電風(fēng)扇搖頭裝置

1、機(jī)械原理課程設(shè)計 說明書 課程題目：臺式電風(fēng)扇搖頭裝置學(xué) 院:機(jī)械工程學(xué)院班 級:機(jī)英112設(shè) 計 者：李寶星同 組 人：姜允久 徐崇輝指導(dǎo)老師：李玉光2013年6月12日 目錄一機(jī)構(gòu)簡介及設(shè)計數(shù)據(jù).（1）二執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較.（2）三主要機(jī)構(gòu)設(shè)計.（4）四運動分析.（10）五原動機(jī)的選擇. (11)六運動循環(huán)圖. (14)七設(shè)計體會. (15)八參考資料. (16)一機(jī)構(gòu)簡介及設(shè)計數(shù)據(jù)設(shè)計臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置要求能左右旋轉(zhuǎn)。以實現(xiàn)一個動力下扇葉旋轉(zhuǎn)和搖頭動作的聯(lián)合運動效果。風(fēng)扇可以在一定周期下進(jìn)行擺頭運動，使送風(fēng)面積增大。臺式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動作（在一定的仰角下隨搖桿擺動）

2、。風(fēng)扇的直徑為300mm，電扇電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇搖頭周期t=10s。電扇擺動角度與急回系數(shù)K的設(shè)計要求及任務(wù)分配見表。方案號電扇搖擺轉(zhuǎn)動擺角/（°）急回系數(shù)KE1001.03二. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇與比較方案一平面四桿搖頭機(jī)構(gòu) 由已知條件和運動要求進(jìn)行四連桿機(jī)構(gòu)的尺寸綜合，計算電動機(jī)功率、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計等，繪出機(jī)械系統(tǒng)運動方案的電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)中，電機(jī)裝在搖桿1上，鉸鏈B處裝有一個蝸輪。電機(jī)轉(zhuǎn)動時，電機(jī)軸上的蝸桿帶動蝸輪, 蝸輪與小齒輪空套在同一根軸上,再由小齒輪帶動大齒輪, 而大齒輪固定在連桿2上, 從而迫使連桿2繞B點作整周轉(zhuǎn)動，使連架桿1和3作往復(fù)擺動，達(dá)到風(fēng)扇搖

3、頭的目的。優(yōu)點：只用一臺電動機(jī)，機(jī)構(gòu)簡單缺點：摩擦大，易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象方案二該方案在方案改變了四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架及各桿的位置，消除了其自轉(zhuǎn)，達(dá)到扇葉隨搖桿左右擺動的效果。蝸輪與下面的轉(zhuǎn)盤同軸但可以拉伸，在需要電扇轉(zhuǎn)頭時放下蝸輪使其與蝸桿嚙合，使蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)頭；當(dāng)不需要轉(zhuǎn)頭時，拔起蝸輪即可脫離嚙合。優(yōu)點：四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架及各桿的位置，消除了其自轉(zhuǎn)，達(dá)到扇葉隨搖桿左右擺動的效果缺點：需要兩個電動機(jī)最終方案：方案一設(shè)計要求風(fēng)扇的直徑為300mm，電扇電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇搖頭周期t=10s，擺角100°，急回系數(shù)K 1.03三主要機(jī)構(gòu)設(shè)計1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計平面雙搖桿

4、機(jī)構(gòu)和極限位置分析按組成它的各桿長度關(guān)系可分成兩類：(1) 各桿長度滿足桿長條件, 即最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。且以最短桿的對邊為機(jī)架, 即可得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)低副運動的可逆性原則, 由于此時最短桿是雙整轉(zhuǎn)副件, 所以, 連桿與兩搖桿之間的轉(zhuǎn)動副仍為整轉(zhuǎn)副。因此搖桿的兩極限位置分別位于連桿(最短桿) 與另一搖桿的兩次共線位置, 即一次為連桿與搖桿重疊共線, 如圖所示ABCD, 另一次為連桿與搖桿的拉直共線即圖中所示ABCD。 搖桿的兩極限位置與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿的極限位置的確定方法相同, 很容易找到。兩極限位置的確定 (2) 各桿長度不滿足桿長條件, 即最短桿與最長桿

