機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)---搖頭電風(fēng)扇設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p><p><b>　　搖頭裝置</b></p><p>　　設(shè) 計(jì) 者：x x x</p><p>　　學(xué) 號(hào)：xxxxx</p><p>　　院 系：工學(xué)院機(jī)械工程及自動(dòng)化</p><p>　　班 級(jí)：機(jī)械三班</p

2、><p>　　同 組 人：xxxx</p><p><b>　　指導(dǎo)教師：xxx</b></p><p>　　時(shí) 間：xxxxxx</p><p><b>　　·目錄·</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目…………………………………… </p&

3、gt;<p>　　設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………… </p><p>　　設(shè)計(jì)提示…………………………………… </p><p>　　功能分解…………………………………… </p><p>　　機(jī)構(gòu)選用…………………………………… </p><p>　　減速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………… </p&g

4、t;<p>　　離合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………… </p><p>　　搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………… </p><p>　　凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………</p><p>　　動(dòng)力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………… </p><p>　　俯仰運(yùn)動(dòng)（支座）……………………… </p>&

5、lt;p>　　機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)……………………………… </p><p>　　傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)及計(jì)算……………………… </p><p>　　方案對(duì)比及評(píng)價(jià)…………………………… </p><p>　　設(shè)計(jì)體會(huì)…………………………………… </p><p>　　參考資料…………………………………… </p><p>

6、;<b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動(dòng)作（在一定的仰角下隨搖頭擺動(dòng)）。圖1所示為電風(fēng)扇的外形圖。</p><p><b>　　圖1 電風(fēng)扇外形圖</b></p><p>　　風(fēng)扇的直徑為300mm，電風(fēng)扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n = 1450 r/min，電風(fēng)扇搖頭周期t = 1

7、0 s。電風(fēng)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)分配見(jiàn)下表1。 </p><p>　　表1 臺(tái)式電風(fēng)扇擺頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)</p><p>　　我選擇方案E作為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，擺角為 = 100。，急回系數(shù)K為1.03。 </p><p><b>　　二．計(jì)劃任務(wù)</b></p><p>　?。?）按給定的主要參數(shù)，

8、擬定機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案。</p><p>　?。?）畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖。</p><p>　?。?）分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動(dòng)比，確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算幾何尺寸。</p><p>　　（4）確定電風(fēng)扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)的屏幕、平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，它應(yīng)滿足擺角及急回系數(shù)K條件下使最小傳動(dòng)角最大。并對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制運(yùn)動(dòng)線圖，驗(yàn)算曲柄存在條件。</

9、p><p>　　（5）編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。</p><p>　?。?）學(xué)生可進(jìn)一步完成臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示或模型試驗(yàn)驗(yàn)證。</p><p><b>　　三．設(shè)計(jì)提示</b></p><p>　?。?）常見(jiàn)的搖頭機(jī)構(gòu)有杠桿式、滑板式和撳拔式等?？梢詫㈦婏L(fēng)扇的搖頭動(dòng)作分解為風(fēng)扇左右擺動(dòng)和風(fēng)扇上下俯仰運(yùn)動(dòng)。風(fēng)扇要搖擺

10、轉(zhuǎn)動(dòng)克采用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。以雙搖桿機(jī)構(gòu)的連桿作為主動(dòng)件（即風(fēng)扇轉(zhuǎn)子通過(guò)蝸輪蝸桿帶動(dòng)連桿傳動(dòng)），則其中一個(gè)連架桿的擺動(dòng)即實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動(dòng)（風(fēng)扇安裝在連架桿上）。機(jī)架可取80~90 mm。風(fēng)扇的上下俯仰運(yùn)動(dòng)可采取連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)。</p><p>　?。?）還可以采用空間連桿機(jī)構(gòu)直接實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動(dòng)和上下仰俯的復(fù)合運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　四．功能分解<

11、/b></p><p>　　顯然為完成風(fēng)扇左右俯仰的吹風(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，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的功能的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。我設(shè)計(jì)方案為雙搖桿機(jī)構(gòu)。</p><p>　　為實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的可搖頭，可控?fù)u頭的吹風(fēng)過(guò)程。因此必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的離合器機(jī)構(gòu)對(duì)電風(fēng)扇進(jìn)行控制。針對(duì)此我所應(yīng)用的方案為滑銷(xiāo)離合器機(jī)構(gòu)。</p><p>　　扇頭的仰俯

