臺式電風扇搖頭裝置設計

1、機械原理課程設計課程題目：臺式電風扇搖頭裝置專業(yè)：班級：學號：姓名：指導老師：2011年12月22日 目 錄一設計要求 2二設計任務.2三功能分解.3四選用機構(gòu)3 4-1. 減速機構(gòu)選用.4 4-2. 離合器選用.5 4-3. 搖頭機構(gòu)選用.6五機構(gòu)的設計.7 5-1. 鉸鏈四桿機構(gòu)的設計7 5-2. 四桿位置和尺寸的確定.8 5-3. 傳動比的分配.9六總結(jié)····················

2、;···························13 6-1. 課題總結(jié)136-2. 存在問題.14七參考文獻15臺式電風扇搖頭裝置方案一設計要求設計臺式電風扇的搖頭裝置要求能左右旋轉(zhuǎn)并可調(diào)節(jié)俯仰角。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。臺式電風扇的搖頭機構(gòu)，使電風扇作搖頭動作（在一定的仰角下隨搖桿擺動）。風

3、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的設計要求及任務分配見表。方案號電扇搖擺轉(zhuǎn)動電扇仰俯轉(zhuǎn)動仰角/(°)擺角/（°）急回系數(shù)KE1001.0322二. 設計任務 按給定的主要參數(shù)，擬定機械傳動系統(tǒng)總體方案； 畫出機構(gòu)運動方案簡圖； 分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定他們的基本參數(shù)，設計計算幾何尺寸； 確定電扇搖擺轉(zhuǎn)動的平面連桿機構(gòu)的運動學尺寸，它應滿足擺角及急回系數(shù)K條件下使最小傳動角最大。并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析，繪制運動線圖，驗算曲柄存在的條件； 編寫設計計算說明書；三功能分解完成風扇左右

4、俯仰的吹風過程需要實現(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，需要設計相應的左右擺動機構(gòu)（雙搖桿機構(gòu)）。為完成風扇可搖頭，可不搖頭的吹風過程。因此必須設計相應的離合器機構(gòu)（滑銷離合器機構(gòu)）。扇頭的俯仰角調(diào)節(jié)，這樣可以增大風扇的吹風范圍。因此，需要設計扇頭俯仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)（外置條件按鈕）。四. 選用機構(gòu) 驅(qū)動方式采用電動機驅(qū)動。為完成風扇左右俯仰的吹風過程，據(jù)上述功能分解，可以分別選用以下機構(gòu)。機構(gòu)選型表：功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動作執(zhí)行機構(gòu)減速減速構(gòu)件周向運動錐齒輪機構(gòu)執(zhí)行搖頭滑銷上下運動離合機構(gòu)左右擺動連桿左右往復運動曲柄搖桿機構(gòu)俯仰撐桿上下運動按鈕機構(gòu) 1減速機構(gòu)選用 蝸桿

5、減速機構(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, 且具有螺旋機構(gòu)的特點, 故其承載能力強，考慮后面與離合機構(gòu)的配合關(guān)系，綜上，選擇 蝸桿渦輪減速機構(gòu)。2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3搖頭機構(gòu)選用平面四桿搖頭機構(gòu)如圖所示上面一種搖頭機構(gòu)方案和傳動比的大小，此案應用在傳動比大的運動機構(gòu)中。由已知條件和運動要求進行四連桿機構(gòu)的尺寸綜合，計算電動機功率、連桿機構(gòu)設計等，繪出機械系統(tǒng)運動方案的電風扇的搖頭機構(gòu)中，電機裝在搖桿1上，鉸鏈B處裝有一個蝸輪。電機轉(zhuǎn)動時，電機軸上的蝸桿帶動蝸輪, 蝸輪與小齒輪空套在同一根

6、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作往復擺動，達到風扇搖頭的目的。五機構(gòu)的設計1.鉸鏈四桿機構(gòu)的設計平面雙搖桿機構(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架, 即可得到雙搖桿機構(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

7、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, 即最短桿與最長桿長度之和大于其它兩桿長度之和。則無論哪個構(gòu)件為機架機構(gòu)均為雙搖桿機構(gòu)。此時, 機構(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)動電扇仰俯轉(zhuǎn)動仰角/(°)擺角/（°）急回系數(shù)KE1001.0322可知,級位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=2.6°很小,視為0&

8、#176;, 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, 再確定機架AD的位置, 且LAD 取90, 注: AD 只能在搖桿AB, AB的同側(cè)。 當桿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

9、為機架,符合第一類平面雙搖桿機構(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)理論力學知識求出桿AB, BC, CD的速度,已知VAB=WABLAB=(200/1800*) *70=24.4mm/s小三角行中,可求出WBC=0.27Rad/s。3.傳動比的分配其設計規(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, 而電動機的角速度w= 151.8rad/s 所以總傳動比 i = 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

10、動比i2 = w2/w3 = 5.9（1）蝸輪蝸桿機構(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蝸桿分度圓導程角 tan = z1/q = mz1/d1 =0.0625蝸桿節(jié)圓柱導程角 tan =z1/(q+2x2) = 0.0667蝸桿軸向齒形角 =20°（阿基米德圓柱蝸桿）蝸桿

11、(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)=2.215 蝸桿蝸輪分

12、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蝸桿法向齒厚 sn sn=sx c

13、os=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）齒輪機構(gòu)的設計 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, 標準齒輪不能滿足要求, 所以采用變位齒輪。齒輪機構(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 ha2=(ha*+x2)m

14、=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(db2/ba2)=21.

15、86° 齒寬 b b=12m=6六總結(jié)1課題總結(jié)通過這次課程設計，讓我對機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。雖然在設計的過程中遇到了好多麻煩，但是經(jīng)過自己認真的思考和查閱資料，以及和同學一起討論最終把問題都解決了。這次設計給我一個感受，學習的過程中要懂得把所學的東西聯(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。通過這個實踐我學得了好多，同時認識到理論聯(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習的興趣。機械原理課程設計是使我們較全面系統(tǒng)的掌握和深化機械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們機械運動方案設計創(chuàng)新設計和應用計算機對工

16、程實際中各種機構(gòu)進行分析和設計能力的一門課程。經(jīng)過這幾天的設計，讓我初步了解了機械設計的全過程，可以初步的進行機構(gòu)選型組合和確定運動方案；使我將機械原理課程各章的理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深了所學的理論知識 ；并對動力分析與設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和技術(shù)資料的能力；培養(yǎng)了我們學生綜合運用所學知識，理論聯(lián)系實際，獨立思考與分析問題的能力和創(chuàng)新能力。機械原理課程設計結(jié)合一種簡單機器進行機器功能分析、工藝動作確定、執(zhí)行機構(gòu)選擇、機械運動方案評定、機構(gòu)尺寸綜合、機械運動方案設計等，使我們學生通過一臺機器的完整的運動方案設計過程，進一步鞏固、掌握并初步運用機械原理的知識和理論，對分析、運算、繪圖、文字表達及技術(shù)資料查詢等諸方面的獨立工作能力進行初步的訓練，培養(yǎng)理論與實際相結(jié)合、應用計算機完成機構(gòu)分析和設計的能力，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新能力。機械原理課程設計在機械類學生的知識體系訓練中，具有不可替代的重要作用 2存在問題通過這次設計，讓我認識到自己掌握的知識還很缺乏，自己綜合應用所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，在以后的學習中要加以改進。同時也充分