、電腦等等等等新科技的問(wèn)世。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，雖然科技在快速不斷的發(fā)展，但是在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，膠印還會(huì)占有一定的市場(chǎng)，印刷品的增長(zhǎng)還會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，之后將逐步減少，但是，在包裝的印制上，仍然有極大地發(fā)展前景和空間[13]。同時(shí)，聯(lián)合國(guó)教科文組織把一個(gè)國(guó)家的印刷工業(yè)產(chǎn)值占該國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)總值的比例，作為衡量該國(guó)科學(xué)文化發(fā)展水平的標(biāo)志之一[14]。 1.5 曲面印刷機(jī)的工作原理和結(jié)構(gòu) 曲面印刷與平面印刷在印刷原理上并不存在差異，只是中間需要多一個(gè)轉(zhuǎn)換介質(zhì)，工藝難度大些[16]。全自動(dòng)曲面印

20、刷機(jī)，包括有輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等，其整體布局如圖1所示，主機(jī)座結(jié)構(gòu)如圖2所示。系統(tǒng)組成說(shuō)明如下。 A：輪轉(zhuǎn)印刷機(jī)構(gòu)包括有大膠輥(4)，墨輥箱(2)，版輥(1)．版輥及墨輥箱分布在大膠輥周圍，最多可以裝六組，墨輥箱內(nèi)有一套包括大墨輥(23)的傳墨輥系； B：八工位料盤機(jī)構(gòu)上安裝有八個(gè)模把，且模把模頭的形狀根據(jù)被印刷物的不同可以更換。料盤裝在間歇傳動(dòng)箱輸出軸上，并由其驅(qū)動(dòng)作間歇運(yùn)動(dòng)來(lái)完成印刷。 C：輪轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上的大膠輥(4） D：主傳動(dòng)鏈上裝有光電編碼器(8)[17] 。 圖 1.6 曲面印刷機(jī) 圖1.7 曲面印刷機(jī)主機(jī)座圖 1.6 印刷工藝過(guò)程簡(jiǎn)述 首

21、先要進(jìn)行成型品前處理。處理包括成型品表面的油脂及垃圾的清洗，以及為了改善油墨的潤(rùn)濕性和粘合性的表面處理。成型品前清洗（脫脂）：采用有機(jī)溶劑清洗成型品表面滲出的油污。表面處理：絕大多數(shù)的合成樹(shù)脂與油墨的密接性不如金屬和紙[18]。為此有必要對(duì)成型品的表面進(jìn)行適性處理。然后將油墨放入凹版內(nèi)，刮去過(guò)量的油墨，擠壓曲面取得油墨，將曲面的油墨轉(zhuǎn)印到成型品的表面。這時(shí)就需要進(jìn)行油墨固化處理了。在多數(shù)情況下，采用某些方法使油墨固化。硬化處理方法則有熱硬化處理與UV硬化處理二種。熱固化處理：將印刷后的成型品放入恒溫槽內(nèi)，使印刷品被遠(yuǎn)紅外線照射或熱風(fēng)加熱，因熱反應(yīng)使油墨固化。UV固化處理：被印刷的成型品在特定波

22、長(zhǎng)的紫外線（UV）照射下，利用光化學(xué)反應(yīng)使油墨固化的方法。最后，為了提高印刷品的耐久性，有時(shí)會(huì)實(shí)施表面涂布等后處理。表面涂布方法，一般以涂布熱固化性或UV固化性的透明涂布液最為常見(jiàn)[19]。 1.7 研究途徑 1）查閱有關(guān)曲面印刷機(jī)方面的書籍和文獻(xiàn)資料，了解掌握曲面印刷機(jī)的工作原理。綜合資料整理出所設(shè)計(jì)傳墨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的資料，對(duì)設(shè)計(jì)部分進(jìn)行改造，使之更為合理，簡(jiǎn)單。 2）Pro/Engineer操作軟件是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一體化的三維軟件。Pro/Engineer軟件以參數(shù)化著稱，是參數(shù)化技術(shù)的最早應(yīng)用者，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，Pro/

23、Engineer作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣。是現(xiàn)今主流的CAD/CAM/CAE軟件之一，特別是在國(guó)內(nèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域占據(jù)重要位置。 Pro/E第一個(gè)提出了參數(shù)化設(shè)計(jì)的概念，并且采用了單一數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)解決特征的相關(guān)性問(wèn)題。另外，它采用模塊化方式，用戶可以根據(jù)自身的需要進(jìn)行選擇，而不必安裝所有模塊。Pro/E的基于特征方式，能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過(guò)程集成到一起，實(shí)現(xiàn)并行工程設(shè)計(jì)。它不但可以應(yīng)用于工作站，而且也可以應(yīng)用到單機(jī)上。 Pro/E采用了模塊方式，可以分別進(jìn)行草圖繪制、零件制作、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、加工處理等，保證用戶可以按照自己的需要進(jìn)行選擇使用。

24、 Pro/Engineer軟件的功能包括參數(shù)化功能定義、實(shí)體零件及組裝造型，三維上色實(shí)體或線框造型完整工程圖產(chǎn)生及不同視圖（三維造型還可移動(dòng)，放大或縮小和旋轉(zhuǎn)）。Pro/Engineer是一個(gè)功能定義系統(tǒng)，即造型是通過(guò)各種不同的設(shè)計(jì)專用功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角（Chamfers）和抽空（Shells）等，采用這種手段來(lái)建立形體，對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是更自然，更直觀，無(wú)需采用復(fù)雜的幾何設(shè)計(jì)方式。這系統(tǒng)的參數(shù)比功能是采用符號(hào)式的賦予形體尺寸，不像其他系統(tǒng)是直接指定一些固定數(shù)值于形體，這樣工程師可任意建立形體上的尺寸和功能之間的關(guān)系，任何一個(gè)參數(shù)改變，其也相關(guān)的特征也

