機械畢業(yè)設(shè)計（論文）-電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)設(shè)計.doc

JIUJIANG UNIVERSITY畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目 電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)設(shè)計 英文題目 design head of electric fan 院 系 機械與材料工程學(xué)院 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及自動化 姓 名 年 級 2010（機A1011） 指導(dǎo)教師 二零一四 年 六 月 摘 要電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計是從電風(fēng)扇設(shè)計開始的，也是電風(fēng)扇設(shè)計中最重要的部分，對于電風(fēng)扇的研究，國內(nèi)外已有不少的研究成果，但在創(chuàng)新這一塊做的還不夠, 還有待進一步完善。本文首先對搖頭電風(fēng)扇的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀以及其類型和特點進行了介紹，然后介紹了設(shè)計準則, 提出方案擬定, 并選擇最優(yōu)方案,主要是現(xiàn)有的電風(fēng)扇搖頭裝置中平面搖桿機構(gòu)，包括平面搖桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計原理、設(shè)計原則；其次根據(jù)已知原動機的轉(zhuǎn)速, 分配傳動比，選擇合適的機構(gòu), 如蝸輪蝸桿機構(gòu)以及齒輪機構(gòu), 根據(jù)傳動比確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計計算幾何尺寸,再次采用圖解法, 根據(jù)已知條件(極位夾角, 搖桿速度等)設(shè)計平面四桿機構(gòu), 然后在實驗室組建仿真機構(gòu)模型, 觀察所設(shè)計的尺寸是否滿足所需的運動軌跡，再就制作臺式電風(fēng)扇搖頭平面機構(gòu)的計算機動態(tài)演示, 通過圖解法研究各桿件的運動, 進行運動分析, 最后總結(jié)并講述了電風(fēng)扇的未來展望。關(guān)鍵詞： 平面搖桿機構(gòu)，傳動比, 蝸輪蝸桿, 齒輪傳動, 運動分析 ,動態(tài)演示 AbstractThe design of the shaking equipment of fans is the beginning of the design of electric fans, and it is the most important part of the electric fans design at home and abroad, there are many research results, but in this one innovation has not done enough and has yet to be further improved.In this paper, shaking equipment on the history and development of electric fans and the status of its type and characteristics were first introduced, and then introduced the design for the proposed programming, and choose the best, mainly the existing fans installed in the plane shook his head rocker agencies, including Rocker plane the structure, working principle, design principles, design principles; Secondly choosing the appropriate agencies on the basis of known motive of the original speed, the distribution of transmission