哈工大《机械机构创新设计及应用》大作业

大作业1 连杆机构运动分析运动分析题目图1-13 牛头刨床机构简图一、按比例画出机构运动简图见A3图纸二、机构的结构分析及基本杆组的划分（1）机构的结构分析该机构为平面连杆机构，活动构件数n=5；有A、B、C、E、F五个转动副和B、F两个移动副，没有高副，故低副数PL=7，高副数PH=0。

机构的自由度F=3n-2PL-PH=3*5-2*7=1。

机构有确定运动轨迹。

（2）基本杆组的划分图1-13中，原动件构件1为Ⅰ级杆组，移除之后按照拆杆组法对机构进行拆分，可得由滑块2和杆3组成的RPRⅡ级杆组，以及由杆4和滑块5组成的RRPⅡ级杆组。

拆分图如下：图1-13-1 Ⅰ级杆组图1-13-2 RPRⅡ级杆组图1-13-3 RRPⅡ级杆组三、各杆组的运动分析数学模型图1-13-1 Ⅰ级杆组 x B =x A +l AB cos ϕy B =y A +l AB sin ϕ图1-13-2 RPR Ⅱ级杆组 x E =x B +(l CE -s)cos ϕj y E =y B +(l CE -s)sin ϕjϕj =arctan(B 0/A 0)A 0=xB -x CB 0=y B -y CS =2020B A + 图1-13-3 RRP Ⅱ级杆组F 的位置 x F =x E -l EF cos ϕiy F =y E +l EF sin ϕi ϕi =arcsin(A 1/l EF )A 1=H-H 1-y EF 的速度F 的加速度四、建立坐标系以A 为原点建立坐标系，则A （0,0）五、编程使用MATLAB 编写程序如下lAB=108;lCD=620;lEF=300;H1=350;H=635;xC=0;yC=-350;syms t;f=(255*pi/30)*t;xB=lAB*cos(f);yB=lAB*sin(f);A0=xB-xC;B0=yB-yC;S=sqrt(A0^2+B0^2);f1=atan(B0/A0);xE=xB+(lAB-S)*cos(f1);yE=yB+(lAB-S)*sin(f1);A1=H-H1-yE;f2=asin(A1/lEF);xF=xE-lEF*cos(f2);yF=yE+lEF*sin(f2);a=0:0.001:0.5;xF=subs(xF,t,a);plot(a,xF)title('位移x随时间t变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(X')lAB=108;lCD=620;lEF=300;H1=350;H=635;xC=0;yC=-350;syms t;f=(255*pi/30)*t;xB=lAB*cos(f);yB=lAB*sin(f);A0=xB-xC;B0=yB-yC;S=sqrt(A0^2+B0^2);f1=atan(B0/A0);xE=xB+(lAB-S)*cos(f1);yE=yB+(lAB-S)*sin(f1);A1=H-H1-yE;f2=asin(A1/lEF);xF=xE-lEF*cos(f2);yF=yE+lEF*sin(f2);vF=diff(xF,t);a=0:0.001:0.5;vF=subs(vF,t,a);plot(a,vF)title('速度v随时间t变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(V')lAB=108;lCD=620;lEF=300;H1=350;H=635;xC=0;yC=-350;syms t;f=(255*pi/30)*t;xB=lAB*cos(f);yB=lAB*sin(f);A0=xB-xC;B0=yB-yC;S=sqrt(A0^2+B0^2);f1=atan(B0/A0);xE=xB+(lAB-S)*cos(f1);yE=yB+(lAB-S)*sin(f1);A1=H-H1-yE;f2=asin(A1/lEF);xF=xE-lEF*cos(f2);yF=yE+lEF*sin(f2);aF=diff(xF,t,2);a=0:0.001:0.5;aF=subs(aF,t,a);plot(a,aF)title('加速度a随时间t变化图像') xlabel('t(s)'),ylabel(A')六、位移、速度、加速度图像位移xE随时间t变化图像速度vE随时间t变化图像加速度aE随时间t变化图像七、运动分析由MATLAB编程后绘制所得图线分析可知，牛头刨床的刨头F行程约为500mm，在0.06s~0.17s之间速度和加速度波动较大，在0.17s~0.29s 之间速度和加速度波动较小，这就保证了刨头在空行程时有急回运动，而在工作行程是由较均匀的切削速度，运动连续，且运动性能良好稳定。

