电风扇摇头装置资料.docx

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电风扇摇头装置资料

机械原理课程设计

说明书

课程题目：

台式电风扇摇头装置

学院:

机械工程学院

班级:

机英112

设计者：

李宝星

同组人：

姜允久徐崇辉

指导老师：

李玉光

2013年6月12日

目录

一．机构简介及设计数据..................................

（1）

二．执行机构的选择与比较................................

（2）

三．主要机构设计........................................（4）

四．运动分析............................................（10）

五．原动机的选择......................................（11）

六．运动循环图.........................................（14）

七．设计体会...........................................（15）

八．参考资料..........................................（16）

一．机构简介及设计数据

设计台式电风扇的摇头装置要求能左右旋转。

以实现一个动力下扇叶旋转和摇头动作的联合运动效果。

风扇可以在一定周期下进行摆头运动，使送风面积增大。

台式电风扇的摇头机构，使电风扇作摇头动作（在一定的仰角下随摇杆摆动）。

风扇的直径为300mm，电扇电动机转速n=1450r/min，电扇摇头周期t=10s。

电扇摆动角度ψ与急回系数K的设计要求及任务分配见表。

方案号

电扇摇摆转动

摆角ψ/（°）

急回系数K

E

100

1.03

二.执行机构的选择与比较

方案一

平面四杆摇头机构

由已知条件和运动要求进行四连杆机构的尺寸综合，计算电动机功率、连杆机构设计等，绘出机械系统运动方案的电风扇的摇头机构中，电机装在摇杆1上，铰链B处装有一个蜗轮。

电机转动时，电机轴上的蜗杆带动蜗轮,蜗轮与小齿轮空套在同一根轴上,再由小齿轮带动大齿轮,而大齿轮固定在连杆2上,从而迫使连杆2绕B点作整周转动，使连架杆1和3作往复摆动，达到风扇摇头的目的。

优点：

只用一台电动机，机构简单

缺点：

摩擦大，易出现发热现象

方案二

该方案在方案改变了四杆机构的机架及各杆的位置，消除了其自转，达到扇叶随摇杆左右摆动的效果。

蜗轮与下面的转盘同轴但可以拉伸，在需要电扇转头时放下蜗轮使其与蜗杆啮合，使蜗杆带动蜗轮转动，带动转头；当不需要转头时，拔起蜗轮即可脱离啮合。

优点：

四杆机构的机架及各杆的位置，消除了其自转，达到扇叶随摇杆左右摆动的效果

缺点：

需要两个电动机

最终方案：

方案一

设计要求风扇的直径为300mm，电扇电动机转速n=1450r/min，电扇摇头周期t=10s，摆角ψ100°，急回系数K1.03

三．主要机构设计

1.铰链四杆机构的设计

平面双摇杆机构和极限位置分析

按组成它的各杆长度关系可分成两类：

（1）各杆长度满足杆长条件,即最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。

且以最短杆的对边为机架,即可得到双摇杆机构。

根据低副运动的可逆性原则,由于此时最短杆是双整转副件,所以,连杆与两摇杆之间的转动副仍为整转副。

因此摇杆的两极限位置分别位于连杆（最短杆）与另一摇杆的两次共线位置,即一次为连杆与摇杆重叠共线,如图所示AB′C′D,另一次为连杆与摇杆的拉直共线即图中所示ABCD。

摇杆的两极限位置与曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置的确定方法相同,很容易找到。

两极限位置的确定

（2）各杆长度不满足杆长条件,即最短杆与最长杆长度之和大于其它两杆长度之和。

则无论哪个构件为机架机构均为双摇杆机构。

此时,机构中没有整转副存在,即两摇杆与连架杆及连之间的相对转动角度都小于360°

2.四杆位置和尺寸的确定

极为位夹角为0°的两极限位置

方案号

电扇摇摆转动

摆角ψ/（°）

急回系数K

E

100

1.03

可知,级位夹角为180°*（K-1）/（K+1）=2.6°很小,视为0°,如上图所示BC,CD共线,先取摇杆LAB长为70,确定AB的位置,然后让摇杆AB逆时针旋转100°,即A′B′,再确定机架AD的位置,且LAD取90,注:

AD只能在摇杆AB,A′B′的同侧。

当杆AB处在左极限时,BC,CD共线,LBC与LCD之和可以得出,即LBC+LCD=131①,当AB处在右极限时,即图中A′B′的位置,此时BC,CD重叠,即LC′D′-LB′C′=25②,由①,②式可得LBC为53,LCD为78,B点的运动轨迹为圆弧BB′,LBC+LAD=143

矢量法分析连杆角速度

确定四根杆长之后,画出其一般位置如图所示,此时可根据理论力学知识求出杆AB,BC,CD的速度,已知VAB=WABLAB=（200/1800*π）*70=24.4mm/s小三角行中,可求出WBC=0.27Rad/s。

