課程設(shè)計(jì)說明書搖頭幅度可調(diào)電風(fēng)扇

1、課程設(shè)計(jì)說明書題目：搖頭幅度可調(diào)立式電風(fēng)扇姓名：農(nóng)建中學(xué)號：35班級：熱能與動(dòng)力工程12-2班日期：、廣4刖百電風(fēng)扇幾乎是夏日不可或缺的家用電器，它主要由扇頭、風(fēng)葉、網(wǎng)罩和控制裝置等部件組成。扇頭包括電動(dòng)機(jī)、前后端蓋和搖頭送風(fēng)機(jī)構(gòu)等。但生活中我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)，電風(fēng)扇的搖頭有時(shí)顯得太“浪費(fèi)”，比如室內(nèi)明明只有兩三個(gè)人，都站在風(fēng)扇正面30度扇形面內(nèi)，而風(fēng)扇依舊保持著近乎180度的搖頭角度，讓人產(chǎn)生不適感。所以本次僅在搖頭機(jī)構(gòu)上做出一些改變，使得搖頭幅度可調(diào)，本說明書中，我將給出自己的設(shè)計(jì)并詳細(xì)分析其中的原理與數(shù)據(jù)。目錄1電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)原理22改進(jìn)后機(jī)構(gòu)及其原理33零部件尺寸數(shù)據(jù)54運(yùn)動(dòng)具體分析65裝

2、配方案106使用注意事項(xiàng)117課程設(shè)計(jì)總結(jié)與感想118附錄（圖紙等）141 .電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)電風(fēng)扇搖頭的基本機(jī)構(gòu)是四連桿機(jī)構(gòu)，上圖所示為電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)原理，電動(dòng)機(jī)外殼作為其中的一根搖桿AB,蝸輪作為連桿BC構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD蝸桿隨扇葉同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)BC作為主動(dòng)件繞C點(diǎn)擺動(dòng)，使搖桿AB帶電動(dòng)機(jī)及扇葉一起擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一臺電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)扇葉和搖頭機(jī)構(gòu)。該方案主要特點(diǎn)：(1)是一種平面連桿機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡單，加工方便，能承受較大載荷；(2)有渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)性平穩(wěn)，無噪聲，反形成具有自鎖性，但傳動(dòng)效率低，磨損較嚴(yán)重，蝸桿軸向力大；(3)工作行程中，能使搖頭裝置控制符合要求。本次的改

3、進(jìn)設(shè)計(jì)就是基于此原理。2 .改進(jìn)后機(jī)構(gòu)及其原理改進(jìn)后立體圖(iam文件另附)A) .相對位置主軸、齒輪1、齒輪2的軸皆相對于風(fēng)扇頭固定；固定按鈕、滑道相對于電扇底座固定。B) .運(yùn)動(dòng)狀態(tài)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)進(jìn)行工作，同時(shí)主軸旋轉(zhuǎn)，主軸末端與齒輪1構(gòu)成蝸桿結(jié)構(gòu)，進(jìn)而帶動(dòng)與齒輪1下部相配合的齒輪2轉(zhuǎn)動(dòng)。直角連桿與齒輪2及固定按鈕下端皆為較連，可轉(zhuǎn)動(dòng)。C) .結(jié)構(gòu)簡圖原理依舊是四連桿機(jī)構(gòu)3其中，A點(diǎn)相當(dāng)于主軸上與底座的可轉(zhuǎn)動(dòng)交點(diǎn)；B點(diǎn)相當(dāng)于齒輪2的中心；C點(diǎn)相當(dāng)于齒輪2與直角連桿的錢鏈點(diǎn)；D點(diǎn)相當(dāng)于直角連桿與固定旋鈕的錢鏈點(diǎn)。齒輪2在運(yùn)動(dòng)中是一直延同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的，所以與最短桿BC構(gòu)成的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副是整轉(zhuǎn)