Harbin Institute of Technology机械设计大作业说明书设计题目：轴系部件设计院系：材料科学与工程学院班级：电子封装设计者：姚明山学号：1132920112指导教师：张峰设计时间：2015.12.19目录目录 (1)任务书 (1)1选择轴的材料 (2)2初算轴径 (2)3 结构设计 (2)4轴的受力分析 (5)5校核轴的强度 (7)6校核键连接的强度 (7)7校核轴承的寿命 (8)参考文献 (9)任务书试设计齿轮减速器的输出部件。

已知输出轴功率P=2.7kW，转速n=80r/min，大齿轮齿数z2=81，齿轮模数m=3mm，齿宽B=80mm，小齿轮齿数z1=17，中心距a=150mm，半联轴器轮毂宽L=70mm，载荷平稳，工作环境多尘，三班工作制，使用3年，大批量生产。

12设计要求1. 轴系部件装配图一张（样图见图7.1和图7.2）2. 设计说明书一份，包括输出轴、输出轴上的轴承及键的校核计算1选择轴的材料因传递功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用材料45钢，调质处理。

MPa 650=B δ，MPa 360=s δ。

2初算轴径对于转轴，按扭转强度初算轴径，查表11.4得C=106~118；考虑轴端弯矩比转矩小，故取C=106，则mm n P C d 26.34807.210633min =⨯==，考虑键槽的影响， 5.29mm 31.0334.26min =⨯=d 。

3 结构设计（1）轴承部件的结构形式为了方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用剖分式机构。

因传递的功率小，齿轮减速器效率高、发热小，估计轴不会长，故轴承部件可采用两端固定方式。

（2）联轴器及轴段1轴段1的设计与联轴器的设计同时进行。

考虑成本因素，选用凸缘联轴器。

查表取5.1=A K ，则计算传递转矩m N T K T A ⋅=⨯⨯⨯==483.5807.21055.95.16，查《机械设计课程设计》p159，取3GY5弹性柱销联轴器，公称转矩为m 500N ⋅，许用转速为8000r/min,轴孔直径范围30mm~42mm ，考虑 5.29mm 3min =d ，取d1=38mm 。