ratio, such as the worm gear worm agencies and institutions, according to the transmission ratio to determine their basic parameters, design and calculation geometry, again using graphic method, in accordance with the known conditions ( A-angle, rocker speed, etc.) designed plane four bodies, and then set up in the laboratory simulation model agencies to observe whether the size of the design to meet the required trajectory, and desktop fans on the production of the plane shook his head dynamic computer Demonstration, through the preparation of ICC procedures on the movement of the bar, exercise analysis. At last conclude and introduce about the future prospects of the fans. Key words: Plane rocker; transmission ratio; Worm Gear; Gear; sports analysis; dynamic demo目 錄 摘要i Abstractii 第一章 引言1 1.1 電風(fēng)扇發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 1 1.2 臺扇的結(jié)構(gòu)與工作原理1 第二章 電風(fēng)扇搖頭裝置機構(gòu)的設(shè)計3 2.1 電風(fēng)扇搖頭裝置機構(gòu)設(shè)計概述3 2.2 電風(fēng)扇搖頭裝置機構(gòu)設(shè)計原則3 2.3 方案擬定3 2.3.1方案 (離合式搖頭機構(gòu))3 2.3.2方案 (锨撥式搖頭機構(gòu))4 2.3.3 方案 (平面連桿搖頭機構(gòu))5 2.3.4 方案 (另一種平面連桿搖頭機構(gòu))5 2.3.5 對比分析并選擇方案6 第三章機構(gòu)的尺寸設(shè)計7 3.1 鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計7 3.1.1 鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和基本形式7 3.1.2 平面雙搖桿機構(gòu)的分類和極限位置分析7 3.1.3 四桿位置和尺寸的確定8 3.2 原動機的選擇和傳動比的分配9 3.2.1 原動機的選擇9 3.2.2 傳動比的分配10 3.3 蝸輪蝸桿機構(gòu)10 3.3.1 蝸輪蝸桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點10 3.3.2 蝸輪蝸桿機構(gòu)的幾何尺寸計算11 3.4 齒輪機構(gòu)12 3.4.1 齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點12 3.4.2 齒輪機構(gòu)的幾何尺寸計算13 第四章 平面雙搖桿機構(gòu)的運動分析14 4.1 概述14 4.2 平面搖桿機構(gòu)的運動分析14 第五章 機構(gòu)運動仿真的總體分析17 5.1 計算機動態(tài)演示17 5.2 組建機構(gòu)運動仿真模型21 第六章 總結(jié)與展望23 參考文獻25 致謝26vi 第一章 引言1.1 電風(fēng)扇發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 近年來，相較人們對空調(diào)的普遍關(guān)注，電風(fēng)扇市場就有點門庭冷落。但空調(diào)高耗電量且封閉空間的弊端，使得通風(fēng)效果相對較好、功耗相對較低的電風(fēng)扇仍然存在很大的市場。所以有必要研究電風(fēng)扇的發(fā)展。 電風(fēng)扇又稱電扇，用于散熱，夏天用它來清涼為好,還可用來驅(qū)散室內(nèi)熱氣。