機械原理課程設(shè)計臺式電風(fēng)扇搖頭裝置

1、真誠為您提供優(yōu)質(zhì)參考資料，若有不當(dāng)之處，請指正。成都理工大學(xué)機械基礎(chǔ)訓(xùn)練I設(shè)計說明書設(shè)計題目：臺式電風(fēng)扇擺頭機構(gòu)設(shè)計 學(xué)生姓名： 陳 朋 專 業(yè)： 14級機械工程 學(xué) 號： 3201406120624 指導(dǎo)教師： 劉 念 聰 日 期：20 16 年 12月 28 日目錄第一章：要求和任務(wù)3一設(shè)計原始數(shù)據(jù)3二設(shè)計方案提示3三設(shè)計任務(wù)4四：注意事項4第二章：機構(gòu)的選用5一、擺頭機構(gòu)：5二、傳動機構(gòu)7第三章：機構(gòu)的設(shè)計8一、四桿機構(gòu)的設(shè)計8二、凸輪機構(gòu)的設(shè)計：11三、傳動機構(gòu)的設(shè)計14第四章：機構(gòu)的運動分析18一、四桿機構(gòu)的運動分析：18二、圓柱凸輪機構(gòu)運動分析：20第五章：方案的確定22一、比較兩

2、種方案并選取方案：22二、機構(gòu)簡圖22總結(jié)23參考文獻24第一章：要求和任務(wù)一設(shè)計原始數(shù)據(jù)設(shè)計臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置，風(fēng)扇的直徑為300mm，電扇電動機轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇搖頭周期t=10s。電扇擺動角度，仰俯角度與急回系數(shù)K的設(shè)計要求及任務(wù)分配表見下表.表: 臺式電風(fēng)扇擺頭機構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)方案號電扇搖擺轉(zhuǎn)動擺角/()急回系數(shù)KA801.01B851.015C901.02D951.025E1001.03F1051.05 我選擇方案B：擺角為=85，急回系數(shù)K=1.015。二設(shè)計方案提示： 常見的搖頭機構(gòu)有杠桿式、滑塊式、撳拔式等。本設(shè)計可采用平面連桿機構(gòu)實現(xiàn)。由裝在電動機主軸尾部的蝸桿帶

3、動蝸輪旋轉(zhuǎn)，渦輪和小齒輪做成一體，并以四桿機構(gòu)的連桿作為原動件，則機架、兩個連架桿都做擺動，其中一個連架桿相對于機架的擺動即是擺頭動作。機架可取8090mm。三設(shè)計任務(wù)：1至少提出兩種方案，然后進行方案分析評比，選一種方案進行設(shè)計； 2設(shè)計傳動系統(tǒng)中各機構(gòu)的運動尺寸，繪制機構(gòu)運動簡圖。3編寫課程設(shè)計說明書。（用A4紙張，封面用標(biāo)準(zhǔn)格式）4機械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)的尺寸計算。四：注意事項 每位同學(xué)按照課程設(shè)計后最好準(zhǔn)備一個專用筆記本，把課程設(shè)計中查閱、摘錄的資料。初步的計算以及構(gòu)思的草圖都記錄在案，這些資料是整理設(shè)計說明書的基本素材。課程設(shè)計中所需知識可能超出機械原理課程課堂講述的基本內(nèi)容，同學(xué)應(yīng)

4、通過自學(xué)補充有關(guān)知識。 推薦參考資料機械原理課程設(shè)計手冊 鄒慧君主編 高等教育出版社。需要上交的資料包括：(1)設(shè)計說明書1份；（打印） (2)設(shè)計方案草圖1份；（手寫） (3機械運動方案圖樣（A3大?。?份，及主要機構(gòu)的運動簡圖、機構(gòu)運動線圖、機構(gòu)的受力分析等。（按照標(biāo)準(zhǔn)格式打?。┑诙拢簷C構(gòu)的選用為完成風(fēng)扇左右擺動的吹風(fēng)需要實現(xiàn)下列運動功能要求：在扇葉旋轉(zhuǎn)的同時扇頭能左右擺動一定的角度，因此，應(yīng)設(shè)計左右擺動機構(gòu)完成風(fēng)扇搖頭或不搖頭的吹風(fēng)過程，所以必須設(shè)計相應(yīng)的離合器機構(gòu)。一、擺頭機構(gòu)：1. 杠桿式：曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機。(a) 曲柄搖桿機構(gòu) (b)雙曲柄機構(gòu)(c)雙搖桿機構(gòu)在