Harbin Institute of Technology机械原理大作业二课程名称：机械原理设计题目：凸轮机构设计院系：能源科学与工程学院班级：1102301设计者：刘平成学号：1110200724指导教师：唐德威设计时间：2013年6月7日凸轮机构设计1．设计题目(1) 凸轮机构运动简图：(2)凸轮机构的原始参数表2-1.凸轮机构原始参数 序号 升程（mm ）升程运动角 升程运动规律升程许用压力角20 110 120° 正弦加速度35°回程运动角回程运动规律 回程许用压力角 远休止角近休止角 90°正弦加速度 65°90°60°（二）凸轮运动方程及相关图像、程序凸轮推杆升程、回程运动方程及推杆位移、速度、加速度线图： ○1 凸轮推杆升程、回程方程 πϕπϕϕs)650(πϕ≤≤140)(2=ϕs 511()69πφπ≤≤pi))*5708)/(23.2289)/1.-(sin(2+57083.2289)/1.-(-140(1)(3ϕπϕϕ=s1116()99πφπ≤≤)2914(πϕπ≤≤ 0)(4=ϕs ○2速度方程/2.0944;/2.09440))cos(2-140(1)(1πϕϕ=v 16(2)9πφπ≤≤ 0)(2=ϕv 511()69πφπ≤≤ 708;5708))/1.53.2289)/1.-(cos(2-140(1)(3ϕπϕ=v 1116()99πφπ≤≤ 0)(4=ϕv 16(2)9πφπ≤≤○3加速度方程 .0944^2;/2.0944)/2sin(2280)(1πϕπϕ=a )650(πϕ≤≤0)(2=ϕa 511()69πφπ≤≤08^25708)/1.573.2289)/1.-(sin(2280)(3ϕππϕ=a 1116()99πφπ≤≤ 0)(4=ϕa 16(2)9πφπ≤≤推杆位移、速度、加速度线图matlab编程clear,clcpu=0*pi/180:0.0001:120*pi/180; %升程运动角范围pf=120*pi/180:0.0001:210*pi/180; %远休止角范围pd=210*pi/180:0.0001:300*pi/180; %回程运动角范围pn=300*pi/180:0.0001:2*pi; %近休止角范围h=110e-3; %升程w=10; %凸轮角速度p0=120*pi/180; %升程运动角p01=90*pi/180; %回程运动角ps=90*pi/180; %远休止角%----------推程-----------------------------------------su=h.*(pu./p0-sin(2.*pi.*pu./p0)/(2*pi)); %推杆位移vu=h*w/p0*(1-cos(2*pi*pu./p0)); %推程速度au=2*pi*h*w^2/p0^2*sin(2*pi*pu./p0); %推程加速度%------------远休止----------------------------nf=size(pf);sf=h*ones(nf); %推杆位移vf=zeros(nf); %推程速度af=zeros(nf); %推程加速度%---------------回程------------------------------T=pd-(p0+ps);sd=h/2*(1+cos(pi/p01*T)); %回程位移vd=-pi*h*w/(2*p01)*sin(pi/p01*T); %回程速度ad=-pi^2*h*w^2/(2*p01^2)*cos(pi/p01*T); %回程加速度%--------------------近休止---------------------------------nn=size(pn);sn=zeros(nn); %推杆位移vn=zeros(nn); %推程速度an=zeros(nn); % 推程加速度%------画出推杆位移、速度、加速度线图---------------p=[pu,pf,pd,pn];s=[su,sf,sd,sn];subplot(2,3,1),hold onplot(p,s*1e3,'linewidth',2),xlabel('\phi/rad'),ylabel('s/mm'),grid on,title('推杆位移'),axis([0,2*pi,1.1*min(s)*1e3,1.1*max(s)*1e3]) subplot(2,3,2) v=[vu,vf,vd,vn];plot(p,v,'linewidth',2),xlabel('\phi/rad'),ylabel('v/m/s'),grid on,title('推杆速度'),axis([0,2*pi,1.1*min(v),1.1*max(v)]) subplot(2,3,3) a=[au,af,ad,an];plot(p,a,'linewidth',2),xlabel('\phi/rad'),ylabel('a/m/s^2'),grid on,title('推杆加速度'),axis([0,2*pi,1.1*min(a),1.1*max(a)]) hold off（三）凸轮机构s d ds-ϕ图像及程序代码 %--------------------求ds/d_phi-------------------subplot(2,3,4),plot(v/w*1e3,s*1e3,'linewidth',2),xlabel('ds/d\phi/mm'),ylabel('s/mm'),axis equal,grid on,title('ds/d\phi —s')%---------------------凸轮轴心许用区域--------------------------- alpha_up=35*pi/180; %升程许用压力角 alpha_down=65*pi/180; %回程许用压力角 p1=pi/2-alpha_up; %推程斜率角 p2=alpha_down-pi/2; %回程斜率角 ku=tan(p1); %推程切线斜率 kd=tan(p2); %回程切线斜率 R2=[cos(-p2),-sin(-p2);sin(-p2),cos(-p2)];%推程旋转矩阵 R1=[cos(-p1),-sin(-p1);sin(-p1),cos(-p1)];%推程旋转矩阵 nu=size(pu); for i=1:nu(2)Temp=R1*[vu(i)/w;su(i)];vut(i)=Temp(1); %旋转推程ds/dp-s 曲线 sut(i)=Temp(2); endnd=size(pd); for i=1:nd(2)Temp=R2*[vd(i)/w;sd(i)];vdt(i)=Temp(1); %旋转回程ds/dp-s 曲线 sdt(i)=Temp(2); endfor j=1:nu(2)if sut(j)==min(sut)temu=j; %旋转推程ds/dp-s 曲线后求最低点 end endfor j=1:nd(2)if sdt(j)==min(sdt)temd=j; %旋转回程ds/dp-s曲线后求最低点endendt1=1.2*min(vd/w):0.01:1.2*max(vu/w); %切线定义域t2=min(vd/w)/6:0.01:1.2*max(vu/w);t3=0:0.01:1.2*max(vu/w);s1=ku*(t2-vu(temu)/w)+su(temu); %推程切线s2=kd*(t1-vd(temd)/w)+sd(temd); %回程切线s3=tan(-p1)*t3; %推程起点压力角限制线subplot(2,3,5) %画图hold on,axis equal,grid onplot(v/w*1e3,s*1e3,'linewidth',2)plot(t2*1e3,s1*1e3,'linewidth',1,'color','r')plot(t1*1e3,s2*1e3,'linewidth',1,'color','r')plot(t3*1e3,s3*1e3,'linewidth',1,'color','r')xlabel('ds/d\phi/mm'),ylabel('s/mm'),hold off,title('ds/d\phi—s，轴向许用范围')（四）确定凸轮的基圆半径和偏距、绘制凸轮机圆、偏距圆、理论轮廓曲线---------------画理论廓线图-------------------------e=36e-3;s0=52e-3;r0=sqrt(s0^2+e^2);x=(s0+s).*cos(p)-e.*sin(p);y=(s0+s).*sin(p)+e.*cos(p);x1=r0*cos(p);y1=r0*sin(p);subplot(2,3,6)plot(x*1e3,y*1e3,'linewidth',1),axis equal,grid on,hold on,title('廓线图')plot(x1*1e3,y1*1e3,'linewidth',1,'color','r')%-------------求最小曲率半径-----------------------nx=size(x);nx1=nx(2)-2;dydp=diff(y)./diff(p);%求微分dxdp=diff(x)./diff(p);d2ydp2=diff(dydp)./diff(p(1:nx1+1));d2xdp2=diff(dxdp)./diff(p(1:nx1+1));rho=(dxdp(1:nx1).^2+dydp(1:nx1).^2).^1.5./abs((dxdp(1:nx1).*d2ydp2(1:nx1)-dydp(1:nx1).*d2x dp2(1:nx1)));%理论廓线曲率半径rhomin=min(rho);%最小曲率半径rr=rhomin-3e-3;%----------------实际廓线图----------------X=x(1:nx(2)-1)-rr*dydp./(dxdp.^2+dydp.^2).^0.5;%求实际廓线坐标Y=y(1:nx(2)-1)+rr*dxdp./(dxdp.^2+dydp.^2).^0.5;plot(X*1e3,Y*1e3,'linewidth',2,'color','k')%画实际廓线图Legend('理论廓线','基圆','实际廓线'),axis([1.1*min(x)*1e3,1.1*max(x)*1e3,1.1*min(y)*1e3,1.1*max(y)*1e3])得到基圆半径311mm、偏距36mm。

