機(jī)械原理課程設(shè)計臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置

1、目錄1臺式電風(fēng)扇搖頭裝置的功能與設(shè)計要求 31.1工作原理及工藝過程 31.2功能分解31.3原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求 3原始數(shù)據(jù)3設(shè)計要求31.4設(shè)計任務(wù)32執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計 42.1（方案）42.2（方案）42.3（方案）52.4（方案）63執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輔助構(gòu)件設(shè)計 6滑銷控制機(jī)構(gòu)（方案） 63.2齒輪控制機(jī)構(gòu)（方案）4減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計 7蝸桿減速機(jī)構(gòu)（方案） 7錐齒輪減速機(jī)構(gòu)（方案） 7行星輪系減速機(jī)構(gòu)（方案） 75方案的確定 85.1原動機(jī)的選擇85.2傳動方案確定8有關(guān)參數(shù)及相關(guān)計算 85.3.1相關(guān)計算85.3.2傳動構(gòu)件的尺寸確定 86尺寸與運(yùn)動綜合 96.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計 9驗算曲柄存在

2、條件即最小傳動角 106.2.1曲柄存在條件10116.2.2最小傳動角驗算7.系統(tǒng)總圖 118.總體評價 118.1課題總結(jié)118.2存在問題12參考文獻(xiàn) 121臺式電風(fēng)扇搖頭裝置的功能與設(shè)計要求1.1工作原理及工藝過程1.2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)扇的擺頭動作，需實現(xiàn)下列運(yùn)動功能要求：（1）風(fēng)扇需要按運(yùn)動規(guī)律做左右擺動，因此需要設(shè)計相應(yīng)的擺動機(jī)構(gòu)。（2）風(fēng)扇需要轉(zhuǎn)換傳動軸線和改變轉(zhuǎn)速，因此需要設(shè)計相應(yīng)的齒輪系機(jī)構(gòu)。對這兩個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動功能作進(jìn)一步分析，可知它們分別應(yīng)該實現(xiàn)下列基本運(yùn)動：（3）左右擺動有三個基本運(yùn)動：

3、運(yùn)動軸線變換、傳動比降低和周期性擺動。（4）轉(zhuǎn)換運(yùn)動軸線和改變傳動比有一個基本動作：運(yùn)動軸線變換。此外，還要滿足傳動性能要求：改變電風(fēng)扇的送風(fēng)區(qū)域時，在急回系數(shù)K 1.015、擺 動角度 =85的要求下，盡量保持運(yùn)動的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換和減小機(jī)構(gòu)間的摩擦。運(yùn)動功能圖1.3原始數(shù)據(jù)及設(shè)計要求1.3.1 原始數(shù)據(jù)風(fēng)扇直徑為 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=85與急回系數(shù) k=1.015。設(shè)計要求設(shè)計臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置要求能按給定的急回系數(shù)和擺角左右擺動，以實現(xiàn)一個動 力下扇葉旋轉(zhuǎn)和搖頭動作的聯(lián)合運(yùn)動。設(shè)計任務(wù)1按給定主要參數(shù)，擬定機(jī)械傳動系統(tǒng)

4、總體方案。2畫機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。3分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定他們的基本參數(shù)，設(shè)計計算幾何尺寸。4解析法確定平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)尺寸，它應(yīng)滿足擺角及形成速比系數(shù)k。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。 并驗算曲柄存在條件， 驗算最小傳動 角（最大壓力角）。5提出調(diào)節(jié)擺角的結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行分析計算。6編寫設(shè)計說明書7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)演示驗證。2執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計2.1（方案）通過構(gòu)件 2 對構(gòu)件 3 做相對的圓周轉(zhuǎn)動使構(gòu)件 3擺動，從而實現(xiàn)電風(fēng)扇的搖頭動作， 如圖 1。圖1圖1 方案立體圖2.2（方案）當(dāng)圓柱凸輪回轉(zhuǎn)時，凹槽側(cè)面迫使構(gòu)件 2 擺動，從而實現(xiàn)電風(fēng)扇的搖頭