25、會(huì)自動(dòng)修正。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計(jì)優(yōu)化更趨完美。造型不單可以在屏幕上顯示，還可傳送到繪圖機(jī)上或一些支持Postscript格式的彩色打印機(jī)。 Pro/Engineer還可輸出三維和二維圖形給予其他應(yīng)用軟件，諸如有限元分析及后置處理等，這都是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)交換格式來(lái)實(shí)現(xiàn)，用戶更可配上 Pro/Engineer軟件的其它模塊或自行利用 C語(yǔ)言編程，以增強(qiáng)軟件的功能。它在單用戶環(huán)境下(沒(méi)有任何附加模塊)具有大部分的設(shè)計(jì)能力，組裝能力(人工)和工程制圖能力(不包括ANSI， ISO， DIN或 JIS標(biāo)準(zhǔn))，并且支持符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的繪圖儀(HP，HPGL)和黑白及彩色打印機(jī)的二維和三維圖形

26、輸出。 Pro/Engineer功能如下：（1） 特征驅(qū)動(dòng)（例如：凸臺(tái)、槽、倒角、腔、殼等）； （2） 參數(shù)化（參數(shù)=尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）；（3） 通過(guò)零件的特征值之間，載荷/邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。（4） 支持大型、復(fù)雜組合件的設(shè)計(jì)(規(guī)則排列的系列組件，交替排列，Pro/PROGRAM的各種能用零件設(shè)計(jì)的程序化方法等)。 3） 通過(guò)閱讀國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)書刊了解曲面印刷機(jī)國(guó)外的發(fā)展?fàn)顩r，采納別人的創(chuàng)新思想完善自己的設(shè)計(jì)，做到結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高曲面印刷機(jī)的質(zhì)量。 2 零件選擇要求 2.1機(jī)械性能要求 (1)強(qiáng)度準(zhǔn)則 強(qiáng)度準(zhǔn)則就是指零

27、件中的應(yīng)力不得超過(guò)允許的強(qiáng)度限度不同的強(qiáng)度超越方式有不同的強(qiáng)度準(zhǔn)則。例如：對(duì)于斷裂來(lái)說(shuō)，最大應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)材料的強(qiáng)度極限，即，如果應(yīng)力大于強(qiáng)度極限，就會(huì)使得材料產(chǎn)生斷裂；相對(duì)于疲勞破壞來(lái)講，最大應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)零件的疲勞極限，否則就會(huì)超出安全系數(shù)范圍；對(duì)于殘余變形來(lái)講，應(yīng)力不超過(guò)材料的屈服強(qiáng)度。這就叫做滿足了材料的強(qiáng)度要求，符合了強(qiáng)度計(jì)算的準(zhǔn)則。 (2) 剛度準(zhǔn)則 任何零件都有有彈性的，先有彈性后才是塑性。零件在載荷作用下產(chǎn)生的彈性變形量y（它廣義地代表了任何形式的彈性變形量）小于或等于機(jī)器工作性能所允許的極限值y（許用變形量），就可以保證剛度要求。這就叫做滿足了剛度要求，也符合了剛度的

28、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。 (3)壽命準(zhǔn)則 影響壽命的主要因素——腐蝕、磨損和疲勞三個(gè)不同范疇的問(wèn)題，它們各自發(fā)展的規(guī)律也不同。迄今為止，還沒(méi)有提出實(shí)用有效的腐蝕壽命計(jì)算方法，因而無(wú)法列出腐蝕的計(jì)算準(zhǔn)則。 (4)振動(dòng)穩(wěn)定性原則 機(jī)器的振動(dòng)來(lái)自內(nèi)部與外界的雙重振動(dòng)干擾。外部機(jī)殼受外力作用產(chǎn)生振動(dòng)，內(nèi)部由齒輪，軸承，軸等等的配合產(chǎn)生的振動(dòng)。機(jī)器中有很多的自身振動(dòng)源。要想減少機(jī)器的振動(dòng)，可以隔離振動(dòng)源和機(jī)器，也可以采用阻尼減小振動(dòng)。 (5)材料的經(jīng)濟(jì)性 根據(jù)零件的使用要求和制造的數(shù)量，綜合考慮材料本身的價(jià)格、材料的加工費(fèi)用或毛坯材料的費(fèi)用（如鑄件或切割的鋼板）、材料的利用率等選擇材料。有