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：25班级：1208101专业：机械设计制造及其自动化日期：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1000N 的推力。

3) 运动的最大速度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。

二、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ω 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r v ω-=（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r v ω=。

当齿轮与齿条不啮合时，运动台（即齿条）停止运动。

三、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af r rarcsin 2<α其中:α：齿轮与齿条不啮合时所能的转动角度； f r ：不完全齿轮有齿部分齿根圆半径； a r ：不完全齿轮有齿部分齿顶圆半径；四、齿轮齿条设计1、齿轮结构设计由不卡死条件：af r r arcsin2<α其中:α：不完全齿轮有齿部分对应的圆心角；f r ：不完全齿轮有齿部分齿根圆半径，2/)2(m z r a +=； a r ：不完全齿轮有齿部分齿顶圆半径，2/)5.2(m z r f -=；z ：完全齿轮齿数。

机械机构创新设计及应用大作业（2016年春季学期）题目：偏心轮-闭合导杆机构原理及设计姓名：学号：班级：专业：机械设计制造及其自动化日期：2016.6.15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必须双面打印，注意排版，不允许2-3行占一页的情况出现3装订时左上角订一枚钉4打印时去掉附录页5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@设计题目13——偏心轮-闭合导杆机构原理及设计（3人）设计要求及工作内容偏心轮-闭合导杆机构原理如图1所示，导杆移动行程不小于±10mm，最大推力不小于10N。

