機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置

成都理工大學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)訓(xùn)練I設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：學(xué)生姓名：陵J1專業(yè)：14級(jí)機(jī)械工程學(xué)號(hào)：指導(dǎo)教師：劉念聰期：2016年二2月28目錄、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì): 11第一章：要求和任務(wù)-.設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇的搖頭裝置，風(fēng)扇的直徑為300mm設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇的搖頭裝置，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?，仰俯角度?與急回系數(shù)K的設(shè)計(jì)要求及任務(wù)分配表見(jiàn)下表.表：臺(tái)式電風(fēng)扇擺頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)方案號(hào)電扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)擺角?/(°)急回系數(shù)KA80B85C90D95

E100F105我選擇方案B：擺角為?=85。，急回系數(shù)K二。.設(shè)計(jì)方案提示：常見(jiàn)的搖頭機(jī)構(gòu)有杠桿式、滑塊式、揪拔式等。本設(shè)計(jì)可采用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。由裝在電動(dòng)機(jī)主軸尾部的蝸桿帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)，渦輪和小齒輪做成一體，并以四桿機(jī)構(gòu)的連桿作為原動(dòng)件，則機(jī)架、兩個(gè)連架桿都做擺動(dòng)，其中一個(gè)連架桿相對(duì)于機(jī)架的擺動(dòng)即是擺頭動(dòng)作。機(jī)架可取80—90mm.設(shè)計(jì)任務(wù)：.至少提出兩種方案，然后進(jìn)行方案分析評(píng)比，選一種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)；2,設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。.編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書。（用A4紙張，封面用標(biāo)準(zhǔn)格式）.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算。四：注意事項(xiàng)每位同學(xué)按照課程設(shè)計(jì)后最好準(zhǔn)備一個(gè)專用筆記本，把課程設(shè)計(jì)中查閱、摘錄的資料。初步的計(jì)算以及構(gòu)思的草圖都記錄在案，這些資料是整理設(shè)計(jì)說(shuō)明書的1=課程設(shè)計(jì)中所需知識(shí)可能超出？機(jī)械原理？課程課堂講述的基本內(nèi)容,同學(xué)應(yīng)通過(guò)自學(xué)補(bǔ)充有關(guān)知識(shí)。推薦參考資料？機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè)？鄒慧君主編高等教育出版需要上交的資料包括：(1)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份；(打印)設(shè)計(jì)方案草圖1份；(手寫)(3機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案圖樣(A3大小)1份，及主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)線圖、機(jī)構(gòu)的受力分析等。(按照標(biāo)準(zhǔn)格式打印)第二章：機(jī)構(gòu)的選用為完成風(fēng)扇左右擺動(dòng)的吹風(fēng)需要實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動(dòng)功能要求：在扇葉旋轉(zhuǎn)的同時(shí)扇頭能左右擺動(dòng)一定的角度，因此，應(yīng)設(shè)計(jì)左右擺動(dòng)機(jī)構(gòu)完成風(fēng)扇搖頭或不搖頭的吹風(fēng)過(guò)程，所以必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的離合器機(jī)構(gòu)。