電扇搖頭裝置課程設(shè)計(jì)

1、機(jī) 械 原 理 課 程 設(shè) 計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)起止日期： 2014 年 6 月 24日 至 2014 年 6 月 29日學(xué)生姓名學(xué)號(hào)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)班級(jí)機(jī)械1203班成績指導(dǎo)教師(簽字)機(jī)械工程學(xué)院（部）2014年06 月 29 日目 錄一設(shè)計(jì)要求 3二 設(shè)計(jì)任務(wù) 3三功能分解 4四選用機(jī)構(gòu) 4 4-1. 減速機(jī)構(gòu)選用 5 4-2. 離合器選用 54-3. 搖頭機(jī)構(gòu)選用 84-4.機(jī)構(gòu)組合9五機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10 5-1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 10 5-2.四桿位置和尺寸的確定 115-3.傳動(dòng)比的分配 13六搖頭裝置三維實(shí)體圖15七擺角調(diào)節(jié)17八總結(jié)17九參考文獻(xiàn)19臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝

2、置方案一設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇的搖頭裝置要求能左右旋轉(zhuǎn)。以實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)力下扇葉旋轉(zhuǎn)和搖頭動(dòng)作的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)效果。臺(tái)式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動(dòng)作。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(hào)電扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)擺角/（°）急回系數(shù)KC901.02二. 設(shè)計(jì)任務(wù) 按給定的主要參數(shù)，擬定機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案； 畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡圖； 分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動(dòng)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(dòng)的平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)角最大。并對平面

3、連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制運(yùn)動(dòng)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(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示或模型試驗(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。風(fēng)扇要搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)克采用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄作為主動(dòng)件（即風(fēng)扇轉(zhuǎn)子通過蝸輪蝸桿帶動(dòng)連桿傳動(dòng)），則其中一個(gè)搖桿的擺動(dòng)即實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動(dòng)。機(jī)架可取8090 mm。本方案具體機(jī)構(gòu)選用如下： 擺轉(zhuǎn)動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供，由于功率大，轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，故需減速裝置將電機(jī)的速度減慢傳給搖頭機(jī)構(gòu)（本方案選用標(biāo)準(zhǔn)直齒輪和蝸桿渦輪二級(jí)減速裝置）。 采用空間連桿機(jī)構(gòu)直接實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動(dòng)（本方案選用平

4、面四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)左右擺動(dòng)）。 同時(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的左右擺動(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)）。 四. 選用機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)方式采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。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：執(zhí)行構(gòu)件功能執(zhí)行機(jī)構(gòu)工藝動(dòng)作減速構(gòu)件減速標(biāo)準(zhǔn)直齒輪和蝸桿渦輪機(jī)構(gòu)周向運(yùn)動(dòng)滑銷執(zhí)行搖頭滑銷錐齒輪機(jī)構(gòu)上下運(yùn)動(dòng)連桿左右擺動(dòng)平面四桿機(jī)構(gòu)左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)4.1減速機(jī)構(gòu)選用 蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)直齒輪減速機(jī)構(gòu)蝸桿渦輪傳動(dòng)比大, 結(jié)構(gòu)緊湊，反行程具有自鎖性，傳動(dòng)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)，適用于高

5、速的傳動(dòng)場合，所以將其作為第一級(jí)減速機(jī)構(gòu)。又考慮第二級(jí)減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比小，是在低速的運(yùn)轉(zhuǎn)中，本方案采用標(biāo)準(zhǔn)直齒輪裝置作為第二級(jí)減速機(jī)構(gòu)。綜上，選擇蝸桿渦輪機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)直齒輪機(jī)構(gòu)作為減速機(jī)構(gòu)。4.2離合器選用方案一主要采用的滑銷上下運(yùn)動(dòng)，使得渦輪脫離蝸桿從而實(shí)現(xiàn)是否搖頭的運(yùn)動(dòng)。而方案二比方案一少用了一個(gè)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(dòng)，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)，所以我們選擇方案二。4.3搖頭機(jī)構(gòu)選用方案一方案二要實(shí)現(xiàn)扇頭的左右搖擺有很多運(yùn)動(dòng)方式可以選擇，如選用凸輪機(jī)構(gòu)，多桿機(jī)構(gòu)，滑塊機(jī)構(gòu)等等，但四桿機(jī)構(gòu)更容易制造，制造精度要求也不是

6、很高，并且四桿能夠擺幅，且制造成本較低，所以首選四桿機(jī)構(gòu)，從以上兩個(gè)簡圖中，我們不難看出方案一比方案二多了一個(gè)長輪盤，所以方案二更好。4.4機(jī)構(gòu)組合如圖所示，電機(jī)裝在搖桿1上，鉸鏈B處裝有一個(gè)渦輪，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)軸上的蝸桿帶動(dòng)渦輪，渦輪與小齒空套在同一根軸上，再又小齒輪帶動(dòng)大齒輪，而連桿2固定在大齒輪上，從而迫使連桿2繞B點(diǎn)作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，使連架桿1和3作往復(fù)擺動(dòng)，達(dá)到風(fēng)扇搖頭的目的。五機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.1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

7、雙搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)低副運(yùn)動(dòng)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(dòng)副仍為周轉(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延長共線即圖中所示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, 很容易到。 (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(gè)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(dòng)角度都小于360°5.2四桿位置和尺寸的確

