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

1、精選文庫(kù)成都理工大學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)訓(xùn)練I設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：臺(tái)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(jí)機(jī)械工程 學(xué) 號(hào)： 3201406120624 指導(dǎo)教師： 劉 念 聰 日 期：20 16 年 12月 28 日目錄第一章：要求和任務(wù)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(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)14第四章：機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析18一、四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析：18二、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析：20第五章：方案的確定22一、比較兩種方案并選取方案：22二、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖22總

2、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(tái)式電風(fēng)扇的搖頭裝置，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，仰俯角度與急回系數(shù)K的設(shè)計(jì)要求及任務(wù)分配表見下表.表: 臺(tái)式電風(fēng)扇擺頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)方案號(hào)電扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)擺角/()急回系數(shù)KA801.01B851.015C901.02D951.025E1001.03F1051.05 我選擇方案B：擺角為=85，急回系數(shù)K=1.015。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(dòng)機(jī)主軸尾部的蝸桿帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)，渦輪和小齒輪做成一體，并以四

3、桿機(jī)構(gòu)的連桿作為原動(dòng)件，則機(jī)架、兩個(gè)連架桿都做擺動(dòng)，其中一個(gè)連架桿相對(duì)于機(jī)架的擺動(dòng)即是擺頭動(dòng)作。機(jī)架可取8090mm。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(píng)比，選一種方案進(jìn)行設(shè)計(jì)； 2設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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(dòng)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(shí)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(shí)。 推薦參考資料機(jī)械

4、原理課程設(shè)計(jì)手冊(cè) 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(dòng)方案圖樣（A3大?。?份，及主要機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(dòng)的吹風(fēng)需要實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動(dòng)功能要求：在扇葉旋轉(zhuǎn)的同時(shí)扇頭能左右擺動(dòng)一定的角度，因此，應(yīng)設(shè)計(jì)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)。一、擺頭機(jī)構(gòu)：1. 杠桿式：曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)、雙搖桿機(jī)。(a) 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(dòng)機(jī)既要做風(fēng)扇的動(dòng)力

5、輸出件，又要做搖頭機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輸出件，即搖頭機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件要隨著風(fēng)扇擺動(dòng)，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)。2. 凸輪機(jī)構(gòu)：盤行凸輪、圓柱凸輪。(a) 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(dòng)機(jī)構(gòu)根據(jù)給定的條件電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n=1450r/min，而擺頭機(jī)構(gòu)的周期T=10s。 n0=0.1r/s=6r/min由此可得傳動(dòng)機(jī)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)比。 i=n/n0=1450/6 =241.67可得出傳動(dòng)比較大。在本期機(jī)械原理中，主要學(xué)習(xí)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是齒輪傳動(dòng)，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(dòng)比都比較小，圓柱齒輪的傳動(dòng)比范圍i=3-6，圓錐齒輪的傳

6、動(dòng)比范圍i=2-3。而能實(shí)現(xiàn)較大傳動(dòng)比的有蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)(圖2.5)，它做減速器的傳動(dòng)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(dòng)比的傳動(dòng)。圖2.5、 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： 最長(zhǎng)桿與最短桿之和另外兩桿之和；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(zhǎng)桿與最短桿之和另外兩桿之和； 機(jī)架為最短桿的對(duì)邊。如圖所示的機(jī)構(gòu)的以構(gòu)件2作為原動(dòng)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=850，急回系數(shù)k=1.015，根據(jù)急回特性急回系數(shù)k=（18

7、00+）/（1800-）可得出=1800 =1800=1.340根據(jù)極位夾角和擺角，機(jī)架尺寸取90mm。做出兩極位時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：BAB=850，CDC=1.340由于CDC的值極小，近視取0.C為BB的中點(diǎn)AB=AB，構(gòu)件AB的長(zhǎng)為L(zhǎng)AB,構(gòu)件BC的長(zhǎng)為L(zhǎng)BC，構(gòu)件CD的長(zhǎng)為L(zhǎng)CD，則有: LBC=BC=CB=LABsin=ABsin42.50 AC=ABcos42.50 LCD=CD=取不同的LAB的值：LAB(mm)LBC(mm)AC(mm)LCD(mm)106.757.3789.701510.1311.0689.312013.5114.7588.782516.8918.4388.09

8、3020.2622.1487.233523.6425.8086.22對(duì)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)算極位夾角和風(fēng)扇擺角： CDC=ADC-ADC BAB=BAD-BAD ADC=arcosADC=arcosBAD=arcosBAD=arcos LAB（mm）LBC（mm）LCD（mm）=CDC=BAB107900.29088.9501510890.3683.662013.5890.2784.922517880.1485.683020870.2383.623523.586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

9、左右擺動(dòng)角度，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=13.5mm、LCD=89mm、=84.920和=0.270。根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)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(dòng)，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(zhǎng)。在此選擇R=20mm。圓柱凸輪機(jī)構(gòu)擺動(dòng)到兩極限時(shí)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：通過兩極限位置畫出其簡(jiǎn)化位置圖如下，便于計(jì)算機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件長(zhǎng)。 根據(jù)幾何圖形得到其關(guān)系圖：h為凸輪的行程，BAB=850BAC=BAC=42.50LAB= ADB=arcsin（sin132.50)LCD=取不同的h的值，得到各構(gòu)件