1882年，美國紐約的克羅卡日卡齊斯發(fā)動機廠的主任技師休伊斯卡茨霍伊拉，最早發(fā)明了商品化的電風(fēng)扇。 1908年，美國的?？税l(fā)動機及電氣公司，研制成功世界上最早的齒輪驅(qū)動左右搖頭的電風(fēng)扇, 這種電風(fēng)扇防止了不必要的三百六十度轉(zhuǎn)頭送風(fēng)，而成為以后銷售的主流。如今，電風(fēng)扇已一改人們印象中的傳統(tǒng)形象，在外觀和功能上都更追求個性化，塔式氣流扇尊貴典雅，卡通臺扇嬌巧可愛，而電腦控制、自然風(fēng)、睡眠風(fēng)、負離子功能等這些本屬于空調(diào)器的功能，也被眾多的電風(fēng)扇廠家拿來做文章，并在此基礎(chǔ)上增加了照明、驅(qū)蚊等更多的實用功能。據(jù)統(tǒng)計，市場成熟度頗高的電風(fēng)扇行業(yè)在國內(nèi)仍然存在著相當大的市場容量，但由于這個行業(yè)技術(shù)比較陳舊，外觀固定單一，市場上常見的落地扇、轉(zhuǎn)頁扇、臺扇、壁扇、樓頂扇、吊扇這幾個傳統(tǒng)類型電風(fēng)扇的外觀和功能的同質(zhì)化現(xiàn)象十分嚴重，嚴重影響和制約了這個市場的發(fā)展和提升。但近年來一些主流企業(yè)開始有所覺察，他們通過積極創(chuàng)新，突破老式的傳統(tǒng)設(shè)計，紛紛開發(fā)出了一系列更富創(chuàng)新力，更具差異化個性的新產(chǎn)品，以求繼續(xù)做大蛋糕和進行產(chǎn)品升級。1.2電風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)與工作原理1.2.1 電風(fēng)扇的結(jié)構(gòu) 如圖1.1所示, 臺扇由扇葉、網(wǎng)罩、扇頭、調(diào)速機構(gòu)、底座等部分組成, 扇頭是臺扇中最復(fù)雜、最重要的部件，由電動機、前后端蓋及搖頭機構(gòu)等構(gòu)成, 而吊扇主要由扇頭、上下罩、吊桿、吊攀以及獨立安裝的調(diào)速器組成。轉(zhuǎn)頁扇由于導(dǎo)風(fēng)輪的作用，使其送出的風(fēng)風(fēng)力柔和，舒適宜人。 圖 1.1 臺扇的基本結(jié)構(gòu)1.2.2 電風(fēng)扇工作原理 電風(fēng)扇工作時（假設(shè)房間與外界沒有熱傳遞）室內(nèi)的溫度不僅沒有降低，反而會升高。讓我們一塊來分析一下溫度升高的原因：電風(fēng)扇工作時，由于有電流通過電風(fēng)扇的線圈，導(dǎo)線是有電阻的，所以會不可避免的產(chǎn)生熱量向外放熱，故溫度會升高。但人們?yōu)槭裁磿杏X到?jīng)鏊?？因為人體的體表有大量的汗液，當電風(fēng)扇工作起來以后，室內(nèi)的空氣會流動起來，所以就能夠促進汗液的急速蒸發(fā)，結(jié)合“蒸發(fā)需要吸收大量的熱量”，故人們會感覺到?jīng)鏊?風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動時，扇葉后面空氣的流速要慢于扇葉前面空氣的流速，這樣后面空氣的壓力就比前面的大，這個壓力差，就推動空氣向前，形成風(fēng)了。第二章 電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)的設(shè)計2.1 電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)設(shè)計概述搖頭機構(gòu)由減速機構(gòu)、連桿機構(gòu)、控制機構(gòu)與過載保護裝置組成，形式有兩種:離合式與撥式。隨著時代的發(fā)展, 電風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)也不僅僅限于這些, 例如就有一種電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)，包括電動機、齒箱總成、搖頭連桿，電動機及齒箱總成安裝在型支架上，型支架固定在連接頭上，其中搖頭連桿一端與型支架連接，另一端通過傳動機構(gòu)與齒箱總成連接。所述的傳動機構(gòu)是受齒箱總成控制的做旋轉(zhuǎn)運動的上下曲柄蓋，曲柄蓋與連桿配合推動電風(fēng)扇做復(fù)合搖頭運動。由于采用機械式傳動取代了同步電機，使性能更穩(wěn)定、質(zhì)量更可靠，且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。