29、時(shí)可以將零件設(shè)計(jì)成組合結(jié)構(gòu)，用兩種材料制造，如蝸輪的齒圈和輪轂、滑動(dòng)軸承的軸瓦和軸承襯等，從而節(jié)省貴重材料。當(dāng)零件在一些特殊環(huán)境下工作時(shí)，如高溫、腐蝕性介質(zhì)，應(yīng)當(dāng)參考有關(guān)的專業(yè)文獻(xiàn)選擇材料[20]。 2.2 設(shè)計(jì)技術(shù)要求 在設(shè)計(jì)曲面印刷機(jī)的間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，都應(yīng)考慮到印刷機(jī)的使用性能方面的因素?？蓺w納為以下五方面： ⑴ 經(jīng)久耐用 要有較為長(zhǎng)的壽命，要在高強(qiáng)度，高時(shí)間內(nèi)作用之后仍能達(dá)到初始的精度。 ⑵ 安全可靠 要滿足強(qiáng)度、剛度等等各種硬件要求，以防在印刷過(guò)程中產(chǎn)生零件崩裂等等硬件安全問(wèn)題。同時(shí)，更要保證操作人員的安全問(wèn)題，所以，在印刷機(jī)的外圍一定要有堅(jiān)固

30、的保護(hù)措施。 ⑶ 操作方便 要求印刷機(jī)要便于工人操作。 ⑷ 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 軸承在不同運(yùn)動(dòng)速率下，機(jī)械運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，不然就會(huì)出現(xiàn)抖動(dòng)，噪音，進(jìn)而影響曲面印刷機(jī)的印刷質(zhì)量。 ⑸ 速度可調(diào) 通過(guò)調(diào)節(jié)輸入蝸桿軸的速度，控制間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度。 3 墨輥箱方案設(shè)計(jì)與機(jī)構(gòu)分析 如1.2介紹的全自動(dòng)曲面印刷機(jī)，此次設(shè)計(jì)的對(duì)象為六色彩印單元，其中涉及到機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)部分、控制操縱部件和其他輔助零件。傳動(dòng)系統(tǒng)作為機(jī)械系統(tǒng)的最主要組 成部分，本身具有重要意義。傳動(dòng)的種類很多，按工作原理可以分為摩擦傳動(dòng)、機(jī)械傳

31、動(dòng)等等。在機(jī)械傳動(dòng)中喲分為齒輪傳動(dòng)，蝸輪蝸桿傳動(dòng)等等。在我們要設(shè)計(jì)的這個(gè)傳動(dòng)中，我們用到的是齒輪傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)精確度高，適合用于高速重載的場(chǎng)合。 圖3-1-1 墨輥箱裝配圖 3.1墨輥箱的整體結(jié)構(gòu)分析 圖3-1-2墨輥箱爆炸視圖 圖3-1-3 墨輥箱平面示意圖 本課題要研究的對(duì)象是其六色彩印單元即墨輥箱，如圖3-1-3，其中包含的零部件有：給墨輥(1)、上勻墨輥輥(2)、版

32、輥（3）、大墨輥(4)、下勻墨輥（5）、中間輥(6)、出墨鋼輥(7)、墨斗(8)、手輪(9)。 如圖3-1-3，在墨輥箱中，由出墨輥沾有油料傳出到給墨輥中，而給墨輥一直在做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，如圖，當(dāng)給墨輥在左端時(shí)，與出墨輥接觸；當(dāng)給墨輥在右端時(shí)，與中間輥接觸從而將出墨輥上的油料由給墨輥傳遞到中間輥上。之后，上下勻墨輥與中間輥相連，將油料傳遞到大墨輥上。在此，上下勻墨輥是在做串動(dòng)，使得油料在大墨輥上均勻。之后，再由大墨輥傳遞給版輥，完成傳墨。 在傳墨系統(tǒng)中，有三部分裝置： 給墨：手輪、油箱、出墨輥 勻墨：上勻墨輥、下勻墨輥 傳墨：出墨輥、給墨輥、中間輥 在給墨裝置中，連續(xù)不斷地提供油墨，

33、且要求連續(xù)不斷且要適量，所以安裝手輪方便調(diào)節(jié)墨箱與出墨輥間的縫隙，從而控制出墨量，達(dá)到更好的出墨效果。 在勻墨裝置中，是為了將供給的油墨打成均勻的油墨層，從而進(jìn)行拓印。 在傳墨裝置中，將油料由出墨輥傳遞給中間輥。 軸向分布的多個(gè)手輪可以調(diào)節(jié)墨斗箱內(nèi)的出墨量來(lái)達(dá)到更好油墨印刷效果。墨輥箱與版輥?zhàn)縻q鏈安裝，便于日后清洗墨輥、版輥上的油墨。每只版輥均可通過(guò)其軸上的調(diào)整裝置進(jìn)行軸向和圓周向的調(diào)節(jié)，方便對(duì)版。版輥由偏心軸頭安裝于版輥架上，回轉(zhuǎn)軸頭可調(diào)整版輥與大膠輥的接觸壓力。大墨輥也是以偏心軸頭結(jié)構(gòu)安裝于墨輥箱內(nèi)。合上墨輥箱，回轉(zhuǎn)軸頭可調(diào)整大墨輥與版輥之間的接觸壓力[23]。為了把薄而均勻

34、的油墨涂在印版的印刷部分 3.2 墨輥箱箱體及其內(nèi)部零件材料的選擇 應(yīng)2.1所述的對(duì)零件材料機(jī)械性能的原則，對(duì)墨輥箱內(nèi)零部件進(jìn)行材料選擇 箱體用HT200；墨輥用HT200；齒輪用 40 Cr;軸用 40 Cr。 3.3 墨輥箱箱體的設(shè)計(jì) 箱體是墨輥箱的外殼，支撐著箱體內(nèi)所有零部件，是內(nèi)部所有零部件的固定件。箱體的好壞決定了墨輥的工作環(huán)境，影響了軸、齒輪的工作精度和振動(dòng)強(qiáng)度，它的選材也很重要，箱體材料應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等相關(guān)要求來(lái)進(jìn)行正確選擇與設(shè)計(jì)，常用的有： 鑄鐵：容易鑄成形狀復(fù)雜的零件；價(jià)格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大。有良好的