10、不同的長(zhǎng)度：h（mm）（mm）ADB( )(mm)1013.646.4189.511520.699.7688.862027.5913.0687.972534.4916.4186.813041.3919.8285.363548.2923.3183.624055.1826.8881.57從上面數(shù)據(jù)表中選取h=25mm，LAB=34.49mm,LCD=86.81mm，對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整h=25mm，LAB=35mm,LCD=87mm。三、傳動(dòng)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(dòng)，其機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：由于風(fēng)扇的擺動(dòng)的周期T=10s，可得出齒輪4的轉(zhuǎn)速n4=0.1r/s=6r/min,由于電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)的

11、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(dòng)比：i14=241.67，i14=241.67。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(dòng)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Z317，取不同的Z3的值:174108.33194591.67184350204833.3215075225316.67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

12、值：6467.9758756270.165677.686072.55480.56根據(jù)上面數(shù)據(jù)，取Z2=58、Z4=75 。蝸桿與蝸輪轉(zhuǎn)動(dòng)比的取值范圍5-70，圓柱齒輪的傳動(dòng)比的取值范圍3-6，由齒數(shù)得其齒輪嚙合的傳動(dòng)比：i12=58 i34=4.17其傳動(dòng)比在其取值范圍之內(nèi)。模數(shù)的選擇:模數(shù)的選擇原則：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(hào)內(nèi)模數(shù)；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/T2008）第一系列11.251.522.534568101216202532第二系列1.1251.3751.752.252.753.54.55.5(6.5)791114

13、182228蝸桿模數(shù)系列表第一系列11.251.522.53.1545681012.516202531.5第二系列1.533.54.55.5671214蝸桿蝸輪正確嚙合的條件：、m1=m2，；、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=1.25，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1.25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

14、壓力角200200200200模數(shù)m1=1.25m2=1.25m3=1m4=1分度圓直徑d1= 20mmd2=m2=72.5mmd3=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*0.250.250.250.25標(biāo)準(zhǔn)中心距=d1+d2=92.5mm=d3+d4=93mm第四章：機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析一、四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)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?。?? ? 方向：CD AB BCVCB=LBC=0.1r/s13.5mm=1.3510-3m/s

15、根據(jù)上面關(guān)系畫出速度矢量關(guān)系：選擇比例尺=1/2SVC=14.59mm1/2s=7.3010-3m/sVB=28.49mm1/2s=14.2510-3m/sAB=0.7r/sCD=0.08r/s加速度分析：由于桿BC做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，所以BC的角加速度BC=0，即a=0。 + = + + 大小： ? ? 方向： CD CD AB BA CBa=0.60m/s2a=15.0410-3m/s2a=0.13510-3m/s2選擇比例尺=1/10s2其加速度矢量關(guān)系圖：a=12.56mm1/10s2=1.25610-3m/s2a=15.04mm1/10s2=1.50410-3m/s2AB=0.11r/s

16、2CD=0.014r/s2二、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析：其任意時(shí)刻的速度加速度分析 VC=510-3m/sVBC=12.5610-3m/s = + 大小 ? 方向 AB CD ?選擇比例尺=1/2S，做速度矢量圖：VB=7.5mm1/2s=3.7510-3m/sAB=0.11r/sCD=0.057r/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(jiǎn)單，只需要滿足機(jī)構(gòu)的力學(xué)即可，對(duì)于加工要求低；圓柱凸輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對(duì)加工要求較高，加工比較復(fù)雜。運(yùn)動(dòng)上：四桿機(jī)構(gòu)能夠基本滿足風(fēng)扇擺頭的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，其原動(dòng)件為連桿，不會(huì)出現(xiàn)死點(diǎn)位置；而圓柱凸輪機(jī)構(gòu)的急回特性相對(duì)于四桿機(jī)構(gòu)較差。機(jī)械

17、效率上：四桿機(jī)構(gòu)的四個(gè)連桿質(zhì)量較輕，原動(dòng)件可直接與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪焊接，在傳動(dòng)中這一級(jí)傳動(dòng)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(dòng)件只能與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出齒輪同軸，使其對(duì)能量的消耗增加，機(jī)械效率相對(duì)較低。經(jīng)過以上對(duì)比，我選用方案一（雙搖桿機(jī)構(gòu)）。二、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖：總結(jié)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，回望這幾天時(shí)間學(xué)習(xí)，自己學(xué)到了不少。在真正開始設(shè)計(jì)這個(gè)電風(fēng)扇搖頭裝置之前，自己也曾經(jīng)有過很多想法和方案，有的很簡(jiǎn)單，有的很復(fù)雜。在這么多方案中選擇兩種較好的，確實(shí)要考慮很多東西。平時(shí)學(xué)到的機(jī)械原理知識(shí)還是有限，在抉擇中有點(diǎn)頭大。但是通過上網(wǎng)和去圖書館查資料，確定了本次設(shè)計(jì)的方案。當(dāng)然此次設(shè)計(jì)還有很多不足和需待改進(jìn)的地方。這次課程設(shè)計(jì)，是將本學(xué)期機(jī)械原理這門課程中所學(xué)的知識(shí)綜合運(yùn)用到實(shí)際中某一具體實(shí)例中，另外對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)也有了的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。這次課程設(shè)計(jì)，從最初的毫無頭緒到逐漸做出雛形，然后進(jìn)一步改進(jìn)。雖然總共用了幾天的時(shí)間，但在這整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，自己在實(shí)踐中摸索成長(zhǎng)，在理論中分析探討，更加清晰地認(rèn)識(shí)到只有靈活地掌握好理論知識(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中才能夠得心應(yīng)手，才能真正將理論用于實(shí)踐，從中學(xué)到