台式电风扇摇头装置设计

机械原理课程设计课程题目：台式电风扇摇头装置专业：班级：学号：姓名：指导老师：2011年12月22日1目录一．设计要求…………………………………………………………2二．设计任务.............................................2三．功能分解.............................................3四．选用机构………………………………………………………34-1.减速机构选用……………………………………………….44-2.离合器选用………………………………………………….54-3.摇头机构选用……………………………………………….6五．机构的设计……………………………………………………….75-1.铰链四杆机构的设计………………………………………75-2.四杆位置和尺寸的确定…………………………………….85-3.传动比的分配……………………………………………….9六．总结···············································136-1.课题总结……………………………………………………136-2.存在问题…………………………………………………….14七．参考文献………………………………………………………152台式电风扇摇头装置方案一．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KE1001.0322二.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；3⑷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；三．功能分解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（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（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（外置条件按钮）。四.选用机构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按钮机构41．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。52．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63．摇头机构选用平面四杆摇头机构如图所示上面一种摇头机构方案和传动比的大小，此案应用在传动比大的运动机构中。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。7五．机构的设计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8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电扇仰俯转动仰角/(°)摆角ψ/（°）急回系数KE1001.0322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=143LCD+LAB=148满足格拉肖夫判别式,且取最短杆BC的对边AD为机架,符合第一类平面双摇杆机构。9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。3.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（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=1610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=1.25ha2=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=1.5hf2=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=20d2=mz2=2a-d1-2x2m=61.25蜗杆蜗轮节圆直径d1′d2′d1′=(q+2x2)m=d1+2x2m=18.7511d2′=61.25蜗杆、齿顶圆直径da1蜗轮喉圆直径da2da1=(q+2)m=22.5da2=(z2+2+2x2)m=62.5da1=d1+2ha1=22.5da2=d2+2ha2=62.5蜗杆蜗轮齿根圆直径df1df2df1=d1-2hf1=17df2=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=4412齿顶高haha1=(ha*+x2)m=0.75ha2=(ha*+x2)m=0.25齿根高hfhf1=(ha*+c*-x1)m=0.0425hf2=(ha*+c*-x2)m=0.925齿高hh1=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dfdf1=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=7.1db2=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=613六．总结1．课题总结通过这次课程设计，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。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、14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2．存在问题通过这次设计，让我认识到自己掌握的知识还很缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，在以后的学习中要加以改进。同时也充分认识到理论是实际的差别，只有理论联系实际，才能更好的提高自己的综合能力。以后在学习中要多注意这次设计中所遇到的问题，并及时的改正。自己的知识仍然很有限，要多学习知识，提高自己。15八.参考文献1.孙桓,等,机械原理.7版.北京:高等教育出版社2.梁崇高,等平面连杆机构的计算设计.北京:高等教育出版社3.邹慧君.机械运动方案设计手册.上海:上海交通大学出版社4.尹冠生.