機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　課程題目：臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置</p><p><b>　　專(zhuān) 業(yè)：</b></p><p><b>　　班 級(jí)：</b></p><p><b>　　學(xué) 號(hào)：</b&g

2、t;</p><p><b>　　姓 名：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)老師：</b></p><p>　　2013年6月23日 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一．設(shè)計(jì)要求 …………………………

3、………………………………2</p><p>　　二．設(shè)計(jì)任務(wù).............................................2</p><p>　　三．功能分解.............................................3</p><p>　　四．選用機(jī)構(gòu)………………………………………………………3</p

4、><p>　　4-1. 減速機(jī)構(gòu)選用………………………………………………4</p><p>　　4-2. 離合器選用…………………………………………………5</p><p>　　4-3. 搖頭機(jī)構(gòu)選用………………………………………………6</p><p>　　五．機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………………………7</p><

5、;p>　　5-1. 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)………………………………………7</p><p>　　5-2. 四桿位置和尺寸的確定……………………………………8</p><p>　　5-3. 傳動(dòng)比的分配………………………………………………9</p><p>　　六．總結(jié)········&

6、#183;····································

7、;··13</p><p>　　七．參考文獻(xiàn)…………………………………………………………15</p><p>　　臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置方案</p><p><b>　　一．設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)臺(tái)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

8、運(yùn)動(dòng)效果。</p><p>　　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桿擺動(dòng)）。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)分配見(jiàn)表。</p><p><b>　　二. 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　?、?按給定的主要參數(shù)

9、，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(mǎn)足擺角Ψ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(xiàn)圖，驗(yàn)算曲柄存在的條件；</p>

10、;<p>　?、?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>　　功能分解</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)扇要搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)克采用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)

11、。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)。本方案具體機(jī)構(gòu)選用如下：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)傳過(guò)來(lái)的動(dòng)力，由于功率大，轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，故需一減速裝置將電機(jī)的速度減慢傳給搖頭機(jī)構(gòu)（本方案選用錐齒輪機(jī)構(gòu)）。</p><p>

12、　　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)（本方案選用平面四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)左右擺動(dòng)）。</p><p>　　應(yīng)設(shè)計(jì)相應(yīng)的左右擺動(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)（本方案設(shè)計(jì)為滑銷(xiāo)錐齒輪機(jī)構(gòu)）。</p><p>　　扇頭的仰俯角調(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)（本方案設(shè)計(jì)為手動(dòng)控制旋鈕）。</p>

13、;<p><b>　　四. 選用機(jī)構(gòu)</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)。機(jī)構(gòu)選型表：</p><p><b>　　1．減速機(jī)構(gòu)選用</b></p><p><b>　　蝸桿減速機(jī)構(gòu)</b></p&

14、gt;<p>　　蝸桿渦輪傳動(dòng)比大, 結(jié)構(gòu)緊湊，反行程具有自鎖性，傳動(dòng)平穩(wěn), 無(wú)噪聲, 因嚙合時(shí)線(xiàn)接觸, 且具有螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn), 故其承載能力強(qiáng)，但考慮后面與離合機(jī)構(gòu)的配合關(guān)系，由于蝸桿渦輪嚙合齒輪間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大，摩擦磨損大，傳動(dòng)效率低，易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，需要用較貴的減摩材料來(lái)制造渦輪，制造精度要求高，成本高。而錐齒輪可以用來(lái)傳遞兩相交的運(yùn)動(dòng)，相比渦輪蝸桿成本低，所以選擇錐形齒輪減速。綜上，選擇錐形齒輪減速機(jī)構(gòu)。&l

15、t;/p><p><b>　　離合器選用</b></p><p>　　方案一主要采用的滑銷(xiāo)上下運(yùn)動(dòng)，使得渦輪脫離蝸桿從而實(shí)現(xiàn)是否搖頭的運(yùn)動(dòng)。而方案二比方案一少用了一個(gè)齒輪，它主要采用的滑銷(xiāo)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(jiǎn)便還是從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)說(shuō)方案二都比方案一好，也更容易實(shí)現(xiàn)，所以我們選擇方案二。</p><p><b>

16、　　3．搖頭機(jī)構(gòu)選用</b></p><p>　　方案一：平面四桿搖頭機(jī)構(gòu)</p><p>　　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)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)，從以上兩個(gè)簡(jiǎn)圖中我們不難看出方案一比方案二多了一個(gè)齒輪盤(pán)，所以方案二更佳。</p><p><b>　　機(jī)構(gòu)組合</b

17、></p><p><b>　　五．機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　平面四桿機(jī)構(gòu)和極限位置分析</p><p>　　按組成它的各桿長(zhǎng)度關(guān)系可分成兩類(lèi)：</p><p>　　(1) 各桿長(zhǎng)度滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件, 即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其

