機械原理課程設(shè)計臺式電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計

機械原理課程設(shè)計課程題目：臺式電風(fēng)扇搖頭裝置專業(yè)班級學(xué)號姓名指導(dǎo)老師：一.設(shè)計要求 一.設(shè)計要求 二．設(shè)計任務(wù) 三．功能分解 選用機構(gòu) 4-1.減速機構(gòu)選用 223 3 42013年6月23日目錄TOC\o"1-5"\h\z4-2.離合器選用 54-3.搖頭機構(gòu)選用 6機構(gòu)的設(shè)計 75-1.鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計 75-2.四桿位置和尺寸的確定 85-3.傳動比的分配總結(jié) 13參考文獻(xiàn) 15臺式電風(fēng)扇搖頭裝置方案一.設(shè)計要求設(shè)計臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置要求能左右旋轉(zhuǎn)并可調(diào)節(jié)俯仰角。以實現(xiàn)一個動力下扇葉旋轉(zhuǎn)和搖頭動作的聯(lián)合運動效果。臺式電風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動作(在一定的仰角下隨搖桿擺動)。風(fēng)扇的直徑為300mm電扇電動機轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇搖頭周期t=10s。電扇擺動角度?、仰俯角度?與急回系數(shù) K的設(shè)計要求及任務(wù)分配見表。方案號電扇搖擺轉(zhuǎn)動擺角?/(°)急回系數(shù)K電扇仰俯轉(zhuǎn)動仰角/(°)F10525二.設(shè)計任務(wù)⑴按給定的主要參數(shù)，擬定機械傳動系統(tǒng)總體方案；⑵畫出機構(gòu)運動方案簡圖；⑶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;⑷確定電扇搖擺轉(zhuǎn)動的平面連桿機構(gòu)的運動學(xué)尺寸，它應(yīng)滿足擺角①及急回系數(shù)K條件下使最小傳動角最大。并對平面連桿機構(gòu)進(jìn)行運動分析,繪制運動線圖，驗算曲柄存在的條件；⑸編寫設(shè)計計算說明書；（6）學(xué)生可進(jìn)一步完成臺式電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)的計算機動態(tài)演示或模型試驗驗證。功能分解常見的搖頭機構(gòu)有杠桿式、滑板式和撳拔式等?？梢詫㈦婏L(fēng)扇的搖頭動作分解為風(fēng)扇左右擺動和風(fēng)扇上下俯仰運動。風(fēng)扇要搖擺轉(zhuǎn)動克采用平面連桿機構(gòu)實現(xiàn)。以雙搖桿機構(gòu)的連桿作為主動件（即風(fēng)扇轉(zhuǎn)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(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動（風(fēng)扇安裝在連架桿上）。機架可取80~90mm。風(fēng)扇的上下俯仰運動可采取連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等實現(xiàn)。本方案具體機構(gòu)選用如下：電動機傳過來的動力，由于功率大，轉(zhuǎn)軸運轉(zhuǎn)速度快，故需一減速裝置將電機的速度減慢傳給搖頭機構(gòu)（本方案選用錐齒輪機構(gòu)）。還可以采用空間連桿機構(gòu)直接實現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動和上下仰俯的復(fù)合運動（本方案選用平面四桿機構(gòu)實現(xiàn)左右擺動）。應(yīng)設(shè)計相應(yīng)的左右擺動機構(gòu)完成風(fēng)扇搖頭或不搖頭的吹風(fēng)過程，所以必須設(shè)計相應(yīng)的離合器機構(gòu)（本方案設(shè)計為滑銷錐齒輪機構(gòu)）。扇頭的仰俯角調(diào)節(jié)，這樣可以增大風(fēng)扇的吹風(fēng)范圍。因此需要設(shè)計扇頭俯仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)（本方案設(shè)計為手動控制旋鈕）。