机械原理课程设计台式电风扇摇头装置教学文案

成都理工大学机械基础训练I设计说明书设计题目：台式电风扇摆头机构设计学生姓名：陈朋专业：14级机械工程学号：3201406120624指导教师：刘念聪日期：2016年12月28日目录第一章：要求和任务..................................................................................3一．设计原始数据...................................................................................................3二．设计方案提示...................................................................................................3三．设计任务...........................................................................................................4四：注意事项...........................................................................................................4第二章：机构的选用...............................................................................................5一、摆头机构：.......................................................................................................5二、传动机构...........................................................................................................7第三章：机构的设计...............................................................................................8一、四杆机构的设计...............................................................................................8二、凸轮机构的设计：.........................................................................................11三、传动机构的设计.............................................................................................14第四章：机构的运动分析.....................................................................................18一、四杆机构的运动分析：.................................................................................18二、圆柱凸轮机构运动分析：.............................................................................20第五章：方案的确定................................................................................22一、比较两种方案并选取方案：.........................................................................22二、机构简图.........................................................................................................22总结.........................................................................................................................23参考文献.................................................................................................................24第一章：要求和任务一．设计原始数据设计台式电风扇的摇头装置，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表见下表.表:台式电风扇摆头机构设计数据方案号电扇摇摆转动摆角ψ/(°)急回系数KA801.01B851.015C901.02D951.025E1001.03F1051.05我选择方案B：摆角为ψ=85°，急回系数K=1.015。二．设计方案提示：常见的摇头机构有杠杆式、滑块式、揿拔式等。本设计可采用平面连杆机构实现。由装在电动机主轴尾部的蜗杆带动蜗轮旋转，涡轮和小齿轮做成一体，并以四杆机构的连杆作为原动件，则机架、两个连架杆都做摆动，其中一个连架杆相对于机架的摆动即是摆头动作。