图1 摆动导杆与双滑块机构正文1偏心轮-闭合导杆机构原理简单来说，偏心轮-闭合导杆机构是将回转运动转换成往复直线运动的一种机构。

从其机械原理上讲，轮的中心不在旋转点上，一般指代的就是圆形轮，当圆形没有绕着自己的中心旋转时，就成了偏心轮。

偏心轮也是凸轮的一种，其组成的工作机构是一种高副机构，在这里偏心轮为主动件，做等速的连续回转运动，而从动件做直线的往复摆动。

原理图如下：（可以将偏心轮简化成）图2 偏心轮运动原理图从上图来考虑，在不考虑竖直方向的位移时，随着偏心轮的回转运动，水平方向就会产生往复摆动的运动。

图3 偏心轮尺寸图根据图3，不难看出导轨的移动行程为±（e+R），只需保证（e+R）≥10mm即可。

2偏心轮-闭合导杆结构设计图4 设计基本方案考虑到为高副机构，所以增加了偏心轮的厚度。

以减缓由于长时间的线接触，应力大，产生磨损。

在偏心轴两端加轴颈，保证有足够的强度承受住偏心轮转动时的离心力。

图5 动力输入偏心轮动力的传入，选择在偏心轮两端轮轴上伸长轴并加入键和齿轮。

通过齿轮的转动带动轴系的转动，传递到偏心轮上。

设计时，应当计算偏心轮两端轴系的弯矩和扭矩，并保证其寿命可靠。

机械原理大作业大作业一：连杆机构运动分析学生姓名：学号：指导教师：丁刚完成时间：机电工程学院机械设计系制二〇一八年四月连杆机构运动分析1题目（9）图1 设计题目在图1所示的机构中，已知l AB=60mm，l BC=180mm，l DE=200mm，l CD=120mm，l EF=300mm，h=80mm，h1=85mm，h2=225mm，构件1以等角速度ω1=100rad/s 转动。

求在一个运动循环中，滑块5的位移、速度和加速度曲线。

2分析结构1、杆1为RR主动件，绕A以ω1 转动，自由度1.2、4杆和滑块5为RRP II级杆组.，自由度0.3、2，3杆组成II级杆组RRR，自由度0.总共自由度为F=5*3-2*7=1 .由上述的杆组类型，确认出所需运动分析数学模型：同一构件上的点、RRP、RRR。

3.杆组法对平面连杆机构进行运动分析3.1对主动件杆1 RR I级构件的分析主动杆1转角：φ= [0°,360°) δ=0°,则φ’=ω1=100 rad/s角加速度φ’’=0.已知h2=225mm, h=80mm, l AB=60mm 所以A（225mm,80mm）A点速度(0,0),加速度(0,0)B点位置(x A+l AB*cos(φ), Y A+l AB*sin(φ))B点速度(-l AB*sin(φ), l AB*cos(φ)),加速度(-l AB*cos(φ), -l AB*sin(φ))3.2RRRII 级杆组分析（模型参考教材P37-38）图3 如图所示两个构件组成II 级杆组。

已知了B 的位置（x B ，y B ）= (x A +l AB *cos(φ), Y A +l AB *sin(φ)),速度（x ’B ，y ’B ） 和加速度（x ’’B ,y ’’B ）, 已知运动副D （0,0）， 还可知，x ’D =y ’D =0, x ’’D =y ’’D =0. l BC =180 mm, l CD = 120mm所以，x c =x D +l CD *cos(φi)= x B +l BC *cos(φj) y c =x D +l CD *sin(φi)= x B +l BC *sin(φi) 对于φ的求解： A 0=2*l CD （x B -x D ） B 0=2*l BC （y B -y D ） C 0=l CD 2+ l BD 2- l BC 2为了保证机构的装配正常：l BD ≤l CD + l BC AND l BD ≥Abs （l CD - l BC ）可求3杆的转角φi=2*arctan(（B 0±sqrt （A 02 + B 02- C 02））/（A 02+ C 02)），角速度w3=φi ’和角加速度α3= φi ’’3.3 同一构件上的点(模型参考书P35-36)Φiφjφi已知D(0,0),速度(0,0),加速度(0,0),3杆转角φi 角速度φi’角加速度φi’’，Φi和它的导数在3.2都有体现LDE= 200mm可求出E的坐标,速度,加速度.x E =x c+lCE*cos(φi)y E =x C+lCE*sin(φi)同样地，速度、加速度通过求导即可得出算式，可以编出程序。