5、長度之和大于其它兩桿長度之和。則無論哪個構(gòu)件為機(jī)架機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。此時, 機(jī)構(gòu)中沒有整轉(zhuǎn)副存在, 即兩搖桿與連架桿及連之間的相對轉(zhuǎn)動角度都小于360°2.四桿位置和尺寸的確定極為位夾角為0°的兩極限位置方案號電扇搖擺轉(zhuǎn)動擺角/（°）急回系數(shù)KE1001.03可知,級位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=2.6°很小,視為0°, 如上圖所示BC,CD共線, 先取搖桿LAB長為70, 確定AB的位置,然后讓搖桿AB逆時針旋轉(zhuǎn)100°,即AB, 再確定機(jī)架AD的位置, 且LAD 取90, 注: AD 只能在搖桿AB, AB

6、的同側(cè)。 當(dāng)桿AB處在左極限時, BC, CD共線, LBC 與 LCD 之和可以得出,即LBC+ LCD=131 , 當(dāng)AB處在右極限時,即圖中AB的位置, 此時BC, CD重疊,即LCD- LBC=25 ,由,式可得LBC為53, LCD為78, B點的運動軌跡為圓弧B B, LBC+LAD=143< LCD+LAB=148 滿足格拉肖夫判別式, 且取最短桿BC的對邊AD為機(jī)架,符合第一類平面雙搖桿機(jī)構(gòu)。 矢量法分析連桿角速度確定四根桿長之后,畫出其一般位置如圖所示, 此時可根據(jù)理論力學(xué)知識求出桿AB, BC, CD的速度,已知VAB=WABLAB=(200/1800*) *70=2

7、4.4mm/s小三角行中,可求出WBC=0.27Rad/s。（1）蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計算蝸桿軸向模數(shù) （蝸輪端面模數(shù)）m m = 1.25傳動比 i i = 95蝸桿頭數(shù) z1 z1 = 1 蝸輪齒數(shù) z2 z2 = i z1 = 95蝸桿直徑系數(shù) （蝸桿特性系數(shù)）q q =d1/m = 16蝸桿變位系數(shù) x2 x2 = a/m (d1+d2)/2m = -0.5 中心距 a a = (d1+d2+2x2m)/2 =40蝸桿分度圓導(dǎo)程角 tan = z1/q = mz1/d1 =0.0625蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角 tan =z1/(q+2x2) = 0.0667蝸桿軸向齒形角 =20°

8、（阿基米德圓柱蝸桿）蝸桿(輪)法向齒形角n tann = tancos=0.363 頂隙c c = c*m=0.2 X 1.25 = 0.25蝸桿蝸輪齒頂高 ha1 ha2 ha1 = ha*m = 1/2(da1-d1) = 1 X 1.25 =1.25 ha2=m(ha*+x2)= 1/2(da2-d2) = 1.25(1-0.5) = 0.625 ( 一般ha* = 1)蝸桿蝸輪齒根高 hf1 hf2 hf1 = (ha*+c*)m =1/2(d1-df1) = (1+0.2)X1.25 = 1.5 hf2=1/2(d2-df2)=m(ha*-x2+c*)=1.25(1+0.5+0.2)

9、=2.215 蝸桿蝸輪分度圓直徑 d1 d2 d1=qm=16X1.25=20 d2=mz2=2a-d1-2x2m=61.25 蝸桿蝸輪節(jié)圓直徑 d1 d2 d1=(q+2x2)m=d1+2x2m=18.75 d2=61.25蝸桿、齒頂圓直徑da1蝸輪喉圓直徑 da2 da1=(q+2)m=22.5 da2=(z2+2+2x2)m=62.5 da1=d1+2ha1=22.5 da2=d2+2ha2=62.5蝸桿蝸輪齒根圓直徑 df1 df2 df1=d1-2hf1=17 df2=d2-2hf2=57蝸桿軸向齒距 px px= m=3.925蝸桿軸向齒厚 sx sx=0.5m=1.96蝸桿法向齒

