機械原理課程設(shè)計搖頭電風(fēng)扇設(shè)計說明書

1、機械原理課程設(shè)計說明書搖頭裝置設(shè) 計 者：x x x學(xué) 號：xxxxx院 系：工學(xué)院機械工程及自動化班 級：機械三班同 組 人：xxxx指導(dǎo)教師：xxx時 間：xxxxxx·目錄·一 設(shè)計題目 二 設(shè)計任務(wù) 三 設(shè)計提示 四 功能分解 五 機構(gòu)選用 減速機構(gòu)設(shè)計 離合機構(gòu)設(shè)計 搖頭機構(gòu)設(shè)計 凸輪機構(gòu)設(shè)計動力機構(gòu)設(shè)計 俯仰運動（支座） 六 機構(gòu)組合設(shè)計 七 傳動方案設(shè)計及計算 八 方案對比及評價 九 設(shè)計體會 十 參考資料 一 設(shè)計題目設(shè)計臺式電風(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頭擺動）。圖1所示為電風(fēng)扇的外形圖。圖1 電風(fēng)扇外形圖風(fēng)扇的直徑為300mm，

2、電風(fēng)扇電動機轉(zhuǎn)速n = 1450 r/min，電風(fēng)扇搖頭周期t = 10 s。電風(fēng)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)分配見下表1。 表1 臺式電風(fēng)扇擺頭機構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)方案號電風(fēng)扇搖頭轉(zhuǎn)動電風(fēng)扇仰俯轉(zhuǎn)動擺角（。）急回系數(shù)K仰角（。）A801.0110B851.01512C901.0215D951.02520E1001.0322F1051.0525我選擇方案E作為設(shè)計數(shù)據(jù)，擺角為 = 100。，急回系數(shù)K為1.03。 二計劃任務(wù)（1）按給定的主要參數(shù)，擬定機械傳動系統(tǒng)總體方案。（2）畫出機構(gòu)運動方案簡圖。（3）分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計計算幾何尺寸。（4）確定電

3、風(fēng)扇搖擺轉(zhuǎn)動的屏幕、平面連桿機構(gòu)的運動學(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。并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析，繪制運動線圖，驗算曲柄存在條件。（5）編寫設(shè)計計算說明書。（6）學(xué)生可進一步完成臺式電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)的計算機動態(tài)演示或模型試驗驗證。三設(shè)計提示（1）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8090 mm。風(fēng)扇的上下俯仰運動可采取連桿機構(gòu)

4、、凸輪機構(gòu)等實現(xiàn)。（2）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。四功能分解顯然為完成風(fēng)扇左右俯仰的吹風(fēng)需要實現(xiàn)下列運動功能要求：在扇葉旋轉(zhuǎn)的同時扇頭能左右擺動一定的角度，因此，需要設(shè)計相應(yīng)的功能的擺動機構(gòu)。我設(shè)計方案為雙搖桿機構(gòu)。為實現(xiàn)風(fēng)扇的可搖頭，可控搖頭的吹風(fēng)過程。因此必須設(shè)計相應(yīng)的離合器機構(gòu)對電風(fēng)扇進行控制。針對此我所應(yīng)用的方案為滑銷離合器機構(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)。在我設(shè)計的方案中為外置條件手動按鈕。五機構(gòu)的選用 驅(qū)動方式采用電動機驅(qū)動。為完成風(fēng)扇的左右俯仰的吹風(fēng)過程，據(jù)上述功能分解，可以分別選用以下機構(gòu)

5、。如下表一：執(zhí)行機構(gòu)功 能執(zhí)行構(gòu)件工藝動作錐齒輪機構(gòu)減 速減速構(gòu)件周向運動離合機構(gòu)執(zhí)行搖頭滑 銷上下運動雙搖桿機構(gòu)左右擺動連 桿左右往復(fù)運動凸輪機構(gòu)輔助左右擺動凸 輪周轉(zhuǎn)運動滑塊機構(gòu)俯 仰撐 桿上下運動表一：機構(gòu)選型表1 減速機構(gòu)的設(shè)計圖2：錐齒輪減速機構(gòu)減速機構(gòu)：在此我采用一對錐齒輪來實現(xiàn)減速，錐齒輪可以用來傳遞兩相交的運動，相比其他的減速機構(gòu)而言成本較低，而且錐齒輪有比較穩(wěn)定的傳動比。2 離合器的設(shè)計和選用圖3 離合器機構(gòu)離合器機構(gòu)：用了一個滑銷離合器實現(xiàn)風(fēng)扇是否搖頭的控制。通過齒輪軸的上下移動實現(xiàn)滑銷離合器的結(jié)合與斷開，同時也伴隨錐齒輪之間的連接與脫離，實現(xiàn)了對電風(fēng)扇搖頭動作的控制。在脫

