機械原理課程設計----臺式電風扇搖頭裝置機構設計

1、<p>　　論文題目 臺式電風扇搖頭裝置 </p><p>　　學 院 電子信息與機電工程學院 </p><p>　　專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 </p><p>　　年 級 </p><p>　　學 號 </p&

2、gt;<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　目錄3</b></p><p>　　第1章臺式電風扇搖頭裝置的功能與設計要求4</p><p>　　1.1 設計題目4</p><p>　　1.2 工作原理及工藝過程4</p><p&

3、gt;　　1.3 設計要求4</p><p>　　1.4 功能分解5</p><p>　　第2章機構的選用與設計7</p><p>　　2.1 機構的選用7</p><p>　　2.2左右搖頭機構7</p><p>　　2.2.1 左右搖動方案一（放棄）7</p><p>

4、　　2.2.2 左右搖頭方案二 （采用）8</p><p>　　2.2 上下仰俯機構8</p><p>　　第3章傳動比的設計10</p><p>　　第4章機構尺寸設計12</p><p>　　4.1 蝸輪蝸桿尺寸設計12</p><p>　　4.1.1 蝸桿尺寸參數(shù)12</p>

5、<p>　　4.1.2 蝸輪尺寸參數(shù)13</p><p>　　4.2 直齒圓柱齒輪尺寸參數(shù)13</p><p>　　4.2.1 直齒圓柱齒輪3尺寸參數(shù)13</p><p>　　4.2.2 直齒圓柱齒輪4尺寸參數(shù)14</p><p>　　4.2 雙搖桿機構尺寸參數(shù)15</p><p>&

6、lt;b>　　第5章小結16</b></p><p>　　第6章參考文獻17</p><p>　　臺式電風扇搖頭裝置的功能與設計要求</p><p><b>　　1.1 設計題目</b></p><p>　　設計臺式電風扇的搖頭機構，使電風扇作搖頭動作。風扇的直徑為300mm，電扇電動機轉(zhuǎn)速n

7、＝1450r/min，電扇搖頭周期t=10s，電扇擺動角度ψ＝100°、俯仰角度φ＝22°與急回系數(shù)K＝1.03。風扇可以在一定周期下進行擺頭運動，使送風面積增大。</p><p>　　1.2 工作原理及工藝過程</p><p><b>　　1.3 設計要求</b></p><p>　?、?電風扇搖頭機構至少包括連桿機構

8、、蝸輪蝸桿機構和齒輪傳動機構三種機構。⑵.畫出機器的運動方案簡圖與運動循環(huán)圖。擬訂運動循環(huán)圖時，執(zhí)行構件的動作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排，但必須滿足工藝上各個動作的配合，在時間和空間上不能出現(xiàn)干涉。⑶.設計連桿機構，自行確定運動規(guī)律，選擇連桿機構類型，校核最大壓力角。⑷.設計計算齒輪機構，確定傳動比，選擇適當?shù)拿?shù)。⑸.編寫設計計算說明書。</p><p><b>　　1.4 功能分解&

9、lt;/b></p><p>　　電風扇的工作原理是將電風扇的送風區(qū)域進行周期性變換，達到增大送風區(qū)域的目的。顯然，為了完成電風扇的擺頭動作，需實現(xiàn)下列運動功能要求：</p><p>　　電動機 齒輪傳動 蝸輪蝸桿 曲柄 搖桿 左右搖頭機構</p><p>　　圖1.1 運動功能圖</p><p&g

10、t;　?、?風扇需要按運動規(guī)律做左右擺動，因此需要設計相應的擺動機構。⑵.風扇可利用仰俯旋鈕實現(xiàn)上下俯仰，因此需要設計相應的俯仰機構。⑶.風扇需要轉(zhuǎn)換傳動軸線和改變轉(zhuǎn)速，因此需要設計相應的齒輪系機構。對這兩個機構的運動功能作進一步分析，可知它們分別應該實現(xiàn)下列基本運動：⑴.左右擺動有三個基本運動：運動軸線變換、傳動比降低和周期性擺動。⑵.俯仰運動的基本運動：與水平面之間的夾角的變換。⑶.轉(zhuǎn)換運動軸線和改變傳動比有一個基本動作

11、：運動軸線變換。此外，還要滿足傳動性能要求：改變電風扇的送風區(qū)域時，在急回系數(shù)K＝1.03、擺動角度Ψ=100°的要求下，盡量保持運動的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換和減小機構間的摩擦。</p><p><b>　　機構的選用與設計</b></p><p>　　2.1 機構的選用</p><p>　　根據(jù)前述要求，電風扇的應作繞一點的往復擺動，且在工

