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

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 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： 2013年6月23日 目 錄一設(shè)計(jì)要求 2二設(shè)計(jì)任務(wù).2三功能分解.3四選用機(jī)構(gòu)3 4-1. 減速機(jī)構(gòu)選用4 4-2. 離合器選用5 4-3. 搖頭機(jī)構(gòu)選用6五機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7 5-1. 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)7 5-2. 四桿位置和尺寸的確定8 5-3. 傳動比的分配9六總結(jié)···················&

2、#183;···························13七參考文獻(xiàn)15臺式電風(fēng)扇搖頭裝置方案一設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)一個動力下扇葉旋轉(zhuǎn)和搖頭動作的聯(lián)合運(yùn)動效果。臺式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速n=

3、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(jì)要求及任務(wù)分配見表。方案號電扇搖擺轉(zhuǎn)動電扇仰俯轉(zhuǎn)動仰角/(°)擺角/（°）急回系數(shù)KF1051.0525二. 設(shè)計(jì)任務(wù) 按給定的主要參數(shù)，擬定機(jī)械傳動系統(tǒng)總體方案； 畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案簡圖； 分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定他們的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算幾何尺寸； 確定電扇搖擺轉(zhuǎn)動的平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)尺寸，它應(yīng)滿足擺角及急回系數(shù)K條件下使最小傳動角最大。并對平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動分析，繪制運(yùn)動線圖，驗(yàn)算曲柄存在的條件； 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；（6） 學(xué)生可進(jìn)一步完成臺式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動態(tài)演示或模

4、型試驗(yàn)驗(yàn)證。3 功能分解 常見的搖頭機(jī)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(yùn)動。風(fēng)扇要搖擺轉(zhuǎn)動克采用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。以雙搖桿機(jī)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(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動（風(fēng)扇安裝在連架桿上）。機(jī)架可取8090 mm。風(fēng)扇的上下俯仰運(yùn)動可采取連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)。本方案具體機(jī)構(gòu)選用如下： 電動機(jī)傳過來的動力，由于功率大，轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，故需一減速裝置將電機(jī)的速度減慢傳給搖頭機(jī)構(gòu)（本方案選用錐齒輪機(jī)構(gòu)）。 還可以采用空間連桿機(jī)構(gòu)直接實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動和上下仰俯的復(fù)合運(yùn)動（本方案選用平面四

5、桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)左右擺動）。 應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的左右擺動機(jī)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(jì)相應(yīng)的離合器機(jī)構(gòu)（本方案設(shè)計(jì)為滑銷錐齒輪機(jī)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(jì)扇頭俯仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（本方案設(shè)計(jì)為手動控制旋鈕）。四. 選用機(jī)構(gòu) 驅(qū)動方式采用電動機(jī)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(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)選型表：功能執(zhí)行構(gòu)件工藝動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)減速減速構(gòu)件周向運(yùn)動錐齒輪機(jī)構(gòu)執(zhí)行搖頭滑銷上下運(yùn)動滑銷錐齒輪機(jī)構(gòu)左右擺動連桿左右往復(fù)運(yùn)動平面四桿機(jī)構(gòu)俯仰撐桿上下運(yùn)動手動按鈕機(jī)構(gòu)1減速機(jī)構(gòu)選用蝸桿減速機(jī)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

6、動平穩(wěn), 無噪聲, 因嚙合時(shí)線接觸, 且具有螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn), 故其承載能力強(qiáng)，但考慮后面與離合機(jī)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(yùn)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(jī)構(gòu)。2 離合器選用方案一主要采用的滑銷上下運(yùn)動，使得渦輪脫離蝸桿從而實(shí)現(xiàn)是否搖頭的運(yùn)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(shí)現(xiàn)是否搖頭的運(yùn)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(shí)現(xiàn)，所以我們選

7、擇方案二。3搖頭機(jī)構(gòu)選用方案一：平面四桿搖頭機(jī)構(gòu)四桿機(jī)構(gòu)更容易制造，制造精度要求也不是很高，并且四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)擺幅也更容易實(shí)現(xiàn)，最重要的是它的制造成本比較低，所以首選四桿機(jī)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(jī)構(gòu)組合五機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)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(jī)架, 即可得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)低副運(yùn)動的可逆性原則, 由于此時(shí)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

8、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(jī)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(jī)架機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。此時(shí), 機(jī)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°2. 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(jì)算,極位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=4.