5、本次課程設(shè)計中由于電動機既要做風(fēng)扇的動力輸出件，又要做搖頭機構(gòu)的動力輸出件，即搖頭機構(gòu)的原動件要隨著風(fēng)扇擺動，所以選用四桿機構(gòu)中的雙搖桿機構(gòu)作為搖頭機構(gòu)。2. 凸輪機構(gòu)：盤行凸輪、圓柱凸輪。(a) 盤行凸輪機構(gòu) (b) 圓柱凸輪機構(gòu)本次課程設(shè)計采用圓柱凸輪機構(gòu)。二、傳動機構(gòu)根據(jù)給定的條件電動機的轉(zhuǎn)速n=1450r/min，而擺頭機構(gòu)的周期T=10s。 n0=0.1r/s=6r/min由此可得傳動機構(gòu)要實現(xiàn)的傳動比。 i=n/n0=1450/6 =241.67可得出傳動比較大。在本期機械原理中，主要學(xué)習(xí)的傳動機構(gòu)是齒輪傳動，不管是直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪還是直齒圓錐齒輪，其傳動比都比較小，圓柱

6、齒輪的傳動比范圍i=3-6，圓錐齒輪的傳動比范圍i=2-3。而能實現(xiàn)較大傳動比的有蝸桿蝸輪機構(gòu)(圖2.5)，它做減速器的傳動比范圍i=5-70。由蝸桿蝸輪與圓柱齒輪結(jié)合便可實現(xiàn)上述較大傳動比的傳動。圖2.5、 蝸桿蝸輪機構(gòu)第三章：機構(gòu)的設(shè)計一、四桿機構(gòu)的設(shè)計本次設(shè)計的四桿機構(gòu)是帶有整轉(zhuǎn)副的雙搖桿機構(gòu)。四桿機構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件： 最長桿與最短桿之和另外兩桿之和；形成周轉(zhuǎn)副的桿中必有一桿為最短桿。滿足具有整轉(zhuǎn)副的雙搖桿機構(gòu)的條件是： 最長桿與最短桿之和另外兩桿之和； 機架為最短桿的對邊。如圖所示的機構(gòu)的以構(gòu)件2作為原動件的機構(gòu)為具有整轉(zhuǎn)副的雙搖桿機構(gòu)。根據(jù)給定的數(shù)據(jù)電扇擺角=850，急回系數(shù)k=1

7、.015，根據(jù)急回特性急回系數(shù)k=（1800+）/（1800-）可得出=1800 =1800=1.340根據(jù)極位夾角和擺角，機架尺寸取90mm。做出兩極位時的機構(gòu)運動簡圖：BAB=850，CDC=1.340由于CDC的值極小，近視取0.C為BB的中點AB=AB，構(gòu)件AB的長為LAB,構(gòu)件BC的長為LBC，構(gòu)件CD的長為LCD，則有: LBC=BC=CB=LABsin=ABsin42.50 AC=ABcos42.50 LCD=CD=取不同的LAB的值：LAB(mm)LBC(mm)AC(mm)LCD(mm)106.757.3789.701510.1311.0689.312013.5114.7588

8、.782516.8918.4388.093020.2622.1487.233523.6425.8086.22對上述數(shù)據(jù)進行圓整，通過LAB、LBC、LCD的值，在機架取90mm時，即LAD=90mm，計算極位夾角和風(fēng)扇擺角： CDC=ADC-ADC BAB=BAD-BAD ADC=arcosADC=arcosBAD=arcosBAD=arcos LAB（mm）LBC（mm）LCD（mm）=CDC=BAB107900.29088.9501510890.3683.662013.5890.2784.922517880.1485.683020870.2383.623523.586根據(jù)上面反饋的數(shù)據(jù)，而