4、副，整個(gè)機(jī)構(gòu)構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)，AB會(huì)在一定的角度內(nèi)擺動(dòng)，且知道AB相對于風(fēng)扇頭固定，故可知此機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇搖頭功能。又因?yàn)锳D之間的距離可以通過改變固定旋鈕在滑道中的位置實(shí)現(xiàn)改變，且由前文說明可知，固定后的AD是與底座相對靜止的。所以，整個(gè)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)電風(fēng)扇搖頭幅度的調(diào)整。具體的零件數(shù)據(jù)以及運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算后文會(huì)給出詳細(xì)分析。43.零部件尺寸數(shù)據(jù)齒輪的直徑計(jì)算方法如下：齒頂圓直徑=（齒數(shù)+2）*模數(shù)分度圓直徑=齒數(shù)*模數(shù)齒根圓直徑=齒頂圓直徑-（4.53模數(shù)）比如：M432齒34*3.5齒頂圓直徑=（32+2）*4=136mm分度圓直徑=32*4=128mm齒根圓直徑=136-4.5*4=118m

5、m7M12齒中心距D二（分度圓直徑1+分度圓直徑2）/2就是（12+2）*7=98mm這種計(jì)算方法針對所有的模數(shù)齒輪（不包括變位齒輪）。模數(shù)表示齒輪牙的大小。齒輪模數(shù)=分度圓直徑+齒數(shù)=齒輪外徑+（齒數(shù)-2）齒輪模數(shù)是有國家標(biāo)準(zhǔn)的（GB1357-78）模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列（優(yōu)先選用）1、1.25、1.5、2、2.5、3、4、5、6、8、10、12、14、16、20、25、32、40、50模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列（可以選用）1.75,2.25,2.75,3.5,4.5,5.5,7,9,14,18,22,28,36,45模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列（盡可能不用）3.25,3.75,6.5,11,30因此，齒輪2可選擇模數(shù)為2,齒數(shù)為

6、25的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，則分度圓直徑為50mm齒輪1上部模數(shù)2,齒數(shù)17,下部為模數(shù)2,齒數(shù)20,分度圓直徑則為40mm5主軸蝸桿部分由齒輪1上部決定，長度為70mm直角連桿兩端點(diǎn)距離60mm短部20mm長部約為56mm滑道為直梢。與固定點(diǎn)A極限品巨離為25mnf口70mm.本次設(shè)計(jì)的零件尺寸僅提供一組可行數(shù)據(jù)，具體可另行計(jì)算。4.運(yùn)動(dòng)具體分析a).擺動(dòng)角度的分析與計(jì)算AB的擺動(dòng)極限位置是BC與CD重合且BD點(diǎn)最遠(yuǎn)，及BD點(diǎn)距離最近，作出兩者的圖，即可測量擺動(dòng)角度。以下為一計(jì)算案例:1 .首先在inventor草圖中作出經(jīng)計(jì)算后與ABCD各點(diǎn)之間距離相對應(yīng)的四條直線，效果如下圖步效果為其中2.作出以D

7、為圓心，CDWBC長度之或與之差兩個(gè)長度為半徑的圓弧。個(gè)圓的左側(cè)交點(diǎn)記為4 .連接AEAF,并用通用尺寸量出兩直線所構(gòu)成的角的角度，得到電風(fēng)扇搖頭的擺動(dòng)角度。據(jù)此可知，改變其中幾個(gè)步驟，選取不同的AD距離，即能得到不同的擺動(dòng)角，標(biāo)出30度、60度、90度等擺動(dòng)角所需要的距離，在滑道上標(biāo)出，使用者就可以通過調(diào)節(jié)固定旋鈕位置達(dá)到目的。b）.各部件間傳動(dòng)比以及蝸桿減速效果的分析蝸桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成較大的減速效果，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)一圈，而齒輪1上部僅轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，齒輪1與齒輪2的傳動(dòng)比為齒輪2的齒數(shù)與齒輪1下部齒數(shù)之比。具體數(shù)據(jù)分析如下：蝸桿法向齒厚snsn=sxcos丫=1.93蝸桿分度圓法向旋齒高

8、hn1hn1=m=1.25蝸桿螺紋部分長度ll>=（12+0.1z2）m=21.125蝸輪最大外圓直徑da2da2<=da2+2m=63.5蝸輪輪圓寬b=0.75da1=16.888齒輪傳動(dòng)與其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：1）傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，傳遞的圓周速度范圍較大；2）傳遞功率范圍可從幾瓦到十萬千瓦；3）使用效率高，壽命長,結(jié)構(gòu)緊湊；4）可傳遞在空間任意配置的兩軸之間的傳動(dòng)。根據(jù)齒輪傳動(dòng)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。變位齒輪是在不改變齒輪基本參數(shù)（m、z、）的條件下，切齒時(shí)只變動(dòng)刀具與坯的相對位

