臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

可編輯版/可編輯版課程設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)構(gòu)姓名：_____________學(xué)號(hào)：_____________專(zhuān)業(yè)：_____________指導(dǎo)教師：_____________臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)是從電風(fēng)扇設(shè)計(jì)開(kāi)始的,也是電風(fēng)扇設(shè)計(jì)中最重要的部分,對(duì)于電風(fēng)扇的研究,國(guó)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(jìn)一步完善。本文首先對(duì)搖頭電風(fēng)扇的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀以及其類(lèi)型和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹,然后介紹了設(shè)計(jì)準(zhǔn)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(jī)構(gòu),包括平面搖桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)原則；其次根據(jù)已知原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,分配傳動(dòng)比,選擇合適的機(jī)構(gòu),如蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)以及齒輪機(jī)構(gòu),根據(jù)傳動(dòng)比確定它們的基本參數(shù),設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)平面四桿機(jī)構(gòu),然后在實(shí)驗(yàn)室組建仿真機(jī)構(gòu)模型,觀察所設(shè)計(jì)的尺寸是否滿足所需的運(yùn)動(dòng)軌跡,再就制作臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭平面機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示,通過(guò)圖解法研究各桿件的運(yùn)動(dòng),進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,最后總結(jié)并講述了電風(fēng)扇的未來(lái)展望。關(guān)鍵詞：平面搖桿機(jī)構(gòu),傳動(dòng)比,蝸輪蝸桿,齒輪傳動(dòng),運(yùn)動(dòng)分析,動(dòng)態(tài)演示目錄第一章引言41.2.2電風(fēng)扇工作原理5第二章電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)62.1電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述62.2電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)原則[162.3電風(fēng)扇搖頭裝置方案擬定[2]72.3.1方案Ⅰ<平面連桿搖頭機(jī)構(gòu)>72.3.2方案Ⅱ<另一種平面連桿搖頭機(jī)構(gòu)>72.3.3對(duì)比分析選擇方案8第三章機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)93.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[593.1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本形式93.1.2平面雙搖桿機(jī)構(gòu)的分類(lèi)和極限位置分析93.1.3四桿位置和尺寸的確定103.2原動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)比的分配[6]113.2.1原動(dòng)機(jī)的選擇123.2.2傳動(dòng)比的分配143.3蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[6143.3.1蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)143.3.2蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算143.3.3渦輪蝸桿建模163.4齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)17齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和選用原則173.4.2齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算173.4.3齒輪機(jī)構(gòu)的建模18第四章平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析194.1概述194.2平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析[8]19第五章電風(fēng)扇整體模型的建立245.1電風(fēng)扇零件的模型建立24第六章參考文獻(xiàn)33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(lái),相較人們對(duì)空調(diào)的普遍關(guān)注,電風(fēng)扇市場(chǎng)就有點(diǎn)門(mén)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(duì)較好、功耗相對(duì)較低的電風(fēng)扇仍然存在很大的市場(chǎng)。所以有必要研究電風(fēng)扇的發(fā)展。電風(fēng)扇又稱(chēng)電扇,用于散熱,夏天用它來(lái)清涼為好,還可用來(lái)驅(qū)散室內(nèi)熱氣。1882年,美國(guó)紐約的克羅卡日卡齊斯發(fā)動(dòng)機(jī)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(guó)的?？