9、在本次課程設(shè)計中設(shè)計的最終目的是達到風(fēng)扇左右擺動角度，而急回特性次之，因此選用設(shè)計的數(shù)據(jù)組是LAD=20mm、LBC=13.5mm、LCD=89mm、=84.920和=0.270。根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制機構(gòu)運動簡圖：二、凸輪機構(gòu)的設(shè)計：為滿足機構(gòu)的左右擺動，設(shè)計如下結(jié)構(gòu)的圓柱凸輪機構(gòu)：h為圓柱凸輪的行程，R為凸輪圓柱體的半徑，2R為凸輪圓柱體的周長。在此選擇R=20mm。圓柱凸輪機構(gòu)擺動到兩極限時的機構(gòu)運動簡圖：通過兩極限位置畫出其簡化位置圖如下，便于計算機構(gòu)的各構(gòu)件長。 根據(jù)幾何圖形得到其關(guān)系圖：h為凸輪的行程，BAB=850BAC=BAC=42.50LAB= ADB=arcsin（sin132.

10、50)LCD=取不同的h的值，得到各構(gòu)件不同的長度：h（mm）（mm）ADB( )(mm)1013.646.4189.511520.699.7688.862027.5913.0687.972534.4916.4186.813041.3919.8285.363548.2923.3183.624055.1826.8881.57從上面數(shù)據(jù)表中選取h=25mm，LAB=34.49mm,LCD=86.81mm，對其數(shù)據(jù)進行圓整h=25mm，LAB=35mm,LCD=87mm。三、傳動機構(gòu)的設(shè)計：此設(shè)計中采用蝸桿蝸輪和齒輪傳動，其機構(gòu)運動簡圖：由于風(fēng)扇的擺動的周期T=10s，可得出齒輪4的轉(zhuǎn)速n4=0.1

11、r/s=6r/min,由于電風(fēng)扇電動機的轉(zhuǎn)速n=1450r/min，所以蝸桿1的轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，由此可得出其傳動比：i14=241.67，i14=241.67。為便于制造蝸桿采用單頭蝸桿，即Z1=1，為了讓機構(gòu)的結(jié)構(gòu)更緊湊齒輪的尺寸越小越好，為達到傳動比只有Z3取得越小才能使得Z2、Z4越小，機構(gòu)的尺寸才越小，但為讓其不發(fā)生根切Z317，取不同的Z3的值:174108.33194591.67184350204833.3215075225316.67由于Z2、Z4為齒數(shù)，所以Z2Z4為整數(shù)，因此取Z3=18為佳，由于單頭蝸桿蝸輪蝸輪的的齒數(shù)Z的取值范圍為5-70，Z3=18時，得出

12、Z2Z4=4350,取不同的Z2、Z4的值：6467.9758756270.165677.686072.55480.56根據(jù)上面數(shù)據(jù)，取Z2=58、Z4=75 。蝸桿與蝸輪轉(zhuǎn)動比的取值范圍5-70，圓柱齒輪的傳動比的取值范圍3-6，由齒數(shù)得其齒輪嚙合的傳動比：i12=58 i34=4.17其傳動比在其取值范圍之內(nèi)。模數(shù)的選擇:模數(shù)的選擇原則：優(yōu)先選擇第一系列，其次選擇第二系列，盡可能的不用括號內(nèi)模數(shù)；若沒有計算出來的模數(shù)，選出來的模數(shù)就大不就小。模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列（GB/T2008）第一系列11.251.522.534568101216202532第二系列1.1251.3751.752.252.75

13、3.54.55.5(6.5)791114182228蝸桿模數(shù)系列表第一系列11.251.522.53.1545681012.516202531.5第二系列1.533.54.55.5671214蝸桿蝸輪正確嚙合的條件：、m1=m2，；、兩者螺旋線的旋向相同。兩圓柱直齒輪正常嚙合的條件：m3=m4，。因此齒輪的模數(shù)選擇m1=m2=1.25，m3=m4=1。蝸桿的壓力角采用阿基米德蝸桿壓力角=200，選其螺旋角=150（蝸桿蝸輪螺旋角的取值范圍50-200）。而在模數(shù)為1.25時，蝸桿的分度圓選擇d1=20mm。圓柱齒輪的壓力角選擇標(biāo)準(zhǔn)壓力角=200。齒輪尺寸參數(shù)表：名稱蝸桿1蝸輪2齒輪3齒輪4齒數(shù)