12、角調(diào)節(jié)，這樣可以增大風(fēng)扇的吹風(fēng)范圍。因此需要設(shè)計(jì)扇頭俯仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。在我設(shè)計(jì)的方案中為外置條件手動(dòng)按鈕。</p><p><b>　　五．機(jī)構(gòu)的選用</b></p><p>　　驅(qū)動(dòng)方式采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。為完成風(fēng)扇的左右俯仰的吹風(fēng)過(guò)程，據(jù)上述功能分解，可以分別選用以下機(jī)構(gòu)。如下表一：</p><p><b>　　表一：機(jī)構(gòu)選型表<

13、/b></p><p><b>　　減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　圖2：錐齒輪減速機(jī)構(gòu)</p><p>　　減速機(jī)構(gòu)：在此我采用一對(duì)錐齒輪來(lái)實(shí)現(xiàn)減速，錐齒輪可以用來(lái)傳遞兩相交的運(yùn)動(dòng)，相比其他的減速機(jī)構(gòu)而言成本較低，而且錐齒輪有比較穩(wěn)定的傳動(dòng)比。</p><p><b>　　離合器的設(shè)計(jì)和選用

14、</b></p><p><b>　　圖3 離合器機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　離合器機(jī)構(gòu)：用了一個(gè)滑銷(xiāo)離合器實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇是否搖頭的控制。通過(guò)齒輪軸的上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)滑銷(xiāo)離合器的結(jié)合與斷開(kāi)，同時(shí)也伴隨錐齒輪之間的連接與脫離，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電風(fēng)扇搖頭動(dòng)作的控制。在脫離時(shí)，運(yùn)動(dòng)不能傳到搖頭裝置，因而此時(shí)風(fēng)扇不能左右搖頭；相反，當(dāng)連接時(shí)，通過(guò)錐齒輪的傳動(dòng)動(dòng)力，帶動(dòng)搖頭裝置

15、的運(yùn)動(dòng)，這樣就實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇左右搖頭的控制。 </p><p><b>　　凸輪機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　圖4 凸輪機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　搖頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及選用</p><p><b>　　圖5：搖頭機(jī)構(gòu)</b></p><p>

16、　　搖頭裝置：通過(guò)離合器將運(yùn)動(dòng)傳到凸輪，以此作為動(dòng)力帶動(dòng)四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)雙搖桿四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)完成實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右搖頭運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　動(dòng)力機(jī)構(gòu)（電動(dòng)機(jī)）</b></p><p><b>　　圖6 電動(dòng)機(jī)</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)參數(shù)：</b></p>

17、<p>　　額定電壓 220v 輸入總功率55W 額定電流0.3A 額定頻率50HZ</p><p><b>　　6. 俯仰裝置</b></p><p>　　圖7：外置手調(diào)俯仰角按鈕圖</p><p>　　設(shè)計(jì)一個(gè)外置手調(diào)俯仰角按鈕，將其置于風(fēng)扇立柱與扇頭相接處，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)為增大仰角

18、，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為增大俯角?？梢匀我獾膶?duì)電風(fēng)扇俯仰角進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。</p><p>　　六．機(jī)構(gòu)組合設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖9）</p><p>　　我設(shè)計(jì)的搖頭風(fēng)扇組合由電機(jī)、錐齒輪機(jī)構(gòu)、搖頭連桿機(jī)構(gòu)、離合機(jī)構(gòu)及扇葉等組成。具體可以分為：</p><p>　　1．減速機(jī)構(gòu)：采用錐齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，用電機(jī)軸高速旋轉(zhuǎn)的降速來(lái)帶動(dòng)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的搖頭轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p&g

19、t;　　2．搖頭機(jī)構(gòu)：將電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過(guò)雙搖桿連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，最終轉(zhuǎn)化為扇頭的擺動(dòng)。</p><p>　　3．控制機(jī)構(gòu)：由一個(gè)滑銷(xiāo)離合器實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇是否搖頭的控制。曲柄齒輪軸的上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了滑銷(xiāo)離合器的結(jié)合與斷開(kāi)。同時(shí)也伴隨錐齒輪與脫離，實(shí)現(xiàn)了搖頭動(dòng)作的控制。</p><p>　　4．扇葉旋轉(zhuǎn)：扇葉直接安裝于電動(dòng)機(jī)主軸之上，可實(shí)現(xiàn)其高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　5