5、功能，如圖 2圖22.3（方案）當(dāng)圓盤回轉(zhuǎn)時，凹槽帶動槽輪使導(dǎo)桿擺動，從而實現(xiàn)電風(fēng)扇的搖頭功能，如圖3。圖32.4（方案）在曲柄 2 回轉(zhuǎn)的過程中，桿 1 實現(xiàn)擺動，從而產(chǎn)生使電風(fēng)扇搖頭的功能，如圖 4。圖4由以上四個方案可以看出：方案二、三、四的機(jī)構(gòu)都很難難制造且精度要求高，制造 成本也相對要高。傳動機(jī)構(gòu)也相對比較復(fù)雜，且齒輪數(shù)目太多，制造起來麻煩。方案一結(jié) 構(gòu)更簡單，成本相對較低。方案三和方案四相似，結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造成本太高較二還高。因此 不難看出，方案一相對較好。所以搖頭機(jī)構(gòu)選擇方案一。3執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輔助構(gòu)件設(shè)計3.1滑銷控制機(jī)構(gòu)（方案）通過滑銷和錐齒輪卡和以實現(xiàn)是否搖頭的運(yùn)動。當(dāng)滑銷下滑實現(xiàn)

6、搖頭，上提則停止搖 頭，如圖 5。圖5齒輪控制機(jī)構(gòu)（方案）通過兩個直齒輪的嚙合與否來控制是否搖頭，兩個齒輪嚙合時電風(fēng)扇搖頭、不嚙合時 就不搖頭，從而實現(xiàn)了是否搖頭的控制，如圖 6。圖64減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計 4.1 蝸桿減速機(jī)構(gòu)（方案）如圖 7圖7錐齒輪減速機(jī)構(gòu)（方案）如圖 8圖8行星輪系減速機(jī)構(gòu)（方案）如圖 9圖95方案的確定5.1原動機(jī)的選擇籠式三相異步電動機(jī)，使用三相交流電、轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速不同，可以進(jìn)行幾檔變 速。而且籠式電動機(jī)的具有簡單、體積小、易維護(hù)、價格低、壽命長連續(xù)運(yùn)動特性好、轉(zhuǎn) 速受負(fù)載轉(zhuǎn)矩波動的影響小和硬機(jī)械特性等優(yōu)點。這些特性能夠滿足臺式電風(fēng)扇搖頭裝置 的工作特性，所以選擇籠

7、式三相異步電動機(jī)作為原動機(jī)。5.2傳動方案確定綜合考慮后得出以下傳動方案：在電動機(jī)主軸尾部連接蝸輪蝸桿速機(jī)構(gòu)以實現(xiàn)減速， 蝸輪在與小齒輪連成一體，小齒輪帶動大齒輪，大齒輪與鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿做成一體， 并以 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿為原動件，則機(jī)架、兩個連架桿都做擺動，其中一個連架桿相 對機(jī)架的擺動即是搖頭動作。扇葉直接接到原動機(jī)上，既可以實現(xiàn)電風(fēng)扇的功能。有關(guān)參數(shù)及相關(guān)計算5.3.1相關(guān)計算電動機(jī)轉(zhuǎn)速 r=1450r/min數(shù) Z1=1 ，蝸輪的齒數(shù) Z2=62，Z4n 34 =ZZ34；n=n12 xn34；則 n34725178265。則取 Z3 =18；Z4 =70。搖頭周期 T=10s 總

8、的傳動比 n= 2 r / 60 = 725 ，蝸桿頭2 / T 3 小齒輪齒數(shù) Z 3與大齒輪齒數(shù) Z4 的確定由 n 12 = Z2= 62=62；Z1 15.3.2傳動構(gòu)件的尺寸確定查閱相關(guān)資料后?。簼u開線圓柱齒輪基本參數(shù)取齒輪的齒數(shù)分別為 z3=18，z4=70。模數(shù) m=1.25，ha* =1， c*=0.25（ha*為齒頂高系數(shù)， c* 為頂隙系數(shù)），壓力角=200分度圓直徑 d3=m z 3=1.25x18=22.5（mm）；d4=m z4=1.25x70=87.5（ mm）。齒頂高 ha= h a* m=m=1.25mm。齒根高 hf=（ ha*+ c*）m=（1+0.25）x