35、抗振性。其缺點(diǎn)是生產(chǎn)周期較長(zhǎng)，單件生產(chǎn)成本較高。鑄件易產(chǎn)生廢品，質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機(jī)械加工費(fèi)用大。 若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，應(yīng)采用耐磨鑄鐵[25]。 根據(jù)相關(guān)要求，墨輥箱箱體的材料選擇為HT200。 圖3-3-1 墨輥箱箱體 如圖3-3-1所示，箱體共選用了六塊鑄鐵板。為了便于加工，左右兩塊鑄鐵都用螺栓與底板相連并固定。這樣也便于日后箱體內(nèi)零部件出現(xiàn)問(wèn)題之后好維修，箱體內(nèi)其他零部件的安裝也較為方便。箱體上根據(jù)其他零部件的安裝要求加工了很多孔，主要是用于安裝軸承。安裝其他零部件的順序可先將中

36、間的隔板固定，然后再固定中間一個(gè)墻板，進(jìn)行安裝，最后再安裝上剩下的一塊板即可。 3.4 墨輥箱內(nèi)部零部件的設(shè)計(jì) 3.4.1 軸的設(shè)計(jì) 3.4.1.1 軸的分類 軸是組成機(jī)器的重要零件之一，機(jī)器上一切做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳遞。因此軸的功用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 1.1按照軸線形狀分類，可分為直軸、曲軸： ①直軸：直軸按外形不同可分為光軸、階梯軸及一些特殊用途的軸，如凸輪軸、華鍵軸齒輪軸及蝸桿軸等。其中直軸又可以分為光軸和階梯軸。光軸形狀簡(jiǎn)單，應(yīng)力集中源少，階梯軸相反。光軸主要用于心軸和傳動(dòng)軸，階梯軸常用于轉(zhuǎn)軸。 ②曲軸：曲軸通

37、過(guò)連桿可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或做相反的運(yùn)動(dòng)變換。 對(duì)于墨輥軸來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛斜姸噍S上零件，所以需要階梯軸來(lái)進(jìn)行精確定位。 1.2按照軸所承受載荷的不同分類，軸可分為心軸、轉(zhuǎn)軸和傳動(dòng)軸： a 心軸：只承受彎矩作用而不承受轉(zhuǎn)矩作用的軸，只起支撐轉(zhuǎn)動(dòng)零件的作用。 b 轉(zhuǎn)軸：既受彎矩又受轉(zhuǎn)矩的軸。 c 傳動(dòng)軸：只承受轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或受自重引起彎矩的軸。 3.4.1.2 軸的材料 首先應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度，對(duì)應(yīng)力集中敏感性低；還應(yīng)滿足剛度、耐磨性、耐腐蝕性及良好的加工性。常用的材料主要有碳鋼、合金鋼、球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵。選擇軸的材料時(shí)應(yīng)考慮到軸所受載荷大小和性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、周

38、圍環(huán)境、軸的形狀和尺寸、生產(chǎn)批量、重要程度、材料的機(jī)械性能和經(jīng)濟(jì)性等因素。 由于碳鋼要比合金鋼價(jià)格低廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛。 合金鋼比碳鋼具有更高的力學(xué)性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 各種熱處理（如高頻淬火、滲碳、氮化、氰化等）以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、滾壓等），對(duì)提高軸的抗疲勞強(qiáng)度有著明顯的效果。 球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵容易做成復(fù)雜的形狀，且具有價(jià)格低廉、良好的吸振性和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏

39、感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可以用于制造外形復(fù)雜的軸。 3.4.1.3 軸的失效形式 軸的失效形式主要有因強(qiáng)度不足而產(chǎn)生疲勞斷裂、因強(qiáng)度不足而產(chǎn)生的塑性變形和脆性斷裂、磨損、超過(guò)允許范圍的變形和振動(dòng)等[26]。 3.4.1.4 軸的設(shè)計(jì)原則 軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下原則： 軸的設(shè)計(jì)和其他零件的設(shè)計(jì)相似，包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工作能力的設(shè)計(jì)兩方面的內(nèi)容。 ①軸的選擇：根據(jù)軸的工作條件、生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì)性原則，選取適合的材料、毛胚形式及熱處理方法。 ②軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)軸的受力情況、軸上零件的安裝位置、配合尺寸及定位方式、軸的加工方法等具體的要求，確定軸的合理形狀及尺寸，既進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

40、 ③軸的工作能力的計(jì)算設(shè)計(jì)：軸的強(qiáng)度計(jì)算和校核。對(duì)受力大的細(xì)長(zhǎng)軸（如蝸桿軸）和對(duì)強(qiáng)度要求高的軸，還要進(jìn)行剛度計(jì)算。對(duì)在高速工作下的軸，因有共振危險(xiǎn)，故應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算[27]。 3.4.1.5 軸上零件的定位 為了防止軸上零件受力時(shí)發(fā)生沿軸向或周向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸上零件除了有游動(dòng)或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進(jìn)行周向和軸向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。常用軸向定位方法有：軸肩（或軸環(huán)）、套筒、圓螺母、擋圈及圓錐形軸頭等： ? 零件的軸向定位 軸上零件的軸向定位是以軸肩、套筒、軸端擋圈、軸承端蓋和圓螺母等來(lái)保證的 ①軸肩：軸肩分為定位軸肩和非定位軸肩。軸肩由軸肩定位面和過(guò)渡圓角

