臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)機(jī)械原理三級(jí)項(xiàng)目報(bào)告

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)成員指導(dǎo)教師班級(jí)2016年 6 月 26 日設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動(dòng)作。風(fēng)扇的直徑為300mm,電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n= 1450r/min , 電扇搖頭周期t=10s,電扇擺動(dòng)角度100°、俯仰角度 A 22。與急回系數(shù)K=。風(fēng)扇可以在一定周期下進(jìn)行擺 頭運(yùn)動(dòng),使送風(fēng)面積增大。項(xiàng)目成員分工 所有組員一同完成功能機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的整 體設(shè)計(jì),其余工作分工如下 :111：機(jī)構(gòu)的圖解法（速度、加速度、力分析尺寸設(shè)計(jì),說明書的編寫；222:機(jī)構(gòu)的解析法求解及MATLAP編程,PPT的制作；333: A1 圖紙的繪制；44

2、4:機(jī)構(gòu)的三維建模及運(yùn)動(dòng)仿真。目錄一研究背景和意義電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)可以使電風(fēng)扇左右或者上下往復(fù)動(dòng)一定角 度，這樣增大了送風(fēng)面積，增大了空間的空氣流通，所以一種合 適的搖頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)十分必要。二設(shè)計(jì)工藝參數(shù)和工作原理工藝參數(shù)要求設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動(dòng)作。風(fēng)扇的 直徑為300mm,電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n= 1450r/min，電扇搖頭周期 t=10s,電扇擺動(dòng)角度書二100°俯仰角度 A22與急回系數(shù)K= 風(fēng)扇可以在一定周期下進(jìn)行擺頭運(yùn)動(dòng)，使送風(fēng)面積增大。系統(tǒng)電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)至少包括連桿機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和齒輪傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)三種機(jī)構(gòu)。畫出機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖與運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán)

3、圖時(shí)，執(zhí) 行構(gòu)件的動(dòng)作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工 藝上各個(gè)動(dòng)作的配合，在時(shí)間和空間上不能出現(xiàn)干涉。設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)，自行確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇連桿機(jī)構(gòu)類型，校核最 大壓力角。設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)，確定傳動(dòng)比，選擇適當(dāng)?shù)拿?shù)。編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。功能分解電風(fēng)扇的工作原理是將電風(fēng)扇的送風(fēng)區(qū)域進(jìn)行周期性變換，達(dá)到增大送風(fēng)區(qū)域的目的。顯然，為了完成電風(fēng)扇的擺頭動(dòng)作，需實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動(dòng)功能要求：電動(dòng)機(jī)齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿曲柄搖桿圖運(yùn)動(dòng)功能圖（1）風(fēng)扇需要按運(yùn)動(dòng)規(guī)律做左右擺動(dòng)， 因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的 擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。（2）風(fēng)扇可利用仰俯旋鈕實(shí)現(xiàn)上下俯仰， 因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng) 的俯仰機(jī)構(gòu)。（3）風(fēng)扇需要轉(zhuǎn)換傳動(dòng)軸線和改

4、變轉(zhuǎn)速， 因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng) 的齒輪系機(jī)構(gòu)。對(duì)這兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)功能作進(jìn)一步分析， 可知它們分別 應(yīng)該實(shí)現(xiàn)下列基本運(yùn)動(dòng)：（4）左右擺動(dòng)有三個(gè)基本運(yùn)動(dòng)： 運(yùn)動(dòng)軸線變換、 傳動(dòng)比降低 和周期性擺動(dòng)。（5）俯仰運(yùn)動(dòng)的基本運(yùn)動(dòng)：與水平面之間的夾角的變換。（6）轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)軸線和改變傳動(dòng)比有一個(gè)基本動(dòng)作： 運(yùn)動(dòng)軸線 變換。此外，還要滿足傳動(dòng)性能要求：改變電風(fēng)扇的送風(fēng)區(qū)域時(shí)，在急回系數(shù)K=、擺動(dòng)角度屮=100。的要求下，盡量保持運(yùn) 動(dòng)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換和減小機(jī)構(gòu)間的摩擦。三設(shè)計(jì)方案的評(píng)定及方案選擇左右擺動(dòng)方案一（放棄）此機(jī)構(gòu)為我們所學(xué)最簡(jiǎn)單的四桿機(jī)構(gòu)，但是此方案風(fēng)扇的具體位置難以確定，且齒輪的體積較大，故舍去。左右擺動(dòng)方

