機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)臺式電風(fēng)扇搖頭裝置

機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)臺式電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)臺式電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)臺式電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)臺式電風(fēng)扇搖頭裝置編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:成都理工大學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)訓(xùn)練=1\*ROMANI設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：臺式電風(fēng)扇擺頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：陳朋專業(yè)：14級機(jī)械工程學(xué)號：20624指導(dǎo)教師：劉念聰日期：2016年12月28日目錄 第一章：要求和任 3一．設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) 3二．設(shè)計(jì)方案提示 3三．設(shè)計(jì)任務(wù) 4四：注意事項(xiàng) 4第二章：機(jī)構(gòu)的選用 5一、擺頭機(jī)構(gòu)： 5二、傳動機(jī)構(gòu) 7第三章：機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8一、四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 8二、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)： 11三、傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 14第四章：機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析 18一、四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析： 18二、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析： 20第五章：方案的確 22一、比較兩種方案并選取方案： 22二、機(jī)構(gòu)簡圖 22總結(jié) 23參考文獻(xiàn) 24第一章：要求和任務(wù)一．設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置，風(fēng)扇的直徑為300mm，電扇電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇搖頭周期t=10s。電扇擺動角度ψ，仰俯角度φ與急回系數(shù)K的設(shè)計(jì)要求及任務(wù)分配表見下表.表:臺式電風(fēng)扇擺頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)方案號電扇搖擺轉(zhuǎn)動擺角ψ/(°)急回系數(shù)KA80B85C90D95E100F105我選擇方案B：擺角為ψ=85°，急回系數(shù)K=。二．設(shè)計(jì)方案提示：常見的搖頭機(jī)構(gòu)有杠桿式、滑塊式、撳拔式等。本設(shè)計(jì)可采用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。由裝在電動機(jī)主軸尾部的蝸桿帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，渦輪和小齒輪做成一體，并以四桿機(jī)構(gòu)的連桿作為原動件，則機(jī)架、兩個(gè)連架桿都做擺動，其中一個(gè)連架桿相對于機(jī)架的擺動即是擺頭動作。機(jī)架可取80—90mm。三．設(shè)計(jì)任務(wù)：1．至少提出兩種方案，然后進(jìn)行方案分析評比，選一種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)；2．設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖。3．編寫課程設(shè)計(jì)說明書。（用A4紙張，封面用標(biāo)準(zhǔn)格式）4．機(jī)械傳動系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸計(jì)算。四：注意事項(xiàng)每位同學(xué)按照課程設(shè)計(jì)后最好準(zhǔn)備一個(gè)專用筆記本，把課程設(shè)計(jì)中查閱、摘錄的資料。初步的計(jì)算以及構(gòu)思的草圖都記錄在案，這些資料是整理設(shè)計(jì)說明書的基本素材。課程設(shè)計(jì)中所需知識可能超出?機(jī)械原理?課程課堂講述的基本內(nèi)容，同學(xué)應(yīng)通過自學(xué)補(bǔ)充有關(guān)知識。推薦參考資料?機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊?鄒慧君主編高等教育出版社。需要上交的資料包括：(1)設(shè)計(jì)說明書1份；（打?。?2)設(shè)計(jì)方案草圖1份；（手寫）(3機(jī)械運(yùn)動方案圖樣（A3大小）1份，及主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)動簡圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動線圖、機(jī)構(gòu)的受力分析等。（按照標(biāo)準(zhǔn)格式打?。┑诙拢簷C(jī)構(gòu)的選用為完成風(fēng)扇左右擺動的吹風(fēng)需要實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動功能要求：在扇葉旋轉(zhuǎn)的同時(shí)扇頭能左右擺動一定的角度，因此，應(yīng)設(shè)計(jì)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)。