41、組成。為保證有足夠的強(qiáng)度來(lái)承受軸向力，軸肩圓角半徑必須小于零件轂孔的圓角半徑或倒角高度；為保證有足夠的強(qiáng)度來(lái)承受軸向力，軸肩高度為h=(2-3)R。 直徑d >6~10 >10~18 >18~30 >30~50 >50~80 >80~120 >120~180 C或R 0.5~0.6 0.8 1.0 1.2~1.6 2.0 2.5 3.0 零件倒角C和圓角半徑R 的推薦值 ②軸環(huán)：軸環(huán)的功能及尺寸參數(shù)與軸肩相同，寬度b≥1.4h。 ③套筒：套筒定位結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位可靠，軸

42、上不需開(kāi)槽、鉆孔和切制螺紋，因而不影響軸的疲勞強(qiáng)度，一般用于軸上兩個(gè)零件之間的定位。 ④圓螺母：可以承受大的軸向力，但軸上螺紋處有較大的應(yīng)力集中，會(huì)降低軸的疲勞強(qiáng)度，故一般用于固定軸端的零件，有雙圓螺母和圓螺母與止動(dòng)墊圈兩種形式。當(dāng)軸上的兩個(gè)零件之間的距離較大，且允許在軸上切制螺紋時(shí)，可用圓螺母的端面來(lái)定位。 ⑤軸承端蓋：用螺釘與箱體連接使?jié)L動(dòng)軸承的外圈得到軸向定位。在一般情況下，整個(gè)軸的軸向定位也常利用軸承端蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ⑥彈性擋圈：在軸上切出環(huán)形槽，將彈性擋圈嵌入槽中，利用它的側(cè)面壓緊被定位零件的端面。這種定位方法工藝性好、裝拆方便，但對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，常用于所受軸向力小而剛度大的軸

43、。 ⑦圓錐面：可與軸端擋板與圓螺母配合使用。圓錐面的錐度小時(shí)，所需軸向力小，但不易拆卸；反之則相反。通常取錐度1：30～1：8。 ⑧圓錐銷、鎖緊擋圈、緊定螺釘：這三種方法常用于光軸。 ?零件的周向定位：周向定位的目的是限制軸上零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的周向定位零件有鍵、花鍵、銷、緊定螺釘已經(jīng)過(guò)盈配合等，其中緊定螺釘只用在傳力不大之處。定位方式根據(jù)其傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)、零件對(duì)中精度的高低、加工難易等因素來(lái)選擇。常用的周向定位方法有：鍵、花鍵、成形彈性環(huán)、銷、過(guò)盈等聯(lián)結(jié)，通稱軸轂聯(lián)結(jié)。 本次設(shè)計(jì)中墨輥箱內(nèi)的軸材料選為合金鋼40 Cr,零件在軸上的軸向定位采用軸肩、止動(dòng)螺

44、母、彈性擋圈、軸套等定位方式，而在圓周上的定位都是鍵定位。 墨輥箱內(nèi)的軸材料選為合金鋼40 Cr，零件在軸上的軸向定位采用軸肩、軸端擋板等定位方式，而在圓周上的定位都是鍵定位；軸承采用過(guò)盈配合。其中兩個(gè)心軸的具體結(jié)構(gòu)如圖3-4-1和圖3-4-2： 圖3-4-1出墨輥齒輪軸 圖3-4-2過(guò)輪軸 3.4.2傳動(dòng)軸 圖3-4-3 傳動(dòng)軸 除了上面的部分軸外，本次設(shè)計(jì)中還用到傳動(dòng)軸。與凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件相連，這些軸上面的

45、零件的軸向定位有選擇擋圈定位，有緊定螺釘定位的；圓周定位有鍵定位、緊定螺釘和過(guò)盈定位。材料也都選為合金鋼40Cr.其機(jī)構(gòu)如圖3-4-3所示： 4 齒輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析 曲面印刷機(jī)傳墨系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的齒輪結(jié)構(gòu)包括齒輪、齒圈、齒圈套、齒圈壓蓋，鎖緊套以及連接桿等零件。齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的傳動(dòng)之一，形式很多，應(yīng)用廣泛，它可用于傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，傳遞的功率可達(dá)數(shù)十萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)200m/s。齒輪傳動(dòng)主要有效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠。壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但齒輪傳動(dòng)的制造及安裝精度要求高，價(jià)格較貴，且不易于傳動(dòng)距離過(guò)大的場(chǎng)合。 齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：

46、 Ⅰ 效率高。 Ⅱ 結(jié)構(gòu)緊湊。 Ⅲ 工作可靠。 Ⅳ 傳動(dòng)比穩(wěn)定。 4.1齒輪的選擇 4.1.1齒輪的分類 齒輪可按齒形、齒輪外形、齒線形狀、輪齒所在的表面和制造方法等分類。齒輪還可按其外形分為圓柱齒輪、錐齒輪、非圓齒輪、齒條、蝸桿蝸輪 ；按齒線形狀分為直齒輪、斜齒輪、人字齒輪、曲線齒輪；按輪齒所在的表面分為外齒輪、內(nèi)齒輪；按制造方法可分為鑄造齒輪、切制齒輪、軋制齒輪、燒結(jié)齒輪等。 4.1.2齒輪材料及熱處理 由齒輪的失效形式可知，對(duì)齒輪材料的基本要求為：齒面應(yīng)有足夠的硬度；齒芯