6、離時，運動不能傳到搖頭裝置，因而此時風(fēng)扇不能左右搖頭；相反，當(dāng)連接時，通過錐齒輪的傳動動力，帶動搖頭裝置的運動，這樣就實現(xiàn)了風(fēng)扇左右搖頭的控制。 3 凸輪機構(gòu)圖4 凸輪機構(gòu)4 搖頭機構(gòu)的設(shè)計及選用圖5：搖頭機構(gòu)搖頭裝置：通過離合器將運動傳到凸輪，以此作為動力帶動四桿機構(gòu)的運動，通過雙搖桿四桿機構(gòu)的運動完成實現(xiàn)風(fēng)扇的左右搖頭運動。5 動力機構(gòu)（電動機）圖6 電動機電動機參數(shù)：額定電壓 220v 輸入總功率55W 額定電流0.3A 額定頻率50HZ6. 俯仰裝置圖7：外置手調(diào)俯仰角按鈕圖設(shè)計一個外置手調(diào)俯仰角按鈕，將其置于風(fēng)扇立柱與扇頭相接處，順時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)為增大仰角，逆時針旋轉(zhuǎn)為增大俯角?？梢匀?/p>

7、意的對電風(fēng)扇俯仰角進行手動調(diào)節(jié)。六機構(gòu)組合設(shè)計（見圖9）我設(shè)計的搖頭風(fēng)扇組合由電機、錐齒輪機構(gòu)、搖頭連桿機構(gòu)、離合機構(gòu)及扇葉等組成。具體可以分為：1減速機構(gòu)：采用錐齒輪機構(gòu)實現(xiàn)，用電機軸高速旋轉(zhuǎn)的降速來帶動曲柄搖桿機構(gòu)的搖頭轉(zhuǎn)動。2搖頭機構(gòu)：將電機輸出的轉(zhuǎn)動經(jīng)過雙搖桿連桿傳動機構(gòu)，最終轉(zhuǎn)化為扇頭的擺動。3控制機構(gòu)：由一個滑銷離合器實現(xiàn)風(fēng)扇是否搖頭的控制。曲柄齒輪軸的上下移動實現(xiàn)了滑銷離合器的結(jié)合與斷開。同時也伴隨錐齒輪與脫離，實現(xiàn)了搖頭動作的控制。4扇葉旋轉(zhuǎn)：扇葉直接安裝于電動機主軸之上，可實現(xiàn)其高速旋轉(zhuǎn)運動。5俯仰運動：設(shè)計了一個外置手調(diào)俯仰角按鈕，將其置于風(fēng)扇立柱與扇頭相接處，順時針轉(zhuǎn)動調(diào)

8、節(jié)為增大仰角，逆時針旋轉(zhuǎn)為增大俯角。七傳動方案的設(shè)計及計算經(jīng)過電動機的運轉(zhuǎn)，所有動力都來源于電動機，在經(jīng)過一對錐齒輪的傳動，實現(xiàn)減速將動力傳給搖頭機構(gòu)，在由一個錐齒輪將動力傳到凸輪機構(gòu)上，最后傳到雙搖桿機構(gòu)實現(xiàn)左右搖頭運動。滑銷離合器實現(xiàn)風(fēng)扇搖頭的控制，當(dāng)滑銷下滑實現(xiàn)搖頭，上提則停止搖頭。外置手調(diào)俯仰角按鈕置于風(fēng)扇立柱與扇頭相接處，順時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)為增大仰角，逆時針旋轉(zhuǎn)為增大俯角。計算：（1）根據(jù)速比系數(shù)K計算極位角。由式知，其中K = 1.025（2）選擇合適的錐齒輪齒數(shù)由齒輪傳動比i12=w1/w2=z2/z1，即可求得用于減速的錐齒輪2的齒數(shù)，最終要達到將1450r/min的轉(zhuǎn)數(shù)降至10r

9、/min的轉(zhuǎn)數(shù)的目的。而在設(shè)計時，齒輪3和齒輪2的齒數(shù)可以設(shè)計成相同，也就是傳動比為1，齒輪3只是用于將傳動動力由豎直轉(zhuǎn)成水平方向。（3）凸輪的軌道設(shè)計圖 8：凸輪軌跡的展開圖八方案的對比及評價（最后的組合方案）圖9：組合圖（方案一） 圖10：組合對照立體圖我設(shè)計的是方案一，它最大的特點是它只采用一對錐齒輪機構(gòu)就實現(xiàn)了改變和減速作用。采用錐齒輪機構(gòu)可以使扇頭結(jié)構(gòu)緊湊，有確定的傳動比等優(yōu)點。其次，采用滑銷離合器實現(xiàn)是否搖頭控制，結(jié)構(gòu)比較簡單，使用方便，經(jīng)濟又實惠，還有制作起來也比較的簡單。同時，采用雙搖桿機構(gòu)實現(xiàn)扇頭的左右擺動，可以實現(xiàn)較大范圍的轉(zhuǎn)動。制作起來經(jīng)濟且精度要求不是很高便于制造。我自