還有一種可調(diào)搖頭角度的電風(fēng)扇搖頭機構(gòu), 包括連于連桿一端的搖臂輪，以及活動連于撥輪墊孔內(nèi)的中心軸, 實現(xiàn)了電風(fēng)扇搖頭擺動角度的方便調(diào)整且結(jié)構(gòu)緊湊，適用于室內(nèi)放置電風(fēng)扇不同的位置要求，提高了電風(fēng)扇的使用效率。所以電風(fēng)扇搖頭裝置多種多樣, 而且是在不斷創(chuàng)新的。2.2 電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計原則1 1) 各構(gòu)件應(yīng)最簡化, 使電風(fēng)扇尾部裝在小的殼體中; 2) 各構(gòu)件之間安排合理的位置,以免相互干擾; 3) 搖頭應(yīng)平穩(wěn); 4) 發(fā)動機也應(yīng)跟隨搖頭裝置搖擺; 5) 應(yīng)使整體結(jié)構(gòu)美觀; 6) 自動擺頭、送風(fēng)角度可調(diào);7) 噪音低、可定時。2.3 電風(fēng)扇搖頭裝置方案擬定2 考慮到執(zhí)行機構(gòu)的速度較低和電動機的經(jīng)濟性，選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動機。臺式電風(fēng)扇搖頭裝置的主要機構(gòu)是鉸鏈四桿機構(gòu)的運動。可以有多種多樣的設(shè)計方案，圖2.12.4給出了四種可用于搖頭裝置運動的執(zhí)行機構(gòu)方案。2.3.1 方案 (離合式搖頭機構(gòu)) 該方案如圖所示圖 2.1 離合式搖頭機構(gòu) 該方案(見圖2.1)主要特點：（1）是離合式搖頭機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單;（2）不具有急回作用;（3）不能承載較大載荷;（4）嚙合軸做變速往復(fù)運動，特別在空行程中，角速度有較劇烈的變化，使搖頭直 齒輪受到很大的慣性沖擊和震動。2.3.2 方案 (锨撥式搖頭機構(gòu)) 該方案(見圖2.2)主要特點：（1）是锨撥式機構(gòu)，結(jié)構(gòu)較前述方案簡單;（2）不具有急回作用;（3）不能承載較大載荷。 圖 2.2 锨撥式搖頭機構(gòu) 2.3.3 方案 (平面連桿搖頭機構(gòu))3圖 2.3 平面四桿搖頭機構(gòu) 圖2.3所示為電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)原理，電動機外殼作為其中的一根搖桿AB，蝸輪作為連桿BC，構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)ABCD。蝸桿隨扇葉同軸轉(zhuǎn)動，帶動BC作為主動件繞C點擺動，使搖桿AB帶電動機及扇葉一起擺動，實現(xiàn)一臺電動機同時驅(qū)動扇葉和搖頭機構(gòu)。該方案主要特點： （1）是一種平面連桿機構(gòu)，機構(gòu)簡單，加工方便，能承受較大載荷; （2）有渦輪蝸桿機構(gòu)，傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動性平穩(wěn)，無噪聲，反形成具有自鎖性， 但傳動效率低，磨損較嚴重，蝸桿軸向力大; （3）工作行程中，能使搖頭裝置控制符合要求。2.3.4 方案 (另一種平面連桿搖頭機構(gòu))4圖 2.4 平面四桿搖頭機構(gòu) 如圖2.4所示上面一種搖頭機構(gòu)方案和傳動比的大小，方案應(yīng)用在傳動比大的運動機構(gòu)中。由已知條件和運動要求進行四連桿機構(gòu)的尺寸綜合，計算電動機功率、連桿機構(gòu)設(shè)計等，繪出機械系統(tǒng)運動方案的電風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)中，電機裝在搖桿1上，鉸鏈B處裝有一個蝸輪。電機轉(zhuǎn)動時，電機軸上的蝸桿帶動蝸輪, 蝸輪與小齒輪空套在同一根軸上,再由小齒輪帶動大齒輪, 而大齒輪固定在連桿上, 從而迫使連桿2繞B點作整周轉(zhuǎn)動，使連架桿1和3作往復(fù)擺動，達到風(fēng)扇搖頭的目的。它具有方案的特點。2.3.5 對比分析選擇方案 對以上四種方案進行比較, 綜合其優(yōu)缺點, 本次設(shè)計選用方案,原因如下:1) 采用平面連桿機構(gòu), 使結(jié)構(gòu)簡單;2) 有蝸輪蝸桿機構(gòu)，傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動性平穩(wěn)，無噪聲，反形成具有自鎖性，但傳動效率低，磨損較嚴重，蝸桿軸向力大;3) 齒輪的應(yīng)用使整個傳動系統(tǒng)的傳動比減小; 4）整個機構(gòu)簡單，加工方便，節(jié)省成本。