《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置（16頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置
成都理工大學(xué)
機(jī)械基礎(chǔ)訓(xùn)練I設(shè)計(jì)說(shuō)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：
專 業(yè)： 14級(jí)機(jī)械工程
學(xué) 號(hào)： 3201406120624 指導(dǎo)教師：
日 期：年
1
目錄
第一章：要求和任務(wù) .................................................................................. 3
一．設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) ...........
2、........................................................................................ 3
二．設(shè)計(jì)方案提示 ................................................................................................... 3
三．設(shè)計(jì)任務(wù) .................................................................................
3、.......................... 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)： .......................
4、................................................................................ 5
二、傳動(dòng)機(jī)構(gòu) ........................................................................................................... 7
第三章：機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ................................................................................
5、............... 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) .............................................
6、................................................ 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： ....................
7、......................................................... 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 ...............................
8、.......................................................................... 22
總結(jié) ......................................................................................................................... 23
參考文獻(xiàn) ...............................................................................
9、.................................. 24
2
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(jiàn)下表.
表: 臺(tái)式電風(fēng)扇擺頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)
我選擇方案B：擺角為ψ=85°，急回系數(shù)K=1.015。
二．設(shè)計(jì)方案提示：
常見(jiàn)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
10、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(dòng)件，則機(jī)架、兩個(gè)
3
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(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(shuō)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
11、記錄在案，這些資料是整理設(shè)計(jì)說(shuō)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(guò)自學(xué)補(bǔ)充有關(guān)知識(shí)。
推薦參考資料?機(jī)械原理課程設(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(shuō)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)格式打印）
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第二章：機(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
12、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(guò)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)
5
(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)
6
(b) 圓柱凸輪機(jī)構(gòu)
本次課程設(shè)計(jì)
13、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
的周期T=10s。
1 n0=T =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
14、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)。
7
n=1450r/min，而擺頭機(jī)構(gòu)
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：
①最長(zhǎng)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：
① 最長(zhǎng)桿與最短桿之和≤另外兩桿之和；
②機(jī)架為最短桿的對(duì)邊。
8
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)
15、構(gòu)。根據(jù)給定的數(shù)據(jù)電扇擺角Ф=850，急回系數(shù)k=1.015，根據(jù)急回特性急回系數(shù)
k=（1800+θ）/（1800-θ）
可得出
θ=1800 k+1 =18001.015+1=1.340
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(dòng)簡(jiǎn)圖：
k-11.015-1
∠B’AB’’=850，∠C’DC’’=1.340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(zhǎng)為L(zhǎng)AB,構(gòu)件BC的長(zhǎng)為L(zhǎng)BC，
9
構(gòu)件CD的長(zhǎng)為L(zhǎng)CD
16、，則有:
850
LBC=B’C=CB’’=LABsin=AB’sin42.50
2
AC=AB’cos42.50 LCD=CD=AD2?AC2 取不同的LAB的值：
對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行圓整，通過(guò)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
22
L2AD?(LBC?LCD)?LAB
∠ADC’=arcos[]
2LA
17、D(LBC?LCD)
10
22
L2AD?(LCD?LBC)?LAB
∠ADC’’=arcos[]
2LAD(LCD?LBC)22
L2AB?(LBC?LCD)?LAD
∠B’AD=arcos[]
2LADLAB22
L2AB?(LCD?LBC)?LAD
∠B’’AD=arcos[]
2LADLAB
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(dòng)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=13.5mm、LCD=89mm、∠
18、Ф=84.920和∠θ=0.270。根據(jù)以上數(shù)據(jù)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：
11
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(guò)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)。
12
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=42.50
LAB=h 042.52sin2
19、
LAB? 00sin（180-47.5）sin?ADB’LAD='
∠ADB=arcsin（LABsin132.50)
LAD
22）?（hsin21.250）LCD=LADcos?ADB’
取不同的h的值，得到各構(gòu)件不同的長(zhǎng)度：
13
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，
20、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：
14
i14=
n11450r/min==241.67， 6r/minn4
i14=
Z2Z4
Z1Z3
=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Z3≥17，取不同的Z3的值:
由于Z2、Z4為齒數(shù)，
21、所以Z2?Z4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Z2?Z4=4350,取不同的Z2、
Z4的值：
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：
15
i12=
i34=
Z258
==58 Z11
Z475
==4.17 Z318
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：①優(yōu)先選擇第一
22、系列，其次選擇第
二系列，盡可能的不用括號(hào)內(nèi)模數(shù)；②若沒(méi)有計(jì)算出來(lái)的模數(shù)，選出來(lái)的模數(shù)就大不就小。
蝸桿模數(shù)系列表
蝸桿蝸輪正確嚙合的條件：①、m1=m2，?1??2，?1??2；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，?3??4。
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
16
阿基米德蝸桿壓力角?1??2=200，選其螺旋角?1??2=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
23、力角?3??4=200。
17
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?。
VC = VB + VCB
大?。? ? ? √
方向：⊥CD ⊥AB ⊥BC
VCB=?·LBC=0.1r/s×13.5mm=1.35×10-3m/s 根據(jù)上面關(guān)系畫出速度矢量關(guān)系： 選擇比例尺μ=1mm/s
=1/2S 2mm
18
V-3
C=14
24、.59mm×1/2s=7.30×10m/s
VB=28.49mm×1/2s=14.25×10-3m/s
?VB14.25?10-3m/s
AB=L=
AB20mm=0.7r/s
?VCD=C7.30?10-3m/s
L==0.08r/s
CD89mm
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at
BC=0。
at
C + an tnn
C = aB + aB + aCB
大小： ? √
25、 ? √ √ 方向： ⊥CD C→D ⊥AB B→A C→B
anV2C(7.3?
C=10?3m/s)2L==0.60m/s2
CD89mm
anV2B(14.25?10?3m/s)2
B===15.04×10-3m/s2LAB13.5mm
anV2CB(1.35?10?3m/s)2
CB=L=
BC13.5mm=0.135×10-3m/s2
2 選擇比例尺μ=1mm/s=1/10s2
10mm
其加速度矢量關(guān)系圖：
19
26、 taC=12.56mm×1/10s2=1.256×10-3m/s2
2-32at
B=15.04mm×1/10s=1.504×10m/s
?
?AB==atBLABat
c1.504?10?3m/s2==0.11r/s2 13.5mmCDLCD1.256?10?3m/s2==0.014r/s2 89mm
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
20
VC=2h
T=2?25mm=5×10-3m/s 10s
VBC=2?R
T=2?3.14?20mm=12.
27、56×10-3m/s 10s
VB = VC + VBC
大小 ? √ √
方向 ⊥AB ⊥CD ?
選擇比例尺μ=1mm/s=1/2S，做速度矢量圖：
2mm
VB=7.5mm×1/2s=3.75×10-3m/s
VB3.75?10-3m/s?AB===0.11r/s 35mmLAB
VC5?10-3m/s?CD===0.057r/s 87mmLCD
21
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)
28、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(méi)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(guò)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：
22
總結(jié)
機(jī)械
29、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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)程中，自己在實(shí)踐
30、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)到更多的知識(shí)和技能。
在具體實(shí)踐時(shí)，往往會(huì)遇到很多事先沒(méi)預(yù)測(cè)到的困惑，這成為我們完成設(shè)計(jì)的一大障礙，但最終還是通過(guò)求教和自己摸索中解決了。從這些過(guò)程中學(xué)會(huì)了運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)用于實(shí)踐生活中，鍛煉了自己遇到問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。
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機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置