税l(fā)動(dòng)機(jī)及電氣公司,研制成功世界上最早的齒輪驅(qū)動(dòng)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(xiāo)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(gè)性化,塔式氣流扇尊貴典雅,卡通臺(tái)扇嬌巧可愛(ài),而電腦控制、自然風(fēng)、睡眠風(fēng)、負(fù)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(lái)做文章,并在此基礎(chǔ)上增加了照明、驅(qū)蚊等更多的實(shí)用功能。據(jù)統(tǒng)計(jì),市場(chǎng)成熟度頗高的電風(fēng)扇行業(yè)在國(guó)內(nèi)仍然存在著相當(dāng)大的市場(chǎng)容量,但由于這個(gè)行業(yè)技術(shù)比較陳舊,外觀固定單一,市場(chǎng)上常見(jiàn)的落地扇、轉(zhuǎn)頁(yè)扇、臺(tái)扇、壁扇、樓頂扇、吊扇這幾個(gè)傳統(tǒng)類(lèi)型電風(fēng)扇的外觀和功能的同質(zhì)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重,嚴(yán)重影響和制約了這個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展和提升。但近年來(lái)一些主流企業(yè)開(kāi)始有所覺(jué)察,他們通過(guò)積極創(chuàng)新,突破老式的傳統(tǒng)設(shè)計(jì),紛紛開(kāi)發(fā)出了一系列更富創(chuàng)新力,更具差異化個(gè)性的新產(chǎn)品,以求繼續(xù)做大蛋糕和進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)。1.2電風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)與工作原理電風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)如圖1.1所示,臺(tái)扇由扇葉、網(wǎng)罩、扇頭、調(diào)速機(jī)構(gòu)、底座等部分組成,扇頭是臺(tái)扇中最復(fù)雜、最重要的部件,由電動(dòng)機(jī)、前后端蓋及搖頭機(jī)構(gòu)等構(gòu)成,而吊扇主要由扇頭、上下罩、吊桿、吊攀以及獨(dú)立安裝的調(diào)速器組成。轉(zhuǎn)頁(yè)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(tái)扇的基本結(jié)構(gòu)電風(fēng)扇工作原理電風(fēng)扇工作時(shí)〔假設(shè)房間與外界沒(méi)有熱傳遞室內(nèi)的溫度不僅沒(méi)有降低,反而會(huì)升高。讓我們一塊來(lái)分析一下溫度升高的原因：電風(fēng)扇工作時(shí),由于有電流通過(guò)電風(fēng)扇的線圈,導(dǎo)線是有電阻的,所以會(huì)不可避免的產(chǎn)生熱量向外放熱,故溫度會(huì)升高。但人們?yōu)槭裁磿?huì)感覺(jué)到?jīng)鏊?？因?yàn)槿梭w的體表有大量的汗液,當(dāng)電風(fēng)扇工作起來(lái)以后,室內(nèi)的空氣會(huì)流動(dòng)起來(lái),所以就能夠促進(jìn)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(huì)感覺(jué)到?jīng)鏊?。風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),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(gè)壓力差,就推動(dòng)空氣向前,形成風(fēng)了。第二章電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述搖頭機(jī)構(gòu)由減速機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)與過(guò)載保護(hù)裝置組成,形式有兩種:離合式與撥式。隨著時(shí)代的發(fā)展,電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)也不僅僅限于這些,例如就有一種電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu),包括電動(dòng)機(jī)、齒箱總成、搖頭連桿,電動(dòng)機(jī)及齒箱總成安裝在Ｙ型支架上,Ｙ型支架固定在連接頭上,其中搖頭連桿一端與Ｙ型支架連接,另一端通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與齒箱總成連接。所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是受齒箱總成控制的做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的上下曲柄蓋,曲柄蓋與連桿配合推動(dòng)電風(fēng)扇做復(fù)合搖頭運(yùn)動(dòng)。由于采用機(jī)械式傳動(dòng)取代了同步電機(jī),使性能更穩(wěn)定、質(zhì)量更可靠,且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。還有一種可調(diào)搖頭角度的電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu),包括連于連桿一端的搖臂輪,以及活動(dòng)連于撥輪墊孔內(nèi)的中心軸,實(shí)現(xiàn)了電風(fēng)扇搖頭擺動(dòng)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(jì)原則[1]1>各構(gòu)件應(yīng)最簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)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(dòng)擺頭、送風(fēng)角度可調(diào);7>噪音低、可定時(shí)。2.3電風(fēng)扇搖頭裝置方案擬定[2]考慮到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度較低和電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性,選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動(dòng)機(jī)。臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置的主要機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)?？