臺式電風扇搖頭裝置設計

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1、機械原理課程設計 課程題目： 臺式電風扇搖頭裝置 專業(yè)： 班級： 學號： 姓名： 指導老師： 2011年 12 月 22 日 目錄 一. 設計要求 2 二．設計任務 2 三．功能分解 3 四. 選用機構 3 4- 1.減速機構選用 .4 4- 2.離合器選用 .5 4-3. 搖頭機構選用 .6 五. 機構的設計 .7 5-1. 鉸鏈四桿機構的設計 .8 5- 2. 四桿位置和尺寸的確定 5- 3.傳動比的分配 .9 六. 總結 13 6- 1.課題總結 13 6- 2.存在問題 .14 參考文獻 15 2 臺式電風扇搖

2、頭裝置方案 一.設計要求 設計臺式電風扇的搖頭裝置要求能左右旋轉并可調節(jié)俯仰角。以 實現一個動力下扇葉旋轉和搖頭動作的聯合運動效果。 臺式電風扇的搖頭機構，使電風扇作搖頭動作(在一定的仰角下 隨搖桿擺動)。風扇的直徑為300mm電扇電動機轉速n=1450r/min , 電扇搖頭周期t=10s。電扇擺動角度9、仰俯角度與急回系數K的 設計要求及任務分配見表。 方案號 電扇搖擺轉動 電扇仰俯轉動 仰角 /( ) 擺角9 / () 急回系數K E 100 1.03 22 二. 設計任務 ⑴ 按給定的主要參數，擬定機械傳動系統(tǒng)總體方案； ⑵ 畫出機構運動方案簡圖；

3、 ⑶分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定他們的基本參數，設計計算幾 何尺寸； ⑷ 確定電扇搖擺轉動的平面連桿機構的運動學尺寸，它應滿足擺角 ①及急回系數K條件下使最小傳動角 最大。并對平面連桿機構進行 運動分析，繪制運動線圖，驗算曲柄存在的條件； ⑸編寫設計計算說明書； 三. 功能分解 完成風扇左右俯仰的吹風過程需要實現下列運動功能要求： 在扇葉旋轉的同時扇頭能左右擺動一定的角度， 因此，需要設計 相應的左右擺動機構（雙搖桿機構）。 為完成風扇可搖頭，可不搖頭的吹風過程。因此必須設計相應的 離合器機構（滑銷離合器機構）。 扇頭的俯仰角調節(jié)，這樣可以增大風扇的吹風范圍。因此，需要 設

4、計扇頭俯仰角調節(jié)機構（外置條件按鈕）。 四. 選用機構 驅動方式采用電動機驅動。為完成風扇左右俯仰的吹風過程， 據上述功能分解，可以分別選用以下機構。機構選型表： 功能 執(zhí)行構件 工藝動作 執(zhí)行機構 減速 減速構件 周向運動 錐齒輪機構 執(zhí)行搖頭 滑銷 上下運動 離合機構 左右擺動 連桿 左右往復運動 曲柄搖桿機構 俯仰 撐桿 上下運動 按鈕機構 5 1. 減速機構選用 6 # 蝸桿減速機構 蝸桿渦輪傳動比大，結構緊湊，反行程具有自鎖性，傳動平穩(wěn), 無噪聲，因嚙合時線接觸，

5、且具有螺旋機構的特點，故其承載能力 強，考慮后面與離合機構的配合關系，綜上，選擇 蝸桿渦輪減速機 構。 2.離合器選用 它主要采用的滑銷上下運動，使得渦輪脫離蝸桿從而實現是否搖頭的 運動 8 3.搖頭機構選用 D 9 # 如圖所示上面一種搖頭機構方案和傳動比的大小， 此案應用在傳 動比大的運動機構中。由已知條件和運動要求進行四連桿機構的尺寸 綜合，計算電動機功率、連桿機構設計等，繪出機械系統(tǒng)運動方案的 電風扇的搖頭機構中，電機裝在搖桿 1上，鉸鏈B處裝有一個蝸輪。 電機轉動時，電機軸上的蝸桿帶動蝸輪，蝸輪與小齒輪空套在同一根 軸上,再由小齒輪

6、帶動大齒輪，而大齒輪固定在連桿2上，從而迫使 連桿2繞B點作整周轉動，使連架桿1和3作往復擺動，達到風扇搖 頭的目的。 五. 機構的設計 1.鉸鏈四桿機構的設計 平面雙搖桿機構和極限位置分析 按組成它的各桿長度關系可分成兩類： (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架 ,即可得 到雙搖桿機構。根據低副運動的可逆性原則，由于此時最短桿是 雙整轉副件，所以，連桿與兩搖桿之間的轉動副仍為整轉副。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AB C D, 另一次為

