臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置課程設(shè)計(jì)

1、<p>　　《臺式電風(fēng)扇搖頭裝置課程設(shè)計(jì)》</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　專業(yè)班級： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化1班 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　設(shè)

2、計(jì)時(shí)間: </p><p><b>　　物理與電氣工程學(xué)院</b></p><p>　　2012年12月30日 </p><p><

3、b>　　目 錄</b></p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　1.1功能要求..................................................1 </p><p>　　1.2工作原理...........................

4、.......................1 </p><p>　　1.3設(shè)計(jì)要求..................................................1 </p><p>　　1.4設(shè)計(jì)任務(wù)..................................................1</p><p>　　1

5、.5功能分解..................................................2</p><p>　　1.6執(zhí)行機(jī)構(gòu)..................................................2</p><p>　　機(jī)械系統(tǒng)的選擇及比較</p><p>　　2.1減速機(jī)構(gòu)的選擇................

6、............................2</p><p>　　2.2離合機(jī)構(gòu)的選擇............................................4</p><p>　　2.3搖頭裝置的選擇............................................5</p><p>　　2.4機(jī) 構(gòu) 組 合..

7、.............................................7</p><p>　　機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) </p><p>　　3.1機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).................................................8</p><p>　　3.2傳動(dòng)方案設(shè)計(jì).....................

8、..........................8 </p><p>　　3.3方案評價(jià)及相關(guān)計(jì)算.........................................8</p><p><b>　　凸輪機(jī)構(gòu)的補(bǔ)充</b></p><p>　　4.1機(jī)構(gòu)選擇和原理.................................

9、............10</p><p>　　4.2相關(guān)計(jì)算...................................................10</p><p>　　4.3相關(guān)表格...................................................11</p><p><b>　　結(jié)束語</

10、b></p><p><b>　　六．參考文獻(xiàn)</b></p><p><b>　　七．致謝</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p><b>　　1.1功能要求</b></p><p>　　具體設(shè)

11、計(jì)要求如下：電風(fēng)扇能夠?qū)崿F(xiàn)每分鐘最快搖頭6次，盡可能地做到能耗低﹑效率低﹑工藝盡可能簡單﹑產(chǎn)品性能穩(wěn)定耐用且符合現(xiàn)實(shí)。 </p><p><b>　　1.2工作原理</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)通過蝸桿和齒輪二級減速后產(chǎn)生較大動(dòng)力帶動(dòng)搖頭機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇搖頭，根據(jù)實(shí)際情

12、況調(diào)節(jié)連桿的長度或凸輪離支點(diǎn)的距離實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)搖頭角度的大小。</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置要求能左右旋轉(zhuǎn)并可調(diào)節(jié)俯仰角。以實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)力下扇葉旋轉(zhuǎn)和搖頭動(dòng)作的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)效果。</p><p>　　臺式電風(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桿擺動(dòng)）。風(fēng)扇的直徑為300

13、mm，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與急回系數(shù)K的設(shè)計(jì)要求及任務(wù)分配見表。</p><p><b>　　表1</b></p><p><b>　　1.4 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　?、?按給定的主要參數(shù)，擬定機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案；</p><p&g

14、t;　?、?畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡圖；</p><p>　?、?分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動(dòng)比，確定他們的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算 幾何尺寸；</p><p>　?、?確定電扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)的平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，它應(yīng)滿足擺角Ψ及急回系數(shù)K條件

15、下使最小傳動(dòng)角最大。并對平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制運(yùn)動(dòng)線圖，驗(yàn)算曲柄存在的條件。</p><p>　　1.5功能分解 </p><p>　　顯然為完成風(fēng)扇左右俯仰的吹風(fēng)過程需要實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動(dòng)功能要求：</p><p>　　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)的左右擺動(dòng)機(jī)構(gòu)（本方案設(shè)計(jì)為雙搖桿機(jī)構(gòu)）。</p><p&

16、gt;　　為完成風(fēng)扇可搖頭，可不搖頭的吹風(fēng)過程。因此必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的離合器機(jī)構(gòu)（本方案設(shè)計(jì)為滑銷離合器機(jī)構(gòu)）。</p><p><b>　　1.6執(zhí)行機(jī)構(gòu)</b></p><p><b>　　表2</b></p><p>　　二﹑機(jī)械系統(tǒng)的選擇及比較</p><p>　　2.1減速機(jī)構(gòu)的選擇</

