機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)----臺式電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、<p>　　論文題目 臺式電風(fēng)扇搖頭裝置 </p><p>　　學(xué) 院 電子信息與機(jī)電工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 </p><p>　　年 級 </p><p>　　學(xué) 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(fēng)扇搖頭裝置的功能與設(shè)計(jì)要求4</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)題目4</p><p>　　1.2 工作原理及工藝過程4</p><p&

3、gt;　　1.3 設(shè)計(jì)要求4</p><p>　　1.4 功能分解5</p><p>　　第2章機(jī)構(gòu)的選用與設(shè)計(jì)7</p><p>　　2.1 機(jī)構(gòu)的選用7</p><p>　　2.2左右搖頭機(jī)構(gòu)7</p><p>　　2.2.1 左右搖動(dòng)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(jī)構(gòu)8</p><p>　　第3章傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)10</p><p>　　第4章機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 蝸輪蝸桿尺寸設(shè)計(jì)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(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)15</p><p>&

6、lt;b>　　第5章小結(jié)16</b></p><p>　　第6章參考文獻(xiàn)17</p><p>　　臺式電風(fēng)扇搖頭裝置的功能與設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　設(shè)計(jì)臺式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動(dòng)作。風(fēng)扇的直徑為300mm，電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n

7、＝1450r/min，電扇搖頭周期t=10s，電扇擺動(dòng)角度ψ＝100°、俯仰角度φ＝22°與急回系數(shù)K＝1.03。風(fēng)扇可以在一定周期下進(jìn)行擺頭運(yùn)動(dòng)，使送風(fēng)面積增大。</p><p>　　1.2 工作原理及工藝過程</p><p><b>　　1.3 設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　?、?電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)至少包括連桿機(jī)構(gòu)

8、、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三種機(jī)構(gòu)。⑵.畫出機(jī)器的運(yùn)動(dòng)方案簡圖與運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖。擬訂運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖時(shí)，執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)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(gè)動(dòng)作的配合，在時(shí)間和空間上不能出現(xiàn)干涉。⑶.設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)，自行確定運(yùn)動(dòng)規(guī)律，選擇連桿機(jī)構(gòu)類型，校核最大壓力角。⑷.設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪機(jī)構(gòu)，確定傳動(dòng)比，選擇適當(dāng)?shù)拿?shù)。⑸.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。</p><p><b>　　1.4 功能分解&

9、lt;/b></p><p>　　電風(fēng)扇的工作原理是將電風(fēng)扇的送風(fēng)區(qū)域進(jìn)行周期性變換，達(dá)到增大送風(fēng)區(qū)域的目的。顯然，為了完成電風(fēng)扇的擺頭動(dòng)作，需實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動(dòng)功能要求：</p><p>　　電動(dòng)機(jī) 齒輪傳動(dòng) 蝸輪蝸桿 曲柄 搖桿 左右搖頭機(jī)構(gòu)</p><p>　　圖1.1 運(yùn)動(dòng)功能圖</p><p&g

10、t;　?、?風(fēng)扇需要按運(yùn)動(dòng)規(guī)律做左右擺動(dòng)，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。⑵.風(fēng)扇可利用仰俯旋鈕實(shí)現(xiàn)上下俯仰，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的俯仰機(jī)構(gòu)。⑶.風(fēng)扇需要轉(zhuǎn)換傳動(dòng)軸線和改變轉(zhuǎn)速，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的齒輪系機(jī)構(gòu)。對這兩個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)功能作進(jìn)一步分析，可知它們分別應(yīng)該實(shí)現(xiàn)下列基本運(yùn)動(dòng)：⑴.左右擺動(dòng)有三個(gè)基本運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)軸線變換、傳動(dòng)比降低和周期性擺動(dòng)。⑵.俯仰運(yùn)動(dòng)的基本運(yùn)動(dòng)：與水平面之間的夾角的變換。⑶.轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)軸線和改變傳動(dòng)比有一個(gè)基本動(dòng)作

11、：運(yùn)動(dòng)軸線變換。此外，還要滿足傳動(dòng)性能要求：改變電風(fēng)扇的送風(fēng)區(qū)域時(shí)，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>　　機(jī)構(gòu)的選用與設(shè)計(jì)</b></p><p>　　2.1 機(jī)構(gòu)的選用</p><p>　　根據(jù)前述要求，電風(fēng)扇的應(yīng)作繞一點(diǎn)的往復(fù)擺動(dòng)，且在工

12、作周期中有急回特性。驅(qū)動(dòng)方式為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，利用《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》中的表2.1與表2.2的設(shè)計(jì)目錄，分別選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)這三個(gè)機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)功能，見下表。</p><p>　　由于要實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比，且受到電風(fēng)扇機(jī)殼體積大小的限制，結(jié)合《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》第155頁的附錄2，減速機(jī)構(gòu)可選用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)與直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)的組合機(jī)構(gòu)。</p><p>　　表2.1 電風(fēng)扇擺頭的機(jī)構(gòu)

13、選形</p><p><b>　　2.2左右搖頭機(jī)構(gòu)</b></p><p>　　為了能實(shí)現(xiàn)左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在經(jīng)濟(jì)簡單的原則下可選擇雙搖桿機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)方向交替交換。</p><p>　　2.2.1 左右搖動(dòng)方案一（放棄）</p><p>　　圖2.1 方案一 </p><p>　　該方案主動(dòng)件

