電風扇執(zhí)行機構

1、青 島 理 工 大 學課 程 設 計題 目：臺式電風扇搖頭裝置設計院 系： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 2012年7月機械原理課程設計說明書設計題目：臺式電風扇搖頭裝置設計 汽車與交通學院 系 車輛工程 專業(yè) 102 班 設計者： 指導老師： 2012年7月8日機械原理課程設計I目錄一設計題目1二計劃任務2三設計提示2四功能分解2五機構的選用35.1 減速機構的設計35.2 離合器的設計和選用35.3 凸輪機構45.4 搖頭機構的設計及選用45.4 動力機構45.5 俯仰裝置5六機構組合設計5七機構的設計67.1 鉸鏈四桿機構的設計67.2 四桿位置和尺寸的確定77.3 傳動比的

2、分配8八方案的對比及評價（最后的組合方案）12九設計體會12參考文獻13機械原理課程設計14一設計題目設計臺式電風扇的搖頭機構，使電風扇作搖頭動作（在一定的仰角下隨搖頭擺動）。圖1所示為電風扇的外形圖。圖1 電風扇外形圖風扇的直徑為300mm，電風扇電動機轉速n = 1450 r/min，電風扇搖頭周期t = 10 s。電風扇擺動角度、仰俯角度與急回系數K的設計要求及任務分配見下表1。 表1 臺式電風扇擺頭機構設計數據方案號電風扇搖頭轉動電風扇仰俯轉動擺角（。）急回系數K仰角（。）A801.0110B851.01512C901.0215D951.02520E1001.0322F1051.052

3、5l 我們選擇方案E作為設計數據，擺角為 = 100。，急回系數K為1.03。 二計劃任務（1）按給定的主要參數，擬定機械傳動系統總體方案。（2）畫出機構運動方案簡圖。（3）分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定它們的基本參數，設計計算幾何尺寸。（4）確定電風扇搖擺轉動的屏幕、平面連桿機構的運動學尺寸，它應滿足擺角及急回系數K條件下使最小傳動角最大。并對平面連桿機構進行運動分析，繪制運動線圖，驗算曲柄存在條件。（5）編寫設計計算說明書。（6）學生可進一步完成臺式電風扇搖頭機構的計算機動態(tài)演示或模型試驗驗證。三設計提示常見的搖頭機構有杠桿式、滑板式和撳拔式等?？梢詫㈦婏L扇的搖頭動作分解為風扇左右擺動和風

4、扇上下俯仰運動。風扇要搖擺轉動克采用平面連桿機構實現。以雙搖桿機構的連桿作為主動件（即風扇轉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風扇的左右擺動（風扇安裝在連架桿上）。機架可取8090 mm。風扇的上下俯仰運動可采取連桿機構、凸輪機構等實現。還可以采用空間連桿機構直接實現風扇的左右擺動和上下仰俯的復合運動。四功能分解顯然為完成風扇左右俯仰的吹風需要實現下列運動功能要求：在扇葉旋轉的同時扇頭能左右擺動一定的角度，因此，需要設計相應的功能的擺動機構。我設計方案為雙搖桿機構。為實現風扇的可搖頭，可控搖頭的吹風過程。因此必須設計相應的離合器機構對電風扇進行控制。針對此我所應用的方案

5、為滑銷離合器機構。扇頭的仰俯角調節(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節(jié)機構。在我設計的方案中為外置條件手動按鈕。此外，還要滿足傳動性能要求：圖4.1 運動功能圖五機構的選用驅動方式采用電動機驅動。為完成風扇的左右俯仰的吹風過程，據上述功能分解，可以分別選用以下機構。如下表一：執(zhí)行機構功 能執(zhí)行構件工藝動作錐齒輪機構減 速減速構件周向運動離合機構執(zhí)行搖頭滑 銷上下運動雙搖桿機構左右擺動連 桿左右往復運動凸輪機構輔助左右擺動凸 輪周轉運動滑塊機構俯 仰撐 桿上下運動表一：機構選型表5.1 減速機構的設計圖2：錐齒輪減速機構減速機構：在此我采用一對錐齒輪來實現減速，錐齒輪可以用來

6、傳遞兩相交的運動，相比其他的減速機構而言成本較低，而且錐齒輪有比較穩(wěn)定的傳動比。5.2 離合器的設計和選用離合器機構：用了一個滑銷離合器實現風扇是否搖頭的控制。通過齒輪軸的上下移動實現滑銷離合器的結合與斷開，同時也伴隨錐齒輪之間的連接與脫離，實現了對電風扇搖頭動作的控制。在脫離時，運動不能傳到搖頭裝置，因而此時風扇不能左右搖頭；相反，當連接時，通過錐齒輪的傳動動力，帶動搖頭裝置的運動，這樣就實現了風扇左右搖頭的控制。 5.3 凸輪機構圖4 凸輪機構5.4 搖頭機構的設計及選用圖5：搖頭機構搖頭裝置：通過離合器將運動傳到凸輪，以此作為動力帶動四桿機構的運動，通過雙搖桿四桿機構的運動完成實現風扇的

7、左右搖頭運動。5.4 動力機構圖6 電動機電動機參數：額定電壓 220v 輸入總功率55W 額定電流0.3A 額定頻率50HZ5.5 俯仰裝置圖7：外置手調俯仰角按鈕圖設計一個外置手調俯仰角按鈕，將其置于風扇立柱與扇頭相接處，順時針轉動調節(jié)為增大仰角，逆時針旋轉為增大俯角?？梢匀我獾膶﹄婏L扇俯仰角進行手動調節(jié)。六機構組合設計我設計的搖頭風扇組合由電機、錐齒輪機構、搖頭連桿機構、離合機構及扇葉等組成。具體可以分為：1減速機構：采用錐齒輪機構實現，用電機軸高速旋轉的降速來帶動曲柄搖桿機構的搖頭轉動。2搖頭機構：將電機輸出的轉動經過雙搖桿連桿傳動機構，最終轉化為扇頭的擺動。3控制機構：由一個滑銷離合