47、應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性；應(yīng)有良好的加工工藝性能及熱處理性能。 齒輪的材料有鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵。當(dāng)齒輪的尺寸較大（大于 400 ～ 600 mm ）而不便于鍛造時(shí)，可用鑄造方法制造成鑄鋼齒坯，再進(jìn)行正火處理。鑄鋼耐磨性和強(qiáng)度均較好，承載能力稍低于鍛鋼。 低速、輕載場(chǎng)合的齒輪可以制成鑄鐵齒坯。鑄鐵齒輪的加工性能、抗點(diǎn)蝕、抗膠合性能均較好，但強(qiáng)度低，耐磨性及抗沖擊性差。 4.1.3齒輪的失效形式 一般來(lái)說(shuō)，齒輪傳動(dòng)的失效主要是輪齒的失效，而輪齒的失效形式又是多種多樣的。這里就較為常見(jiàn)的輪齒折斷、工作齒面磨損、點(diǎn)蝕、膠合和塑性變形等等做介紹。 ①輪齒折斷 　　輪齒折斷通

48、常有兩種情況：一種是由于多次重復(fù)的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力集中造成的疲勞折斷；另一種是由于突然嚴(yán)重過(guò)載或沖擊載荷作用引起的過(guò)載折斷。齒寬較小的直齒輪往往發(fā)生全齒折斷，因?qū)捿^大的直齒輪或斜齒輪則容易發(fā)生局部折斷。 增大齒根過(guò)度圓角半徑及消除加工刀痕得到方法來(lái)減小齒根應(yīng)力集中、增大軸及支撐的剛性、采用合理的熱處理方法，噴丸，滾壓等工藝措施可以提高輪齒的抗折斷能力。 ②齒面點(diǎn)蝕 點(diǎn)蝕是齒面疲勞損傷的現(xiàn)象之一。所謂點(diǎn)蝕就是齒面材料在變化著的接觸應(yīng)力作用下，由于疲勞產(chǎn)生的麻點(diǎn)狀損傷現(xiàn)象。齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針尖大小的麻點(diǎn)，如工作條件未加改善，麻點(diǎn)就會(huì)逐漸擴(kuò)大，甚至數(shù)點(diǎn)連成一片，最后形成了明顯的齒

49、面損傷。 開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，由于齒面磨損較快，很少出現(xiàn)點(diǎn)蝕。 ③齒面磨損 在齒輪傳動(dòng)中，齒面隨著工作條件的不同會(huì)出現(xiàn)多種不同的磨損形式。例如當(dāng)嚙合齒面間落入磨料性物質(zhì)（如砂粒、鐵屑）時(shí)，齒面即被逐漸磨損而致報(bào)廢。這種形式成為磨粒磨損。它是開(kāi)式齒輪傳動(dòng)的主要失效形式之一。 ④齒面膠合 高速重載傳動(dòng)時(shí)，嚙合區(qū)載荷集中，溫升快，因而易引起潤(rùn)滑失效；低速重載時(shí)，油膜不易形成，均可致使兩齒面金屬直接接觸而熔粘到一起，隨著運(yùn)動(dòng)的繼續(xù)而使軟齒面上的金屬被撕下，在輪齒工作表面上形成與滑動(dòng)方向一致的溝紋，也稱為冷膠合，這種現(xiàn)象稱為齒面膠合。加強(qiáng)潤(rùn)滑措施，采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油，在潤(rùn)滑油中加入極壓

50、添加劑等，均可防止或減少齒面的膠合 ⑤塑性變形 塑性變形屬于輪齒永久變形一大類的失效形式，它是由于在過(guò)大的應(yīng)力作用下，輪齒材料處于屈服狀態(tài)下而產(chǎn)生的齒面或齒體塑性流動(dòng)所形成的。塑性變形一般發(fā)生在硬度低的齒輪上，但在重載作用下，硬度高的齒輪上也會(huì)出現(xiàn)。 塑性變形又分為滾壓變形和錘擊塑變。 4.1.4齒輪的選擇原則 齒輪材料的種類很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素也很多，下述幾點(diǎn)可供選擇材料時(shí)參考： ①齒輪材料必須滿足工作條件的要求。例如，用于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量小、傳遞功率大和可靠性高的要求，因此必須選擇機(jī)械性能高的合金銀；礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，一般功率很大、工作速度較低、周

51、圍環(huán)境中粉塵含量極高，因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料。 ②應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而又要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。 ③正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)質(zhì)碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。 ④合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。 ⑤飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。 ⑥金屬制的軟齒面齒輪，配

52、對(duì)兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為30～50HBS或更多。 4.1.5設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則如下： 目前設(shè)計(jì)一般使用的齒輪傳動(dòng)時(shí)，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。 閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)的失效有很多種原因，常有的一種原因就是齒根折斷，故通常先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的模數(shù)和其他尺寸，然后再按接觸疲勞強(qiáng)度校核齒面的接觸強(qiáng)度。 對(duì)于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)中的齒輪，齒面磨損為其主要失效形式，故通常按照齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的模數(shù)，考慮磨損因素，再將模數(shù)增大10％—20％，而無(wú)需校核接觸強(qiáng)度。 4.2