10、己認為我的設(shè)計不足之處是電風(fēng)扇的俯仰運動要靠手動來調(diào)節(jié)，在此我采用的是外置手調(diào)俯仰角按鈕，不過實際操作起來也很簡單，他可根據(jù)自己的需要來任意角度的調(diào)節(jié)俯仰角。 圖11 組裝圖（方案二）對于方案二，此方案的特點是它采用兩對普通的直齒圓柱齒輪機構(gòu)就實現(xiàn)了減速作用，圓柱直齒輪易于制造，有確定的傳動比等優(yōu)點。其次，采用滑銷離合器實現(xiàn)是否搖頭控制，結(jié)構(gòu)比較簡單，使用方便，經(jīng)濟又實惠，還有制作起來也比較的簡單。而且圓弧軌道的制造也很容易。缺點：電風(fēng)扇的俯仰運動要靠手動來調(diào)節(jié)，在此我采用的是外置手調(diào)俯仰角的旋鈕。此外如果風(fēng)扇的擺角需要很大的時，所需的圓弧軌道長，所需的空間大。圖12：為風(fēng)扇運動機構(gòu)簡圖（方案

11、三）1-同步電機；2-曲柄；3-俯仰連桿；4-俯仰搖桿（兼風(fēng)扇電機架）；5-扇葉；6-主電動機；7-蝸桿；8-蝸輪（偏心輪）；9-左右搖頭搖桿。 對于方案三，我覺得用了兩個電動機，雖然運動較為簡單化了，可是在加工制作時兩個電動機的位置不好排版，還有就是用了兩個電動機振動肯定會加大，產(chǎn)生一定的噪音。另外此方案由于蝸輪蝸桿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，常需要用較貴的減磨耐磨材料來制作渦輪，結(jié)構(gòu)比較的復(fù)雜，制作精度要求高，使用的工具費用昂貴，成本高。兩個電動機的使用，增加了制造成本，比較耗能，連桿機構(gòu)有急回性質(zhì)，搖頭速度不均勻，所占空間比較大，影響視覺美感。

12、綜合考慮，最后我選擇方案一作為此次設(shè)計的最后方案。九設(shè)計體會 這次設(shè)計經(jīng)歷了一個多星期，在這段時間里我各方各面都得到了訓(xùn)練，對機械原理更加深入了解，使我們的閱歷增加了很多。我們通過自己親手設(shè)計擺脫了以往書本上學(xué)習(xí)的約束。 這次設(shè)計使我們明白了想要做好課程設(shè)計必須要有深厚的基礎(chǔ)，不然做起來真的很麻煩，設(shè)計剛開始時因為基礎(chǔ)不牢固我們走了很多的彎路。這次設(shè)計成功后，我仿佛經(jīng)過了一次長途旅程到達終點，感覺眼前一亮，特別的舒服。這次設(shè)計讓我明白干任何事都要有耐心，要仔細，課程設(shè)計有很多次讓我感到心煩，但我們還是堅持下來了。短短一周課程設(shè)計，使我們發(fā)現(xiàn)了自己掌握的知識如此缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能

13、力如此不足，以后我會更加努力學(xué)習(xí)。機械原理課程設(shè)計是我們較全面系統(tǒng)的掌握和深化機械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們學(xué)生機械運動方案設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計和應(yīng)用計算機對工程實際中各種機構(gòu)進行分析和設(shè)計能力的一門課程。經(jīng)過這幾天的學(xué)習(xí)，讓我們初步了解了機械設(shè)計的全過程，可以初步的進行機構(gòu)選型組合和確定運動方案；使我們將機械原理課程各章節(jié)的理論和方法融會貫通起來，進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；培養(yǎng)了我們綜合運用所學(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)新的能力。在這幾天的機械設(shè)計中，我們深感自己的不足，認識到理論與實際的差別，只要理論與實際相結(jié)合，充分發(fā)展多動手，多進行鍛煉，才能終有所得。機械原理課程設(shè)計結(jié)合一種簡單機器功能分析、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的設(shè)計過程，進一步鞏固、掌握并初步運用機械原理的知識和理論，對分析、運算、繪圖、文字表達及技術(shù)資料查詢等諸方面的獨立工作能力進行初步的訓(xùn)練，培養(yǎng)理論與實際相結(jié)合、應(yīng)用計算