17、p><p><b>　　渦輪﹑錐齒﹑齒輪</b></p><p><b>　　圖1 渦輪減速機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　說明：齒輪減速器和渦輪蝸桿減速器在相同傳動(dòng)比的情況下，齒輪減速器的體積更大，效率渦輪蝸桿減速器較低，不適用于大功率大載荷的情況，渦輪蝸桿的傳動(dòng)比一般較大，但成本較高，在安裝空間不要求的情況下，一般優(yōu)先考

18、慮齒輪減速器。 </p><p><b>　　圖2 錐齒減速機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　說明：由于蝸桿蝸輪嚙合齒輪間的相對滑動(dòng)速度較大,摩擦磨損大,傳動(dòng)效率較低,易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象,常需要用較貴的減磨耐磨材料來制造蝸輪,制造精度要求高刀具費(fèi)用昂貴成本高。錐齒輪可以用來傳遞兩相交的運(yùn)動(dòng)相比蝸桿蝸輪成本較低。所以在此我們選

19、用錐齒輪減速。</p><p><b>　　圖3齒輪減速機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　說明：齒輪傳動(dòng)是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)。按齒輪軸線的相對位置分平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)、相交軸圓錐齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸螺旋齒輪傳動(dòng)。具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長等特點(diǎn)。 </p><p>　　2.2離合機(jī)構(gòu)的選擇</p>

20、<p><b>　　圖4離合機(jī)構(gòu)1</b></p><p><b>　　圖5離合機(jī)構(gòu)2</b></p><p>　　說明：由以上兩個(gè)機(jī)構(gòu)簡圖可以看出:離合機(jī)構(gòu)2采用的比離合機(jī)構(gòu)1少用了一個(gè)齒輪,它主要采用的滑銷和錐齒輪卡和從而實(shí)現(xiàn)是否搖頭的運(yùn)動(dòng).不管是從結(jié)構(gòu)簡便還是從經(jīng)濟(jì)的角度來說離合機(jī)構(gòu)2都比離合機(jī)構(gòu)1好.也更容易實(shí)現(xiàn).所以我們選擇離

21、合機(jī)構(gòu)2作為離合器。 </p><p>　　2.3搖頭機(jī)構(gòu)的選擇</p><p><b>　　圖6搖頭機(jī)構(gòu)1</b></p><p>　　圖7搖頭機(jī)構(gòu)2 </p><p><b>　　圖8搖頭機(jī)構(gòu)3</

22、b></p><p>　　說明：要實(shí)現(xiàn)扇頭的左右搖擺運(yùn)動(dòng)有很多種運(yùn)動(dòng)方式可以選擇,例如我們可以選用凸輪機(jī)構(gòu),多桿機(jī)構(gòu),滑塊機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)等.雖然凸輪機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡單緊湊，響應(yīng)快，但使用凸輪機(jī)構(gòu)制造困難，易磨損，有沖擊，運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定，而且成本較高。但四桿機(jī)構(gòu)更容易制造,制造精度要求也不是很高,并且四桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)擺幅也更廣更容易實(shí)現(xiàn),最重要的是它的制造成本比較低.所以首選四桿機(jī)構(gòu).從以上圖6﹑圖7中我們不難看出搖頭機(jī)構(gòu)

23、1比搖頭機(jī)構(gòu)2多了一個(gè)齒輪盤,所以搖頭機(jī)構(gòu)1更好點(diǎn)。</p><p><b>　　2.4機(jī)構(gòu)組合</b></p><p>　　圖9組合方案一 </p><p><b>　　圖10組合方案二</b></p><p>　　說明 ：四連桿和凸輪機(jī)構(gòu)相比較，四桿機(jī)構(gòu)更容易

24、制造，制造精度要求也不是很高，并且四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)擺幅也更容易實(shí)現(xiàn)，最重要的是它的制造成本比較低，所以首選四桿機(jī)構(gòu)組合方案二。 </p><p><b>　　機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　3.1機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　搖頭風(fēng)扇有電機(jī)，齒輪機(jī)構(gòu)，搖頭連桿機(jī)構(gòu)等組成。具體可分為:</p&g

25、t;<p>　　減速機(jī)構(gòu)：采用錐齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，電機(jī)軸高速旋轉(zhuǎn)的降速以帶動(dòng)搖頭雙搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　搖頭機(jī)構(gòu)：將電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，最終轉(zhuǎn)化為扇頭的擺動(dòng)。</p><p>　　控制機(jī)構(gòu)：由一個(gè)滑銷離合器實(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)了滑銷離合器的結(jié)合與斷開。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><