（1）蜗轮蜗杆机构的几何尺寸计算

蜗杆轴向模数（蜗轮端面模数）mm=1.25

传动比ii=95

蜗杆头数z1z1=1

蜗轮齿数z2z2=iz1=95

蜗杆直径系数（蜗杆特性系数）qq=d1/m=16

蜗杆变位系数x2x2=a/m–（d1+d2）/2m=-0.5

中心距aa=（d1+d2+2x2m）/2=40

蜗杆分度圆导程角γtanγ=z1/q=mz1/d1=0.0625

蜗杆节圆柱导程角γ′tanγ′=z1/（q+2x2）=0.0667

蜗杆轴向齿形角αα=20°（阿基米德圆柱蜗杆）

蜗杆（轮）法向齿形角αntanαn=tanαcosγ=0.363

顶隙cc=c*m=0.2X1.25=0.25

蜗杆蜗轮齿顶高ha1ha2ha1=ha*m=1/2（da1-d1）

=1X1.25=1.25

ha2=m（ha*+x2）=1/2（da2-d2）=1.25（1-0.5）=0.625

（一般ha*=1）

蜗杆蜗轮齿根高hf1hf2hf1=（ha*+c*）m=1/2（d1-df1）

=（1+0.2）X1.25=1.5

hf2=1/2（d2-df2）=m（ha*-x2+c*）=1.25（1+0.5+0.2）=2.215

蜗杆蜗轮分度圆直径d1d2d1=qm=16X1.25=20

d2=mz2=2a-d1-2x2m=61.25

蜗杆蜗轮节圆直径d1′d2′

d1′=（q+2x2）m=d1+2x2m=18.75

d2′=61.25

蜗杆、齿顶圆直径da1蜗轮喉圆直径da2da1=（q+2）m=22.5

da2=（z2+2+2x2）m=62.5

da1=d1+2ha1=22.5

da2=d2+2ha2=62.5

蜗杆蜗轮齿根圆直径df1df2df1=d1-2hf1=17

df2=d2-2hf2=57

蜗杆轴向齿距pxpx=∏m=3.925

蜗杆轴向齿厚sxsx=0.5∏m=1.96

蜗杆法向齿厚snsn=sxcosγ=1.93

蜗杆分度圆法向旋齿高hn1hn1=m=1.25

蜗杆螺纹部分长度ll>=（12+0.1z2）m=21.125

蜗轮最大外圆直径da2da2<=da2+2m=63.5

蜗轮轮圆宽bb=0.75da1=16.88

（2）齿轮机构的设计

根据齿轮传动比i=5.9,以及大小齿轮安装位置,小齿轮的齿数小于17,所用齿轮齿数较少,标准齿轮不能满足要求,所以采用变位齿轮。

齿轮机构的几何尺寸计算

传动比ii=88/15=5.9

分度圆d1d2d1=mz1=7.5d2=mz2=44

齿顶高haha1=（ha*+x2）m=0.75

ha2=（ha*+x2）m=0.25

齿根高hf

hf1=（ha*+c*-x1）m=0.0425hf2=（ha*+c*-x2）m=0.925

齿高h

h1=ha1+hf1=1.175h2=ha2+hf2=1.175

齿顶圆直径dada1=d1+2ha1=9da2=d2+2ha2=44.5

齿根圆直径df

df1=d1-2hf1=6.65df2=d2-2hf2=42.15

中心距aa=1/2（7.5+44）=25.75

基圆直径dbdb1=d1cosα=7.1

db2=d2cosα=41.3

齿顶圆压力角αaαa1=arcos（db1/da1）=37.9°αa2=arcos（db2/ba2）=21.86°

齿宽bb=12m=6

四.机构的运动分析

五．原动机的选择

由于平压模切机电机转速为1450r/min,并且电机输出功率Pw=Pd/y,Pd=FV/1000yKW.其中F为工作阻力，单位N；V为工作机线速度，单位M/S；Y为工作机的效率。

所以根据电机转速和输出效率，应选Y160M—4三项异步电动机。

额定功率为11KW，转速1450r/min

传动比的分配

其设计规定转速n=1450r/min,可得,w=151.8rad/s

由上面可知连杆的角速度WBC=0.27Rad/s,而电动机的角速度w=151.8rad/s所以总传动比i=562

由此可以把传动比分配给蜗轮蜗杆与齿轮传动,其中,蜗涡轮蜗杆的传动比i1=w1/w2=95.，齿轮的传动比i2=w2/w3=5.9

减速机构选用

蜗杆减速机构

蜗杆涡轮传动比大,结构紧凑，反行程具有自锁性，传动平稳,无噪声,因啮合时线接触,且具有螺旋机构的特点,故其承载能力强，考虑后面与离合机构的配合关系，综上，选择蜗杆涡轮减速机构。

离合器选用

它主要采用的滑销上下运动，使得涡轮脱离蜗杆从而实现是否摇头的运动

六．运动循环图

七．设计体会

通过这次课程设计，让我对机械原理这门课程有了更深入的了解，对以前不熟悉的环节理解。

虽然在设计的过程中遇到了好多麻烦，但是经过自己认真的思考和查阅资料，以及和同学一起讨论最终把问题都解决了。

这次设计给我一个感受，学习的过程中要懂得把所学的东西联系起来并运用到实践中来，而不是把每个章节分开来理解。

通过这个实践我学得了好多，同时认识到理论联系实际的重要性，不仅加深了我对课程的理解程度而且也激起了我学习的兴趣。

机械原理课程设计是使我们较全面系统的掌握和深化机械原理课程的基本原理和方法的重要环节，是培养我们机械运动方案设计创新设计和应用计算机对工程实际中各种机构进行分析和设计能力的一门课程。

经过这几天的设计，让我初步了解了机械设计的全过程，可以初步的进行机构选型组合和确定运动方案；使我将机械原理课程各章的理论和方法融会贯通起来，进一步巩固和加深了所学的理论知识；并对动力分析与设计有了一个较完整的概念；提高了运算绘图遗迹运用计算机和技术资料的能力；培养了我们学生综合运用所学知识，理论联系实际，独立思考与分析问题的能力和创新能力。

八.参考资料