一、擺頭機(jī)構(gòu)：.杠桿式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)。(a)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(b)雙曲柄機(jī)構(gòu)(c)雙搖桿機(jī)構(gòu)在本次課程設(shè)計(jì)中由于電動(dòng)機(jī)既要做風(fēng)扇的動(dòng)力輸出件，又要做搖頭機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出件，即搖頭機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件要隨著風(fēng)扇擺動(dòng)，所以選用四桿機(jī)構(gòu)中的雙搖桿機(jī)構(gòu)作為搖頭機(jī)構(gòu)。.凸輪機(jī)構(gòu)：盤行凸輪、圓柱凸輪。(a)盤行凸輪機(jī)構(gòu)(b)圓柱凸輪城本次課程設(shè)計(jì)采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)。、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)給定的條件電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1450r/min,而擺頭機(jī)構(gòu)的周期T=10so1no=T=s=6r/min由此可得傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比。i=n/no=145O/6=可得出傳動(dòng)比較大。在本期？機(jī)械原理？中，主要學(xué)習(xí)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是齒輪傳動(dòng)，不管是直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪還是直齒圓錐齒輪，其傳動(dòng)比都比較小，圓柱齒輪的傳動(dòng)比范圍i=3-6齒輪的傳動(dòng)比范圍i=3-6,錐齒輪的傳動(dòng)比范圍i=2-3而能實(shí)現(xiàn)較大傳動(dòng)比的有蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)（圖，它做減速器的傳動(dòng)比動(dòng)比的有蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)（圖，它做減速器的傳動(dòng)比范圍i=5-70。由蝸桿蝸輪與圓柱齒輪結(jié)合便可實(shí)現(xiàn)上述較大傳動(dòng)比的傳動(dòng)。圖、蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)第三章：機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)是帶有整轉(zhuǎn)副的雙搖桿機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件:①最長(zhǎng)桿與最短桿之和w另外兩桿之和；②形成周轉(zhuǎn)副的桿中必有一桿為最短桿滿足具有整轉(zhuǎn)副的雙搖桿機(jī)構(gòu)的條件①最長(zhǎng)桿與最短桿之和W另外兩桿之和；②機(jī)架為最短桿的對(duì)邊。如圖所示的機(jī)構(gòu)的以構(gòu)件2作為原動(dòng)件的機(jī)構(gòu)為具有整轉(zhuǎn)副的雙搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)給定的數(shù)據(jù)電扇擺角①=85。,急回系數(shù)k=，根據(jù)急回特性急回系數(shù)k=(180。+e)/(1800-e)可得出kJ0=1800不=180錯(cuò)誤!二根據(jù)極位夾角e和擺角①，機(jī)架尺寸取90mm做出兩極位時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)則有:85°Lbc=BzC=CBLabSS——=AB2AC=ABLcd=CD=AD2AC2取不同的LAB的值：LAB(mm)LBc(mm)LAB(mm)LBc(mm)101520253035AC(mm)LcD(mm)對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整，通過(guò)Lab、Lbc、Lcd的值，在機(jī)架取90mms寸，即LAD=90mm計(jì)算極位夾角B和風(fēng)扇擺角①：/CDC'"/ADC1-/ADC/B'AB'二/B'AD-ZB''AD/ADC二arcos[aad一(lC-lcda-]2Lac(lbclcd)ZADC'=arcos[LAD飪]2LaDTLcdLbc)ZB'AD=arcos[1AB(Lbclcda—〕2LADLABZB''AD=arcos[LADl2LADlAB