梢杂卸喾N多樣的設(shè)計(jì)方案,圖2.1—2.4給出了四種可用于搖頭裝置運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案。方案Ⅰ<平面連桿搖頭機(jī)構(gòu)>圖2.3平面四桿搖頭機(jī)構(gòu)圖2.3所示為電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)原理,電動(dòng)機(jī)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(jī)構(gòu)ABCD。蝸桿隨扇葉同軸轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)BC作為主動(dòng)件繞C點(diǎn)擺動(dòng),使搖桿AB帶電動(dòng)機(jī)及扇葉一起擺動(dòng),實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)扇葉和搖頭機(jī)構(gòu)。該方案主要特點(diǎn)：〔1是一種平面連桿機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便,能承受較大載荷;〔2有渦輪蝸桿機(jī)構(gòu),傳動(dòng)比大,結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)性平穩(wěn),無(wú)噪聲,反形成具有自鎖性,但傳動(dòng)效率低,磨損較嚴(yán)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。方案Ⅱ<另一種平面連桿搖頭機(jī)構(gòu)>圖2.4平面四桿搖頭機(jī)構(gòu)如圖2.4所示上面一種搖頭機(jī)構(gòu)方案和傳動(dòng)比的大小,方案Ⅱ應(yīng)用在傳動(dòng)比大的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。由已知條件和運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)行四連桿機(jī)構(gòu)的尺寸綜合,計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等,繪出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)中,電機(jī)裝在搖桿1上,鉸鏈B處裝有一個(gè)蝸輪。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),電機(jī)軸上的蝸桿帶動(dòng)蝸輪,蝸輪與小齒輪空套在同一根軸上,再由小齒輪帶動(dòng)大齒輪,而大齒輪固定在連桿上,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。它具有方案Ⅰ的特點(diǎn)。對(duì)比分析選擇方案對(duì)以上四種方案進(jìn)行比較,綜合其優(yōu)缺點(diǎn),本次設(shè)計(jì)選用方案Ⅱ,原因如下:采用平面連桿機(jī)構(gòu),使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;2>有蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu),傳動(dòng)比大,結(jié)構(gòu)緊湊,傳動(dòng)性平穩(wěn),無(wú)噪聲,反形成具有自鎖性,但傳動(dòng)效率低,磨損較嚴(yán)重,蝸桿軸向力大;3>齒輪的應(yīng)用使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比減小;4整個(gè)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便,節(jié)省成本。第三章機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[5]3.1.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本形式如圖3.1所示,鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)構(gòu)件固定而組成。被固定件4稱(chēng)為機(jī)架,與機(jī)架直接鉸接的兩個(gè)構(gòu)件1和3稱(chēng)為連架桿,不直接與機(jī)架鉸接的構(gòu)件2稱(chēng)為連桿。連架桿如果能作整圈運(yùn)動(dòng)就稱(chēng)為曲柄,否則就稱(chēng)為搖桿。其類(lèi)型可分為:圖3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)1>曲柄搖桿機(jī)構(gòu):在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,若兩個(gè)連架桿中的一個(gè)為曲柄,另一個(gè)為搖桿,則稱(chēng)之為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。2>雙曲柄機(jī)構(gòu):在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,若兩個(gè)連架桿均為曲柄,則稱(chēng)為雙曲柄機(jī)構(gòu).當(dāng)兩曲柄的長(zhǎng)度相等且平行<即其他兩桿的長(zhǎng)度也相等>時(shí),稱(chēng)為平行雙曲柄機(jī)構(gòu).若雙曲柄機(jī)構(gòu)的對(duì)邊桿長(zhǎng)都相等,但不平行,則稱(chēng)為反向雙曲柄機(jī)構(gòu)。3>雙搖桿機(jī)構(gòu):在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,若兩個(gè)連架桿均為搖桿,則稱(chēng)之為雙搖桿機(jī)構(gòu),其中在電風(fēng)扇搖頭裝置中用到了雙搖桿機(jī)構(gòu)。3.1.2平面雙搖桿機(jī)構(gòu)的分類(lèi)和極限位置分析按組成它的各桿長(zhǎng)度關(guān)系可分成兩類(lèi),第一類(lèi)是符合曲柄存在條件,即符合格拉肖夫準(zhǔn)則的四桿運(yùn)動(dòng)鏈,而以其最短桿對(duì)邊的桿為機(jī)架組成的雙搖桿機(jī)構(gòu)。第二類(lèi)是不符合曲柄存在條件,即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和的四桿運(yùn)動(dòng)鏈,以其任意一桿為機(jī)架構(gòu)成的雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中常見(jiàn)的形式之一,在機(jī)械中有特殊曲柄存在的條件,機(jī)構(gòu)若成為雙搖桿機(jī)構(gòu),可通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn):<1>各桿長(zhǎng)度滿肖夫判別式,即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其它兩桿長(zhǎng)度之和。