哈尔滨工业大学机械设计作业设计计算说明书题目：设计螺旋起重器系别：机械设计制造及其自动化班号：姓名：日期：哈尔滨工业大学机械设计作业任务书题目：设计螺旋起重器设计原始数据：螺旋起重器是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可提升重物。

它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄、或扳手等零件所组成。

已知数据：起重量：50kN 最大起重高度：150mm。

目录一、设计题目-----------------------------------------------------------------------------------------------------2二、螺母、螺杆选材-------------------------------------------------------------------------------------------2三、螺杆、螺母设计计算3.1 耐磨性计算-----------------------------------------------------------------------------------------------2 3.2 螺杆强度校核--------------------------------------------------------------------------------------------3 3.3 螺纹牙强度校核-----------------------------------------------------------------------------------------3 3.4 螺纹副自锁条件校核----------------------------------------------------------------------------------43.5 螺杆稳定性校核-----------------------------------------------------------------------------------------4四、螺母外径及凸缘设计------------------------------------------------------------------------------------5五、手柄设计----------------------------------------------------------------------------------------------------5六、底座设计----------------------------------------------------------------------------------------------------6七、其余各部分尺寸及参数---------------------------------------------------------------------------------7八、参考资料-----------------------------------------------------------------------------------------------------8一、 设计题目螺旋起重器（千斤顶）已知条件：起重量F Q =50KN ，最大起重高度H=150mm 。

《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：shanxiaobiao@；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/s4) 往复运动行程±300mm2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r 1'、r 2'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。