9、1.25=2.8125（mm）。齒全高 h=ha+hf=1.25+2.8125=4.0625（mm）。齒頂圓直徑 da3= d3+2ha=22.5+2x1.25=25（mm）；da4= d4+2ha=87.5+2x1.25=90（mm）。齒根圓直徑 df3= d3-2hf=22.5-2x2.8125=16.87（5 mm）；df4= d4-2 hf=87.5-2x2.8125=81.87（5 mm）。基圓直徑 db3= d3cos =22.5xcos20=021.14（mm）；db4= d 4cos =87.5x cos20=082.22（mm）。齒距（ mm）。齒厚 s= m/2=1.96

10、m（m）。齒槽寬 e= m/2=1.96 m（m）。中心距 a=（d3+ d4）/2=55mm 。頂隙 c= c*（ mm）。普通圓柱蝸桿傳動幾何尺寸計算查表取得：中心距 a取 40mm，i=62，m=1，d1=18，z1=1，z2=62，x2=0.0000，=0310/47/ ， ha =1 ， c =0.25。齒形角 =200（ZA 型）。蝸輪變?yōu)橄禂?shù) x2=0.0000。蝸桿軸向齒距 px= m=3.14mm。蝸桿齒頂高 ha1= h a* m=1mm。頂隙 c= c*m=0.25mm。蝸桿齒根高 hf1= ( ha*+ c *) m=1.25mm。蝸桿齒高 h1=ha1+hf1=2.2

11、5mm。蝸桿齒寬 b1 取 19.5mm。蝸輪分度圓直徑 d2=m z 2=62mm。蝸輪齒根圓直徑 df2=d2-2hf2=59.5mm。蝸輪齒頂高 ha2=m (ha*+ x2)=1mm。蝸輪齒根高 hf2=m (ha*- x2+ c *) =1.25mm。 蝸輪齒高 h2= ha2+h f2=2.25mm。蝸輪齒頂圓弧半徑 Ra2= d 1/2-m=8mm 。蝸桿軸向齒厚 sx1= p x/2=1.57mm 。蝸桿法向齒厚 sn1= sx1cos=1.568mm。蝸桿節(jié)圓直徑 d1/ =d1+2x2m=18mm。蝸輪節(jié)圓直徑 d2/ =d2=62mm。6尺寸與運(yùn)動綜合 6.1執(zhí)行機(jī)構(gòu)尺寸

12、設(shè)計設(shè)計與計算（1）由急回系數(shù) K 計算極位夾角 。由式 =180 K 1 ，其中 K=1.015；得 =1.340K1（2）選定比例尺按已知條件畫出搖桿 BC的兩個極限位置 C1D和C2D，連 C1,C2兩 點，以 C1為直角頂做 C2C1=M85o,再做 C1C2N=85o,C1M與C2N交于P點，以 PC2為 直徑做 C1C2P的外接圓。在此圓上任取一點 A 作為曲柄的固定鉸鏈中心，連接 AC1和 AC2因同一圓弧的圓周角相等，故C1AC2= C1PC，2令= AB=a,BC=b,CD=c,DA=d. 則AC1 =b-a,AC2=b+a 。圖一（總體示意圖）圖二（局部圖）（3）上圖四桿機(jī)

13、構(gòu)若取 AD 為機(jī)架則為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，而電風(fēng)扇的搖頭四桿機(jī)構(gòu)是要 是雙搖桿機(jī)構(gòu)，所以取以 CD 為機(jī)架的倒置四桿機(jī)構(gòu)。（4）計算各桿的實際長度。分別量取圖中 AB 、B2C2、C1D、AD 的長度，計算得 a= AB1=0.6 ， b= B2C2=1.94 ， c= C2D=， d=（CA2D=21.0m2m）。因為本設(shè)計使用曲柄連桿機(jī)構(gòu)的倒置機(jī)構(gòu)（即雙搖桿機(jī)構(gòu)） ，所以取桿 CD 為機(jī)架。則取 d=88mm，即 =88 。所以： a=74.77mm，b=81.62mm， c=88mm， d=112.09。6.2 驗算曲柄存在條件即最小傳動角6.2.1曲柄存在條件1）由上圖可知 A 為整轉(zhuǎn)副，