8、器實現風扇是否搖頭的控制。曲柄齒輪軸的上下移動實現了滑銷離合器的結合與斷開。同時也伴隨錐齒輪與脫離，實現了搖頭動作的控制。4扇葉旋轉：扇葉直接安裝于電動機主軸之上，可實現其高速旋轉運動。5俯仰運動：設計了一個外置手調俯仰角按鈕，將其置于風扇立柱與扇頭相接處，順時針轉動調節(jié)為增大仰角，逆時針旋轉為增大俯角。七機構的設計7.1 鉸鏈四桿機構的設計7.1.1 平面雙搖桿機構和極限位置分析按組成它的各桿長度關系可分成兩類：各桿長度滿足桿長條件 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。根據低副運動的可逆性原則, 由于此時最短桿是雙整轉副件, 所以,

9、 連桿與兩搖桿之間的轉動副仍為整轉副。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構中搖桿的極限位置的確定方法相同, 很容易找到。兩極限位置的確定各桿長度不滿足桿長條件 最短桿與最長桿長度之和大于其它兩桿長度之和。則無論哪個構件為機架機構均為雙搖桿機構。此時, 機構中沒有整轉副存在, 即兩搖桿與連架桿及連之間的相對轉動角度都小于360°7.2 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動電扇仰俯轉動

10、仰角/(°)擺角/（°）急回系數KE1001.0322極位夾角為很小,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。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 ,由,式可得LBC為53, LCD為78, B點的運動軌跡為圓弧B B, 滿足格拉肖夫判別式, 且取

11、最短桿BC的對邊AD為機架,符合第一類平面雙搖桿機構。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, 此時可根據理論力學知識求出桿AB, BC, CD的速度,已知小三角行中,可求出WBC=0.27Rad/s。7.3 傳動比的分配其設計規(guī)定轉速, 可得, 由上面可知連桿的角速度, 而電動機的角速度 所以總傳動比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.，齒輪的傳動比7.3.1 蝸輪蝸桿機構的幾何尺寸計算蝸桿軸向模數 （蝸輪端面模數） 傳動比 蝸桿頭數 蝸輪齒數 蝸桿直徑系數 （蝸桿特性系數） 蝸桿變位系數 中心距 蝸桿分度圓導程角 蝸桿節(jié)圓柱導程角 蝸

12、桿軸向齒形角 （阿基米德圓柱蝸桿）蝸桿(輪)法向齒形角 頂隙 蝸桿蝸輪齒頂高 蝸桿蝸輪齒根高 蝸桿蝸輪分度圓直徑 蝸桿蝸輪節(jié)圓直徑 蝸桿、齒頂圓直徑蝸輪喉圓直徑 蝸桿蝸輪齒根圓直徑 蝸桿軸向齒距 蝸桿軸向齒厚 蝸桿法向齒厚 蝸桿分度圓法向旋齒高 蝸桿螺紋部分長度 l 蝸輪最大外圓直徑 蝸輪輪圓寬 7.3.2 齒輪機構的設計 根據齒輪傳動比 , 以及大小齒輪安裝位置, 小齒輪的齒數小于17, 所用齒輪齒數較少, 標準齒輪不能滿足要求, 所以采用變位齒輪。7.3.3 齒輪機構的幾何尺寸計算傳動比 分度圓 齒頂高 齒根高 齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 中心距 基圓直徑 齒頂圓壓力角 齒寬 圖 8：凸

13、輪軌跡的展開圖八最后的組合方案圖9：組合圖 九設計體會這次設計經歷了一個多星期，在這段時間里我各方各面都得到了訓練，對機械原理更加深入了解，使我們的閱歷增加了很多。我們通過自己親手設計擺脫了以往書本上學習的約束。這次設計使我們明白了想要做好課程設計必須要有深厚的基礎，不然做起來真的很麻煩，設計剛開始時因為基礎不牢固我們走了很多的彎路。這次設計成功后，我仿佛經過了一次長途旅程到達終點，感覺眼前一亮，特別的舒服。這次設計讓我明白干任何事都要有耐心，要仔細，課程設計有很多次讓我感到心煩，但我們還是堅持下來了。短短一周課程設計，使我們發(fā)現了自己掌握的知識如此缺乏，自己綜合應用所學的專業(yè)知識能力如此不足

14、，以后我會更加努力學習。機械原理課程設計是我們較全面系統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)我們學生機械運動方案設計創(chuàng)新設計和應用計算機對工程實際中各種機構進行分析和設計能力的一門課程。經過這幾天的學習，讓我們初步了解了機械設計的全過程，可以初步的進行機構選型組合和確定運動方案；使我們將機械原理課程各章節(jié)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；培養(yǎng)了我們綜合運用所學知識，理論聯系實際獨立思考與分析問題的能力和創(chuàng)新的能力。在這幾天的機械設計中，我們深感自己的不足，認識到理論與實際的差別，只要理論與實際相結合，充分發(fā)

15、展多動手，多進行鍛煉，才能終有所得。機械原理課程設計結合一種簡單機器功能分析、工藝動作確定、執(zhí)行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺寸綜合、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的設計過程，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)理論與實際相結合、應用計算機完成機構分析和設計的能力，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。在此設計中，小組各成員之間積極配合、共同努力，在加深了對專業(yè)理解掌握的同時，也加深了我們的友誼，與此同時，我們也學會了運用自己所學的知識用于實踐生活中，更好的知道我們學習。參考文獻1. 龔建