机械原理大作业（二）作业名称：凸轮机构设计设计题目：23题院系：班级：设计者：学号：指导教师：设计时刻：哈尔滨工业大学机械设计1.运动分析题目：设计直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见下表2.确信凸轮机构推杆升程、回程运动方程（设定角速度为ω=10 rad/s）升程：0°< Φ < 120°由公式可得：s=60-60*cos(3*Φ/2)；v=90*ω*sin(3*Φ/2)；a=135*ω2 *cos(3*Φ/2)；远停止：120°< Φ < 200°由公式可得：s=120；v=0；a=0；回程：200°< Φ < 290°由公式可得：s=h[1-(10T23-15T24+6T25)]v=(-30hω1/Φ0')T22(1–2T2+T22)a=(-60hω12/Φ0'2)T2(1–3T2+2T22)式中：T2=(Φ-Φ0-Φs)/ Φ0'近停止： 290°< Φ < 360°由公式可得：s=0；v=0；a=0；3.绘制推杆位移、速度、加速度线图(设ω=10rad/s）1) 推拉位移曲线代码：%推杆位移曲线;x=0:(pi/1000):(2*pi/3);s1=60-60*cos(1.5*x);y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9);s2=120;z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18);T2=(z-10*pi/9)*2/pi;s3=120*(1-(10*T2.^3-15*T2.^4+6*T2.^5));m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi);s4=0;plot(x,s1,'b',y,s2,'b',z,s3,'b',m,s4,'b'); xlabel('角度(rad)');ylabel('行程(mm)');title('推杆位移曲线');grid;2）推杆速度曲线代码：%推杆速度曲线;w=10;x=0:(pi/1000):(2*pi/3);v1=90*w*sin(1.5*x);y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9);v2=0;z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18);T2=(z-10*pi/9)*2/pi;v3=(-30*120*w/(pi/2))*T2.^2.*(1-2*T2.^2+T2.^2); % v3=-120*w*sin(2*z-20*pi/9);m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi);v4=0;plot(x,v1,'r',y,v2,'r',z,v3,'r',m,v4,'r'); xlabel('角度(rad)');ylabel('速度(mm/s)');title('推杆速度曲线(w=10rad/s)');grid;3）凸轮推杆加速度曲线代码：%凸轮推杆加速度曲线;w=10;x=0:(pi/1000):(2*pi/3);a1=135*w^2*cos(3*x/2);y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9);a2=0;z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18);T2=(z-10*pi/9)*2/pi;a3=(-60*120*w^2/(pi/2)^2)*T2.*(1-3*T2.^2+2*T2.^2); m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi);a4=0;plot(x,a1,'m',y,a2,'m',z,a3,'m',m,a4,'m');xlabel('角度(rad)');ylabel('加速度(mm/s^2)');title('凸轮推杆加速度曲线(w=10rad/s)');grid;4）绘制凸轮机构的dd/dd−d线图，并依次确信凸轮的基圆半径和偏距代码：%dd/dd−d线图，确信e，s0;x=0:(pi/1000):(2*pi/3);s1=60-60*cos(1.5*x);ns1=90*sin(1.5*x);y=(2*pi/3):(pi/1000):(10*pi/9);s2=120;ns2=0;z=(10*pi/9):(pi/1000):(29*pi/18);T2=(z-10*pi/9)*2/pi;s3n=120*(1-(10*T2.^3-15*T2.^4+6*T2.^5));ns3=-120*10*3*T2.^2+120*15*4*T2.^3-120*6*5*T2.^4 ;m=(29*pi/18):(pi/1000):(2*pi);s4=0;ns4=0;x1=0:pi/36000:pi/2;s1n=60-60*cos(1.5*x1);v1=90*sin(1.5*x1);m1=diff(s1n);%求切线1n1=diff(v1);z=m1./n1;for i=1:length(z);if abs(z(i)+tan(-55*pi/180))<0.001;breakendendb11=s1n(i)-z(i)*v1(i);x1=-300:200;y01=z(i)*x1+b11;%切线1k1=z(i);plot(x1,y01)x3=10*pi/9:pi/36000:14*pi/9;%求切线2s3n=120*(1-(10*T2.^3-15*T2.^4+6*T2.^5));v3=-120*10*3*T2.^2+120*15*4*T2.^3-120*6*5*T2.^4 ;m3=diff(s3n);n3=diff(v3);p=m3./n3;for o=1:length(p);if abs(p(o)-tan(-25*pi/180))<0.01;breakendendo;b33=s3n(o)-p(o)*v3(o);x3=-300:700;y03=p(o)*x3+b33;%切线2plot(x3,y03);sym uv[u,v]=solve('u= 1.4281*v-81.7665','u=-0.4663*v-59.6715');%v=11.66332347972972972972972972973 x%u=-65.110107738597972972972972972973 yplot(ns1,s1,'m',ns2,s2,'b',ns3,s3n,'b',ns4,s4,'b',x1,y01,'g',x3,y03,'g',v,u,'*'); xlabel('ds/d¦µ');ylabel('S');axis([-300,200,-300,300]);title('s0,e 的确信');grid;确信凸轮基圆半径与偏距：偏距e=90mm，d020mm；基圆半径为d0=150mm。

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@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2 3 41-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1000N的推力。

3）运动的最大速度0.05m/s。

4）往复运动行程土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。

二、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/so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v = -「r （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v=「r。

当齿轮与齿条不啮合时，运动台（即齿条）停止运动。

三、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r f：2 arcs in其中:::齿轮与齿条不啮合时所能的转动角度；r f :不完全齿轮有齿部分齿根圆半径；r a:不完全齿轮有齿部分齿顶圆半径；四、齿轮齿条设计1、齿轮结构设计由不卡死条件:::2 arcsin^其中：::不完全齿轮有齿部分对应的圆心角；r f :不完全齿轮有齿部分齿根圆半径，r^ (z 2)m/ 2 ；r a:不完全齿轮有齿部分齿顶圆半径，r f =(z-2.5)m/2 ；z:完全齿轮齿数。