机械原理课程设计台式电风扇摇头装置.docx

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机械原理课程设计台式电风扇摇头装置

台式电风扇摇头装置设计

一．设计要求

设计台式电风扇的摇头装置要求能左右旋转并可调节俯仰角。

以实现一个动力下扇叶旋转和摇头动作的联合运动效果。

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、仰俯角度φ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

电扇仰俯转动

仰角

/（°）

摆角ψ/（°）

急回系数K

H

115

1.06

27

2．设计任务：

⑴按给定的主要参数，拟定机械传动系统总体方案；

⑵画出机构运动方案简图；

⑶分配蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定他们的基本参数，设计计算几何尺寸；

⑷确定电扇摇摆转动的平面连杆机构的运动学尺寸，它应满足摆角Ψ及急回系数K条件下使最小传动角

最大。

并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图，验算曲柄存在的条件；

⑸编写设计计算说明书；

二．功能分解

显然为完成风扇左右俯仰的吹风过程需要实现下列运动功能要求：

在扇叶旋转的同时扇头能左右摆动一定的角度，因此，需要设计相应的左右摆动机构（本方案设计为双摇杆机构）。

为完成风扇可摇头，可不摇头的吹风过程。

因此必须设计相应的离合器机构（本方案设计为滑销离合器机构）。

扇头的俯仰角调节，这样可以增大风扇的吹风范围。

因此，需要设计扇头俯仰角调节机构（本方案设计为外置条件按钮）。

三.机构选用

驱动方式采用电动机驱动。

为完成风扇左右俯仰的吹风过程，据上述功能分解，可以分别选用以下机构。

机构选型表：

功能

执行构件

工艺动作

执行机构

减速

减速构件

周向运动

锥齿轮机构

执行摇头

滑销

上下运动

离合机构

左右摆动

连杆

左右往复运动

曲柄摇杆机构

俯仰

撑杆

上下运动

滑块机构

1，减速机构选用

图1：

锥齿轮减速机构

图2：

蜗杆减速机构

由于蜗杆蜗轮啮合齿轮间的相对滑动速度较大,摩擦磨损大,传动效率较低,易出现发热现象,常需要用较贵的减磨耐磨材料来制造蜗轮,制造精度要求高，刀具费用昂贵，成本高。

锥齿轮可以用来传递两相交的运动，相比蜗杆蜗轮成本较低。

所以在此我们选用锥齿轮减速。

2，离合器选用

方案一

方案二

由以上两个机构简图可以看出:

方案二采用的比方案一少用了一个齿轮,它主要采用的滑销和锥齿轮卡和从而实现是否摇头的运动.不管是从结构简便还是从经济的角度来说方案二都比方案一好.也更容易实现.所以我们选择方案一.

3，摇头机构选用

方案一

方案二

要实现扇头的左右摇摆运动有很多种运动方式可以选择,例如我们可以选用凸轮机构,多杆机构,滑块机构齿轮机构等.但四杆机构更容易制造,制造精度要求也不是很高,并且四杆机构能实现摆幅也更广更容易实现,最重要的是它的制造成本比较低.所以首选四杆机构.从以上两个简图中我们不难看出方案一比方案二多了一个齿轮盘,所以方案二更好.

四，机构组合

据上述功能机构的分析我们选用以下机构来实现电风扇的减速、摇头、俯仰运动。

图3

四、功能的实现

摇头风扇由电机、齿轮机构、摇头连杆机构等组成。

可具体分为：

1、减速机构：

采用齿轮机构实现电机轴高速旋转的降速以带动摇头曲柄。

2、摇头机构：

将电机输出的转动经过连杆传动机构，最终转化为扇头的摆动。

3、控制机构：

由一个滑销离合器实现风扇是否摇头控制。

曲柄齿轮轴的上下移动，实现了滑销离合器的结合与断开。

同时也伴随着伞

齿轮的啮合与脱离，实现了摇头动作的控制

4、扇叶旋转：

扇叶直接安装于电动机主轴之上，实现其旋转运动。

五．机构的设计

摇头风扇有电机，齿轮机构，摇头连杆机构等组成。

具体可分为:

