機(jī)械原理課程設(shè)計臺式電風(fēng)扇搖頭裝置ZSL

1、機(jī)械原理課程設(shè)計說明書臺式電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計者：學(xué)號：院系：班級：小組成員：輔導(dǎo)教師：時間：目錄一設(shè)計題目設(shè)計臺式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，使電風(fēng)扇做搖頭動作（在一定的仰角下隨搖桿擺動）。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 ，仰俯角度 與急回系數(shù) K 的設(shè)計要求及任務(wù)分配表見表 2.11.表 2.11臺式電風(fēng)扇擺頭機(jī)構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)方案號電扇搖擺轉(zhuǎn)動電扇仰俯轉(zhuǎn)動擺角 /(°)急回系數(shù) K仰角 /( °)A801.0110B851.01512C901.0215D951.02520E1001.0322F1051.0525我

2、選擇方案 D：擺角為 =95°，急回系數(shù) K=1.025。二計劃任務(wù)（ 1）按給定的主要參數(shù)，擬定機(jī)械傳動系統(tǒng)總體方案。（ 2）畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案簡圖。（ 3）分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計計算幾何尺寸。（ 4）確定電風(fēng)扇搖擺轉(zhuǎn)動的屏幕、平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)尺寸，它應(yīng)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(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析，繪制運(yùn)動線圖，驗算曲柄存在條件。（ 5）編寫設(shè)計計算說明書。（ 6）學(xué)生可進(jìn)一步完成臺式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的計算機(jī)動態(tài)演示或模型實驗驗證。三設(shè)計提示（ 1）常見的搖頭機(jī)構(gòu)有杠桿式、滑板式和撳拔式等?？梢詫㈦婏L(fēng)扇的搖頭動作分解為風(fēng)扇

3、左右擺動和風(fēng)扇上下俯仰運(yùn)動。風(fēng)扇要搖擺轉(zhuǎn)動克采用平面連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)。以雙搖桿機(jī)構(gòu)的連桿作為主動件（即風(fēng)扇轉(zhuǎn)子通過蝸輪蝸桿帶動連桿傳動），則其中一個連架桿的擺動即實現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動（風(fēng)扇安裝在連架桿上）。機(jī)架可取 8090 mm。風(fēng)扇的上下俯仰運(yùn)動可采取連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等實現(xiàn)。（2）還可以采用空間連桿機(jī)構(gòu)直接實現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動和上下仰俯的復(fù)合運(yùn)動。四功能分解為完成風(fēng)扇左右俯仰的吹風(fēng)需要實現(xiàn)下列運(yùn)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)計設(shè)計相應(yīng)的左右擺動機(jī)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(jī)構(gòu)。扇頭的仰俯角調(diào)節(jié)，這樣可以增大風(fēng)扇的吹風(fēng)范圍。因此需要

4、設(shè)計扇頭俯仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（本方案設(shè)計為外置條件旋鈕）。五、機(jī)構(gòu)的選用1、驅(qū)動方式采用電動機(jī)驅(qū)動。為完成風(fēng)扇的左右擺動的吹風(fēng)過程，采用弧形的軌道裝置，軌道中間用一個半圓的滾輪，它結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，工作可靠，實現(xiàn)風(fēng)扇平穩(wěn)的搖頭，并且可以根據(jù)軌道的弧長控制風(fēng)扇搖頭的角度。風(fēng)扇的上下俯仰運(yùn)動用外置手動按鈕。2、減速機(jī)構(gòu)與離合器的選用電動機(jī)傳過來的動力，由于功率大，轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，在兩對齒輪的減速下傳給搖頭機(jī)構(gòu)。離合器的選用是為了在不想風(fēng)扇搖頭時，扇頭的擺動能夠停止，所以當(dāng)拉桿被提起時，兩個齒輪被提起，與軸上的輪齒分開，電動機(jī)的動力就傳不到搖頭機(jī)構(gòu)處。3、搖頭機(jī)構(gòu)的選用經(jīng)減速齒輪傳的動力，傳遞給軸上的半

5、圓滾輪，半圓滾輪在弧形軌道內(nèi)周期性的運(yùn)動，實現(xiàn)了扇頭的左右擺動。4、外置的手動旋鈕控制扇頭的上下俯仰在如圖所示的圓孔中，安裝一個外置手動的螺釘旋鈕，當(dāng)扇頭控制好在什么角度后，旋緊螺釘，達(dá)到了風(fēng)扇上下俯仰的目的。六、機(jī)構(gòu)的組合設(shè)計與說明據(jù)上面功能機(jī)構(gòu)的分析我選用以上各機(jī)構(gòu)的組合來實現(xiàn)電風(fēng)扇的減速、搖頭、俯仰。以下是風(fēng)扇從兩個角度看的立體圖和一張簡單的平面圖經(jīng)過電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所有動力都來源于電動機(jī)，在經(jīng)過電動機(jī)軸上的齒和減速齒輪嚙合，減速齒輪又將動力傳給下一級齒輪，帶動半圓形滾輪開始做圓周轉(zhuǎn)動，半圓形滾輪在上下兩軌道之間周期性接觸，從而帶動電風(fēng)扇機(jī)頭左右搖擺。為了保證半圓滾輪能與弧形軌道接觸適中，