9、置而加工出來的齒輪，在切制時(shí),刀具與被切齒輪間的相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系和切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪相同，只是將刀具相對齒輪中心移近或離開一段距離xm,x稱為變位系數(shù)，此時(shí)加工出來的齒輪，它們的基本參數(shù)（基圓、分度圓和齒形）不變，但分度圓上的齒厚、齒間距、齒頂高和齒根高都和標(biāo)準(zhǔn)齒輪不同了。1）根據(jù)風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min,電風(fēng)扇搖頭周期t=10s,i（2）傳動(dòng)比分配（根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)7/TGB減速箱采用二級轉(zhuǎn)速，第一級采用渦輪蝸桿傳動(dòng)，選取傳動(dòng)比為80.第二級采用單級齒輪減速，齒輪傳動(dòng)比為3.由齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度確定齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=0.6。齒輪齒數(shù)：z1=20,z2=98。【由于時(shí)間有限，此段數(shù)據(jù)分析b部分以及零件

10、選取參考了其他資料，以斜體表示?！?5 .裝配方案本設(shè)計(jì)中采用了一些新的零件，另外在電風(fēng)扇的外形上亦是作出了一定的改變，故在裝配過程中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：1）電動(dòng)機(jī)應(yīng)固定裝配在電扇頭內(nèi)部，以保證主軸部分的軸線相對于電扇頭靜止，以達(dá)到主軸擺動(dòng)即為電風(fēng)扇頭擺動(dòng)的目的；2）齒輪1與齒輪2固定裝配，使之相對位置保持不變；3）直角連桿的兩端與相交處必須為較連，能夠構(gòu)成完整的轉(zhuǎn)動(dòng)副；4）立體圖中的固定旋鈕是為了便于觀察故作于上方，實(shí)際裝配過程中很有可能被安排在下方的底座部分上，實(shí)際設(shè)計(jì)可為底座上安個(gè)立柱，立柱插入電風(fēng)扇頭部內(nèi)，與電風(fēng)扇有兩點(diǎn)接觸，一點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)部分與底座所構(gòu)成的可轉(zhuǎn)動(dòng)承重軸，另外就是滑道部分，滑

11、道固定在立柱上，這樣，在確定了固定旋鈕的位置后，這兩個(gè)固定點(diǎn)就構(gòu)成了雙搖桿機(jī)構(gòu)的固定連桿部分；5）滑道的安裝也是有明確的規(guī)定，滑道中固定旋鈕可移動(dòng)極限位置與電動(dòng)機(jī)的最短距離應(yīng)該大于齒輪2中心與其和直角連桿連接處距離，最遠(yuǎn)距離應(yīng)該小于雙搖桿中的最長桿，才能保證齒輪能夠正轉(zhuǎn)一周，即構(gòu)成簡化后的整轉(zhuǎn)副。（最長桿與最短桿的長度和小于等于其它兩桿長度和）6）齒輪1頂部實(shí)際為搖頭開關(guān)控制，故齒輪1需要一個(gè)可以保證它滑動(dòng)的機(jī)架部分。106 .使用注意事項(xiàng)成品會(huì)在滑道上標(biāo)記出每個(gè)位置所對應(yīng)的擺動(dòng)角度，具體使用時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：1）搖頭開關(guān)按鈕位于電風(fēng)扇頭部的上方，即電風(fēng)扇扇葉后圓筒部分上，搖頭擺角大小調(diào)節(jié)按