cd=CD=AD2AC2Lab(mm)LbC(mm)LcD(mm)9二C'DC''°①二/B'AB，，°1079015108920892517883020873586到風(fēng)扇左右擺動(dòng)角度①，而急到風(fēng)扇左右擺動(dòng)角度①，而急特性次之，因此選用設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)組是IAn=?nmmIDr=I4=aQmm/G-和二相左星1)1卜劫大星幺仝生ll機(jī)珈;k7rtl圖圖、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì):為滿足機(jī)構(gòu)的左右擺動(dòng)，設(shè)計(jì)如下結(jié)構(gòu)的圓柱凸輪機(jī)構(gòu):

h為圓柱凸輪的行程，R為凸輪圓柱體的半徑，2R為凸輪圓柱體的周長(zhǎng)。在此選擇R=20mm圓柱凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)到兩極限時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖:通過(guò)兩極限位置畫出其簡(jiǎn)化位置圖如下，便于計(jì)算機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件長(zhǎng)。根據(jù)幾何圖形得到其關(guān)系圖：h為凸輪的行程，/B'AB'=850/B'AC=/B"AC二

9cinAB'9cinAB'sin(180。-475)sinADB42.5ADB—arcsin(LadADB—arcsin(LadLCC=(LadcosADB)2(hsin21.25取不同的h的值，得到各構(gòu)件不同的長(zhǎng)度:h(mm)Labh(mm)Lab(mm)10152025303540/ADB)(o)r(mm)從上面數(shù)據(jù)表中選取h=25mmLab=±cd=，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整h=25mmLAB=35mm/L=87mm三、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：此設(shè)計(jì)中采用蝸桿蝸輪和齒輪傳動(dòng)，其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：由于風(fēng)扇的擺動(dòng)的周期T=10s,可得出齒輪4的轉(zhuǎn)速ri4=s=6r/min,由于電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1450r/min,所以蝸桿1的轉(zhuǎn)速m=1450r/min,

由此可得出其傳動(dòng)比:nAi1450r/minI14==

n46r/minZZ414==0Z1Z3為便于制造蝸桿采用單頭蝸桿，即乙=1,為了讓機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)更緊湊齒輪的尺寸越小越好，為達(dá)到傳動(dòng)比只有Z3取得越小才能使得乙、Zi越小，機(jī)構(gòu)的尺寸才越小，但為讓其不發(fā)生根切乙＞17,取不同的乙的值:171817184350215075192022由于乙、乙為齒數(shù)，所以Z2?乙為整數(shù)，，因此取乙二18為佳，由于單頭蝸桿蝸輪蝸輪的的齒數(shù)z的取值范圍為5-70,Z3=18時(shí)，得出Z2?乙二4350,取不同的乙、乙的值:64587562566054根據(jù)上面數(shù)據(jù)，取乙=58、Z4=75蝸桿與蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)比的取值范圍5-70,圓柱齒輪的傳動(dòng)比的取值范圍3-6,由齒數(shù)得其齒輪嚙合的傳動(dòng)比：i12=八=58=58

乙1桿壓力角］桿壓力角］ 2—20。,選其螺旋角］ 2 -15。(蝸桿蝸輪螺旋角的取值范一乙一乙7534—乙18其傳動(dòng)比在其取值范圍之內(nèi)模數(shù)的選擇:模數(shù)的選擇原則：①優(yōu)先選擇第一系列，其次選擇第二系歹I」,盡可能的不用括號(hào)內(nèi)模數(shù)；②若沒(méi)有計(jì)算出來(lái)的模數(shù)，選出來(lái)的模數(shù)就大不就小。模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列(GB/T—2008)第一系列1234568101216202532第二系列791114182228蝸桿模數(shù)系列表第一系列12456810162025第二系列3671214蝸桿蝸輪正確嚙合的條件：①、m—m,i2,2：②、兩者螺旋線的旋向相同。兩圓柱直齒輪正常嚙合的條件：m—m,3因此齒輪的模數(shù)選擇 m-m-因此齒輪的模數(shù)選擇 m-m-/m—m—lo蝸桿的壓力角米用阿基米德蝸圍5。-20。）。而在模數(shù)為時(shí)，蝸桿的分度圓選擇di=20mm圓柱齒輪的壓力角選擇標(biāo)準(zhǔn)壓力角34=20。。齒輪尺寸參數(shù)表:名稱蝸桿1蝸輪2齒輪3齒輪4齒數(shù)Z乙=1Z2=58Za=18Z4=75壓力角20°20°20°20°模數(shù)rrii=m2=m3=lm4=l分度圓直徑di=20mmd2=m2?2/=d3=m3?z3=18mm?zd4=m3?4=75mm基圓直徑db2=d(cosdb3=daCOSdid4cos齒頂圖系數(shù)ha1111頂隙系數(shù)C*標(biāo)準(zhǔn)中心距a二di+c)2=a=d3+d4=93mm第四章：機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析、四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析：分析任意時(shí)刻的速度和加速度：令桿AB的角速度為AB,桿CD的角速度CD,桿BC的角速度為W=VB+VCB大?。海縜c=xl/10sac=xl/10s2=x103m/s2方向：，CD±AB±BC3Vcbb=?Lbc=Sx=x10m/s根據(jù)上面關(guān)系畫出速度矢量關(guān)系:選擇比例尺"=需=洛3Vc=xi/2s=x10-m/sVB=xi/2s=x103m/sTOC\o"1-5"\h\z_VB_14.2510-3m/s_