14、有兩個(gè)，一個(gè)單獨(dú)帶動(dòng)風(fēng)扇扇片轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)則為上圖帶箭頭的飛輪做整周回轉(zhuǎn)，通過連桿帶動(dòng)機(jī)頭左右擺動(dòng)。由于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作與搖頭動(dòng)作不是由同一個(gè)原動(dòng)機(jī)施給的，因此，此方案中不需要用到減速機(jī)構(gòu)，只需使兩個(gè)原動(dòng)機(jī)有不同的轉(zhuǎn)動(dòng)速度即可。</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡單，主動(dòng)件為連架桿便于計(jì)算四桿機(jī)構(gòu)參數(shù)</p><p>　　缺點(diǎn)：需要兩個(gè)主動(dòng)力即需要兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)</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(dòng)機(jī)</p><p>　　如圖所示，ABCD是以BC為連桿的雙搖桿機(jī)構(gòu)，因?yàn)樗鼭M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(dòng)。

16、帶有風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，一方面帶動(dòng)風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)，另一方面經(jīng)齒輪傳動(dòng)和蝸桿傳動(dòng)帶動(dòng)連桿BC相對于連架桿AB轉(zhuǎn)動(dòng)，兩連架桿AB、CD作往復(fù)擺動(dòng)，從而使風(fēng)扇軸線可在一定角度范圍內(nèi)擺動(dòng)。</p><p>　　此方案中，齒輪機(jī)構(gòu)4-3和蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)2-1組合作為減速機(jī)構(gòu)。</p><p>　　2.2 上下仰俯機(jī)構(gòu)<

17、/p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)仰俯運(yùn)動(dòng)，事先計(jì)劃使用凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)仰俯機(jī)構(gòu)，但由于電扇的機(jī)殼大小有限，并且凸輪只常使用在低負(fù)載的傳動(dòng)過程，假如當(dāng)電風(fēng)扇的機(jī)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(fēng)扇的設(shè)計(jì)來說，并不經(jīng)濟(jì)。也可以使用連桿滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，將機(jī)殼引出桿使用一條路徑導(dǎo)軌進(jìn)行約束，來完成設(shè)想的仰俯運(yùn)動(dòng)。但是需要計(jì)算連桿長度以及導(dǎo)軌位移，如果在電動(dòng)機(jī)座與立柱的連接處用兩個(gè)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(gè)簡易的制動(dòng)機(jī)構(gòu)，也同樣可以手動(dòng)實(shí)現(xiàn)電風(fēng)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(dòng)機(jī)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(dāng)仰俯旋鈕旋緊時(shí)，兩圓盤之間的磨擦力增大，仰角不變，當(dāng)仰俯旋鈕旋

19、松時(shí)，兩圓盤相離，可以改變仰角。</p><p><b>　　傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　由于在設(shè)計(jì)的左右擺頭機(jī)構(gòu)中，將蝸輪帶動(dòng)連桿進(jìn)行整周回轉(zhuǎn)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)蝸輪旋轉(zhuǎn)一周，電扇機(jī)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(jī)構(gòu)2-1的傳動(dòng)比</p><p>　　直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4-3的傳動(dòng)比</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 </p><p>　　由以上式子得， </p>

21、<p>　　要實(shí)現(xiàn)大的傳動(dòng)比，因此，取蝸桿，齒輪4齒數(shù)，代入上式得， </p><p>　　經(jīng)計(jì)算，當(dāng)=30，=44時(shí)，t=10.09,相對誤差；</p><p>　　當(dāng)=36，=36時(shí)，t=9.91,相對誤差；</p><p>　　當(dāng)=30，=43時(shí)，t=9.86,相對誤差；</p>

22、<p>　　當(dāng)=29，=44時(shí)，t=9.76,相對誤差。</p><p>　　結(jié)合臺式電風(fēng)扇機(jī)殼尺寸大小的要求及搖動(dòng)周期，選擇=36，=36。</p><p>　　蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)2-1傳動(dòng)比 </p><p>　　直齒圓柱齒輪機(jī)構(gòu)4-3傳動(dòng)比 </p><p><b>　　機(jī)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)</b></p&

23、gt;<p>　　4.1 蝸輪蝸桿尺寸設(shè)計(jì)</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(dǎo)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(jī)構(gòu)尺寸參數(shù)</p><p>　　極位夾角°=2.77°</p><p>　　圖4.1 雙搖桿機(jī)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)實(shí)際情況（30CM直徑的扇葉），同時(shí)經(jīng)過計(jì)算，可取a=35，b=46，c=209，d=211.4。<

37、/p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是一門綜合性較強(qiáng)的學(xué)科，綜合運(yùn)用運(yùn)動(dòng)分析、力學(xué)分析、機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)等等各方面的知識，能夠培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生創(chuàng)新能力。</p><p>　　通過這次的課程設(shè)計(jì)，使我進(jìn)一步鞏固、掌握并社步運(yùn)用機(jī)械原理的知識和理論，對分析、運(yùn)算、繪圖、文學(xué)表達(dá)等各方面的能力進(jìn)行了初步

38、的訓(xùn)練，理論與實(shí)際相結(jié)合。</p><p>　　然而，這次的課程設(shè)計(jì)更讓我深感慚愧與憂慮，它讓我切切實(shí)實(shí)地認(rèn)識到自己知識、技能的匱乏。知識的缺乏讓我在一開始的時(shí)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(shí)花費(fèi)了更多的時(shí)間與精力，使得這次的課程設(shè)計(jì)有著許多的缺陷。然而這也激勵(lì)我往后要學(xué)習(xí)好更多的專業(yè)知識，培養(yǎng)專業(yè)能力。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</