18、它兩桿長(zhǎng)度之和。且以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架, 即可得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)低副運(yùn)動(dòng)的可逆性原則, 由于此時(shí)最短桿是雙整轉(zhuǎn)副件, 所以, 連桿與兩搖桿之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副仍為整轉(zhuǎn)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(xiàn)位置, 即一次為連桿與搖桿重疊共線(xiàn), 如圖所示AB′C′D, 另一次為連桿與搖桿的拉直共線(xiàn)即圖中所示ABCD。 搖桿的兩極限位置與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿的極限位置的確定方法相同, 很容易找到。</p>

19、<p><b>　　兩極限位置的確定</b></p><p>　　(2) 各桿長(zhǎng)度不滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件, 即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其它兩桿長(zhǎng)度之和。則無(wú)論哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。此時(shí), 機(jī)構(gòu)中沒(méi)有整轉(zhuǎn)副存在, 即兩搖桿與連架桿及連之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度都小于360°</p><p>　　四桿位置和尺寸的確定</p><p&g

20、t;　　極為位夾角為0°的兩極限位置</p><p>　　根據(jù)計(jì)算,極位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=4.39°很小,視為0°, 如上圖所示BC,CD共線(xiàn), 先取搖桿LAB長(zhǎng)為70, 確定AB的位置,然后讓搖桿AB順時(shí)針旋轉(zhuǎn)105°,得到A′B′, 再確定機(jī)架AD的位置, 取∠B′AD=5°（則∠BAD＝１１０°）且LAD 取90,

21、注: AD 只能在搖桿AB, A′B′的同側(cè)。 </p><p>　　當(dāng)桿AB處在左極限時(shí), BC, CD共線(xiàn),利用余弦定理算得 LBC 與 LCD 之和可以得出,</p><p>　　算得 LBC+ LCD=132 ....................................①</p><p>　　當(dāng)AB處在右極限時(shí),即圖中A′B′的位置,

22、此時(shí)BC, CD重疊, 算得 LC′D′- LB′C′=25 .................................② </p><p>　　由①,②式可得LBC為53.5, LCD為78.5, B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧 B B′, LBC+LAD=143.5< LCD+LAB=148.5滿(mǎn)足條件最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于另外兩桿之和, 且取最短桿BC的對(duì)邊AD為機(jī)架,符合第一類(lèi)平面雙搖

23、桿機(jī)構(gòu)，故滿(mǎn)足條件。 </p><p>　　矢量法分析連桿角速度</p><p>　　確定四根桿長(zhǎng)之后,畫(huà)出其一般位置如圖所示, 此時(shí)可根據(jù)理論力學(xué)知識(shí)求出桿AB, BC, CD的速度,已知搖滾AB轉(zhuǎn)動(dòng)角度為 ∠110°，用時(shí)t=T/2=5s，故VAB=WABLAB=(110°/5/180*π) *70=26.9mm/s小三角形中,可求出WBC=0.63Rad/s。&

24、lt;/p><p><b>　　3.傳動(dòng)比的分配</b></p><p>　　其設(shè)計(jì)規(guī)定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min, 可得, w=151.8 rad/s</p><p>　　由上面可知連桿的角速度WBC=0.63Rad/s, 而電動(dòng)機(jī)的角速度w= 151.8rad/s 所以總傳動(dòng)比 i = 241</p><p>　　由

25、此可以把傳動(dòng)比分配給蝸輪蝸桿與齒輪傳動(dòng), 其中,蝸渦輪蝸桿的傳動(dòng)比i1=w1/w2 = 95.，齒輪的傳動(dòng)比i2 = w2/w3 = 2.6</p><p>　?。?）蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　蝸桿軸向模數(shù) （蝸輪端面模數(shù)）m m = 1.25</p><p>　　傳動(dòng)比 i i

26、= 95</p><p>　　蝸桿頭數(shù) z1 z1 = 1</p><p>　　蝸輪齒數(shù) z2 z2 = i z1 = 95</p><p>　　中心距 a a = (d1+d2+2x2m)/2 =40</p

27、><p>　　蝸桿分度圓導(dǎo)程角 γ tanγ = z1/q = mz1/d1 =0.0625</p><p>　　蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角γ′ tanγ′ =z1/(q+2x2) = 0.0667</p><p>　　蝸桿軸向齒形角 α α =20°</p><p>　　

28、蝸桿(輪)法向齒形角αn tanαn = tanαcosγ=0.363</p><p>　　蝸桿蝸輪齒頂高 ha1 ha2 ha1 = ha*m = 1/2(da1-d1) </p><p>　　= 1 X 1.25 =1.25</p><p>　　ha2=m(ha*+x2)= 1/2(da2-d2) = 1.25