7、連桿與搖桿的拉直共線即圖中所示 ABCD搖桿的兩極限 位置與曲柄搖桿機構中搖桿的極限位置的確定方法相同 ，很容易 找到。 兩極限位置的確定 (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。則無論哪個構件為機架機構均為雙搖桿機構。 此時，機構中沒有整轉副存在，即兩搖桿與連架桿及連之間的相對 轉動角度都小于360 2. 四桿位置和尺寸的確定 方案號 電扇搖擺轉動 電扇仰俯轉動 仰角 /( ) 擺角 / () 急回系數K E 100 1.03 22 可知，級位夾角為180 *(K-1)/(K+1)=2.6 很小，視為0 ,

8、如 上圖所示BC,C［共線，先取搖桿La長為70,確定AB勺位置,然后讓搖 桿AB逆時針旋轉100 ,即A B ,再確定機架AD的位置，且Lad取90, 注：AD只能在搖桿AB, A B的同側。 當桿AB處在左極限時，BC, CD共線,L bc與Lcd之和可以得出， 即Lbc+ Lcd=131①，當AB處在右極限時，即圖中A B的位置，此 時BC, CD重疊，即Lc d - Lb，C =25 ②，由①，②式可得Lbc為53, L cd 為78, B點的運動軌跡為圓弧 B B , L bc+Lad=143< Lcd+Lab=148滿足格 拉肖夫判別式，且取最短桿BC的對邊AD為機架,符合

9、第一類平面雙 搖桿機構。 A j / / 矢量法分析連桿角速度 確定四根桿長之后，畫出其一般位置如圖所示，此時可根據理論 力學知識求出桿 AB, BC, CD的速度，已知VAb二WLab=(200/1800 * n ) *70=24.4mm/s 小三角行中，可求出 WBc=0.27Rad/s。 3. 傳動比的分配 其設計規(guī)定轉速 n=1450r/min, 可得,w =151.8 rad/s 由上面可知連桿的角速度 WC=0.27Rad/s,而電動機的角速度 w= 151.8rad/s 所以總傳動比i二562 由此可以把傳動比分配給蝸輪蝸桿與齒輪傳動 ，其中,蝸渦輪蝸 i

10、 2 = w 2/W3 = 5.9 桿的傳動比i 1二w/w2 = 95 .，齒輪的傳動比 (1)蝸輪蝸桿機構的幾何尺寸計算 蝸桿軸向模數 (蝸輪端面模數)m m = 1.25 12 # i = 95 2 = i z 1 = 95 蝸桿直徑系數 (蝸桿特性系數)q q =d 1/m = 16 傳動比i 蝸桿頭數z 1 蝸輪齒數Z 2 中心距 a a = (d 1+d2+2x2m)/2 =40 蝸桿分度圓導程角 y tan y = z1/q = mz1/d 1 =0.0625 蝸桿節(jié)圓柱導程角 y tan y =z 1/(

11、q+2x 2) = 0.0667 蝸桿軸向齒形角 a a =20 （阿基米德圓 蝸桿變位系數 x 2 x 2 = a/m — (di+ck)/2m = -0.5 柱蝸桿） 蝸桿（ 輪）法向齒形角 tan a n = tan a cos y =0.363 頂隙 c = c*m=0.2 X 1.25 = 0.25 蝸桿蝸輪齒頂高 h a1 a2 a1 = h a m = 1/2(d a1-d1) 13 # = 1 X 1.25 =1.25 a2=m(ha*+x2)= 1/2(d a2-d 2) = 1.25(1-0.5) = 0.625

12、 般 ha* = 1) 蝸桿蝸輪齒根高 h f1 f2 f1 = (h a +c)m =1/2(d 1-d f1) # # = (1+0.2)X1.25 = 1.5 * hf2=1/2(d 2-d f2)=m(ha -x 2+c* )=1.25(1+0.5+0.2)=2.215 蝸桿蝸輪分度圓直徑 d 1 d 2 d 1=qm=16X1.25=20 2=mz2=2a-d1-2x 2m=61.25 蝸桿蝸輪節(jié)圓直徑di d2 d1 =(q+2x2)m=d1+2x2m=18.75 # d2 =61.25 蝸桿、齒頂圓直徑dal蝸輪