選用機構(gòu)驅(qū)動方式采用電動機驅(qū)動。為完成風(fēng)扇左右俯仰的吹風(fēng)過程，據(jù)上述功能分解，可以分別選用以下機構(gòu)。機構(gòu)選型表：功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動作執(zhí)行機構(gòu)減速減速構(gòu)件周向運動錐齒輪機構(gòu)執(zhí)行搖頭滑銷上下運動滑銷錐齒輪機構(gòu)左右擺動連桿左右往復(fù)運動平面四桿機構(gòu)俯仰撐桿上下運動手動按鈕機構(gòu)1減速機構(gòu)選用蝸桿減速機構(gòu)蝸桿渦輪傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，反行程具有自鎖性，傳動平穩(wěn)，無噪聲，因嚙合時線接觸，且具有螺旋機構(gòu)的特點，故其承載能力強，但考慮后面與離合機構(gòu)的配合關(guān)系，由于蝸桿渦輪嚙合齒輪間的相對滑動速度較大，摩擦磨損大，傳動效率低，易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，需要用較貴的減摩材料來制造渦輪，制造精度要求高，成本高。而錐齒輪可以用來傳遞兩相交的運動，相比渦輪蝸桿成本低，所以選擇錐形齒輪減速。 綜上，選擇錐形齒輪減速機構(gòu)。離合器選用方案一主要采用的滑銷上下運動，使得渦輪脫離蝸桿從而實現(xiàn)是否搖頭的運動。而方案二比方案一少用了一個齒輪，它主要采用的滑銷和錐齒輪卡和從而實現(xiàn)是否搖頭的運動，不管是從結(jié)構(gòu)簡便還是從經(jīng)濟(jì)的角度來說方案二都比方案一好，也更容易實現(xiàn)，所以我們選擇方案二。搖頭機構(gòu)選用方案一：平面四桿搖頭機構(gòu)四桿機構(gòu)更容易制造，制造精度要求也不是很高，并且四桿機構(gòu)實現(xiàn)擺幅也更容易實現(xiàn)，最重要的是它的制造成本比較低，所以首選四桿機構(gòu)，從以上兩個簡圖中我們不難看出方案一比方案二多了一個齒輪盤，所以方案二更佳。4、機構(gòu)組合五．機構(gòu)的設(shè)計鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計平面四桿機構(gòu)和極限位置分析按組成它的各桿長度關(guān)系可分成兩類：(1)各桿長度滿足桿長條件,即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(gòu)。根據(jù)低副運動的可逆性原則,由于此時最短桿是雙整轉(zhuǎn)副件,所以,連桿與兩搖桿之間的轉(zhuǎn)動副仍為整轉(zhuǎn)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(gòu)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(2)各桿長度不滿足桿長條件,即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(gòu)件為機架機構(gòu)均為雙搖桿機構(gòu)。此時,機構(gòu)中沒有整轉(zhuǎn)副存在,即兩搖桿與連架桿及連之間的相對轉(zhuǎn)動角度都小于360°四桿位置和尺寸的確定極為位夾角為0°的兩極限位置根據(jù)計算,極位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=°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勺位置,然后讓搖桿AB順時針旋轉(zhuǎn)105°,得到AB,再確定機架AD勺位置，取/B‘AD=5(則/BA[>110°)且Lad取90,注：AD只能在搖桿AB,A'B'的同側(cè)。當(dāng)桿AB處在左極限時，BC,CD共線,利用余弦定理算得Lbc與Lcd之和可以得出,算得LBC+LCD=132 ①當(dāng)AB處在右極限時，即圖中AB'的位置，此時BC,CD重疊，算得LCd，-Lb，C=25 ②由①，②式可得Lbc為,Lcd為，B點的運動軌跡為圓弧 BB‘，Lbc+LaD=<Lcd+Lab=滿足條件最短桿與最長桿之和小于另外兩桿之和，且取最短桿BC的對邊AD為機架,符合第一類平面雙搖桿機構(gòu)，故滿足條件。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(jù)理論力學(xué)知識求出桿AB,BC,CD的速度，已知搖滾AB轉(zhuǎn)動角度為/110°,用時t=T/2=5s，故Sb=WLab=(110°/5/180*n)*70=s小三角形中，可求出WBC=s。