53、部分齒輪外觀圖及其相關(guān)參數(shù) 根據(jù)以上一些齒輪設(shè)計(jì)和選擇方面的相關(guān)要求對(duì)墨輥箱內(nèi)的齒輪加以設(shè)計(jì)墨輥箱內(nèi)共有大小齒輪十二個(gè)，材料選擇為40Cr，該材料的強(qiáng)度極限為700MPa，屈服極限為500MPa，硬度為241～286HBS。以下為其中部分齒輪外觀圖及其相關(guān)參數(shù)[28]。 （1）大墨輥大齒輪 圖4-2-1大墨輥大齒輪 大墨輥大齒輪為整個(gè)墨輥箱提供了動(dòng)力，是墨輥箱的來(lái)源。大墨輥大齒輪帶動(dòng)大墨輥轉(zhuǎn)動(dòng)，而大墨輥大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是由版輥內(nèi)部的斜齒輪傳遞的。斜齒輪傳遞的特點(diǎn)是傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小、振動(dòng)少等等，廣泛用于重載、高速的場(chǎng)合[29]。 大墨輥

54、大齒輪的齒數(shù)Z=62，法向模數(shù)mn=2.25,齒頂高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)c*=0.25，分度圓柱螺旋角β為13.351度，齒輪寬度為L(zhǎng)=15mm，孔徑D=36.5mm，如圖4-2-1。 分度圓直徑 d=mn*z/cosβ=143.4mm 齒頂圓直徑 da=mn*z/cosβ+2*mn*ha*=147.9mm 齒根圓直徑 df=mn*z/cosβ-2mn*(ha*+c*)=137.8mm (2) 過(guò)齒輪 圖4-2-2過(guò)齒輪 過(guò)齒輪，是為了將大墨輥的動(dòng)力傳遞給中間輥，作為中間傳遞齒輪。

55、其齒數(shù)Z=20，法向模數(shù)mn=2.25, 分度圓柱螺旋角β為13.351度，齒寬b=10mm, 孔徑D=21mm, 齒頂高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)c*=0.25 分度圓直徑 d=mn*z/cosβ=46.2mm 齒頂圓直徑 da=mn*z/cosβ+2*mn*ha*=50.7mm 齒根圓直徑 df=mn*z/cosβ-2mn*(ha*+c*)=40.6mm (3) 中間輥齒輪 ① 中間輥齒輪1 圖4-2-3 中間輥齒輪1 中間輥齒輪是固定在中間輥軸上的，由過(guò)齒輪嚙合傳遞動(dòng)力帶動(dòng)中間輥旋轉(zhuǎn)。 其齒數(shù)Z=29，法向

56、模數(shù)mn=2.25, 分度圓柱螺旋角β為13.351度，面寬b=10mm, 孔徑D=26mm, 齒頂高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)c*=0.25， 分度圓直徑 d=mn*z/cosβ=67mm 齒頂圓直徑 da=mn*z/cosβ+2*mn*ha*=71.6mm 齒根圓直徑 df=mn*z/cosβ-2mn*(ha*+c*)=61.4mm ② 中間輥齒輪2 圖4-2-4中間輥齒輪2 如圖4-2-4該齒輪安裝于中間輥軸上，帶動(dòng)串墨輥上下勻墨 其齒數(shù)Z=44,模數(shù)m=2，面寬b=

57、10mm, 孔徑D=20mm, 齒頂高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)c*=0.25， 分度圓直徑 d=mz=88mm 齒頂圓直徑 da=m(z+2ha*)=92mm 齒根圓直徑 df=mz-2m(ha*+c*)=83mm 齒頂高 ha=ha*m=2mm 齒根高 hf=m(ha*+c*)=2.5mm 齒高 h=m(2 ha*+c*)=4.5mm 齒距 p=3.14m=6.28mm 齒厚

58、 s=6.28/2=3.14mm ③中間輥齒輪3 圖4-2-5中間輥齒輪3 如圖4-2-5該齒輪安裝于中間輥軸上，與中間輥齒輪2用螺栓連接，主要作用帶動(dòng)出墨輥上齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)勻墨作用其齒數(shù)Z=32,模數(shù)m=2，面寬b=10mm, 孔徑D=20mm, 齒頂高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)c*=0.25， 分度圓直徑 d=mz=64mm 齒頂圓直徑 da=m(z+2ha*)=68mm 齒根圓直徑 df=mz-2m(ha*+c*)=59mm 齒頂

59、高 ha=ha*m=2mm 齒根高 hf=m(ha*+c*)=2.5mm 齒高 h=m(2 ha*+c*)=4.5mm 齒距 p=3.14m=6.28mm 齒厚 s=6.28/2=3.14mm （3）出墨輥傳動(dòng)齒輪 圖4-2-6出墨輥傳動(dòng)齒輪 出墨輥傳動(dòng)齒輪固定在出墨輥軸上，帶動(dòng)出墨輥轉(zhuǎn)動(dòng)，與中間輥齒輪3嚙合，實(shí)現(xiàn)勻墨作用。 其齒數(shù)Z=40,模數(shù)m=2，面寬b=