10、厚 sn sn=sx cos=1.93 蝸桿分度圓法向旋齒高 hn1 hn1=m=1.25蝸桿螺紋部分長度 l l>=(12+0.1z2)m=21.125蝸輪最大外圓直徑 da2 da2<=da2+2m=63.5蝸輪輪圓寬b b=0.75da1=16.88（2）齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)齒輪傳動比i=5.9, 以及大小齒輪安裝位置, 小齒輪的齒數(shù)小于17, 所用齒輪齒數(shù)較少, 標(biāo)準(zhǔn)齒輪不能滿足要求, 所以采用變位齒輪。齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計算 傳動比 i i=88/15=5.9分度圓 d1 d2 d1=mz1=7.5 d2=mz2=44齒頂高 ha ha1=(ha*+x2)m=0.75 h

11、a2=(ha*+x2)m=0.25齒根高 hf hf1=(ha*+c*-x1)m=0.0425 hf2=(ha*+c*-x2)m=0.925 齒高 h h1=ha1+hf1=1.175 h2=ha2+hf2=1.175齒頂圓直徑 da da1=d1+2ha1=9 da2=d2+2ha2=44.5齒根圓直徑 df df1=d1-2hf1=6.65 df2=d2-2hf2=42.15中心距 a a=1/2(7.5+44)=25.75基圓直徑 db db1=d1 cos=7.1 db2=d2 cos=41.3齒頂圓壓力角a a1=arcos(db1/da1)=37.9° a2=arcos(

12、db2/ba2)=21.86° 齒寬 b b=12m=6四. 機(jī)構(gòu)的運動分析五原動機(jī)的選擇由于平壓模切機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r/min,并且電機(jī)輸出功率Pw=Pd/y, Pd=FV/1000y KW. 其中F為工作阻力，單位N；V為工作機(jī)線速度，單位M/S ； Y為工作機(jī)的效率。所以根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速和輸出效率，應(yīng)選Y160M4三項異步電動機(jī)。額定功率為11 KW，轉(zhuǎn)速1450 r/min傳動比的分配其設(shè)計規(guī)定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min, 可得, w=151.8 rad/s 由上面可知連桿的角速度WBC=0.27Rad/s, 而電動機(jī)的角速度w= 151.8rad/s 所以總傳動比 i =

13、 562由此可以把傳動比分配給蝸輪蝸桿與齒輪傳動, 其中,蝸渦輪蝸桿的傳動比i1=w1/w2 = 95.，齒輪的傳動比i2 = w2/w3 = 5.9減速機(jī)構(gòu)選用 蝸桿減速機(jī)構(gòu)蝸桿渦輪傳動比大, 結(jié)構(gòu)緊湊，反行程具有自鎖性，傳動平穩(wěn), 無噪聲, 因嚙合時線接觸, 且具有螺旋機(jī)構(gòu)的特點, 故其承載能力強，考慮后面與離合機(jī)構(gòu)的配合關(guān)系，綜上，選擇 蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu)。離合器選用它主要采用的滑銷上下運動，使得渦輪脫離蝸桿從而實現(xiàn)是否搖頭的運動六運動循環(huán)圖七設(shè)計體會通過這次課程設(shè)計，讓我對機(jī)械原理這門課程有了更深入的了解，對以前不熟悉的環(huán)節(jié)理解。雖然在設(shè)計的過程中遇到了好多麻煩，但是經(jīng)過自己認(rèn)真的思考和

14、查閱資料，以及和同學(xué)一起討論最終把問題都解決了。這次設(shè)計給我一個感受，學(xué)習(xí)的過程中要懂得把所學(xué)的東西聯(lián)系起來并運用到實踐中來，而不是把每個章節(jié)分開來理解。通過這個實踐我學(xué)得了好多，同時認(rèn)識到理論聯(lián)系實際的重要性，不僅加深了我對課程的理解程度而且也激起了我學(xué)習(xí)的興趣。機(jī)械原理課程設(shè)計是使我們較全面系統(tǒng)的掌握和深化機(jī)械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們機(jī)械運動方案設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計和應(yīng)用計算機(jī)對工程實際中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計能力的一門課程。經(jīng)過這幾天的設(shè)計，讓我初步了解了機(jī)械設(shè)計的全過程，可以初步的進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型組合和確定運動方案；使我將機(jī)械原理課程各章的理論和方法融會貫通起來，進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的理論知識 ；并對動力分析與設(shè)計有了一個較完整的概念；提高了運算繪圖遺跡運用計算機(jī)和技