第三章機構(gòu)的設(shè)計3.1 鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計53.1.1 鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和基本形式如圖3.1所示，鉸鏈四桿機構(gòu)是由轉(zhuǎn)動副將各構(gòu)件的頭尾聯(lián)接起的封閉四桿系統(tǒng)，并使其中一個構(gòu)件固定而組成。被固定件4稱為機架，與機架直接鉸接的兩個構(gòu)件1和3稱為連架桿，不直接與機架鉸接的構(gòu)件2稱為連桿。連架桿如果能作整圈運動就稱為曲柄，否則就稱為搖桿。其類型可分為: 圖 3.1 鉸鏈四桿機構(gòu) 1) 曲柄搖桿機構(gòu): 在鉸鏈四桿機構(gòu)中,若兩個連架桿中的一個為曲柄,另一個為搖桿, 則稱之為曲柄搖桿機構(gòu)。 2) 雙曲柄機構(gòu): 在鉸鏈四桿機構(gòu)中, 若兩個連架桿均為曲柄, 則稱為雙曲柄機構(gòu). 當兩曲柄的長度相等且平行 (即其他兩桿的長度也相等) 時, 稱為平行雙曲柄機構(gòu). 若雙曲柄機構(gòu)的對邊桿長都相等, 但不平行, 則稱為反向雙曲柄機構(gòu)。 3) 雙搖桿機構(gòu): 在鉸鏈四桿機構(gòu)中, 若兩個連架桿均為搖桿, 則稱之為雙搖桿機構(gòu)，其中在電風(fēng)扇搖頭裝置中用到了雙搖桿機構(gòu)。3.1.2平面雙搖桿機構(gòu)的分類和極限位置分析按組成它的各桿長度關(guān)系可分成兩類， 第一類是符合曲柄存在條件, 即符合格拉肖夫準則的四桿運動鏈, 而以其最短桿對邊的桿為機架組成的雙搖桿機構(gòu)。 第二類是不符合曲柄存在條件, 即最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和的四桿運動鏈, 以其任意一桿為機架構(gòu)成的雙搖桿機構(gòu)。雙搖桿機構(gòu)是鉸鏈四桿機構(gòu)中常見的形式之一, 在機械中有特殊曲柄存在的條件,機構(gòu)若成為雙搖桿機構(gòu), 可通過兩種途徑來實現(xiàn):(1) 各桿長度滿肖夫判別式, 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3.2 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。圖 3.2 兩極限位置的確定 (2) 各桿長度不滿足格拉肖夫判別式, 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。3.1.3 四桿位置和尺寸的確定圖3.3 極為位夾角為0的兩極限位置 由電扇電動機轉(zhuǎn)速n=750r/min，電扇搖頭周期T=10s。電扇擺動角度=100與急回系數(shù)k=1.03的設(shè)計要求, 可知,級位夾角為180*(K-1)/(K+1)=2.6很小,視為0, 如圖3.3所示BC,CD共線, 先取搖桿LAB長為70, 確定AB的位置,然后讓搖桿AB逆時針旋轉(zhuǎn)100,即AB, 再確定機架AD的位置, 且LAD 取90, 注: AD 只能在搖桿AB, AB的同側(cè)。 當桿AB處在左極限時, BC, CD共線, LBC 與 LCD 之和可以得出,即LBC+ LCD=131 , 當AB處在右極限時,即圖中AB的位置, 此時BC, CD重疊,即LCD- LBC=25 ,由,式可得LBC為53, LCD為78, B點的運動軌跡為圓弧B B, LBC+LAD=143=(12+0.1z2)m=21.125蝸輪最大外圓直徑 da2 da2=da2+2m=63.5蝸輪輪圓寬b b=0.75da1=16.883.4 齒輪機構(gòu)的設(shè)計73.4.1 齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點和選用原則 齒輪傳動與其他傳動機構(gòu)相比, 有以下優(yōu)點:1) 傳遞運動準確可靠, 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。 