機(jī)電一體化機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)--臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)電工程學(xué)院</b></p><p>　　《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)》</p><p><b>　　說 明 書</b></p><p>　　課題名稱： 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置的設(shè)計(jì) </p><p>

2、;　　學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： </p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械電子工程 班級(jí)： </p><p>　　成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： </p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

3、t;p>　　目 錄I</p><p>　　1 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置的功能與設(shè)計(jì)要求1</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)題目及要求1</p><p>　　1,2 工作原理及工藝過程1</p><p>　　1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)1</p><p>　　1,4 功能分解1</p><

4、p><b>　　2 機(jī)構(gòu)選用2</b></p><p>　　2.1 減速機(jī)構(gòu)的選用2</p><p>　　2.2 離合器的選用3</p><p>　　2.3 搖頭機(jī)構(gòu)選用4</p><p>　　2.4 機(jī)構(gòu)組合5</p><p>　　3 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算6</p>

5、<p>　　3.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2四桿的位置和尺寸的確定6</p><p>　　3.3 斜齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)比的分配7</p><p>　　4 方案設(shè)計(jì)及方案評(píng)價(jià)9</p><p>　　4.1 功能的實(shí)現(xiàn)9</p><p>　　4.2 方案設(shè)計(jì)9</p>

6、;<p>　　4.3 方案評(píng)價(jià)9</p><p><b>　　結(jié)論10</b></p><p>　　一 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置的功能與設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　1設(shè)計(jì)題目及其要求</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)

7、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(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)分配見表1.1。</p><p><b>　　表1.1</b></p><p&g

8、t;　　2工作原理及工藝過程</p><p><b>　　3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>　　⑵ 畫出機(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&g

9、t;　?、?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)算曲柄存在的條件；</p><p>　?、?編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書；</p><p><b>　　4功能分解</b></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：&

10、lt;/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)。</p><p>　　扇頭的俯仰角調(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)。</p><p>　　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)。</p><p><b>　　二 機(jī)構(gòu)選用&l

11、t;/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)過程，據(jù)上述功能分解，可以分別選用以下機(jī)構(gòu)。</p><p>　　1減速機(jī)構(gòu)選用 </p><p>　

12、　方案一錐齒輪減速機(jī)構(gòu)</p><p><b>　　方案二蝸桿減速機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　由于蝸桿蝸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。所以在此我們選用錐齒輪減速。</p>&l

13、t;p><b>　　2離合器選用</b></p><p><b>　　方案一</b></p><p><b>　　方案二</b></p><p>　　由以上兩個(gè)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖可以看出:方案二采用的比方案一少用了一個(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(jiǎn)便還是從經(jīng)濟(jì)的角

14、度來說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>　　3搖頭機(jī)構(gòu)選用</b></p><p><b>　　方案一</b></p><p><b>　　方案二</b></p><p>　　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

15、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.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,所以方案二更好.</p><p><b>　　4機(jī)構(gòu)組合</b></p><p>　　三 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算</p>

16、<p>　　1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)</p><p>　　按組成它的各桿長(zhǎng)度關(guān)系可分成兩類：</p><p>　　(1)各桿長(zhǎng)度滿足桿長(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

17、短桿) 與另一搖桿的兩次共線位置, 即一次為連桿與搖桿重疊共線, 另一次為連桿與搖桿的拉直共線。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><p>　　(2) 各桿長(zhǎng)度不滿足桿長(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。則無論哪個(gè)構(gòu)件為最短桿，機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。此時(shí), 機(jī)構(gòu)中沒有整轉(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°&

18、lt;/p><p>　　2.四桿位置和尺寸的確定</p><p><b>　　圖3.2.1</b></p><p>　　由K=1.03可知,級(jí)位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=2.6°很小,視為0°, 如圖3.2.1所示BC,CD共線, 先取搖桿LAB長(zhǎng)為70, 確定AB的位置,然后讓搖桿AB逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)100&