且以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架,即可得到雙搖桿機(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AB′C′D,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。圖3.2兩極限位置的確定<2>各桿長(zhǎng)度不滿足格拉肖夫判別式,即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其它兩桿長(zhǎng)度之和。則無(wú)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(méi)有整轉(zhuǎn)副存在,即兩搖桿與連架桿及連之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度都小于360°。3.1.3四桿位置和尺寸的確定由電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=750r/min,電扇搖頭周期T=10s。電扇擺動(dòng)角度ψ=100與急回系數(shù)k=1.03的設(shè)計(jì)要求,可知,級(jí)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(zhǎng)為70,確定AB的位置,然后讓搖桿AB逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)100°,即A′B′,再確定機(jī)架AD的位置,且LAD取90,注:AD只能在搖桿AB,A′B′的同側(cè)。當(dāng)桿AB處在左極限時(shí),BC,CD共線,LBC與LCD之和可以得出,即LBC+LCD=131①,當(dāng)AB處在右極限時(shí),即圖中A′B′的位置,此時(shí)BC,CD重疊,即LC′D′-LB′C′=25②,由①,②式可得LBC為53,LCD為78,B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧BB′,LBC+LAD=143<LCD+LAB=148滿足格拉肖夫判別式,且取最短桿BC的對(duì)邊AD為機(jī)架,符合第一類(lèi)平面雙搖桿機(jī)構(gòu)。圖3.4矢量法分析連桿角速度確定四根桿長(zhǎng)之后,畫(huà)出其一般位置如圖3.4所示,此時(shí)可根據(jù)理論力學(xué)知識(shí)求出桿AB,BC,CD的速度,已知VAB=WABLAB=<100°/180∏>*70=24.4mm/s,在下圖小三角行中,可求出WBC=0.27Rad/s。3.2原動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)比的分配[6]原動(dòng)機(jī)的選擇電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)大多數(shù)采用電容運(yùn)轉(zhuǎn)式交流單相異步電動(dòng)機(jī),主要由定子、轉(zhuǎn)子、蓋等組成,其結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。圖3.5電容式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖其設(shè)計(jì)規(guī)定轉(zhuǎn)速n=750r/min,可得,w=2∏n=78.5rad/s,通過(guò)查手冊(cè)<見(jiàn)表3.1>,可選擇所需的原動(dòng)機(jī)代號(hào)功率/w轉(zhuǎn)速/r*min-1效率<%>功率因數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電流/A聲功率級(jí)/Db<A>機(jī)座鐵心級(jí)數(shù)501240740470.900.51.5652260532.0701425750380.850.551.2602440451.5表3.1原動(dòng)機(jī)的選擇3.2.2傳動(dòng)比的分配由上面可知連桿的角速度WBC=0.27Rad/s,而電動(dòng)機(jī)的角速度w=78.5rad/s所以總傳動(dòng)比i=290由此可以把傳動(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=49.齒輪的傳動(dòng)比i2=w2/w3=5.93.3蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[6]3.3.1蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)又稱(chēng)蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu),由蝸桿及蝸輪組成,主要用于傳遞兩交錯(cuò)軸間的傳動(dòng)及動(dòng)力的空間嚙合傳動(dòng)裝置,通常兩軸的交錯(cuò)角為90°。蝸桿是具有梯形螺紋或接近梯形螺紋的螺桿,而蝸輪則是開(kāi)式螺母,所以蝸桿傳動(dòng)可以看成為螺桿螺母的傳動(dòng)。另外根據(jù)齒輪嚙合原理可知,羅干傳動(dòng)是由螺旋齒輪傳動(dòng)演變而來(lái)的。蝸桿傳動(dòng)具有以下特點(diǎn):1>傳動(dòng)比大,結(jié)構(gòu)緊湊.一般可實(shí)現(xiàn)i12=10—100,在不傳遞動(dòng)力的分度機(jī)構(gòu)中,i12可達(dá)500以上,因此結(jié)構(gòu)十分緊湊;2>傳動(dòng)平穩(wěn),無(wú)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);3>反行程具有自鎖性.當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角γ1小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí),機(jī)構(gòu)反行程具有自鎖性,即只能有蝸桿帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng),而不能有蝸輪帶動(dòng)蝸桿運(yùn)動(dòng);4>傳動(dòng)效率較低,磨損較嚴(yán)重。