根據(jù)齒輪傳動比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, 標準齒輪不能滿足要求, 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, 切齒時只變動刀具與坯的相對位置而加工出來的齒輪, 在切制時, 刀具與被切齒輪間的相對運動關(guān)系和切制標準齒輪相同, 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準齒輪不同了。 3.4.2 齒輪機構(gòu)的幾何尺寸計算 傳動比 i i=88/15=5.9分度圓 d1 d2 d1=mz1=7.5 d2=mz2=44齒頂高 ha ha1=(ha*+x2)m=0.75 ha2=(ha*+x2)m=0.25齒根高 hf hf1=(ha*+c*-x1)m=0.0425 hf2=(ha*+c*-x2)m=0.925 齒高 h h1=ha1+hf1=1.175 h2=ha2+hf2=1.175齒頂圓直徑 da da1=d1+2ha1=9 da2=d2+2ha2=44.5齒根圓直徑 df df1=d1-2hf1=6.65 df2=d2-2hf2=42.15中心距 a a=1/2(7.5+44)=25.75基圓直徑 db db1=d1 cos=7.1 db2=d2 cos=41.3齒頂圓壓力角a a1=arcos(db1/da1)=37.9 a2=arcos(db2/ba2)=21.86 齒寬 b b=12m=6第四章 平面連桿機構(gòu)的運動分析4.1 概述 機構(gòu)運動分析是不考慮引起機構(gòu)運動的外力的影響, 而僅從幾何角度出發(fā), 根據(jù)已知的原動件的運動規(guī)律,確定機構(gòu)其他構(gòu)件上各點的位移(軌跡)、速度和加速度, 或構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度等運動參數(shù)。 無論是分析研究現(xiàn)有機械的工作性能, 還是優(yōu)化綜合新機械, 機構(gòu)運動分析都是十分重要的。4.2 平面連桿機構(gòu)的運動分析8平面機構(gòu)運動分析的方法主要有圖解法和解析法。 圖解法概念清晰、形象直觀。隨著計算機技術(shù)技術(shù)和數(shù)值方法的發(fā)展, 不僅解析運算冗繁的困難得以解決, 而且采用電算解析法體現(xiàn)出運算速度快, 計算精度高的顯著優(yōu)勢。 但由于主動桿件是連桿, 所以本文從圖解法考慮, 主動桿2從極限位置如圖4.1所示開始, 順時針旋轉(zhuǎn)90,到達圖4.2位置,依次下去, 分析如下: 圖 4.1 運動分析的BC起始位置1 (1) 如上圖所示, AB處在左極限位置, 可以得到搖桿AB與機架AD夾角約為110, 用瞬心法求得WAB1/WBC=P12P42/P41P12=0Rad/s(P12與P42重疊)。 圖 4.2 BC順時針旋轉(zhuǎn)90后的位置2 (2) 如上圖所示,BC逆時針旋轉(zhuǎn)90,可以得到搖桿AB與機架AD夾角為28, 用瞬心法求解得,WAB/WBC=P12P42/P41P12=32/70 由上面可知WBC=0.27Rad/s, 所以求得, WAB2=0.123Rad/s。 圖 4.3 BC繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90后的位置3 (3) 如上圖所示, BC繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90, 可以得到搖桿AB與機架AD夾角為11, 用瞬心法求解得,WAB/WBC=P12P42/P41P12=0/70 所以, WAB3=0Rad/s。 圖 4.4 BC繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90后的位置4 (4) 如上圖所示, BC繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90, 可以得到搖桿AB與機架AD夾角為54, 用瞬心可知, WAB/WBC=P12P42/P41P12=55/70。由上面可知WBC=0.27Rad/s, 所以求得, WAB4=0.212Rad/s。 綜上所述, 由WBC=0.27Rad/s, 可求得, BC在每旋轉(zhuǎn)90時, 搖桿的角加速度大小與方向是不一樣的, 用矢量法求解, 在圖4.2中可得, a1=0.717,圖4.3中得, a2=-0.717, 圖4-4中得, a3=1.23。 第五章 機構(gòu)運動仿真的總體分析5.1 計算機動態(tài)演示9 首先，畫出各個機構(gòu)的零件，其次，將零件組裝，再給各個機構(gòu)仿真。