13、喉圓直徑da2 a1=(q+2)m=22.5 蝸桿蝸輪齒根圓直徑 蝸桿軸向齒距 蝸桿軸向齒厚 蝸桿法向齒厚 蝸桿分度圓法向旋齒高 蝸桿螺 l>=(12+0.1z 2)m=21.125 d f1 f2 h n1 蝸輪最大外圓直徑 d a2 蝸輪輪圓寬 b b=0.75d 2）齒輪機構的設計 根據齒輪傳動比 i=5.9, 數小于 17, 所用齒輪齒數較少 變位齒輪。 齒輪機構的幾何尺寸計算 傳動比 i 分度圓 d 1 d 2 a2=(z 2+2+2x2)m=62.5 a1=d1+2ha1=22.5 a2=d2+2ha2=62.5 f1 =d1-2h

14、 f1=17 f2 =d2-2h f2=57 x=n m=3.925 x=0.5 n m=1.96 n=Sx cos y =1.93 n1=m=1.25 a2<=da2+2m=63.5 a1=16.88 以及大小齒輪安裝位置 , 小齒輪的齒 , 標準齒輪不能滿足要求 , 所以采用 i=88/15=5.9 1=mz1=7.5 d 2= mz2 =44

15、 15 齒頂高 h a 齒根高 h f 齒高 h 齒頂圓直徑 d a 齒根圓直徑 d f 中心距 a 基圓直徑 d b 齒頂圓壓力角a 齒寬 b a1=(h a +x2)m=0.75 ha2=(h a*+x2)m=0.25 hf1 =(h a +c -x 1)m=0.0425 h f2 =(h a +c -x 2)m=0.925 h1=ha1+hf1 =1.175 h 2=ha2+hf2 =1.175 d a1=d1+2ha1=9 d a2=d2+2ha2=44.5 df1=d1-2hf1 =6.65 d f2 =d2-2hf2 =42.

16、15 a=1/2(7.5+44)=25.75 d b1=d1 cos a =7.1 db2=d2 cosa =41.3 a a1=arcos(db1/da1)=37.9 a a2=arcos(db2/ba2)=21.86 b=12m=6 16 六．總結 1．課題總結 通過這次課程設計，讓我對機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。 雖然在設計的過程中遇到了好多麻煩， 但是經過自己認真的思考和查閱資料， 以及和同學一起討論最終把問 題都解決了。 這次設計給我一個感受， 學習的過程中要懂得把所學的 東西聯系起來并運用到實踐中來， 而不是把每個章節(jié)分開來理解

17、。 通 過這個實踐我學得了好多， 同時認識到理論聯系實際的重要性， 不僅 加深了我對課程的理解程度而且也激起了我學習的興趣。 機械原理課 程設計是使我們較全面系統(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)我們機械運動方案設計創(chuàng)新設計和應用計 算機對工程實際中各種機構進行分析和設計能力的一門課程。 經過這幾天的設計， 讓我初步了解了機械設計的全過程， 可以初 步的進行機構選型組合和確定運動方案； 使我將機械原理課程各章的 理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深了所學的理論知識 ； 并對動力分析與設計有了一個較完整的概念； 提高了運算繪圖遺跡運 用計算機和技術資料的能力；

18、培養(yǎng)了我們學生綜合運用所學知識， 理 論聯系實際，獨立思考與分析問題的能力和創(chuàng)新能力。 機械原理課程設計結合一種簡單機器進行機器功能分析、 工藝動 作確定、執(zhí)行機構選擇、機械運動方案評定、機構尺寸綜合、機械運 動方案設計等，使我們學生通過一臺機器的完整的運動方案設計過 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、文字表達及技術資料查詢等諸方面的獨立工作能力進行 初步的訓練， 培養(yǎng)理論與實際相結合、 應用計算機完成機構分析和設 計的能力， 更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新能力。 機械原理課程設計在 機械類學生的知識體系訓練中，具有不可替代的重要作用 2．存在問題

19、通過這次設計， 讓我認識到自己掌握的知識還很缺乏， 自己綜合 應用所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，在以后的學習中要加以改 進。同時也充分認識到理論是實際的差別，只有理論聯系實際，才能 更好的提高自己的綜合能力。 以后在學習中要多注意這次設計中所遇 到的問題，并及時的改正。自己的知識仍然很有限，要多學習知識， 提高自己。 18 八 . 參考文獻 1. 孫桓,等, 機械原理.7 版.北京: 高等教育出版社 2. 梁崇高,等平面連桿機構的計算設計 .北京:高等教育出版社 3. 鄒慧君.機械運動方案設計手冊 . 上海:上海交通大學出版社 4. 尹冠生.理論力學. 西安:西北工業(yè)大學 5. 余貴英，等.AutoCAD2008.大連：大連理工出版社 6. 諾頓 R L. 機械設計—機器和機構綜合分析 . 北京：機械工業(yè)出版社 19