5、案二（放棄）該機(jī)構(gòu)不易實(shí)現(xiàn)大角度轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇，因?yàn)榇蠼嵌绒D(zhuǎn)動(dòng)后容易引起渦輪蝸桿接觸過緊或脫落，故舍去。左右擺動(dòng)方案三 （采用）1蝸輪，2蝸桿，3、4直齒圓柱齒輪，5電動(dòng)機(jī)如圖所示，ABCD是以BC為連桿的雙搖桿機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗鼭M足 最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于其余兩桿長(zhǎng)度之和，故連桿BC可相對(duì)于兩連架桿作整周轉(zhuǎn)動(dòng)。帶有風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī) 5、齒輪3、4和 蝸桿2、蝸輪1均于連架桿AB上，而蝸輪1又與連桿BC固聯(lián)。 電動(dòng)機(jī)5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一方面帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面經(jīng)齒輪傳動(dòng)和 蝸桿傳動(dòng)帶動(dòng)連桿BC相對(duì)于連架桿AB轉(zhuǎn)動(dòng)，兩連架桿AB、CD 作往復(fù)擺動(dòng)，從而使風(fēng)扇軸線可在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)。四各構(gòu)件參數(shù)的確定 機(jī)構(gòu)傳動(dòng)

6、比的設(shè)計(jì)此方案中，齒輪機(jī)構(gòu)4-3和蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)2-1組合作為減速 機(jī)構(gòu)。由于在設(shè)計(jì)的左右擺頭機(jī)構(gòu)中，將蝸輪帶動(dòng)連桿進(jìn)行整周回 轉(zhuǎn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)蝸輪旋轉(zhuǎn)一周，電扇機(jī)殼也正好搖擺一回，得出蝸輪的轉(zhuǎn)速為1105選取蝸輪1，蝸桿2模數(shù)m=1，齒輪3、4的模數(shù)m=。 蝸輪1轉(zhuǎn)速蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)2-1的傳動(dòng)比 直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4-3的傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速601450 2145由以上式子得,145 Z4 Z23 Z3 Zi要實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比，因此，取蝸桿 Z21，齒輪4齒數(shù)乙 Zmin 17，代入上式得,24653 Z3 Zi經(jīng)計(jì)算，當(dāng)乙=30, Z3=44時(shí)，t=,相對(duì)誤差10.09 1010100%0.9%

7、 ；當(dāng)乙=36, Z3 =36時(shí)，t=，相對(duì)誤差當(dāng)乙=30, Z3 =43時(shí)，t=，相對(duì)誤差當(dāng)乙=29, Z3 =44時(shí),t=,相對(duì)誤差10 9.911010 9.861010 9.7510100%100%100%0.9% ；1.4% ；2.5%結(jié)合臺(tái)式電風(fēng)扇機(jī)殼尺寸大小的要求及搖動(dòng)周期，選擇乙=36, Z3=36o蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)2-1傳動(dòng)比i21乙3636Z21Z336i432.18直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4-3傳動(dòng)比Z417蝸桿尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)模數(shù)m=1齒頂高系數(shù)h* 212徑向間隙系數(shù)C*=齒數(shù)Z21壓力角a =20°分度圓直徑d218導(dǎo)程角 arctg生md2特性系數(shù)q d218m齒頂咼h

8、a2ha?m1頂隙c=c*m=齒根高 hf2=(hf2*+C*)m=齒頂圓直徑da2d2 2ha220齒根圓直徑df2d2 2hf 215.5軸向齒距p m3.14軸向齒厚S2-1.572 2法向齒厚Sn2S2cos1.568蝸輪尺寸參數(shù)模數(shù)m=1齒頂咼系數(shù)h 2a21徑向間隙系數(shù)C*=齒數(shù)乙=36壓力角a =20°分度圓直徑di mZi36螺旋角B =y =°齒頂高h(yuǎn)a1ha1m 1頂隙C=C*m=齒根高 hfi=(hfi*+c)m=齒頂圓直徑da1 d1 2ha1 38齒根圓直徑df1d1 2hf1 33.5齒頂圓弧半徑Ra1 也92蝸輪蝸桿嚙合中心距9 d1 d254