12、鈕位于電風(fēng)扇頭下方，具體來說，是位于其下方底座支柱插入風(fēng)扇頭部分的下方，可能會(huì)造成調(diào)節(jié)時(shí)的不便；2）盡量在電風(fēng)扇位于正方向或是靜止時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，一定不要在電風(fēng)扇轉(zhuǎn)到極限角度時(shí)調(diào)節(jié)其至更小擺動(dòng)角，例如在電風(fēng)扇轉(zhuǎn)到90度時(shí)不能調(diào)節(jié)至60度，由原理分析可知，此時(shí)固定旋鈕無法滑動(dòng)到所需位置，強(qiáng)制使用過大的外力會(huì)導(dǎo)致零件的損壞；3）搖頭的角速度與電風(fēng)扇扇葉的轉(zhuǎn)速呈正比例，改變風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等級亦會(huì)改變電風(fēng)扇搖頭速度等級。7 .課程設(shè)計(jì)總結(jié)與感想過程總結(jié)起初，我只是想做一個(gè)中等難度的機(jī)構(gòu)，所以選擇了這個(gè)題目，而且這也是平時(shí)生活中我們經(jīng)常會(huì)遇到問題，所以從一開始我就準(zhǔn)備用盡100%勺努力去做好這件事。我的第一步是搜

13、索資料，了解電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的基本原理。之后,11選擇了一個(gè)基礎(chǔ)方案，思考出我要做出的改變，然后我就立馬投入到了三維視圖的制作。但是作出機(jī)構(gòu)后我突然發(fā)現(xiàn)，我所作出的改變原來很小很小，幾乎沒有改變這是個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的事實(shí)。所以，看到機(jī)構(gòu)原理圖的人都會(huì)覺得這是個(gè)十分幼稚的想法，我本人也是，我甚至連A3圖紙都不好意思畫上過于簡單的機(jī)構(gòu)簡圖，所以只有不要臉地畫上三維效果圖的三視圖，使之看起來略微復(fù)雜一些。事情的突變出在說明書的具體制作上，極其簡單的雙搖桿機(jī)構(gòu)扯出6000字是極難的，只有事無巨細(xì)的寫上相關(guān)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，我甚至都想寫上每個(gè)零件使用的材料以及制作工藝公差配合什么的，不過那就更無恥了。寫到運(yùn)動(dòng)的具

14、體分析與計(jì)算時(shí)，我才發(fā)現(xiàn)了事情的難點(diǎn)。原本我只是主觀上覺得電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速很快，需要減慢搖頭的速度，所以采用了蝸桿減速，但實(shí)際計(jì)算和查閱資料發(fā)現(xiàn)，書本上對這方面的介紹是多么的蒼白無力，我所給出的條件根本不足以解出每個(gè)零件的具體尺寸。蝸桿傳動(dòng)比，齒輪間傳動(dòng)比都需要嚴(yán)密的計(jì)算。同樣，齒輪尺寸的選擇也是個(gè)問題，因?yàn)樗绊懥撕喕瘷C(jī)構(gòu)中連桿以及搖桿的尺寸問題，同理，之所以選擇直角連桿作為搖桿也只是希望轉(zhuǎn)動(dòng)過程中不去影響周邊主軸等，但最后還是使擺角計(jì)算更復(fù)雜了。后來，我只能是滿口胡扯的略過了零件的具體尺寸說明，而直接12計(jì)算擺角大小并不復(fù)雜，我用inventor（實(shí)際可能更簡單）作草圖的方式給出了計(jì)算固定旋鈕在不同位置時(shí)所對應(yīng)的擺動(dòng)角的大小的一種解法。雖然這看起來是較完整地說明了這個(gè)設(shè)計(jì)的方案，實(shí)際上我還是略過了很多是重要的東西。比如，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的急回特性，在不同的位置擁有不同擺動(dòng)角的同時(shí)，擺動(dòng)機(jī)構(gòu)也擁有了不同的急回特性系數(shù)，我并沒有去計(jì)算。同樣，又比如所謂擺動(dòng)角只是指電風(fēng)扇搖頭一周期完整走過的最大角度，并不能保證每次的中點(diǎn)都在電扇的正方向，這就使得在實(shí)際使用時(shí)會(huì)有一定的麻煩?？傮w來說，這次的設(shè)計(jì)過程我還是花費(fèi)了很多的心思的，但最終的結(jié)果并不理想，原因主要有三點(diǎn)，一是平時(shí)的學(xué)習(xí)沒注意細(xì)節(jié)，以至于實(shí)用過程中一切都變得很麻煩；二是沒能準(zhǔn)確評估所選項(xiàng)目的難度大??；三是時(shí)間問題，不好把握