14、則以 A 為圓心 a為半徑的圓上各點都能與 B 構(gòu)成整轉(zhuǎn)副，即 a+d b+c ,d-ab- c 若 ad,由式可得： a+b c+或d a+c b+d ，又由式可得： a b,adc；若 da,由式可得： d+b a,+dc+c a+d ，又由式可得 da,db,dc。(2)由以上各式可得曲柄存在條件： 組成該轉(zhuǎn)動副的兩個構(gòu)件中必有一個構(gòu)件為最短 構(gòu)件，且四桿機(jī)構(gòu)的長度滿足桿長之和條件。6.2.2最小傳動角驗算cosmin=b2+c2-(d-a)2/2bc= 0.906 則 min=82.46o；cosmax=b2+c2-(d+a)2/2bc=-1.428 則 max=126.34o；則傳動

15、角 的范圍為( 53.66o，82.46o)，符合 min 40o的條件。7.系統(tǒng)總圖臺式電風(fēng)扇搖頭系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖8.總體評價8.1課題總結(jié)通過這次課程設(shè)計，讓我對機(jī)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(shè)計的過程中遇到了好多麻煩，但是經(jīng)過自己認(rèn)真的思考和查閱資料，以 及和同學(xué)一起討論最終把問題都解決了。這次設(shè)計給我一個感受，學(xué)習(xí)的過程中要懂得把 所學(xué)的東西聯(lián)系起來并運(yùn)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(xué)得了好多，同時認(rèn)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(xué)習(xí)的興趣。機(jī)械原理課程設(shè)計是使我們較全面系統(tǒng)的掌握和深化

16、機(jī)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(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計和應(yīng)用計算機(jī)對工 程實際中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計能力的一門課程。經(jīng)過這幾天的設(shè)計，讓我初步了解了機(jī)械設(shè)計的全過程，可以初步的進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型組 合和確定運(yùn)動方案；使我將機(jī)械原理課程各章的理論和方法融會貫通起來，進(jìn)一步鞏固和 加深了所學(xué)的理論知識 ；并對動力分析與設(shè)計有了一個較完整的概念； 提高了運(yùn)算繪圖遺 跡運(yùn)用計算機(jī)和技術(shù)資料的能力；培養(yǎng)了我們學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)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(jī)械原理課程設(shè)計結(jié)合一種簡單機(jī)器進(jìn)行機(jī)器功能分析、工藝動作確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選 擇、機(jī)械運(yùn)動方案評定、機(jī)構(gòu)尺寸綜

17、合、機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計等，使我們學(xué)生通過一臺機(jī)器 的完整的運(yùn)動方案設(shè)計過程，進(jìn)一步鞏固、掌握并初步運(yùn)用機(jī)械原理的知識和理論，對分 析、運(yùn)算、繪圖、文字表達(dá)及技術(shù)資料查詢等諸方面的獨立工作能力進(jìn)行初步的訓(xùn)練，培 養(yǎng)理論與實際相結(jié)合、應(yīng)用計算機(jī)完成機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計的能力，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和 創(chuàng)新能力。機(jī)械原理課程設(shè)計在機(jī)械類學(xué)生的知識體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用8.2 存在問題通過這次設(shè)計，讓我認(rèn)識到自己掌握的知識還很缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識 能力是如此的不足，在以后的學(xué)習(xí)中要加以改進(jìn)。同時也充分認(rèn)識到理論是實際的差別， 只有理論聯(lián)系實際，才能更好的提高自己的綜合能力。以后在學(xué)習(xí)中要多注意這次設(shè)計中 所遇到的問題，并及時的改正。自己的知識仍然很有限，要多學(xué)習(xí)知識，提高自己。參考文