60、10mm, 孔徑D=17 mm, 齒頂高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)c*=0.25， 分度圓直徑 d=mz=80mm 齒頂圓直徑 da=m(z+2ha*)=84mm 齒根圓直徑 df=mz-2m(ha*+c*)=75mm 齒頂高 ha=ha*m=2mm 齒根高 hf=m(ha*+c*)=2.5mm 齒高 h=m(2 ha*+c*)=4.5mm 齒距 p=3.14m=6.28mm 齒厚

61、 s=6.28/2=3.14mm (4)小齒輪 圖4-2-7小齒輪 如圖4-2-7該齒輪安裝于偏心軸上，與出墨輥傳動(dòng)齒輪嚙合，主要作用帶動(dòng)給墨輥前后串動(dòng)，將出墨輥上的墨傳到中間輥上，其齒數(shù)Z=20,模數(shù)m=2，齒寬b=10mm, 孔徑D=16mm, 齒頂高系數(shù)ha*=1，頂隙系數(shù)c*=0.25， 分度圓直徑 d=mz=40mm 齒頂圓直徑 da=m(z+2ha*)=44mm 齒根圓直徑 df=mz-2m(ha*+c*)=35mm 齒頂高

62、 ha=ha*m=2mm 齒根高 hf=m(ha*+c*)=2.5mm 齒高 h=m(2 ha*+c*)=4.5mm 齒距 p=3.14m=6.28mm 齒厚 s=6.28/2=3.14mm 以上為墨輥箱內(nèi)部分齒輪的相關(guān)參數(shù)，其余四個(gè)齒輪的參數(shù)為：齒輪(出墨輥)：Z=25, m=2， b=11mm，D=19mm:；出墨輥齒輪離合器齒輪：Z=25, m=2， b=10mm，D=17.5mm；內(nèi)齒圈（出墨輥）：Z=25, m=2， b=25mm；小齒

63、輪：Z=22, m=2， b=10mm，D=15.5mm。 圖3.11墨輥箱內(nèi)部齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖 5 軸上主要零件——墨輥 出墨輥、傳墨輥、勻墨輥、中間輥、大墨輥 圖5.1出墨輥 圖5.2給墨輥 圖5.3大墨輥 圖5.4中間輥 圖5.5上勻墨輥

64、 圖5.6下勻墨輥 圖5.7串墨輥等零部件 圖5.8 出墨輥及其相關(guān)零部件 圖5.5所示為傳墨輥、出墨輥和中間輥之間的位置關(guān)系。其中上方給墨輥的動(dòng)力來(lái)源于凸輪機(jī)構(gòu)，使其能上下擺動(dòng)將出墨輥上的油墨傳至中間輥。而出墨輥與中間輥通過(guò)與軸配合，動(dòng)力由軸端齒輪提供。其中出墨輥和中間輥可采用鑄造的方式，然后再根據(jù)其尺寸的要求選用機(jī)床對(duì)其表面進(jìn)行處理。最后在大墨輥的表面還將有3-5mm厚的橡膠層，主要是為了達(dá)到一個(gè)更好的出墨效果。 圖5.6為中間輥、上下勻墨輥、大墨輥的機(jī)構(gòu)

65、示意圖，能方便的看出三者之間的位置關(guān)系。其中上下勻墨輥通過(guò)中間輥的一特殊機(jī)構(gòu)傳遞動(dòng)力，使其能沿著軸向方向進(jìn)行來(lái)回的串動(dòng)，使傳至大墨輥的油墨更加均勻。而大墨輥右端將與版輥接觸。 6 軸與軸上零件的連接——鍵 1、鍵的分類： 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或者是軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵連接的主要類型有：平鍵連接，楔鍵連接，半圓鍵連接和切向鍵連接 2、鍵的選擇： 鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求 來(lái)取定。鍵的主要尺寸為其截面

66、尺寸（一般以鍵寬b*鍵高h(yuǎn)表示）與長(zhǎng)度L。鍵的截面尺寸b*h按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。長(zhǎng)度L一般可按輪轂的長(zhǎng)度而定，即鍵長(zhǎng)等于或略短于輪轂的長(zhǎng)度。所選的鍵長(zhǎng)應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的長(zhǎng)度系列。 普通平鍵的主要尺寸 本次設(shè)計(jì)中主要用到了平鍵，而鍵一般采用抗拉強(qiáng)度極限sb<600MPa的碳鋼制造，通常用45Cr。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵連接的結(jié)構(gòu)、使用特性及工作條件來(lái)選擇。選擇時(shí)應(yīng)考慮以下各方面的情況：需要傳遞轉(zhuǎn)矩的大?。贿B接于軸上的零件是否需要沿軸滑動(dòng)及滑動(dòng)距離的長(zhǎng)短；對(duì)于連接的對(duì)中性的要求；鍵是否需要具有軸向固定的作用；以及鍵在軸上的位置（在軸的中部還是端部）等。鍵的剖面尺寸b*h按軸的直徑d由標(biāo)準(zhǔn)中選定。鍵的長(zhǎng)度L一般按輪轂寬度定，要求鍵長(zhǎng)比輪轂略短5～10mm，且符合長(zhǎng)度系列值。平鍵連接的主要失效形式是工作面的壓潰和磨損（對(duì)于動(dòng)連接）。除非有嚴(yán)重過(guò)載，一般不會(huì)出現(xiàn)鍵的剪斷。 軸的軸向定位使用的平鍵，材料為45。主要用到的尺寸為：55、66、87，長(zhǎng)度分別選為10、10和12。 除上面一些鍵之外，還用到墊圈、軸肩擋圈等。 7 軸的固定