一、擺頭機(jī)構(gòu)：杠桿式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)。曲柄搖桿機(jī)構(gòu)(b)雙曲柄機(jī)構(gòu)(c)雙搖桿機(jī)構(gòu)在本次課程設(shè)計(jì)中由于電動機(jī)既要做風(fēng)扇的動力輸出件，又要做搖頭機(jī)構(gòu)的動力輸出件，即搖頭機(jī)構(gòu)的原動件要隨著風(fēng)扇擺動，所以選用四桿機(jī)構(gòu)中的雙搖桿機(jī)構(gòu)作為搖頭機(jī)構(gòu)。凸輪機(jī)構(gòu)：盤行凸輪、圓柱凸輪。盤行凸輪機(jī)構(gòu)(b)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)本次課程設(shè)計(jì)采用圓柱凸輪機(jī)構(gòu)。二、傳動機(jī)構(gòu)根據(jù)給定的條件電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1450r/min，而擺頭機(jī)構(gòu)的周期T=10s。n0=EQ\F(1,T)=s=6r/min由此可得傳動機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)的傳動比。i=n/n0=1450/6=可得出傳動比較大。在本期?機(jī)械原理?中，主要學(xué)習(xí)的傳動機(jī)構(gòu)是齒輪傳動，不管是直齒圓柱齒輪、斜齒圓柱齒輪還是直齒圓錐齒輪，其傳動比都比較小，圓柱齒輪的傳動比范圍i=3-6，圓錐齒輪的傳動比范圍i=2-3。而能實(shí)現(xiàn)較大傳動比的有蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)(圖，它做減速器的傳動比范圍i=5-70。由蝸桿蝸輪與圓柱齒輪結(jié)合便可實(shí)現(xiàn)上述較大傳動比的傳動。圖、蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)第三章：機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)一、四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的四桿機(jī)構(gòu)是帶有整轉(zhuǎn)副的雙搖桿機(jī)構(gòu)。四桿機(jī)構(gòu)具有整轉(zhuǎn)副的條件：①最長桿與最短桿之和≤另外兩桿之和；②形成周轉(zhuǎn)副的桿中必有一桿為最短桿。滿足具有整轉(zhuǎn)副的雙搖桿機(jī)構(gòu)的條件是：最長桿與最短桿之和≤另外兩桿之和；②機(jī)架為最短桿的對邊。如圖所示的機(jī)構(gòu)的以構(gòu)件2作為原動件的機(jī)構(gòu)為具有整轉(zhuǎn)副的雙搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)給定的數(shù)據(jù)電扇擺角Ф=850，急回系數(shù)k=，根據(jù)急回特性急回系數(shù)k=（1800+θ）/（1800-θ）可得出θ=1800EQ\F(k-1,k+1)=1800EQ\F,+1)=根據(jù)極位夾角θ和擺角Ф，機(jī)架尺寸取90mm。做出兩極位時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：∠B’AB’’=850，∠C’DC’’=由于∠C’DC’’的值極小，近視取0.C為B’B’’的中點(diǎn)AB’=AB’’，構(gòu)件AB的長為LAB,構(gòu)件BC的長為LBC，構(gòu)件CD的長為LCD，則有:LBC=B’C=CB’’=LABsin=AB’AC=AB’LCD=CD=取不同的LAB的值：LAB(mm)LBC(mm)AC(mm)LCD(mm)101520253035對上述數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整，通過LAB、LBC、LCD的值，在機(jī)架取90mm時(shí)，即LAD=90mm，計(jì)算極位夾角θ和風(fēng)扇擺角Ф：∠C’DC’’=∠ADC’’-∠ADC’∠B’AB’’=∠B’AD-∠B’’AD∠ADC’=arcos[]∠ADC’’=arcos[]∠B’AD=arcos[]∠B’’AD=arcos[]LAB（mm）LBC（mm）LCD（mm）θ=C’DC’’°Ф=∠B’AB’’°1079015108920892517883020873586根據(jù)上面反饋的數(shù)據(jù)，而在本次課程設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的最終目的是達(dá)到風(fēng)扇左右擺動角度Ф，而急回特性次之，因此選用設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)組是LAD=20mm、LBC=、LCD=89mm、∠Ф=和∠θ=。根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：二、凸輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：為滿足機(jī)構(gòu)的左右擺動，設(shè)計(jì)如下結(jié)構(gòu)的圓柱凸輪機(jī)構(gòu)：h為圓柱凸輪的行程，R為凸輪圓柱體的半徑，2R為凸輪圓柱體的周長。在此選擇R=20mm。圓柱凸輪機(jī)構(gòu)擺動到兩極限時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：通過兩極限位置畫出其簡化位置圖如下，便于計(jì)算機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件長。根據(jù)幾何圖形得到其關(guān)系圖：h為凸輪的行程，∠B’AB’’=850∠B’AC=∠B’’AC=LAB==∠ADB=arcsin（LCD=取不同的h的值，得到各構(gòu)件不同的長度：h（mm）（mm）∠ADB’()(mm)10152025303540從上面數(shù)據(jù)表中選取h=25mm，LAB=,LCD=，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整h=25mm，LAB=35mm,LCD=87mm。