9、39°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的位置,然后讓搖桿AB順時(shí)針旋轉(zhuǎn)105°,得到AB, 再確定機(jī)架AD的位置, 取BAD=5°（則BAD°）且LAD 取90, 注: AD 只能在搖桿AB, AB的同側(cè)。 當(dāng)桿AB處在左極限時(shí), 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 .當(dāng)AB處在右極限時(shí),即圖中AB的位置, 此時(shí)BC, CD重疊, 算得 LCD- LBC=25 . 由,式可得LBC為53.5, LCD為78.5, B點(diǎn)的運(yùn)動軌跡為圓

10、弧 B B, LBC+LAD=143.5< LCD+LAB=148.5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(jī)架,符合第一類平面雙搖桿機(jī)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(shí)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(shí)t=T/2=5s，故VAB=WABLAB=(110°/5/180*) *70=26.9mm/s小三角形中,可求出WBC=0.63Rad/s。3.傳動比的分配其設(shè)計(jì)規(guī)定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min, 可得, w=151.8 ra

11、d/s 由上面可知連桿的角速度WBC=0.63Rad/s, 而電動機(jī)的角速度w= 151.8rad/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,蝸渦輪蝸桿的傳動比i1=w1/w2 = 95.，齒輪的傳動比i2 = w2/w3 = 2.6（1）蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算蝸桿軸向模數(shù) （蝸輪端面模數(shù)）m m = 1.25傳動比 i i = 95蝸桿頭數(shù) z1 z1 = 1 蝸輪齒數(shù) z2 z2 = i z1 = 95 中心距 a a = (d1+d2+2x2m)/2 =40蝸桿分度圓導(dǎo)程角 tan = z1/q = mz1/d1 =0.0625蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角

12、 tan =z1/(q+2x2) = 0.0667蝸桿軸向齒形角 =20°蝸桿(輪)法向齒形角n tann = tancos=0.363蝸桿蝸輪齒頂高 ha1 ha2 ha1 = ha*m = 1/2(da1-d1) = 1 X 1.25 =1.25 ha2=m(ha*+x2)= 1/2(da2-d2) = 1.25(1-0.5) = 0.625 ( 一般ha* = 1)蝸桿蝸輪齒根高 hf1 hf2 hf1 = (ha*+c*)m =1/2(d1-df1) = (1+0.2)X1.25 = 1.5 hf2=1/2(d2-df2)=m(ha*-x2+c*)=1.25(1+0.5+0.

13、2)=2.215 蝸桿蝸輪分度圓直徑 d1 d2 d1=qm=16X1.25=20 d2=mz2=2a-d1-2x2m=61.25 蝸桿蝸輪節(jié)圓直徑 d1 d2 d1=(q+2x2)m=d1+2x2m=18.75 d2=61.25蝸桿、齒頂圓直徑da1蝸輪喉圓直徑 da2 da1=(q+2)m=22.5 da2=(z2+2+2x2)m=62.5 蝸桿蝸輪齒根圓直徑 df1 df2 df1=d1-2hf1=17 df2=d2-2hf2=57蝸桿軸向齒距 px px= m=3.925蝸桿軸向齒厚 sx sx=0.5m=1.96蝸桿法向齒厚 sn sn=sx cos=1.93 蝸桿分度圓法向旋齒高

14、hn1 hn1=m=1.25蝸桿螺紋部分長度l l>=(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=16.88（2）齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 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(biāo)準(zhǔn)齒輪不能滿足要求, 所以采用變位齒輪。齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算 傳動比 i i=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

15、)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=6六總結(jié)機(jī)械

16、原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，回望這短暫的幾天時(shí)間學(xué)習(xí)，自己學(xué)到了不少。通過這次課程設(shè)計(jì)，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(jì)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(jì)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(shí)踐中來，而不是把每個章節(jié)分開來理解。通過這個實(shí)踐我學(xué)得了好多，同時(shí)認(rèn)識到理論聯(lián)系實(shí)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(jì)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)尺寸綜合、機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計(jì)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(jì)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(dú)立工作能力進(jìn)行初步的訓(xùn)練，培養(yǎng)理論與實(shí)際相結(jié)合、應(yīng)用計(jì)算機(jī)完成機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)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(jì)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 通過這次設(shè)計(jì)，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