AB===SLab20mmcD=Vl=7.30心訕鼻Lcd89mm加速度分析:由于桿BC做勻速<+ac大?。?？V方向：±CDC—D”C2(7.3Lcd-V；

an-aB(14.labnO=Vb(1?:lbc選擇比例尺共需=1/1。$2/所以BC的角加速度BC=0,即3Bc=O■nni+由+<B?VV±ABB—AC—B103m/s)2289mm25103m/s)2=X103m/s213.5mm3510?m/s)2=xIO?m/s213.5mm其加速度矢量關(guān)系圖:a;Z1x1/lOs2=x10-3m/s2aB1.504103m/s2TOC\o"1-5"\h\z—D——Cac1.256103m/s22CD-S、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析：其任意時(shí)刻的速度加速度分析V=2h=3_lO^m/S丁1CcVBC=AR=2g71420mm=X103m/ST10sVb—Vc+Vbc大??？選擇比例尺口Tmms-1/2s，做速度矢量圖:Vb—Xl/2s—X10-3m/s_VB-3.7510-3m/s_ABSLab35mmcd—VL—5—I。3m/s一sLcd87mm第五章：方案的確定一、比較兩種方案并選取方案:結(jié)構(gòu)上：四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需要滿足機(jī)構(gòu)的力學(xué)即可，對(duì)于加工要求低；圓柱凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)加工要求較高，加工比較復(fù)雜。運(yùn)動(dòng)上：四桿機(jī)構(gòu)能夠基本滿足風(fēng)扇擺頭的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其原動(dòng)件為連桿，不會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置；而圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的急回特性相對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)較差。機(jī)械效率上：四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)連桿質(zhì)量較輕，原動(dòng)件可直接與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪焊接，在傳動(dòng)中這一級(jí)傳動(dòng)基本沒(méi)有能量損失；而圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的圓柱凸輪質(zhì)量較重，其原動(dòng)件只能與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出齒輪同軸，使其對(duì)能量的消耗增加，機(jī)械效率相對(duì)較低。經(jīng)過(guò)以上對(duì)比，我選用方案一（雙搖桿機(jī)構(gòu)）O二、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖:總結(jié)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，回望這幾天時(shí)間學(xué)習(xí)，自己學(xué)到了不少。在真正開始設(shè)計(jì)這個(gè)電風(fēng)扇搖頭裝置之前，自己也曾經(jīng)有過(guò)很多想法和方案，有的很簡(jiǎn)單，有的很復(fù)雜。在這么多方案中選擇兩種較好的，確實(shí)要考慮很多東西。平時(shí)學(xué)到的機(jī)械原理知識(shí)還是有限，在抉擇中有點(diǎn)頭大。但是通過(guò)上網(wǎng)和去圖書館查資料，確定了本次設(shè)計(jì)的方案。當(dāng)然此次設(shè)計(jì)還有很多不足和需待改進(jìn)的地方。這次課程設(shè)計(jì)，是將本學(xué)期《機(jī)械原理》這門課程中所學(xué)的知識(shí)綜合運(yùn)用到實(shí)際中某一具體實(shí)例中，另外對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)也有了的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這次課程設(shè)計(jì)，從最初的毫無(wú)頭緒到逐漸做出雛形，然后進(jìn)一步改進(jìn)。雖然總共用了幾天的時(shí)間，但在這整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，自己在實(shí)踐中摸索成長(zhǎng)，在理論中分析探討，更加清晰地認(rèn)識(shí)到只有靈活地掌握好理論知識(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中才能夠得心應(yīng)手，才能真正將理論用于實(shí)踐，從中學(xué)到更多的知識(shí)和技臺(tái)匕目匕。在具體實(shí)踐時(shí)，往往