傳動比的分配其設(shè)計規(guī)定轉(zhuǎn)速n=1450r/min,可得,w=rad/s由上面可知連桿的角速度WBC=s,而電動機的角速度w=s所以總傳動比i=241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i2=w2/w3=傳動比i1=wi2=w2/w3=1）蝸輪蝸桿機構(gòu)的幾何尺寸計算蝸桿軸向模數(shù)蝸輪端面模數(shù)）蝸桿軸向模數(shù)蝸輪端面模數(shù)）i=952=izi=95中心距a=(d1+d2+2x2m)/2=40蝸桿分度圓導(dǎo)程角tani=952=izi=95中心距a=(d1+d2+2x2m)/2=40蝸桿分度圓導(dǎo)程角tan丫=zi/q=mzi/d1蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角丫‘tan'二z〃(q+2x2)=蝸桿軸向齒形角a=20蝸桿（輪）法向齒形角antanan=tanaCOSY=蝸桿蝸輪齒頂高h(yuǎn)aia2ai=ham=i/2(dai-di)傳動比i蝸桿頭數(shù)zi蝸輪齒數(shù)z2a2=m(ha+x2)=i/2(da2-d2)==般ha*=1)蝸桿蝸輪齒根高h(yuǎn)f1蝸桿蝸輪齒根高h(yuǎn)f1f2f1=(ha+c)m=1/2(d1-df1)=(1+=f2=1/2(d2-df2)=m(ha-x2+c*)=(1++=蝸桿蝸輪分度圓直徑d1蝸桿蝸輪分度圓直徑d1d21=qm==202=mz2=2a-d1-2x2m=蝸桿蝸輪節(jié)圓直徑di'd2di，=(q+2x2)m=d+2xm=d2d2蝸桿、齒頂圓直徑da1蝸輪喉圓直徑da2a1=(q+2)m=a2=(z2+2+2x2)m=蝸桿蝸輪齒根圓直徑df1f2f1=d1蝸桿、齒頂圓直徑da1蝸輪喉圓直徑da2a1=(q+2)m=a2=(z2+2+2x2)m=蝸桿蝸輪齒根圓直徑df1f2f1=d1-2hf1=17f2=d2-2hf2=57蝸桿軸向齒距x=nm=蝸桿軸向齒厚x=nm=蝸桿法向齒厚n=Sxcosy=蝸桿分度圓法向旋齒高h(yuǎn)n1n1=m=蝸桿螺紋部分長度ll>=(12+m=蝸輪最大外圓直徑da2a2<=da2+2m=蝸輪輪圓寬bb==2）齒輪機構(gòu)的設(shè)計根據(jù)齒輪傳動比i=,以及大小齒輪安裝位置,蝸輪輪圓寬bb==2）齒輪機構(gòu)的設(shè)計根據(jù)齒輪傳動比i=,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。齒輪機構(gòu)的幾何尺寸計算傳動比ii=

分度圓d1d2 d齒頂高h(yuǎn)a h1=mz1= d 2=mz2=44*a1=(ha+x2)m=*ha2=(ha*+x2)m=齒根高h(yuǎn)f齒高h(yuǎn)齒頂圓直徑da齒根圓直徑df中心距a基圓直徑d齒高h(yuǎn)齒頂圓直徑da齒根圓直徑df中心距a基圓直徑dbhf1=(ha+c-x1)m=hf2=(ha+c-x2)m=h1=ha1+hf1=h2=ha2+hf2=a1=d1+2ha1=9da2=d2+2ha2=df1=d1-2hf1=a=1/2+44)=ddf2=d2-2hf2=b1=d1cosdb2=d2cosa-齒頂圓壓力角aaaa1=arcos(db1/da1)=°aa2=arcos(db2/ba2)=齒寬b b=12m=6六．總結(jié)機械原理課程設(shè)計結(jié)束了，回望這短暫的幾天時間學(xué)習(xí)，自己學(xué)到了不少。通過這次課程設(shè)計，讓我對機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。機械原理課程設(shè)計結(jié)合一種簡單機器進(jìn)行機器功能分析、工藝動作確定、執(zhí)行機構(gòu)選擇、機械運動方案評定、機構(gòu)尺寸綜合、機械運動方案設(shè)計等，使我們學(xué)生通過一臺機器的完整的運動方案設(shè)計過程，進(jìn)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(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)用計算機完成機構(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。機械原理課程設(shè)計在機械類學(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