机架可取80—90mm。三．设计任务：1．至少提出两种方案，然后进行方案分析评比，选一种方案进行设计；2．设计传动系统中各机构的运动尺寸，绘制机构运动简图。3．编写课程设计说明书。（用A4纸张，封面用标准格式）4．机械传动系统和执行机构的尺寸计算。四：注意事项每位同学按照课程设计后最好准备一个专用笔记本，把课程设计中查阅、摘录的资料。初步的计算以及构思的草图都记录在案，这些资料是整理设计说明书的基本素材。课程设计中所需知识可能超出«机械原理»课程课堂讲述的基本内容，同学应通过自学补充有关知识。推荐参考资料«机械原理课程设计手册»邹慧君主编高等教育出版社。需要上交的资料包括：(1)设计说明书1份；（打印）(2)设计方案草图1份；（手写）(3机械运动方案图样（A3大小）1份，及主要机构的运动简图、机构运动线图、机构的受力分析等。（按照标准格式打印）第二章：机构的选用为完成风扇左右摆动的吹风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，应设计左右摆动机构完成风扇摇头或不摇头的吹风过程，所以必须设计相应的离合器机构。一、摆头机构：1.杠杆式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机。(a)曲柄摇杆机构(b)双曲柄机构(c)双摇杆机构在本次课程设计中由于电动机既要做风扇的动力输出件，又要做摇头机构的动力输出件，即摇头机构的原动件要随着风扇摆动，所以选用四杆机构中的双摇杆机构作为摇头机构。2.凸轮机构：盘行凸轮、圆柱凸轮。(a)盘行凸轮机构(b)圆柱凸轮机构本次课程设计采用圆柱凸轮机构。二、传动机构根据给定的条件电动机的转速n=1450r/min，而摆头机构的周期T=10s。n0=1T=0.1r/s=6r/min由此可得传动机构要实现的传动比。i=n/n0=1450/6=241.67可得出传动比较大。在本期«机械原理»中，主要学习的传动机构是齿轮传动，不管是直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮还是直齿圆锥齿轮，其传动比都比较小，圆柱齿轮的传动比范围i=3-6，圆锥齿轮的传动比范围i=2-3。而能实现较大传动比的有蜗杆蜗轮机构(图2.5)，它做减速器的传动比范围i=5-70。由蜗杆蜗轮与圆柱齿轮结合便可实现上述较大传动比的传动。图2.5、蜗杆蜗轮机构第三章：机构的设计一、四杆机构的设计本次设计的四杆机构是带有整转副的双摇杆机构。四杆机构具有整转副的条件：①最长杆与最短杆之和≤另外两杆之和；②形成周转副的杆中必有一杆为最短杆。满足具有整转副的双摇杆机构的条件是：①最长杆与最短杆之和≤另外两杆之和；②机架为最短杆的对边。如图所示的机构的以构件2作为原动件的机构为具有整转副的双摇杆机构。根据给定的数据电扇摆角Ф=850，急回系数k=1.015，根据急回特性急回系数k=（1800+θ）/（1800-θ）可得出θ=1800k-1k+1=18001.015-11.015+1=1.340根据极位夹角θ和摆角Ф，机架尺寸取90mm。做出两极位时的机构运动简图：∠B’AB’’=850，∠C’DC’’=1.340由于∠C’DC’’的值极小，近视取0.C为B’B’’的中点AB’=AB’’，构件AB的长为LAB,构件BC的长为LBC，构件CD的长为LCD，则有:LBC=B’C=CB’’=LABsin2850=AB’sin42.50AC=AB’cos42.50LCD=CD=22ACAD取不同的LAB的值：LAB(mm)LBC(mm)AC(mm)LCD(mm)106.757.3789.701510.1311.0689.312013.5114.7588.782516.8918.4388.093020.2622.1487.233523.6425.8086.22对上述数据进行圆整，通过LAB、LBC、LCD的值，在机架取90mm时，即LAD=90mm，计算极位夹角θ和风扇摆角Ф：∠C’DC’’=∠ADC’’-∠ADC’∠B’AB’’=∠B’AD-∠B’’AD∠ADC’=arcos[)(2)(222CDBCADABCDBCADLLLLLLL]∠ADC’’=arcos[)(2)(222BCCDADABBCCDADLLLLLLL]∠B’AD=arcos[ABADADCDBCABLLLLLL2)(222]∠B’’AD=arcos[ABADADBCCDABLLLLLL2)(222]LAB（mm）LBC（mm）LCD（mm）θ=C’DC’’°Ф=∠B’AB’’°107900.29088.9501510890.3683.662013.5890.2784.922517880.1485.683020870.2383.623523.586根据上面反馈的数据，而在本次课程设计中设计的最终目的是达到风扇左右摆动角度Ф，而急回特性次之，因此选用设计的数据组是LAD=20mm、LBC=13.5mm、LCD=89mm、∠Ф=84.920和∠θ=0.270。根据以上数据绘制机构运动简图：二、凸轮机构的设计：为满足机构的左右摆动，设计如下结构的圆柱凸轮机构：h为圆柱凸轮的行程，R为凸轮圆柱体的半径，2R为凸轮圆柱体的周长。在此选择R=20mm。圆柱凸轮机构摆动到两极限时的机构运动简图：通过两极限位置画出其简化位置图如下，便于计算机构的各构件长。根据几何图形得到其关系图：h为凸轮的行程，∠B’AB’’=850∠B’AC=∠B’’AC=42.50LAB=242.52sinh0）47.5-180（sin00ADL=’sin'ADBLAB∠ADB=arcsin（ADABLLsin132.50)LCD=202）hsin21.25（）’cos（ADBLAD取不同的h的值，得到各构件不同的长度：h（mm）ABL（mm）∠ADB’(0)CDL(mm)1013.646.4189.511520.699.7688.862027.5913.0687.972534.4916.4186.81