1）建立四桿機構(gòu)的仿真如圖5.1所示，四桿機構(gòu)是實現(xiàn)搖頭的關(guān)鍵。 圖 5.1 四桿機構(gòu)運動仿真2）建立減速機構(gòu)的仿真如圖5.2所示，減速機構(gòu)包括蝸輪蝸桿機構(gòu)，齒輪機構(gòu)。 圖5.2 減速機構(gòu)運動仿真 由于PROE方面的知識欠缺，不能將以上的各個運動副總體運動仿真，下面應(yīng)用FLASH演示臺式電風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)。 這里主要介紹FLASH的制作過程：1、 設(shè)置場景屬性如圖5.3 所示圖 5.3 設(shè)置場景2、 制作運動機構(gòu)的各個元件，具體運動情況可觀看PROE的仿真。（1） 繪制機架LAD=90如圖5.4所示:圖5.4 機架（2）蝸桿蝸輪機構(gòu)，因為電動機固定在擺桿AB上，所以將它們作為一個元件,見圖5.5。 圖 5.5 蝸輪蝸桿（3）大齒輪，因為大齒輪固定在連桿上，所以BC將它們作為一個元件，見圖5.6；圖 5.6 大齒輪（4）小齒輪見圖5.7圖 5.7 小齒輪（5）右面的搖桿CD，見圖5.8圖 5.8 搖桿3、 按照臺式電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)各個狀態(tài)，各元件的不同位置擺放，建幀，除了幾個特殊位置，為了保證播放的連續(xù)性，還添加了幾幀。 圖 5.9 運動的幾種狀態(tài)4、 為了能連續(xù)播放幾個周期，可以重復(fù)復(fù)制各個幀。5、 將影片導(dǎo)出。 由上可以看出，PRE 與FLASH 軟件相比較，前者的三維效果比較好，適用于立體機構(gòu)的仿真， 但針對平面機構(gòu)后者用起來更方便。5.2 組建機構(gòu)運動仿真模型 在實驗室進行組建仿真如圖5.10和5.11所示，由于實驗室沒有足夠的器材（蝸輪蝸桿及所需原動機），所以我只組建了四桿機構(gòu)，在組建前我想了很多替代的辦法，例如用齒輪齒條代替蝸輪蝸桿，以及用凸輪進行驅(qū)動搖桿，雖然在結(jié)果上沒能成功， 但從中學(xué)到了很多，增強了我的動手實踐能力，以及在遇到問題時如何去尋找其它方法。 在組建四桿機構(gòu)時，實驗室沒有所需的桿長，所以選擇桿長也是一項重要的事項，要通過多次實驗去實現(xiàn)所需的運動方式。 圖 5.10 重疊共線時的極限位置 圖 5.11 拉直共線時的極限位置 本次實驗的缺陷，發(fā)動機要裝在搖桿上，由其尾部的蝸桿帶動裝在連桿上的蝸輪，再經(jīng)齒輪減速，大齒輪與連桿固定。由于客觀原因，我采用了手動。 第六章 總結(jié)與展望從以上敘述的電風(fēng)扇搖頭裝置雖然在機構(gòu)的選型上很簡單,就一對蝸輪蝸桿, 一對齒輪減速,在加上鉸鏈四桿機構(gòu)中的平面雙搖桿機構(gòu), 因為此結(jié)構(gòu)是在空間上的, 所以在組裝時應(yīng)考慮全面, 不僅要滿足傳動要求, 而且要使結(jié)構(gòu)簡單, 以便使此結(jié)構(gòu)裝在尾部的殼體中。在選擇電動機時, 采用電容運轉(zhuǎn)式交流單相異步電動機, 這樣使的電風(fēng)扇搖頭的平穩(wěn); 蝸輪蝸桿的選用使傳動比減小了好多, 而且蝸輪蝸桿比較常用, 在市場上很容易買到, 這樣減少了制造成本, 由于蝸輪蝸桿不能太大,所以又用一對齒輪再進行減速. 蝸輪蝸桿與齒輪同時減速, 而且他們的分度圓都不是很大, 在加上空間的組合, 這樣就使整體結(jié)構(gòu)縮小, 在外觀上不會顯的臃腫。在進行運動仿真這一塊時, 不僅在利用計算機制作仿真模型, 而且在實驗室進行組建, 但由于學(xué)校器材有限, 沒有蝸輪蝸桿, 當時想了好多辦法, 例如用齒輪齒條代替, 但還是沒辦法, 因為齒輪齒條不能跟隨連架桿運動, 凸輪也沒辦法完成四桿的運動形式, 所以最后驅(qū)動系統(tǒng)選擇了手動, 其次在組建四桿機構(gòu)時, 實驗室里沒有合適所設(shè)計的桿件尺寸, 所以在組建時根據(jù)運動形式選擇桿長, 其中遇到了不少麻煩, 要一次次選擇桿長, 直到合適的為止。 在進行計算機仿真時, 首先選擇了Pre軟件, 齒輪傳動, 蝸輪蝸桿傳動, 以及四桿機構(gòu)的單獨運動都能實現(xiàn), 但在進行裝配時由于電動機以及蝸輪蝸桿的裝配沒法實現(xiàn), 所以又選擇Flash 軟件進行了整體仿真?？傊? 在本次設(shè)計中我學(xué)到了很多知識, 不僅在機械原理方面