三、傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：此設(shè)計(jì)中采用蝸桿蝸輪和齒輪傳動，其機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖：由于風(fēng)扇的擺動的周期T=10s，可得出齒輪4的轉(zhuǎn)速n4=s=6r/min,由于電風(fēng)扇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1450r/min，所以蝸桿1的轉(zhuǎn)速n1=1450r/min，由此可得出其傳動比：i14===，i14==。為便于制造蝸桿采用單頭蝸桿，即Z1=1，為了讓機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)更緊湊齒輪的尺寸越小越好，為達(dá)到傳動比只有Z3取得越小才能使得Z2、Z4越小，機(jī)構(gòu)的尺寸才越小，但為讓其不發(fā)生根切Z3≥17，取不同的Z3的值:17191843502021507522由于Z2、Z4為齒數(shù)，所以Z2Z4為整數(shù)，，因此取Z3=18為佳，由于單頭蝸桿蝸輪蝸輪的的齒數(shù)Z的取值范圍為5-70，Z3=18時(shí)，得出Z2Z4=4350,取不同的Z2、Z4的值：64587562566054根據(jù)上面數(shù)據(jù)，取Z2=58、Z4=75。蝸桿與蝸輪轉(zhuǎn)動比的取值范圍5-70，圓柱齒輪的傳動比的取值范圍3-6，由齒數(shù)得其齒輪嚙合的傳動比：i12===58i34===其傳動比在其取值范圍之內(nèi)。模數(shù)的選擇:模數(shù)的選擇原則：①優(yōu)先選擇第一系列，其次選擇第二系列，盡可能的不用括號內(nèi)模數(shù)；②若沒有計(jì)算出來的模數(shù)，選出來的模數(shù)就大不就小。模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)系列（GB/T—2008）第一系列1234568101216202532第二系列791114182228蝸桿模數(shù)系列表第一系列12456810162025第二系列3671214蝸桿蝸輪正確嚙合的條件：①、m1=m2，，；②、兩者螺旋線的旋向相同。兩圓柱直齒輪正常嚙合的條件：m3=m4，。因此齒輪的模數(shù)選擇m1=m2=，m3=m4=1。蝸桿的壓力角采用阿基米德蝸桿壓力角=200，選其螺旋角=150（蝸桿蝸輪螺旋角的取值范圍50-200）。而在模數(shù)為時(shí)，蝸桿的分度圓選擇d1=20mm。圓柱齒輪的壓力角選擇標(biāo)準(zhǔn)壓力角=200。齒輪尺寸參數(shù)表：名稱蝸桿1蝸輪2齒輪3齒輪4齒數(shù)ZZ1=1Z2=58Z3=18Z4=75壓力角200200200200模數(shù)m1=m2=m3=1m4=1分度圓直徑d1=20mmd2=m2=d3=m3=18mmd4=m3=75mm基圓直徑db2=d1cosdb3=d3cosdb4=d4cos齒頂高系數(shù)1111頂隙系數(shù)c*標(biāo)準(zhǔn)中心距α=d1+d2=α=d3+d4=93mm第四章：機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析一、四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動分析：分析任意時(shí)刻的速度和加速度：令桿AB的角速度為AB，桿CD的角速度CD，桿BC的角速度為。=+大?。骸谭较颍骸虲D⊥AB⊥BCVCB=·LBC=s×=×10-3m/s根據(jù)上面關(guān)系畫出速度矢量關(guān)系：選擇比例尺μ==1/2SVC=×1/2s=×10-3m/sVB=×1/2s=×10-3m/sAB===sCD===s加速度分析：由于桿BC做勻速圓周運(yùn)動，所以BC的角加速度BC=0，即a=0。+=++大?。骸獭獭谭较颍骸虲DC→D⊥ABB→AC→Ba===s2a===×10-3m/s2a===×10-3m/s2 選擇比例尺μ==1/10s2其加速度矢量關(guān)系圖：a=×1/10s2=×10-3m/s2a=×1/10s2=×10-3m/s2AB===s2CD===s2二、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析：其任意時(shí)刻的速度加速度分析VC===5×10-3m/sVBC===×10-3m/s=+大小√√方向⊥AB⊥CD選擇比例尺μ==1/2S，做速度矢量圖：VB=×1/2s=×10-3m/sAB===sCD===s第五章：方案的確定一、比較兩種方案并選取方案：結(jié)構(gòu)上：四桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，只需要滿足機(jī)構(gòu)的力學(xué)即可，對于加工要求低；圓柱凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對加工要求較高，加工比較復(fù)雜。運(yùn)動上：四桿機(jī)構(gòu)能夠基本滿足風(fēng)扇擺頭的運(yùn)動規(guī)律，其原動件為連桿，不會出現(xiàn)死點(diǎn)位置；而圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的急回特性相對于四桿機(jī)構(gòu)較差。機(jī)械效率上：四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)連桿質(zhì)量較輕，原動件可直接與傳動機(jī)構(gòu)的齒輪焊接，在傳動中這一級傳動基本沒有能量損失；而圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的圓柱凸輪質(zhì)量較重，其原動件只能與傳動機(jī)構(gòu)的輸出齒輪同軸，使其對能量的消耗增加，機(jī)械效率相對較低。經(jīng)過以上對比，我選用方案一（雙搖桿機(jī)構(gòu)）。二、機(jī)構(gòu)簡圖：總結(jié)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，回望