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

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于100

2、0N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

3、轮与齿条不啮合时，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

4、之得取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、 参考文献1 陈国华.