20、．俯仰運(yùn)動(dòng)：設(shè)計(jì)了一個(gè)外置手調(diào)俯仰角按鈕，將其置于風(fēng)扇立柱與扇頭相接處，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)為增大仰角，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為增大俯角。</p><p>　　七．傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)及計(jì)算</p><p>　　經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所有動(dòng)力都來(lái)源于電動(dòng)機(jī)，在經(jīng)過(guò)一對(duì)錐齒輪的傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速將動(dòng)力傳給搖頭機(jī)構(gòu)，在由一個(gè)錐齒輪將動(dòng)力傳到凸輪機(jī)構(gòu)上，最后傳到雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)左右搖頭運(yùn)動(dòng)。滑銷(xiāo)離合器實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇搖頭的控制，當(dāng)滑銷(xiāo)下

21、滑實(shí)現(xiàn)搖頭，上提則停止搖頭。外置手調(diào)俯仰角按鈕置于風(fēng)扇立柱與扇頭相接處，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)為增大仰角，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為增大俯角。</p><p>　　計(jì)算：（1）根據(jù)速比系數(shù)K計(jì)算極位角。</p><p>　　由式知，其中K = 1.025</p><p>　?。?）選擇合適的錐齒輪齒數(shù)</p><p>　　由齒輪傳動(dòng)比i12=w1/w2=z2/z1

22、，即可求得用于減速的錐齒輪2的齒數(shù)，最終要達(dá)到將1450r/min的轉(zhuǎn)數(shù)降至10r/min的轉(zhuǎn)數(shù)的目的。而在設(shè)計(jì)時(shí)，齒輪3和齒輪2的齒數(shù)可以設(shè)計(jì)成相同，也就是傳動(dòng)比為1，齒輪3只是用于將傳動(dòng)動(dòng)力由豎直轉(zhuǎn)成水平方向。</p><p>　　（3）凸輪的軌道設(shè)計(jì)</p><p>　　圖 8：凸輪軌跡的展開(kāi)圖</p><p>　　八．方案的對(duì)比及評(píng)價(jià)（最后的組合方案）<

23、;/p><p>　　圖9：組合圖（方案一） </p><p>　　圖10：組合對(duì)照立體圖</p><p>　　我設(shè)計(jì)的是方案一，它最大的特點(diǎn)是它只采用一對(duì)錐齒輪機(jī)構(gòu)就實(shí)現(xiàn)了改變和減速作用。采用錐齒輪機(jī)構(gòu)可以使扇頭結(jié)構(gòu)緊湊，有確定的傳動(dòng)比等優(yōu)點(diǎn)。其次，采用滑銷(xiāo)離合器實(shí)現(xiàn)是否搖頭控制，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，使用方便，經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠，還有制作起來(lái)也比較的簡(jiǎn)單。同時(shí)，采用雙搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)扇

24、頭的左右擺動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)較大范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)。制作起來(lái)經(jīng)濟(jì)且精度要求不是很高便于制造。我自己認(rèn)為我的設(shè)計(jì)不足之處是電風(fēng)扇的俯仰運(yùn)動(dòng)要靠手動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)，在此我采用的是外置手調(diào)俯仰角按鈕，不過(guò)實(shí)際操作起來(lái)也很簡(jiǎn)單，他可根據(jù)自己的需要來(lái)任意角度的調(diào)節(jié)俯仰角。</p><p>　　圖11 組裝圖（方案二）</p><p>　　對(duì)于方案二，此方案的特點(diǎn)是它采用兩對(duì)普通的直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)就實(shí)現(xiàn)了減速作用，圓柱直

25、齒輪易于制造，有確定的傳動(dòng)比等優(yōu)點(diǎn)。其次，采用滑銷(xiāo)離合器實(shí)現(xiàn)是否搖頭控制，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，使用方便，經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠，還有制作起來(lái)也比較的簡(jiǎn)單。而且圓弧軌道的制造也很容易。</p><p>　　缺點(diǎn)：電風(fēng)扇的俯仰運(yùn)動(dòng)要靠手動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)，在此我采用的是外置手調(diào)俯仰角的旋鈕。此外如果風(fēng)扇的擺角需要很大的時(shí)，所需的圓弧軌道長(zhǎng)，所需的空間大。</p><p>　　圖12：為風(fēng)扇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖（方案三）</

26、p><p>　　1-同步電機(jī)；2-曲柄；3-俯仰連桿；4-俯仰搖桿（兼風(fēng)扇電機(jī)架）；5-扇葉；6-主電動(dòng)機(jī)；7-蝸桿；8-蝸輪（偏心輪）；9-左右搖頭搖桿。</p><p>　　對(duì)于方案三，我覺(jué)得用了兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，雖然運(yùn)動(dòng)較為簡(jiǎn)單化了，可是在加工制作時(shí)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的位置不好排版，還有就是用了兩個(gè)電動(dòng)機(jī)振動(dòng)肯定會(huì)加大，產(chǎn)生一定的噪音。另外此方案由于蝸輪蝸桿嚙合齒輪間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大，摩擦磨損大，傳