12、作周期中有急回特性。驅(qū)動方式為電機驅(qū)動，利用《機械原理課程設計指導書》中的表2.1與表2.2的設計目錄，分別選擇相應的機構，以實現(xiàn)這三個機構的各項功能，見下表。</p><p>　　由于要實現(xiàn)大傳動比，且受到電風扇機殼體積大小的限制，結合《機械原理課程設計指導書》第155頁的附錄2，減速機構可選用蝸輪蝸桿機構與直齒圓柱齒輪機構的組合機構。</p><p>　　表2.1 電風扇擺頭的機構

13、選形</p><p><b>　　2.2左右搖頭機構</b></p><p>　　為了能實現(xiàn)左右往復運動，在經(jīng)濟簡單的原則下可選擇雙搖桿機構，實現(xiàn)運動方向交替交換。</p><p>　　2.2.1 左右搖動方案一（放棄）</p><p>　　圖2.1 方案一 </p><p>　　該方案主動件

14、有兩個，一個單獨帶動風扇扇片轉(zhuǎn)動，另一個則為上圖帶箭頭的飛輪做整周回轉(zhuǎn)，通過連桿帶動機頭左右擺動。由于風扇的轉(zhuǎn)動動作與搖頭動作不是由同一個原動機施給的，因此，此方案中不需要用到減速機構，只需使兩個原動機有不同的轉(zhuǎn)動速度即可。</p><p>　　優(yōu)點：機構簡單，主動件為連架桿便于計算四桿機構參數(shù)</p><p>　　缺點：需要兩個主動力即需要兩個電機驅(qū)動</p><p&

15、gt;　　2.2.2 左右搖頭方案二 （采用）</p><p><b>　　圖2.2 方案二</b></p><p>　　1——蝸輪，2——蝸桿，3、4——直齒圓柱齒輪，5——電動機</p><p>　　如圖所示，ABCD是以BC為連桿的雙搖桿機構，因為它滿足最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，故連桿BC可相對于兩連架桿作整周轉(zhuǎn)動。

16、帶有風扇的電動機5、齒輪3、4和蝸桿2、蝸輪1均于連架桿AB上，而蝸輪1又與連桿BC固聯(lián)。電動機5轉(zhuǎn)動時，一方面帶動風扇轉(zhuǎn)動，另一方面經(jīng)齒輪傳動和蝸桿傳動帶動連桿BC相對于連架桿AB轉(zhuǎn)動，兩連架桿AB、CD作往復擺動，從而使風扇軸線可在一定角度范圍內(nèi)擺動。</p><p>　　此方案中，齒輪機構4-3和蝸輪蝸桿機構2-1組合作為減速機構。</p><p>　　2.2 上下仰俯機構<

17、/p><p>　　為了實現(xiàn)仰俯運動，事先計劃使用凸輪機構設計仰俯機構，但由于電扇的機殼大小有限，并且凸輪只常使用在低負載的傳動過程，假如當電風扇的機頭被某重物壓住，則很容易損壞凸輪，且凸輪制造困難，成本高，對一臺普通臺式風扇的設計來說，并不經(jīng)濟。也可以使用連桿滑塊機構設計，將機殼引出桿使用一條路徑導軌進行約束，來完成設想的仰俯運動。但是需要計算連桿長度以及導軌位移，如果在電動機座與立柱的連接處用兩個帶有扇形凸臺圓盤（

18、圖2.3）在圓心處鉸鏈聯(lián)接，再加一個簡易的制動機構，也同樣可以手動實現(xiàn)電風扇的上下仰俯。</p><p><b>　　圖2.3</b></p><p>　　圓盤1上的扇形凸臺圓心角為180-22=158（°），圓盤2上為半圓形凸臺。電動機座與圓盤1相連接，立柱與圓盤2相連接。圓孔內(nèi)旋入仰俯旋鈕。當仰俯旋鈕旋緊時，兩圓盤之間的磨擦力增大，仰角不變，當仰俯旋鈕旋

19、松時，兩圓盤相離，可以改變仰角。</p><p><b>　　傳動比的設計</b></p><p>　　由于在設計的左右擺頭機構中，將蝸輪帶動連桿進行整周回轉(zhuǎn)的勻速圓周運動。當蝸輪旋轉(zhuǎn)一周，電扇機殼也正好搖擺一回，得出蝸輪的轉(zhuǎn)速為。</p><p>　　選取蝸輪1，蝸桿2模數(shù)m=1，齒輪3、4的模數(shù)m=1.25。</p><

20、p><b>　　蝸輪1轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　蝸輪蝸桿機構2-1的傳動比</p><p>　　直齒圓柱齒輪機構4-3的傳動比</p><p>　　電動機的轉(zhuǎn)速 </p><p>　　由以上式子得， </p>

21、<p>　　要實現(xiàn)大的傳動比，因此，取蝸桿，齒輪4齒數(shù)，代入上式得， </p><p>　　經(jīng)計算，當=30，=44時，t=10.09,相對誤差；</p><p>　　當=36，=36時，t=9.91,相對誤差；</p><p>　　當=30，=43時，t=9.86,相對誤差；</p>