26、;p>　　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><b>　　3.2傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　經(jīng)過電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所有動(dòng)力都來源于電動(dòng)機(jī)，再經(jīng)過一對錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速將動(dòng)力傳動(dòng)給搖頭機(jī)構(gòu)，由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)左右搖頭運(yùn)動(dòng)?；N離合器實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇搖頭的控制，當(dāng)滑銷下滑實(shí)現(xiàn)搖頭，上提則停止搖頭。</p&g

27、t;<p>　　3.3方案評價(jià)及相關(guān)計(jì)算：</p><p>　　本設(shè)計(jì)方案最大的特點(diǎn)是它采用一對錐齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的改變和減速作用。采用追齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)可使扇頭結(jié)構(gòu)緊湊，有確定的 傳動(dòng)比等優(yōu)點(diǎn)。其次，采用滑銷離合器實(shí)現(xiàn)是否搖頭的控制，結(jié)構(gòu)比較簡單，使用方便，經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠。同時(shí)，采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)扇頭的左右搖擺，可以實(shí)現(xiàn)較大范圍的擺動(dòng)。制作起來經(jīng)濟(jì)且精度也要求不是很高便于制造。</p>&

28、lt;p>　　(1)由速比系數(shù)K計(jì)算極位角θ。由式知，其中K=1.01,</p><p>　　(2)選擇合適的比例尺，作圖求搖桿的極限位置。取搖桿長度lCD除以比例尺得圖中搖桿長CD，以CD為半徑、任定點(diǎn)D為圓心、任定點(diǎn)C1為起點(diǎn)做弧C，使弧C所對應(yīng)的圓心角等于或大于最大擺角，連接D點(diǎn)和C1點(diǎn)的線段C1D為搖桿的一個(gè)極限位置，過D點(diǎn)作與C1D夾角等于最大擺角的射線交圓弧于C2點(diǎn)得搖桿的另一個(gè)極限位置C2D。

29、</p><p>　　(3)求曲柄鉸鏈中心。過C1點(diǎn)在D點(diǎn)同側(cè)作C1C2的垂線H，過C2點(diǎn)作與D點(diǎn)同側(cè)與直線段C1C2夾角為（900－θ）的直線J交直線H于點(diǎn)P，連接C2P，在直線段C2P上截取C2P/2得點(diǎn)O，以O(shè)點(diǎn)為圓點(diǎn)、OP為半徑，畫圓K ，在C1C2弧段以外在K上任取一點(diǎn)A為鉸鏈中心。</p><p>　　(4)求曲柄和連桿的鉸鏈中心。連接A、C2點(diǎn)得直線段AC2為曲柄與連桿長度之

30、和，以A點(diǎn)為圓心、AC1為半徑作弧交AC2于點(diǎn)E，可以證明曲柄長度AB = C2E/2，于是以A點(diǎn)為圓心、C2E/2為半徑畫弧交AC2于點(diǎn)B2為曲柄與連桿的鉸接中心。</p><p>　　(5)計(jì)算各桿的實(shí)際長度。分別量取圖中AB2、AD、B2C2的長度，計(jì)算得：</p><p>　　曲柄長lAB =AB2，連桿長lBC =B2C2 ，機(jī)架長 lAD =AD。</p>&

31、lt;p><b>　　根基要求可以確定：</b></p><p>　　令連桿長度：b=125mm，最大壓力</p><p>　　擺桿長度為c=88mm，則：</p><p>　　可知：傳動(dòng)角最小等于</p><p>　　可以確定擺桿d=110mm</p><p><b>　　四．補(bǔ)

32、充</b></p><p>　　4.1機(jī)構(gòu)選擇和原理 </p><p>　　一．利用渦輪進(jìn)行一級減速。</p><p>　　二．利用齒輪進(jìn)行二級減速。</p><p>　　三．利用同心圓同速帶動(dòng)鑲嵌在凸輪圓心上的齒輪從而同速帶動(dòng)凸輪。</p><p>　　四．利用杠桿原理實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇搖

33、頭。</p><p>　　五．機(jī)構(gòu)分解： 減速機(jī)構(gòu)：齒輪和蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)； 運(yùn)動(dòng)軸變換：蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)； 左右搖擺：凸輪機(jī)構(gòu)。</p><p><b>　　4.2相關(guān)計(jì)算說明</b></p><p>　　為了得到傳動(dòng)比為240:1的減速機(jī)構(gòu)，而電機(jī)軸為圓柱體，因此，將電機(jī)軸加工成蝸桿，模數(shù)取1，齒數(shù)為2。由蝸桿渦輪傳動(dòng)比為48:1,可知，渦輪的齒數(shù)