14、ZZ1=1Z2=58Z3=18Z4=75壓力角200200200200模數(shù)m1=1.25m2=1.25m3=1m4=1分度圓直徑d1= 20mmd2=m2=72.5mmd3=m3=18mmd4=m3=75mm基圓直徑db2=d1cosdb3=d3cosdb4=d4cos齒頂高系數(shù)1111頂隙系數(shù)c*0.250.250.250.25標(biāo)準(zhǔn)中心距=d1+d2=92.5mm=d3+d4=93mm第四章：機構(gòu)的運動分析一、四桿機構(gòu)的運動分析： 分析任意時刻的速度和加速度：令桿AB的角速度為AB，桿CD的角速度CD，桿BC的角速度為。 = + 大小： ? ? 方向：CD AB BCVCB=LBC=0.1r

15、/s13.5mm=1.3510-3m/s根據(jù)上面關(guān)系畫出速度矢量關(guān)系：選擇比例尺=1/2SVC=14.59mm1/2s=7.3010-3m/sVB=28.49mm1/2s=14.2510-3m/sAB=0.7r/sCD=0.08r/s加速度分析：由于桿BC做勻速圓周運動，所以BC的角加速度BC=0，即a=0。 + = + + 大?。?? ? 方向： CD CD AB BA CBa=0.60m/s2a=15.0410-3m/s2a=0.13510-3m/s2選擇比例尺=1/10s2其加速度矢量關(guān)系圖：a=12.56mm1/10s2=1.25610-3m/s2a=15.04mm1/10s2=1.5

16、0410-3m/s2AB=0.11r/s2CD=0.014r/s2二、圓柱凸輪機構(gòu)運動分析：其任意時刻的速度加速度分析 VC=510-3m/sVBC=12.5610-3m/s = + 大小 ? 方向 AB CD ?選擇比例尺=1/2S，做速度矢量圖：VB=7.5mm1/2s=3.7510-3m/sAB=0.11r/sCD=0.057r/s 第五章：方案的確定一、比較兩種方案并選取方案：結(jié)構(gòu)上：四桿機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，只需要滿足機構(gòu)的力學(xué)即可，對于加工要求低；圓柱凸輪機構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對加工要求較高，加工比較復(fù)雜。運動上：四桿機構(gòu)能夠基本滿足風(fēng)扇擺頭的運動規(guī)律，其原動件為連桿，不會出現(xiàn)死點位置；而圓柱凸

17、輪機構(gòu)的急回特性相對于四桿機構(gòu)較差。機械效率上：四桿機構(gòu)的四個連桿質(zhì)量較輕，原動件可直接與傳動機構(gòu)的齒輪焊接，在傳動中這一級傳動基本沒有能量損失；而圓柱凸輪機構(gòu)的圓柱凸輪質(zhì)量較重，其原動件只能與傳動機構(gòu)的輸出齒輪同軸，使其對能量的消耗增加，機械效率相對較低。經(jīng)過以上對比，我選用方案一（雙搖桿機構(gòu)）。二、機構(gòu)簡圖：總結(jié)機械原理課程設(shè)計結(jié)束了，回望這幾天時間學(xué)習(xí)，自己學(xué)到了不少。在真正開始設(shè)計這個電風(fēng)扇搖頭裝置之前，自己也曾經(jīng)有過很多想法和方案，有的很簡單，有的很復(fù)雜。在這么多方案中選擇兩種較好的，確實要考慮很多東西。平時學(xué)到的機械原理知識還是有限，在抉擇中有點頭大。但是通過上網(wǎng)和去圖書館查資料，確定了本次設(shè)計的方案。當(dāng)然此次設(shè)計還有很多不足和需待改進的地方。這次課程設(shè)計，是將本學(xué)期機械原理這門課程中所學(xué)的知識綜合運用到實際中某一具體實例中，另外對于機械設(shè)計也有了的認(rèn)識和實踐經(jīng)驗。這次課程設(shè)計，從最初的毫無頭緒到逐漸做出雛形，然后進一步改進。雖然總共用了幾天的時間，但在這整個設(shè)計過程中，自己在實踐中摸索成長，在理論中分析探討，更加清晰地認(rèn)識到只有靈活地掌握好理論知識，在實際應(yīng)用中才能夠得心應(yīng)手，才能真正將理論用于實踐，從中學(xué)到更多的