机械结构创新设计及应用大作业-双齿条往复式移动机构原理及结构设计[材料参考]

1、机械机构创新设计及应用大作业（2015年春季学期）题目：双齿条往复式移动机构原理及结构设计姓名：学号：1120810125班级：1208101专业：机械设计制造及其自动化日期：2015.6.5哈尔滨工业大学机电工程学院青草绿2要求1 按附录的撰写规范独立完成课程论文撰写，拒绝雷同，否则按零分处理2 大作业需同时提交打印稿和电子文档予以存档，电子文档由班长收齐（缺电子文档得零分），统一发送至：jkliu成 绩：评阅人：一、设计题目1、设计要求1) 双齿条往复式移动机构原理如下图所示。1-上齿条 2-下齿条 3-不完全齿轮 4-框架图1 双齿条往复式移动机构原理图2) 当双齿条向右运动时需产生不小

2、于1000N的推力。3) 运动的最大速度0.05m/s。4) 往复运动行程50mmm。2、需完成工作1) 论述其原理，给出不卡死的条件。2) 给出结构设计（必须给出齿条的支承、导向、齿轮的支承）。3) 提示：图中虽然给出了齿条由两侧推杆支承和导向，也可以把支承和导向设计在齿条上，然后在右侧设计一个推杆。2、 工作原理介绍本装置是利用不完全齿轮的定向转动，通过改变齿轮与齿条的啮合位置来实现往复运动。假设齿轮转向为逆时针，转速为 rad/s。结合图1所示，当不完全齿轮的有齿部分与上部齿条啮合时，齿条向左运动，速度（向右为正方向）；当不完全齿轮的有齿部分与下部齿条啮合时，齿条向右运动，速度。当齿轮与

3、齿条不啮合时，运动台（即齿条）停止运动。3、 不卡死条件如图1所示，当不完全齿轮的轮齿与上下两个齿条同时接触时，机构会出现卡死现象。为了防止在运动过程中机构卡死，必须保证 其中: ：齿轮与齿条不啮合时所能的转动角度； ：不完全齿轮有齿部分齿根圆半径； ：不完全齿轮有齿部分齿顶圆半径；4、 齿轮齿条设计1、 齿轮结构设计由不卡死条件： 其中: ：不完全齿轮有齿部分对应的圆心角； ：不完全齿轮有齿部分齿根圆半径，； ：不完全齿轮有齿部分齿顶圆半径，；：完全齿轮齿数。由于工作时齿轮承受的力，故初选齿轮的模数为m=5 mm。由于行程mm,即mm,又有如下图1所示，由图可知有齿部分圆心角应满足：即解之得

4、取z=24，则有齿部分圆心角为取分度圆半径r=35 mm，齿顶圆半径齿根圆半径显然满足不卡死条件取齿轮宽度b=40mm,由于运动时工作推力仅为1000N,故不需进行轮齿强度的校核，模数m=5mm满足强度要求。在不完全齿轮中心钻直径的孔，与的周采用普通平键连接，参考机械设计手册去键槽尺寸为，不完全齿轮二维图如图2所示。图2 不完全齿轮二维图由于只有径向力，轴向力可以忽略，故采用圆柱滚子轴承支撑，轴的二维尺寸图3如下：图2 轴二维尺寸图2、 齿条及金属框架结构设计齿条齿轮齿廓和模数相同，m=5 mm。其二维尺寸图如图3所示。其采用螺栓连接固定于金属框支架上，取螺栓型号为。图3 齿条结构设计金属框架主体可采用桁架结构进行设计，其优点在于质量较轻，可采用标准型材进行制造。此处考虑与其他结构的连接方便，上下横梁采用8mm厚的钢板搭接；为了增加结构刚度，左右两侧的竖直梁采用工字钢搭接，各支撑部分采用焊接连接。为了减轻结构的重量，金属框架的两侧焊接上两根外径为、内径的钢管进行支撑，钢管与机座间采用直线轴承进行支撑，供机构左右进行移动。其装配图如图4所示。图4 装配图图5 装配体工程图5、