9、直齒圓柱齒輪3尺寸參數(shù)模數(shù)m=齒頂咼系數(shù)ha1徑向間隙系數(shù)c*0.25齒數(shù)Z3=36壓力角a =20°mZ345分度圓直徑d3齒頂咼ha3ham1.25頂隙 c c*m 0.3125齒根高h(yuǎn)f3 (h；3c*)m 1.5625齒頂圓直徑da3d32ha347.5齒根圓直徑df3d 32hf 332.875齒厚 s m/21.96直齒圓柱齒輪4尺寸參數(shù)模數(shù)m=齒頂高系數(shù)h*1a徑向間隙系數(shù)c*0.25齒數(shù)Z417壓力角a =20°分度圓直徑d4 mZ421.25齒頂高 ha4 h；m 1.25頂隙 c cm 0.3125齒根高h(yuǎn)f4(h*f4*c)m1.5625齒頂圓直徑da

10、4d42ha423.75齒根圓直徑d f 4d42hf418.125齒厚s m/21.96齒寬 e m/2 1.96d466.25同時(shí)經(jīng)過計(jì)算，可取齒輪3和齒輪4的嚙合中心距a d3雙搖桿機(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)K 1極位夾角180 ° =°K 1圖雙搖桿機(jī)構(gòu)根據(jù)實(shí)際情況（30CM直徑的扇葉）， a=35， b=146，c=209, d=。五運(yùn)動(dòng)學(xué)分析.圖解法:1）狀態(tài)一:速度分析：加速度分析：先疣何槪夏必 M航紐資必:（加A。|恂訕”囪劃沏/£” 5i z貼屮嘗叭二竊邯i妙二罰遍傳 健聊軒MjjU一護(hù)丸構(gòu)律I和1壯鼻&黑F社居二応巾也丿軸；icp M18C:U： ?

11、甌如取脅aoMm/咖t仏o.mxsa蔽滬小 jL .購貳二 intaai 松3U 亠皿"瀘動(dòng)力學(xué)分析：2）狀態(tài)二：速度分析：加速度分析：動(dòng)力學(xué)分析：解析法：圖解法與解析法誤差分析:位置圖解法解析法相對(duì)誤差3 1%3 3%a 1%a 3%位置圖解法解析法相對(duì)誤差二3 1%3 3%a 1%a 3%誤差分析:1) 圖解法精度較低，測(cè)量時(shí)存在誤差；2) 測(cè)量出的數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算時(shí)會(huì)被放大； 計(jì)算示例： E1=() /*100%=%, 其它如上。六 主要參考文獻(xiàn)1 安子軍.機(jī)械原理 第三版.北京：國防教育出版社，2 劉永賢 蔡光起 .機(jī)械工程概論 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，3 陳國華 .機(jī)械機(jī)構(gòu)及應(yīng)用

12、 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社，七 心得體會(huì)：222 這次的課程設(shè)計(jì)更讓我們深感慚愧與憂慮，它讓我切切 實(shí)實(shí)地認(rèn)識(shí)到自己知識(shí)、技能的匱乏。知識(shí)的缺乏讓我在一開始 的時(shí)候便遇上了障礙，對(duì)某些方面的知識(shí)的掌握不牢，使我在解 決問題時(shí)花費(fèi)了更多的時(shí)間與精力，使得這次的課程設(shè)計(jì)有著許 多的缺陷。然而這也激勵(lì)我往后要學(xué)習(xí)好更多的專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng) 專業(yè)能力。333在這次課程設(shè)計(jì)中我學(xué)到得不僅是專業(yè)的知識(shí)，還有的 是如何進(jìn)行團(tuán)隊(duì)的合作，因?yàn)槿魏我粋€(gè)作品都不可能由單獨(dú)某一 個(gè)人來完成，它必然是團(tuán)隊(duì)成員的細(xì)致分工完成某一小部分，然 后在將所有的部分緊密的結(jié)合起來，并認(rèn)真調(diào)試它們之間的運(yùn)動(dòng) 關(guān)系之后形成一個(gè)完美的作品。這