22、<p>　　當=29，=44時，t=9.76,相對誤差。</p><p>　　結合臺式電風扇機殼尺寸大小的要求及搖動周期，選擇=36，=36。</p><p>　　蝸輪蝸桿機構2-1傳動比 </p><p>　　直齒圓柱齒輪機構4-3傳動比 </p><p><b>　　機構尺寸設計</b></p&

23、gt;<p>　　4.1 蝸輪蝸桿尺寸設計</p><p>　　4.1.1 蝸桿尺寸參數(shù)</p><p><b>　　模數(shù)m=1</b></p><p><b>　　齒頂高系數(shù)</b></p><p><b>　　徑向間隙系數(shù)</b></p>&

24、lt;p><b>　　齒數(shù)</b></p><p><b>　　壓力角α=20°</b></p><p><b>　　分度圓直徑</b></p><p><b>　　導程角3.18°</b></p><p><b>　　

25、特性系數(shù)</b></p><p><b>　　齒頂高</b></p><p><b>　　頂隙</b></p><p><b>　　齒根高</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p><

26、b>　　齒根圓直徑</b></p><p><b>　　軸向齒距</b></p><p><b>　　軸向齒厚</b></p><p><b>　　法向齒厚</b></p><p>　　4.1.2 蝸輪尺寸參數(shù)</p><p><

27、;b>　　模數(shù)m=1</b></p><p><b>　　齒頂高系數(shù)</b></p><p><b>　　徑向間隙系數(shù)</b></p><p><b>　　齒數(shù)=36</b></p><p><b>　　壓力角α=20°</b>

28、</p><p><b>　　分度圓直徑</b></p><p>　　螺旋角β=γ=3.18°</p><p><b>　　齒頂高</b></p><p><b>　　頂隙</b></p><p><b>　　齒根高</b>

29、;</p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p><b>　　齒頂圓弧半徑</b></p><p><b>　　蝸輪蝸桿嚙合中心距</b></p><p>　　4.2

30、 直齒圓柱齒輪尺寸參數(shù)</p><p>　　4.2.1 直齒圓柱齒輪3尺寸參數(shù)</p><p><b>　　模數(shù)m=1.25</b></p><p><b>　　齒頂高系數(shù)</b></p><p><b>　　徑向間隙系數(shù)</b></p><p>&

31、lt;b>　　齒數(shù)=36</b></p><p><b>　　壓力角α=20°</b></p><p><b>　　分度圓直徑</b></p><p><b>　　齒頂高</b></p><p><b>　　頂隙</b><

32、/p><p><b>　　齒根高</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p><b>　　齒厚</b></p><p><b>　　齒寬</b&

33、gt;</p><p>　　4.2.2 直齒圓柱齒輪4尺寸參數(shù)</p><p><b>　　模數(shù)m=1.25</b></p><p><b>　　齒頂高系數(shù)</b></p><p><b>　　徑向間隙系數(shù)</b></p><p><b>　

34、　齒數(shù)</b></p><p><b>　　壓力角α=20°</b></p><p><b>　　分度圓直徑</b></p><p><b>　　齒頂高</b></p><p><b>　　頂隙</b></p><

35、p><b>　　齒根高</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p><b>　　齒厚</b></p><p><b>　　齒寬</b></p>

36、;<p>　　齒輪3和齒輪4的嚙合中心距</p><p>　　4.2 雙搖桿機構尺寸參數(shù)</p><p>　　極位夾角°=2.77°</p><p>　　圖4.1 雙搖桿機構</p><p>　　根據(jù)實際情況（30CM直徑的扇葉），同時經(jīng)過計算，可取a=35，b=46，c=209，d=211.4。<

37、/p><p><b>　　小結</b></p><p>　　機械原理課程設計是一門綜合性較強的學科，綜合運用運動分析、力學分析、機構的選擇與設計、零件設計等等各方面的知識，能夠培養(yǎng)機械類專業(yè)學生創(chuàng)新能力。</p><p>　　通過這次的課程設計，使我進一步鞏固、掌握并社步運用機械原理的知識和理論，對分析、運算、繪圖、文學表達等各方面的能力進行了初步

38、的訓練，理論與實際相結合。</p><p>　　然而，這次的課程設計更讓我深感慚愧與憂慮，它讓我切切實實地認識到自己知識、技能的匱乏。知識的缺乏讓我在一開始的時候便遇上了障礙，對某些方面的知識的掌握不牢，使我在解決問題時花費了更多的時間與精力，使得這次的課程設計有著許多的缺陷。然而這也激勵我往后要學習好更多的專業(yè)知識，培養(yǎng)專業(yè)能力。</p><p><b>　　參考文獻</