1.减速机构：

采用锥齿轮机构实现，电机轴高速旋转的降速以带动摇头双摇杆机构转动。

2.摇头机构：

将电机输出的转动经过连杆传动机构，最终转化为扇头的摆动。

3.控制机构：

由一个滑销离合器实现风扇是否摇头的控制。

曲柄齿轮轴的上下移动实现了滑销离合器的结合与断开。

同时也伴随锥齿轮与脱离，实现了摇头动作的控制。

4.扇叶旋转：

扇叶直接安装于电动机主轴之上，可实现其高速旋转运动。

六．传动方案设计：

经过电动机的运转，所有动力都来源于电动机，再经过一对锥齿轮机构的传动，实现减速将动力传动给摇头机构，由曲柄摇杆机构实现左右摇头运动。

滑销离合器实现风扇摇头的控制，当滑销下滑实现摇头，上提则停止摇头，外置手调俯仰角按钮置于风扇立柱与扇头相接处，顺时针转动调节为增大仰角，逆时针旋转为增大俯角。

方案如下图所示：

七．方案评价及相关计算：

本设计方案最大的特点是它采用一对锥齿轮机构实现运动的改变和减速作用。

采用追齿轮机构传动可使扇头结构紧凑，有确定的传动比等优点。

其次，采用滑销离合器实现是否摇头的控制，结构比较简单，使用方便，经济又实惠。

同时，采用曲柄摇杆机构实现扇头的左右摇摆，可以实现较大范围的摆动。

制作起来经济且精度也要求不是很高便于制造。

（1）由速比系数K计算极位角θ。

由式知

，其中K=1.06,

（2）选择合适的比例尺，作图求摇杆的极限位置。

取摇杆长度lCD除以比例尺

得图中摇杆长CD，以CD为半径、任定点D为圆心、任定点C1为起点做弧C，使弧C所对应的圆心角等于或大于最大摆角

，连接D点和C1点的线段C1D为摇杆的一个极限位置，过D点作与C1D夹角等于最大摆角

的射线交圆弧于C2点得摇杆的另一个极限位置C2D。

图3：

按行程速比系数设计四杆机构

（3）求曲柄铰链中心。

过C1点在D点同侧作C1C2的垂线H，过C2点作与D点同侧与直线段C1C2夹角为（900－θ）的直线J交直线H于点P，连接C2P，在直线段C2P上截取C2P/2得点O，以O点为圆点、OP为半径，画圆K，在C1C2弧段以外在K上任取一点A为铰链中心。

（4）求曲柄和连杆的铰链中心。

连接A、C2点得直线段AC2为曲柄与连杆长度之和，以A点为圆心、AC1为半径作弧交AC2于点E，可以证明曲柄长度AB=C2E/2，于是以A点为圆心、C2E/2为半径画弧交AC2于点B2为曲柄与连杆的铰接中心。

（5）计算各杆的实际长度。

分别量取图中AB2、AD、B2C2的长度，计算得：

曲柄长lAB=

AB2，连杆长lBC=

B2C2，机架长lAD=

AD。

根基要求可以确定：

令连杆长度：

b=125mm，最大压力

摆杆长度为c=88mm，则：

可知：

传动角最小等于

可以确定摆杆d=110mm

连杆a=90mm

八，附加方案

方案一：

现

周转运动可以选

九，小结

这次设计经历了一个多星期，在这段时间里是我各个方面都得到了训练，对机械原理了解的跟深入了，使我们的阅历增加了很多。

摆脱了我们以往只能在书本上学习的范畴而是自己亲手设计实验出来的。

这次设计使我们明白想要做好课程设计必须要有深厚的基础，不然做起俩真是很麻烦，设计刚开始时因为基础不牢固我们走了很多的弯路，这次设计过成功后，我仿佛经过一次长途旅程到达终点，感觉眼前一亮，特别的舒服啊。

这次设计让我明白干任何事都要有耐心，要仔细，课程设计有很多次让我感到心烦，但我们还是坚持下来了。

短短一周课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，以后我会更加努力的学习的。

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，是培养我们学生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。

经过这几天设计的学习，让我们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；使我们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，独立思考羽分析问题的能力和创新能力。

在这几天的机械设计中，我们深感自己的不足，认识到了理论与实际之间的差别，只有理论与实际相结合，充分发展多动手，多加进行锻炼，才能终有所得。

机械原理课程设计结合一种简单机器进行机器功能分析、工艺动作确定、执行机构选择、机械运动方案评定、机构尺寸综合、机械运动方案设计等，使我们学生通过一台机器的完整的运动方案设计过程，进一步巩固、掌握并初步运用机械原理的知识和理论，对分析、运算、绘图、文字表达及技术资料查询等诸方面的独立工作能力进行初步的训练，培养理论与实际相结合、应用计算机完成机构分析和设计的能力，更为重要的是培养开发和创新能力。

机械原理课程设计在机械类学生的知识体系训练中，具有不可替代的重要作用。

十：

致谢

本课题在选题及进行过程中得到老师的悉心指导。

论文行文过程中，老师多次帮助我分析思路，开拓视角，在我遇到困难想放弃的时候给予我最大的支持和鼓励。

老师严谨求实的治学态度，踏实坚韧的工作精神，将使我终生受益。

再多华丽的言语也显苍白。

在此，谨向老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

十一,参考文献

[1]孙恒，陈作模。

机械原理（第六版）。

北京：

高等教育出版社，2001.5

[2]李笑刘福利陈明。

机械原理课程设计指导书（试用稿）。

哈尔滨：

哈尔滨工业大学出版社，2004.7

[3]牛鸣歧王保民王振甫。

机械原理课程设计手册.重庆：

重庆大学出版社，2001

[4]王知行李瑰贤.机械原理电算程序设计.哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社.2003

[5]孟宪源姜琪.机构构型与应用.北京：

机械工业出版社，2003

[6]申永胜.机械原理教程.北京：

清华大学出版社，1999

[7]陈明等.机械系统方案设计参考图册