13、次課程設(shè)計(jì)，由于理論知識(shí)的不足，再加上平時(shí)沒有 什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一開始的時(shí)候有些手忙腳亂，不知從何入手。在 設(shè)計(jì)過程中， 我通過查閱大量有關(guān)資料， 與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)， 并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱 辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，樹立了 對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重 要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng) 造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的可能不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收 獲和財(cái)富，使我終身受益。333在這次課程設(shè)計(jì)中使我和我的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同 學(xué)之

14、間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看 法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。 在這種相互協(xié)調(diào)合作的過程中，口角的斗爭(zhēng)在所難免，關(guān)鍵是我們 如何的處理遇到的分歧，而不是一味的計(jì)較和埋怨.這不僅僅是在 類似于這樣的協(xié)調(diào)當(dāng)中，生活中的很多事情都需要我們有這樣的 處理能力，面對(duì)分歧大家要消除誤解，相互理解，增進(jìn)了解,達(dá)到諒 解.也許很多問題沒有想象中的那么復(fù)雜，關(guān)鍵還是看我們的心 態(tài),那種處理和解決分歧的心態(tài)，因?yàn)槲覀兊某霭l(fā)點(diǎn)都是一致的。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)我們學(xué)到了很多課本上沒有的東西，它 對(duì)我們今后的生活和工作都有很大的幫助，所以，這次的課程設(shè) 計(jì)不僅僅有汗水和艱辛，

15、更的是苦后的甘甜。444電風(fēng)扇是我們生活中常見的家用電器，設(shè)計(jì)一個(gè)搖頭的 電風(fēng)扇看起來容易，真正實(shí)踐起來卻沒那么簡(jiǎn)單，從一開始的想 方案，一個(gè)個(gè)與眾不同的方案著實(shí)讓我們費(fèi)了不少頭腦，太少了 顯得簡(jiǎn)單，太多了卻又顯得過于復(fù)雜，但在我們的集思廣益之下, 終是確定了一個(gè)。接下來的ppt，word更是我們智慧的結(jié)晶，是 我們多少個(gè)晚上集體討論的結(jié)果。經(jīng)過這次三級(jí)項(xiàng)目，我更加體 會(huì)到集體合作的重要性，通力合作才有了我們與眾不同的項(xiàng)目， 親自查閱資料，動(dòng)手制作，讓我們加深了隊(duì)課本知識(shí)的理解，對(duì) 本門課程的理解，收獲頗豐。八附件三維圖片TPirtlMATLAB程序代碼：桿件位置>> x=0：2*

16、pi;>> y2=-2*atan(146*sin(x)+a)./(-5254+730*cos(x);>> y3=-2*atan(1460*sin(x)+b)./(5364-876*cos(x);>> y1=x;>> plot(x,y1,x,y2,x,y3)>> legend( '角 th(1)')>> title(' 角度變化曲線圖 ')>> grid on桿件角速度>> x=0：2*pi;>> b2=-2*atan(146*sin(x)+a)./(-52

17、54+730*cos(x);>> b3=-2*atan(1460*sin(x)+b)./(5364-876*cos(x);>> c2=sin(b3-x)./sin(b2-b3);>> y2=c2*1./5*pi;>> c3=sin(x-b2)./sin(b3-b2);>> y3=c3*1./5*pi;>> plot(x,y2,x,y3)>> grid on>> title(' 角速度變化曲線圖 ')>> lege nd(搖桿1角速度')桿件角加速度>> x=0：2*pi;>> b2=-2*atan(146*sin(x)+a)./(-5254+730*cos(x);>> b3=-2*atan(1460*sin(x)+b)./(5364-876*cos(x);>> c2=sin(b3-x)