6、上軌道的上面和下軌道的下面都置有帶彈簧的銷軸，使半圓滾輪與兩塊軌道間有合適的壓力，從而滾輪能在軌道內(nèi)運(yùn)動并帶動扇頭左右搖擺。當(dāng)要停止風(fēng)扇搖頭時，減速齒輪被拉桿提起時，電動機(jī)軸的動力就無法傳動到其它地方，從而電風(fēng)扇停止搖頭動作。外置手調(diào)俯仰角按鈕置于風(fēng)扇立柱與扇頭相接處，手動增大扇頭的俯角與仰角。八、方案評價及相關(guān)計算此方案的特點是它采用兩對普通的直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)就實現(xiàn)了減速作用，圓柱直齒輪易于制造，有確定的傳動比等優(yōu)點。其次，采用滑銷離合器實現(xiàn)是否搖頭控制，結(jié)構(gòu)比較簡單，使用方便，經(jīng)濟(jì)又實惠，還有制作起來也比較的簡單。而且圓弧軌道的制造也很容易。缺點：電風(fēng)扇的俯仰運(yùn)動要靠手動來調(diào)節(jié)，在此我采用

7、的是外置手調(diào)俯仰角的旋鈕。此外如果風(fēng)扇的擺角需要很大的時，所需的圓弧軌道長，所需的空間大。根據(jù)速比系數(shù) K 計算極位角 。由式知K _ 1，其中 K = 1.025= 180°K +1（2）選擇合適的輪齒數(shù)。由齒輪傳動比i 12=w1/w2=z2/z1 求得齒數(shù)，最終要達(dá)到將 1450r/min 的轉(zhuǎn)數(shù)降至 6r/min 的轉(zhuǎn)數(shù)的目的。九、方案比較與擇優(yōu)圖- 1-1如上圖 1-1 所示的方案中它最大的特點是它只采用一對錐齒輪機(jī)構(gòu)就實現(xiàn)了改變和減速作用。采用錐齒輪機(jī)構(gòu)可以使扇頭結(jié)構(gòu)緊湊，有確定的傳動比等優(yōu)點。其次，采用滑銷離合器實現(xiàn)是否搖頭控制，結(jié)構(gòu)比較簡單，使用方便，經(jīng)濟(jì)又實惠，還有

8、制作起來也比較的簡單。同時，采用雙搖桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)扇頭的左右擺動，可以實現(xiàn)較大范圍的轉(zhuǎn)動。制作起來經(jīng)濟(jì)且精度要求不是很高便于制造。缺點：不能實現(xiàn)自動上下俯仰運(yùn)動。圖 -1-2如圖 1-2 ：仰俯運(yùn)動機(jī)構(gòu)：同步電動機(jī)帶動曲柄旋轉(zhuǎn)，曲柄拉動風(fēng)扇電機(jī)座所在的搖桿做上下15°的仰俯運(yùn)動。為了使同步電機(jī)能夠輕松地帶動風(fēng)扇的機(jī)頭做上下仰俯運(yùn)動，減小電機(jī)磨損和能量的消耗，在設(shè)計時應(yīng)使風(fēng)扇機(jī)頭的重心落在搖桿與機(jī)架相連的鉸鏈處。同時使用膠狀固體潤滑劑，減小噪音，減小零件磨損，延長零件使用壽命。在使用過程中，通過開關(guān)控制同步電機(jī)的運(yùn)動即可實現(xiàn)打開或關(guān)閉仰俯運(yùn)動。左右搖頭機(jī)構(gòu)：風(fēng)扇主電動機(jī)的軸后部是蝸桿，通過

9、蝸桿帶動偏心輪運(yùn)轉(zhuǎn)，從而拉動搖桿，實現(xiàn)電風(fēng)扇的左右搖頭運(yùn)動。此方案實現(xiàn)了電風(fēng)扇的自動左右擺頭和上下擺頭的要求，同時電風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運(yùn)行可靠。在日常使用中只要偶爾在運(yùn)動部位加注膠狀固體潤滑劑就可以長期可靠運(yùn)行，噪音很低，和大家在日常生活中所見電風(fēng)扇一樣。綜上 : 選用如圖 1-2 的方案為我們小組的方案。十、設(shè)計體會機(jī)械原理課程設(shè)計結(jié)束了，回望這短暫的幾天時間學(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一種較好的，確實要考慮很多東西。平時學(xué)到的機(jī)械原理知識還是有限，在抉擇中有點頭大。但是通過上網(wǎng)、

10、去圖書館查資料以及小組成員的討論，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(jìn)的地方。這次課程設(shè)計，是第一次將本學(xué)期機(jī)械原理這門課程中所學(xué)的知識綜合運(yùn)用到實際中某一具體實例中，另外對于機(jī)械設(shè)計也有了初步的認(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(jìn)一步改進(jìn)。雖然總共僅用了幾天的時間，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)到更多的知識和技能。一個巴掌拍不響，一個人的力量是有限的，想像力、創(chuàng)新力也如此。小組成員通過分析思考、查找資料、再分析思考、小組討論、確定初步方案、分工協(xié)作、組織成型、改進(jìn)和確定最終方案?！皶系脕斫K覺淺，需知事事要躬行 ”。書本的知識不可能面面具到，而又由于在學(xué)習(xí)過程中的不慎不斷遺失，使我們的知識結(jié)構(gòu)十分不完整。于是系統(tǒng)地進(jìn)行實踐操作對我們完善知識體系有莫大的幫助。與此同時，在具體實踐時，往往會遇到很多事先沒預(yù)測到的困惑，這成為我們完成設(shè)計的一大障礙，但最終還是通過求教和自己摸索中解決了。從這些過程中我們又鍛煉了自己遇到問題，分析問題，解決問題的能力。同時也感受