27、動(dòng)效率低，易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，常需要用較貴的減磨耐磨材料來(lái)制作渦輪，結(jié)構(gòu)比較的復(fù)雜，制作精度要求高，使用的工具費(fèi)用昂貴，成本高。兩個(gè)電動(dòng)機(jī)的使用，增加了制造成本，比較耗能，連桿機(jī)構(gòu)有急回性質(zhì)，搖頭速度不均勻，所占空間比較大，影響視覺(jué)美感。</p><p>　　綜合考慮，最后我選擇方案一作為此次設(shè)計(jì)的最后方案。</p><p><b>　　九．設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p&

28、gt;<p>　　這次設(shè)計(jì)經(jīng)歷了一個(gè)多星期，在這段時(shí)間里我各方各面都得到了訓(xùn)練，對(duì)機(jī)械原理更加深入了解，使我們的閱歷增加了很多。我們通過(guò)自己親手設(shè)計(jì)擺脫了以往書(shū)本上學(xué)習(xí)的約束。</p><p>　　這次設(shè)計(jì)使我們明白了想要做好課程設(shè)計(jì)必須要有深厚的基礎(chǔ)，不然做起來(lái)真的很麻煩，設(shè)計(jì)剛開(kāi)始時(shí)因?yàn)榛A(chǔ)不牢固我們走了很多的彎路。這次設(shè)計(jì)成功后，我仿佛經(jīng)過(guò)了一次長(zhǎng)途旅程到達(dá)終點(diǎn)，感覺(jué)眼前一亮，特別的舒服。這次

29、設(shè)計(jì)讓我明白干任何事都要有耐心，要仔細(xì)，課程設(shè)計(jì)有很多次讓我感到心煩，但我們還是堅(jiān)持下來(lái)了。</p><p>　　短短一周課程設(shè)計(jì)，使我們發(fā)現(xiàn)了自己掌握的知識(shí)如此缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)能力如此不足，以后我會(huì)更加努力學(xué)習(xí)。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是我們較全面系統(tǒng)的掌握和深化機(jī)械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們學(xué)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)工程實(shí)際中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)能力的一門(mén)課程。&

30、lt;/p><p>　　經(jīng)過(guò)這幾天的學(xué)習(xí)，讓我們初步了解了機(jī)械設(shè)計(jì)的全過(guò)程，可以初步的進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型組合和確定運(yùn)動(dòng)方案；使我們將機(jī)械原理課程各章節(jié)的理論和方法融會(huì)貫通起來(lái)，進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的理論知識(shí)；并對(duì)動(dòng)力分析與設(shè)計(jì)有了一個(gè)較完整的概念；培養(yǎng)了我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際獨(dú)立思考與分析問(wèn)題的能力和創(chuàng)新的能力。</p><p>　　在這幾天的機(jī)械設(shè)計(jì)中，我們深感自己的不足，認(rèn)識(shí)到理論

31、與實(shí)際的差別，只要理論與實(shí)際相結(jié)合，充分發(fā)展多動(dòng)手，多進(jìn)行鍛煉，才能終有所得。</p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)合一種簡(jiǎn)單機(jī)器功能分析、工藝動(dòng)作確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)定、機(jī)構(gòu)尺寸綜合、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)等，使我們學(xué)生通過(guò)一臺(tái)機(jī)器的完整的運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)過(guò)程，進(jìn)一步鞏固、掌握并初步運(yùn)用機(jī)械原理的知識(shí)和理論，對(duì)分析、運(yùn)算、繪圖、文字表達(dá)及技術(shù)資料查詢等諸方面的獨(dú)立工作能力進(jìn)行初步的訓(xùn)練，培養(yǎng)理論與實(shí)際相

32、結(jié)合、應(yīng)用計(jì)算機(jī)完成機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力，更為重要的是培養(yǎng)開(kāi)發(fā)和創(chuàng)新能力。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)在機(jī)械類學(xué)生的知識(shí)體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用。</p><p>　　在此設(shè)計(jì)中，小組各成員之間積極配合、共同努力，在加深了對(duì)專業(yè)理解掌握的同時(shí)，也加深了我們的友誼，與此同時(shí)，我們也學(xué)會(huì)了運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)用于實(shí)踐生活中，更好的知道我們學(xué)習(xí)。</p><p><b>　　十．參考資料&