29、(1-0.5) = 0.625</p><p>　　( 一般ha* = 1)</p><p>　　蝸桿蝸輪齒根高 hf1 hf2 hf1 = (ha*+c*)m =1/2(d1-df1) </p><p>　　= (1+0.2)X1.25 = 1.5</p><p>　　hf2=1/2(d2-df2)=m(ha*-x2+

30、c*)=1.25(1+0.5+0.2)=2.215 </p><p>　　蝸桿蝸輪分度圓直徑 d1 d2 d1=qm=16X1.25=20</p><p>　　d2=mz2=2a-d1-2x2m=61.25</p><p>　　蝸桿蝸輪節(jié)圓直徑 d1′ d2′ </p><p>　　d1′=(q

31、+2x2)m=d1+2x2m=18.75</p><p><b>　　d2′=61.25</b></p><p>　　蝸桿、齒頂圓直徑da1蝸輪喉圓直徑 da2 da1=(q+2)m=22.5 </p><p>　　da2=(z2+2+2x2)m=62.5 </p><p>　　蝸桿蝸輪齒根圓直徑 df1 df

32、2 df1=d1-2hf1=17</p><p>　　df2=d2-2hf2=57</p><p>　　蝸桿軸向齒距 px px=∏ m=3.925</p><p>　　蝸桿軸向齒厚 sx sx=0.5∏m=1.96</p><p>

33、　　蝸桿法向齒厚 sn sn=sx cosγ=1.93</p><p>　　蝸桿分度圓法向旋齒高 hn1 hn1=m=1.25</p><p>　　蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度l l>=(12+0.1z2)m=21.125</p><p>　　蝸輪最大外圓直徑 da

34、2 da2<=da2+2m=63.5</p><p>　　蝸輪輪圓寬b b=0.75da1=16.88</p><p>　?。?）齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　根據(jù)齒輪傳動(dòng)比i=5.9, 以及大小齒輪安裝位置, 小齒輪的齒數(shù)小于17, 所用齒輪齒數(shù)較少, 標(biāo)準(zhǔn)齒輪不能滿(mǎn)足

35、要求, 所以采用變位齒輪。</p><p>　　齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算</p><p>　　傳動(dòng)比 i i=5.9</p><p>　　分度圓 d1 d2 d1=mz1=7.5 d2=mz2=44</p><p>　　齒頂高 ha

36、 ha1=(ha*+x2)m=0.75 </p><p>　　ha2=(ha*+x2)m=0.25</p><p>　　齒根高 hf </p><p>　　hf1=(ha*+c*-x1)m=0.0425 hf2=(ha*+c*-x2)m=0.925</p><p>　　齒高 h

37、 </p><p>　　h1=ha1+hf1=1.175 h2=ha2+hf2=1.175</p><p>　　齒頂圓直徑 da da1=d1+2ha1=9 da2=d2+2ha2=44.5</p><p>　　齒根圓直徑 df </p><p>

38、　　df1=d1-2hf1=6.65 df2=d2-2hf2=42.15</p><p>　　中心距 a a=1/2(7.5+44)=25.75</p><p>　　基圓直徑 db db1=d1 cosα=7.1 </p><p>　　db2=d2 cosα=41.3<

39、/p><p>　　齒頂圓壓力角αa αa1=arcos(db1/da1)=37.9° αa2=arcos(db2/ba2)=21.86°</p><p>　　齒寬 b b=12m=6</p><p><b>　　六．總結(jié)</b></p><p

40、>　　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(guò)這次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)機(jī)械原理這門(mén)課程有了更深入的了解，對(duì)以前不熟悉的環(huán)節(jié)理解。雖然在設(shè)計(jì)的過(guò)程中遇到了好多麻煩，但是經(jīng)過(guò)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(wèn)題都解決了。這次設(shè)計(jì)給我一個(gè)感受，學(xué)習(xí)的過(guò)程中要懂得把所學(xué)的東西聯(lián)系起來(lái)并運(yùn)用到實(shí)踐中來(lái)，而不是把每個(gè)章節(jié)分開(kāi)來(lái)理解。通過(guò)這個(gè)實(shí)踐我學(xué)得了好多，同時(shí)認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，不僅加深了

41、我對(duì)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(jiǎn)單機(jī)器進(jìn)行機(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(xún)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

42、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(lèi)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>　　通過(guò)這次設(shè)計(jì)，讓我認(rèn)識(shí)到自己掌握的知識(shí)還很缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)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(shí)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(wèn)題，并及時(shí)的改正。自己的知識(shí)仍然很有限

43、，要多學(xué)習(xí)知識(shí)，提高自己。</p><p><b>　　八.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.孫桓,等,機(jī)械原理.7版.北京:高等教育出版社</p><p>　　2.梁崇高,等平面連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社</p><p>　　3.鄒慧君.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)手冊(cè).上海:上海交通大學(xué)出版社</p&