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哈工大《机械机构创新设计及应用》大作业.

《机械机构创新设计及应用》大作业

（2014年春季学期）

大作业一题目：两个齿条机构串联组合的位移机构原理及结构设

计1大作业二题目：柔性铰链及其应用

姓名崔晓蒙

学号1110811005

班级1108110班

专业机械设计制造及其自动化

报告提交日期2014.6.11

哈尔滨工业大学机电工程学院

大作业要求

1.完成课堂布置的2道大作业题，拒绝雷同和抄袭，否则均为零分；

2.大作业最好包含自己的体会等；

3.大作业统一用该模板撰写，字数不限，表达清晰完整即可；

4.正文格式：小四号字体，行距为1.25倍行距；

5.用A4纸双面打印（节约用纸）；左侧装订，1枚钉；

6.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：

********************.cn；

7.此页不得删除。

评语：

教师签名：

年月日

题目一

设计题目5——两个齿条机构串联组合的位移机构原理及结构设

计1（2人）

1设计要求

1)两个齿条串联的位移机构如图1所示

1、2-齿条r1、r2—双联齿轮的节圆半径S1、S2—位移量

图1两个齿条串联的位移机构原理图

说明：图1中，气缸活塞推动齿条1运动，双联齿轮位置不变

2)齿条2需产生不小于1000N的推力

3)运动的最大速度0.1m/s

4)往复运动行程±300mm

2需完成工作

1)论述其原理，给出上齿条（齿条2）的位移S2与气缸位移为S1

之间的关

系。

2)给出大致的结构设计（必须给出齿条的支承、导向、齿轮的支

承，气缸

不需要设计）

1.该机构的工作原理及应用场合

1.1结构分析

由结构简图分析可知，这种两个齿条机构串联组合的位移机构由

两个齿条及其对应的导轨，节圆半径分别为r1、r2的双联齿轮及其

固定轴和一个气缸组合

而成。气缸是它的动力源，最终所需要的运动或者动力由上面的

齿条2输出，所以它属于执行件，而中间固定的齿轮则属于传动件。

该机构属于扩大位移机构，细分的话属于齿轮齿条行程放大机构，

通过双联齿轮的节圆半径不同，可以实现位移的扩大或者缩小（本例

子属于扩大）或者输出力的扩大或缩小（本例属于缩小），以实现实

际生产应用中对于位移和力的要求。如题目简图所示，本机构可以分

解成两个齿轮-齿条构成的直线-回转和回转-直线机构。气缸带动下面

的齿条1，齿条1又将运动和动力传给了双联齿轮，双联齿轮又将运动

和动力传给了齿条2，显然，这是一种机构的演化，属于机构的倒置。

可见，机构的运用和定义是比较灵活多变的，不是那么死板。

1.2应用场合

在机械的工作过程中，完成一个动作需要多方面的协调。比如，

对于一些测量仪表，要检测出微量位移，必须进行放大以提高识别精

度。在这种情形下，还需要以其他手段来增大位移量，除了检测系统

中需要将微量位移扩大以外，在机械加工、装配、搬运、码垛等系统

中同样需要利用适当的机构将原动机的位移进行不同形式的变换和不

同程度的扩大以实现其目的。

2.机构的运动动力分析

2.1上齿条的位移S2与气缸位移（下齿条位移）S1之间的关系。

假设气缸输入一个位移1S，则对于双联齿轮，两个齿轮的角位移

都是相同的，可以表示为：

11rS=?则输出端齿条2的位移为

12122rrSrS=?=?，上述关系式即为上齿条的位移S2与气缸

位移（下齿条位移）S1之间的关系。

2.2机构部件的受力分析

齿轮-齿条间传递效率较高，经查阅资料，一般是0.94-0.98，在

本例中，取传递效率95.0=η。

齿条2需产生不小于1000N的推力，则在传动过程中，双联齿轮

所受转矩相同，

都可以用下式表示：η

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