新乡市大为创新印刷包装机械有限公司 河南新乡 453000
摘要：凸轮机构是胶印机上完成图像转移、实现印刷工艺过程的关键部件，其结构性能优劣直接影响印品的质量，有离压和合压两个运行状态。离压凸轮机构的反求设计就是按引进的凸轮机构进行测绘，得到凸轮的实际廓线值，根据凸轮设计理论，求出其理论廓线并对其廓线上的数据进行分析，剔除数据中的奇异点及误差值，分析凸轮机构从动件的运动规律。基于此，介绍滚筒旋转式递纸机构反求设计时凸轮廓线修正的数据分析方法。由测绘所得的凸轮实际廓线的离散数据，推导出凸轮理论廓线值，应用数值分析方法计算出凸轮从动件的角位移及类加速度。将类加速度与期望类加速度值进行比较，得出类加速度误差，进而求得凸轮角位移误差。通过剔除角位移误差，对凸轮理论廓线进行修正，进而推导出所需的凸轮实际廓线值。误差修正后的凸轮廓线更接近原始设计。
关键词：印刷机械；凸轮机构；反求设计
1、前言
现代印刷机已趋于高速、多色方向发展。其中单张纸胶印机的印刷速度已达到每小时26000张。而作为印刷机中的关键机构之一的凸轮机构不仅要求高速平稳运转，而且还要严格保证纸张在传递、交接及印刷的位置和时间，否则将引起套印不准．墨色不匀实等现象。因此凸轮机构的运动和动力特性将成为直接影响高速印刷机械性能优劣的重要因素。印刷机械中的凸轮机构的反求设计就是首先按原引进的凸轮机构进行测绘，得到凸轮的实际廓线。其次根据设计原理求出其理论廓线，并在理论廓线上分析得出机构从动件的运动规律。然后根据其运动规律，按照现需要的凸轮基圆半径实现放大或缩小的设计。
2、凸轮受力与反求分析
（1）凸轮在正常运转的过程中，在每一个循环周期中都会和相邻的部件产生摩擦，这种荷载作用在凸轮上，对凸轮产生了很大的影响。期间作用在凸轮上的荷载力来自于不同的方向，其大小和作用点都是在不断的变化的。
（2）根据分析对象的特点，对于凸轮机构所承受的载荷可看成是变的静载荷。如果载荷方向与从动件升程方向相反，则在加速段，此载荷与惯性力同向；而在减速段，此载荷则与惯性力反向。根据Heaz创立的金属弹性接触理论，在印刷机械中凸轮和滚子的接触属于典型的赫兹接触，即凸轮与滚子在接触区域发生局部弹性变形，载荷作用在公法线上，变形区域为一长方形表面，其最大接触应力发生在接触区域的中线上嗍。为简化分析，计算时凸轮机构所承受的载荷采用一个循环周期内最大的瞬时载荷，认为危险部位失效时凸轮副失效。
在对凸轮机构进行反求设计时，其数据的获取多是在三坐标测量仪（CMM）上进行测量，测得的凸轮廓线数据往往含有多方面的误差：制造误差、使用误差及测量误差等。为了提高反求凸轮机构的质量，需要把凸轮轮廓的综合性误差从它的测量数据中分离出来。在不具备原始设计资料的情况下，试图从凸轮轮廓的检测数据中直接判断出各种误差是困难的。而据实验结论知，凸轮轮廓曲线上0.5mm范围内有0.01mm的径向制造误差，将造成明显的加速度突变，在0.5mm范围内，若有0.05mm的径向制造误差，就会造成冲击现象。
3、凸轮机构运动学分析
3.1凸轮实际廓线上切线和法线的倾角确定
5凸轮角位移误差
运用Matlab软件对凸轮实际廓线误差修正前后的凸轮机构从动件角加速度进行仿真，结果可以发现修正后的从动件角加速度曲线与修正前的凸轮类角加速度曲线相比跳动大幅减小且连续，可见对于凸轮的误差修正具有显著的效果。
5、结语
本文通过对凸轮机构反求设计的研究，系统总结了印刷机械中凸轮机构反求设计的基本理论，并研制了相应的印刷机械凸轮机构计算机辅助反求设计的软件，并在光华Pzl740的放大设计中，应用于圆角递缎机构、开闭牙机构和离台压机构等的凸轮机构的设计，取得了预期的设计效果。
参考文献：
[1]杨东明.凸轮机构反求设计、误差分析及检测方法的研究[D].昆明：昆明理工大学，2002
[2]王金铃，张迎春，王莹.凸轮位移数据的数学处理及误差分析[J].机械设计，2006，23（9）：59-60.
[3]周剑平.精通Origin7.0[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.
论文作者:任志学,韩黎明,庄莎莎
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/3
标签：凸轮论文; 误差论文; 机构论文; 载荷论文; 数据论文; 位移论文; 角加速度论文; 《基层建设》2017年第36期论文;