34、為96，即齒輪1的齒數(shù)為96。</p><p>　　對于齒輪1和齒輪2有</p><p>　　因?yàn)閕23=5:1，考慮到現(xiàn)實(shí)的尺寸，取z2=20,z3=100</p><p>　　對于凸輪：凸輪是起左右搖擺的作用，在近休止和遠(yuǎn)休止可以有很小的停止，推程和回程的時(shí)候盡量勻速。而在本機(jī)構(gòu)中選擇在齒輪3上挖出一個(gè)凸輪凹槽是是的推桿頭能與凸輪曲線始終接觸，達(dá)到風(fēng)扇頭能兩邊轉(zhuǎn)

35、向的功能。同時(shí)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)是與推桿會(huì)產(chǎn)生剛性沖擊，所以，推桿前加上滾輪，以減小對凸輪曲線的磨損。</p><p>　　因此，齒輪模數(shù)取1，蝸桿渦輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i為48:1，齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比i為5:1；凸輪轉(zhuǎn)一周，搖頭擺一個(gè)來回，則可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)軸轉(zhuǎn)速與搖頭次數(shù)240:1的比例。例如，電機(jī)為1440轉(zhuǎn)/min，則搖頭可以實(shí)現(xiàn)6次/min。</p><p><b>　　4.3相關(guān)表格</

36、b></p><p>　　結(jié)合實(shí)際計(jì)算和國家標(biāo)準(zhǔn)，得到表3數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　表3</b></p><p><b>　　五．結(jié)束語</b></p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，回望這短暫的幾天時(shí)間學(xué)習(xí)，自己學(xué)到了不少。通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我對機(jī)械原理這門課程有了更深入的

37、了解，對以前不熟悉的環(huán)節(jié)理解。雖然在設(shè)計(jì)的過程中遇到了好多麻煩，但是經(jīng)過自己認(rèn)真的思考和查閱資料，以及和同學(xué)一起討論最終把問題都解決了。這次設(shè)計(jì)給我一個(gè)感受，學(xué)習(xí)的過程中要懂得把所學(xué)的東西聯(lián)系起來并運(yùn)用到實(shí)踐中來，而不是把每個(gè)章節(jié)分開來理解。通過這個(gè)實(shí)踐我學(xué)得了好多，同時(shí)認(rèn)識到理論聯(lián)系實(shí)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(xué)習(xí)的興趣。</p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)合一種簡單機(jī)器進(jìn)行機(jī)器

38、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)生通過一臺機(jī)器的完整的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)過程，進(jìn)一步鞏固、掌握并初步運(yùn)用機(jī)械原理的知識和理論，對分析、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)生的知識體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用 </p&

39、gt;<p>　　通過這次設(shè)計(jì)，讓我認(rèn)識到自己掌握的知識還很缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能力是如此的不足，在以后的學(xué)習(xí)中要加以改進(jìn)。同時(shí)也充分認(rèn)識到理論是實(shí)際的差別，只有理論聯(lián)系實(shí)際，才能更好的提高自己的綜合能力。以后在學(xué)習(xí)中要多注意這次設(shè)計(jì)中所遇到的問題，并及時(shí)的改正。自己的知識仍然很有限，要多學(xué)習(xí)知識，提高自己。</p><p><b>　　六．參考文獻(xiàn)</b><

40、/p><p>　　1.《機(jī)械原理》 （第六版） 孫恒 陳作模 主編 高等教育出版社</p><p>　　2.《機(jī)械原理》 （第七版） 孫恒 陳作模 主編 高等教育出版社</p><p>　　3.《機(jī)械原理設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 裘建新 主編 高等教育出版社</p><p>　　4.《機(jī)械設(shè)計(jì)與理論》 李柱國 主編 科學(xué)

41、出版社</p><p>　　5.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)》 孫德志 張華偉 鄧子龍 主編 科學(xué)出版社</p><p>　　6.《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（第二版）朱文堅(jiān) 黃平 主編 華南理工大學(xué)出版社 </p><p><b>　　七．致謝</b></p><p>　　本課題在選題及設(shè)計(jì)過程中得到**老師的悉心指導(dǎo)，在這里表示