19、#176;,即A′B′, 再確定機(jī)架AD的位置, 且LAD 取90, 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, LBC 與 LCD 之和可以得出,即LBC+ LCD=131 ①, 當(dāng)AB處在右極限時(shí),即圖中A′B′的位置, 此時(shí)BC, CD重疊,即LC′D′- LB′C′=25 ② ,由①,②式可得LBC為53, LCD為78, B點(diǎn)的運(yùn)

20、動(dòng)軌跡為圓弧B B′, LBC+LAD=143< LCD+LAB=148 滿足格拉肖夫判別式, 且取最短桿BC的對(duì)邊AD為機(jī)架,符合第一類平面雙搖桿機(jī)構(gòu)。 </p><p><b>　　圖3.2.2</b></p><p>　　確定四根桿長(zhǎng)之后,畫出其一般位置如圖3.2.2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,VAB=WABLAB=(2

21、00/1800*π) *70=24.4mm/s, WBC=Vcb/Lbc=0.27Rad/s,Wcd=Vc/Lcd=0.05 Rad/s。</p><p>　　斜齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)及傳動(dòng)比分配</p><p><b>　　斜齒輪三</b></p><p><b>　　模數(shù)m=1.25</b></p><p&g

22、t;<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></p><p><b>　　分度圓直徑</

23、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><b>　　齒根

24、圓直徑</b></p><p><b>　　齒厚</b></p><p><b>　　齒寬</b></p><p><b>　　斜齒輪四</b></p><p><b>　　模數(shù)m=1.25</b></p><p>&l

25、t;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)</b></p><p><b>　　壓力角α=20°</b></p><p><b>　　分度圓直徑</b>&l

26、t;/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><b>　　齒根圓直徑<

27、/b></p><p><b>　　齒厚</b></p><p><b>　　齒寬</b></p><p>　　斜齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)2-1的傳動(dòng)比</p><p>　　四 方案設(shè)計(jì)及方案評(píng)價(jià)</p><p><b>　　1功能的實(shí)現(xiàn)</b></p

28、><p>　　1、減速機(jī)構(gòu)：采用齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電機(jī)軸高速旋轉(zhuǎn)的降速以帶動(dòng)搖頭曲柄。 </p><p>　　2、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>

29、<p>　　3、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)也伴隨著齒輪的嚙合與脫離，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，實(shí)現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。</p><p><b>　　2方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　經(jīng)過電動(dòng)機(jī)的運(yùn)

30、轉(zhuǎn)，所有動(dòng)力都來源于電動(dòng)機(jī)，再經(jīng)過一對(duì)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，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。在急回系數(shù)K＝1.03、擺動(dòng)角度Ψ=100°的要求下，盡量保持運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換和減小機(jī)構(gòu)間的摩擦。</p><p><b>

31、;　　圖4.2運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖</b></p><p><b>　　3方案評(píng)價(jià)</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)方案最大的特點(diǎn)是它采用一對(duì)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(jiǎn)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

32、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><p><b>　　總結(jié) </b></p><p>　　通過這次課程設(shè)計(jì)，讓我對(duì)機(jī)械原理這門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

33、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(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，不僅加深了我對(duì)課程的理解程度而且也激起了我學(xué)習(xí)的興趣。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是使我們較全面系統(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)能力的一門課程。</p><p>　　經(jīng)過這幾天的設(shè)計(jì)，讓我初步了解了機(jī)械設(shè)計(jì)的全過程，可

34、以初步的進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型組合和確定運(yùn)動(dòng)方案；使我將機(jī)械原理課程各章的理論和方法融會(huì)貫通起來，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；提高了運(yùn)算繪圖遺跡運(yùn)用計(jì)算機(jī)和技術(shù)資料的能力；培養(yǎng)了我們學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立思考與分析問題的能力和創(chuàng)新能力。</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

35、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(tái)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(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(shí)體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用 </p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是一門綜合性較