3.3.2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)mm=1.25傳動(dòng)比ii=49蝸桿頭數(shù)z1z1=1蝸輪齒數(shù)z2z2=iz1=49蝸桿直徑系數(shù)〔蝸桿特性系數(shù)qq=d1/m=16蝸桿變位系數(shù)x2x2=a/m–<d1+d2>/2m=-0.5中心距aa=<d1+d2+2x2m蝸桿分度圓導(dǎo)程角γtanγ=z1/q=mz1/d1=0.0625蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角γ′tanγ′=z1/<q+2x2>=0.0667蝸桿軸向齒形角αα=20°〔阿基米德圓柱蝸桿蝸桿<輪>法向齒形角αntanαn=tanαcosγ=0.363頂隙cc=c*m=0.2X1.25=0.25蝸桿蝸輪齒頂高h(yuǎn)a1ha2ha1=ha*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h(yuǎn)f1hf2hf1=<ha*+c*>m=1/2<d1-df1>=<1+0.2>X1.25=1.5hf2=1/2<d2-df2>=m<ha*-x2+c*>=1.25<1+0.5+0.2>=2.215蝸桿蝸輪分度圓直徑d1d2d1=qm=16X1.25=20d2=mz2=2a-d1-2x2m蝸桿蝸輪節(jié)圓直徑d1′d2′d1′=<q+2x2>m=d1+2x2md2′=61.25蝸桿、齒頂圓直徑da1蝸輪喉圓直徑da2da1=<q+2>m=22.5da2=<z2+2+2x2>m=62.5da1=d1+2ha1da2=d2+2ha2蝸桿蝸輪齒根圓直徑df1df2df1=d1-2hf1=17df2=d2-2hf2=57蝸桿軸向齒距pxpx=∏m=3.925蝸桿軸向齒厚sxsx=0.5∏m=1.96蝸桿法向齒厚snsn=sxcosγ=1.93蝸桿分度圓法向旋齒高h(yuǎn)n1hn1=m=1.25蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度ll>=<12+0.1z2>m=21.125蝸輪最大外圓直徑da2da2<=da2+2m=63.5蝸輪輪圓寬bb=0.75da1=16.883.3.3渦輪蝸桿建模3.4齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[7]3.4.1齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和選用原則齒輪傳動(dòng)與其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比,有以下優(yōu)點(diǎn):傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠,傳遞的圓周速度范圍較大;傳遞功率范圍可從幾瓦到十萬(wàn)千瓦;使用效率高,壽命長(zhǎng),結(jié)構(gòu)緊湊;可傳遞在空間任意配置的兩軸之間的傳動(dòng)。根據(jù)齒輪傳動(dòng)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。變位齒輪是在不改變齒輪基本參數(shù)<m、z、α>的條件下,切齒時(shí)只變動(dòng)刀具與坯的相對(duì)位置而加工出來(lái)的齒輪,在切制時(shí),刀具與被切齒輪間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪相同,只是將刀具相對(duì)齒輪中心移近或離開(kāi)一段距離xm,x稱(chēng)為變位系數(shù),此時(shí)加工出來(lái)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(biāo)準(zhǔn)齒輪不同了。3.4.2齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算傳動(dòng)比ii=88/15=5.9分度圓d1d2d1=mz1=7.5d2=mz2=44模數(shù)m1m2m1=d1/z1=7.5/15=0.5m2=d2/m2=44/88=0.5齒頂高h(yuǎn)aha1=<ha*+x2>m=0.75ha2=<ha*+x2齒根高h(yuǎn)fhf1=<ha*+c*-x1>m=0.0425hf2=<ha*+c*-x2>m=0.925齒高h(yuǎn)h1=ha1+hf1=1.175h2=ha2+hf2=1.175齒頂圓直徑dada1=d1+2ha1=9da2=d2+2ha齒根圓直徑dfdf1=d1-2hf1=6.65df2=d2-2hf2=42.15中心距aa=1/2<7.5+44>=25.75基圓直徑dbdb1=d1cosα=7.1db2=d2cosα=41.3齒頂圓壓力角αaαa1=arcos<db1/da1>=37.9°αa2=arcos<db2/ba2>=21.86°齒寬bb=12m=63.4.3齒輪機(jī)構(gòu)的建模第四章平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析4.1概述機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析是不考慮引起機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的外力的影響,而僅從幾何角度出發(fā),根據(jù)已知的原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,確定機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件上各點(diǎn)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(yùn)動(dòng)參數(shù)。無(wú)論是分析研究現(xiàn)有機(jī)械的工作性能,還是優(yōu)化綜合新機(jī)械,機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析都是十分重要的。4.2平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析[8]平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(jì)算機(jī)技術(shù)技術(shù)和數(shù)值方法的發(fā)展,不僅解析運(yùn)算冗繁的困難得以解決,而且采用電算解析法體現(xiàn)出運(yùn)算速度快,計(jì)算精度高的顯著優(yōu)勢(shì)。但由于主動(dòng)桿件是連桿,所以本文從圖解法考慮,主動(dòng)桿2從極限位置如圖4.1所示開(kāi)始,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,到達(dá)圖4.2位置,依次下去,分析如下:圖4.1運(yùn)動(dòng)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(jī)架AD夾角約為110°,用瞬心法求得WAB1/W