8、定根據(jù)計(jì)算,極位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=1.78°, 如上圖所示BC,CD共線,根據(jù)題設(shè)機(jī)架AD長取80,再選取搖桿AB長為60，根據(jù)方案設(shè)計(jì)，D的位BA B為90°，易得到搖桿AB的兩個(gè)極限位置，如圖所示： 當(dāng)桿AB處在左極限時(shí), BC, CD共線,可得 LBC+ LCD=120.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=40. 由,式可得LBC為40, LCD為80, B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧 B B, LBC+LAD=120< LCD+LAB=140滿足條件最短桿與最長桿之和小于另外兩桿之和,

9、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。 根據(jù)題目要求，電風(fēng)扇搖頭周期T=10s,可得其角速度w為30rad/s，即BC桿繞B點(diǎn)角速度為30rad/s,而電機(jī)又裝在桿AB上，此時(shí)桿AB走過一個(gè)周期，即走180度，則帶動(dòng)電機(jī)來回?cái)[動(dòng)，且擺過的角度為90度。5.3傳動(dòng)比的分配其設(shè)計(jì)規(guī)定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min= 可得,W1=9106 rad/s 由上面可知連桿的角速度WAB=36Rad/s, 而電動(dòng)機(jī)的角速度w= 151.8rad/s 所以總傳動(dòng)比 i = 241由此把傳動(dòng)比分配給蝸輪蝸桿與齒輪傳動(dòng), 其中,蝸渦輪蝸桿的傳動(dòng)比i1=W1/W2 = 51.，齒輪的傳

10、動(dòng)比i2 = w2/w3 = 5.0（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 = 1.0則蝸桿分度圓直徑d1=18 直徑系數(shù)q=18傳動(dòng)比 i i = 51蝸桿頭數(shù) z1 z1 = 1 蝸輪齒數(shù) z2 z2 = i z1 = 51 中心距 a a = (q+Z2)m/2 =34.5蝸桿軸向齒形角 =20°蝸桿蝸輪齒頂高 ha1 ha2 ha1 = ha2 =ha*m =1 蝸桿蝸輪齒根高 hf1 hf2 hf1 = hf2= (ha*+c*)m =1.25 蝸桿蝸輪分度圓直徑 d1 d2 d1=qm=18X1=18 d2=mz2=1 X 51=51蝸桿渦輪

11、齒頂圓直徑da1 da2 da1=(q+2 ha*)m =20 da2=(z2+2 ha*)m=53蝸桿蝸輪齒根圓直徑 df1 df2 df1=m（q-2h a*-2 c*)=15.5 df2= m（z2-2h a*-2 c*)=48.5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=30（2）齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù)題設(shè)要求以及渦輪的角速度，可得齒輪傳動(dòng)比齒輪的傳動(dòng)比i2 = W2/W3 = 5.0, 以及大小齒輪安裝位置, 小齒輪的齒數(shù)等于17。齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算 傳動(dòng)比 i i=5.0小

12、齒輪齒數(shù)Z1=17 大齒輪齒數(shù)Z2 =85分度圓 d1 d2 d1= mz1=17 d2= mz2=85齒頂高 ha ha1= ha2= ha*m=1 齒根高 hf hf1= hf2= (ha*+c*)m=1.25 齒全高 h h1=ha1+hf1=2.25 齒頂圓直徑 da da1=d1+2ha1=19 da2=d2+2ha2=87齒根圓直徑 df df1=d1-2hf1=14.5 df2=d2-2hf2=82.5中心距 a a=m(Z1+Z2)=51齒輪兩端面寬度 b b=20六搖頭裝置三維實(shí)體圖七：擺角調(diào)節(jié)方案擺角的調(diào)節(jié)只需改變其中桿的長度即可達(dá)到調(diào)節(jié)目的，如下圖所示，假設(shè)AB、CD長度

13、不變，僅調(diào)節(jié)連桿BC的長度，則BD=80+BC;BD=80-BC。根據(jù)三角函數(shù)求角公式及規(guī)定轉(zhuǎn)角則可求出BC的長度，B、C為大齒輪上的固定點(diǎn)，則只需在大齒輪上設(shè)計(jì)制作不同的連接點(diǎn)，根據(jù)需要連接B、D兩點(diǎn)，則可調(diào)節(jié)擺角。八總結(jié)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，回望這短暫的幾天時(shí)間學(xué)習(xí)，我們學(xué)到的東西不少。通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我們對機(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，以及和組員一起討論最終把問題都解決了。這次設(shè)計(jì)給我們一個(gè)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(gè)章節(jié)分開來理解。通過這個(gè)

14、實(shí)踐我學(xué)得了好多，同時(shí)認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，不僅加深了對課程的理解程度而且也激起了我們學(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(dòng)作確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評定、機(jī)構(gòu)尺寸綜合、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)等，使我們學(xué)生通過一臺(tái)機(jī)器的完整的運(yùn)動(dòng)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(shí)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(shí)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)，讓我們認(rèn)識(shí)到自己掌握的知識(shí)還很缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)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(shí)也充分認(rèn)識(shí)到理論是實(shí)際的差別，只有理論聯(lián)系實(shí)際，才能更好的提