台式电风扇摇头装置.doc

机械原理课程设计台式电风扇摇头装置XXX学院课程设计成果说明书题 目：台式电风扇摇头装置 学生姓名： xxx 学 号： 081309130 学院（系） xxxxx学院 班 级： C08机械（1）班 指导老师： 同 组 者： 2010年 6 月 25 日浙江海洋学院课程设计任务书20092010学年 第 2 学期学院(系) 机电工程学院 班级 C08机械（1） 专业 机械设计制造及其自动化学生姓名(学号)陈琦课程名称机械原理课程设计设计题目台式电风扇摇头装置设计完成期限自 2010年 6 月 21 日至 2010 年 6 月25日 共 5 天 摘要：电风扇的功能本来就是加速空气流通和室内外空气的交换，而电风扇的摇头装置则是为了生活需要而设计的一种装置。该机构通过控制机构能使电风扇在一定的工作条件下扇动面积达到更大，在一定程度上能够满足人数比较多的情况下共享一台电扇的可能。因为现在提倡低碳嘛，这样可以适当的节约能源，提高资源的利用率。本机构特别适用于家用电风扇。 其设计主要思路来源于无摇头装置的电风扇，然后按照一些机构的组合实现执行机构的摇头。主要利用连杆机构，凸轮机构，蜗轮蜗杆机构和电动机转子的组合实现风扇的摇头。利用Auto Cad2004软件的绘图功能,和Word的编辑功能,把设计方案图文并茂,使设计的装置一目了然。关键字：机械设计、凸轮机构、AutoCad2004目录第一章 台式电风扇摇头装置设计任务书31.1.设计要求31.2设计任务31.3功能分解41.4机构选用4第二章 主要执行结构方案设计52.1.减速机构选用52.2.控制装置选用62.3.摇头机构选用72.4.最佳机构组合8第三章 最佳方案的解说及设计过程93.1.功能的实现93.2.机构的设计93.3俯仰方案设计9第四章 方案评价及相关计算114.1方案的评价114.2数据处理及说明11结尾语13参考文献14第一章 台式电风扇摇头装置设计任务书1.1.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、仰俯角度与急回系数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/（）急回系数KH90127表1-11.2设计任务 按给定的主要参数，拟定机械传动系统总体方案； 画出机构运动方案简图； 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； 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； 编写设计计算说明书；1.3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）。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。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）。1.4机构选用利用设计目录，并根据技术、经济及相容性的要求，确定几个工艺动作的执行构件 表1-1台式电扇摇头装置可用机构的选择 功能执行机构实现动作摆动四杆机构/凸轮机构水平摆动控制揿拔式/减速锥齿轮减速机构/复合齿轮减速机构/电扇转动电动机的转子扇叶转动第二章 主要执行结构方案设计2.1.减速机构选用 方案1 图2-1：锥齿轮减速机构方案2 图2-2：复合机构方案一与方案二相比较方案二更复杂但降速效果更好，可以将比较高的速度降到较低的速度如果要达到相同效果方案一的齿轮将相对比较大。因为电风扇体积不可能太大所以我选择方案二。2.2.控制装置选用方案1 图2-3方案2图2-4由以上两个机构简图可以看出:方案二与方案一都主要采用锥齿轮传动摇头机构实现摇头的运动.所以要求控制摇与不摇只要让锥齿与摇头机构的传动的分离与啮合就可以实现。但相比方案一与方案二，方案二更耐用因为它的转速相对方案一更慢，对齿轮轴的磨损较小。所以我选用方案二。2.3.摇头机构选用方案1 图2-5方案2 图2-6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.方案一主要利用了多杆机构的它更容易制造,制造精度要求也不是很高,但运行的精度也不高，并且四杆机构能实现的摆幅不稳定。方案二虽然要较高的制造成本.但从精密度与运行性能来说更具优越性.从以上两个简图中我们不难看出方案一比方案二更占空间。2.4.最佳机构组合据上述功能机构的分析我选用以下我认为最佳的机构来实现电风扇的减速、摇头、俯仰运动。最佳方案图 图2-71电动机和扇叶2蜗轮蜗杆3条形齿轮4齿轮组5锥形齿轮6柱形凸轮第三章 最佳方案的解说及设计过程3.1.功能的实现摇头风扇由电机、齿轮机构、摇头机构等组成。可具体分为：1、减速机构：采用齿轮组机构实现电机轴高速旋转的降速以带动摇头机构。 2、摇头机构：将电机输出的转动经过一套齿轮组传动机构，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。锥齿轮轮轴的上下移动，实现了滑销离合器的结合与断开。同时也伴随着锥齿轮与柱形凸轮的啮合与脱离，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。3.2.机构的设计摇头风扇有电机，齿轮机构，摇头机构等组成。具体可分为:1.减速机构：采用一套齿轮组实现，电机轴高速旋转的降速以带动摇头机构中的柱形凸轮转动。2.摇头机构：将电机输出的转动传至柱形凸轮由它带动齿条再由齿条带动齿轮上的风扇轴，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。锥型齿轮轴的上下移动实现了滑销离合器的结合与断开。同时也伴随锥齿轮柱形凸轮的啮合与脱离，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，可实现其高速旋转运动。3.3俯仰方案设计经过电动机的运转，所有动力都来源于电动机，再经过一套齿轮组机构的传动，实现减速将动力传动给摇头机构，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：图3-1第四章 方案评价及相关计算4.1方案的评价本设计方案最大的特点是它采用一套齿轮组实现运动减速作用，再利用柱形凸轮带动齿条周期直线运动，齿条拉动齿轮周期性的转过一个角度。采用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，采用柱形凸轮齿条齿轮组合的左右摇摆，可以实现较大范围的摆动与确定角度的摆动，具有比较稳定的运动，运动过程可靠。4.2数据处理及说明(1) 由速比系数K计算从动件的左右摇摆速度。由式知，其中K=1,所以可以知道从动件摆动速度大小是相等的。(2)选择合适的齿轮齿数。由齿轮传动比式求得齿数。最终要达到将1450r/min的转数降至6r/min的转数的目的。(3)确定凸轮轮廓。凸轮要带动齿条，再由齿条带动齿轮实行间隙运动。所以速比系数K由凸轮来确定。因为K=1所以柱形凸轮使齿条的来回运动需要有相同的平均速度。所以确定要利用凸轮的等速运动规律来设计凸轮。推程、回程运动线图如图图4-1(4)摇头角度的确定。由图4-2可以看出2号齿轮在齿条的带动下转过一个角度，由于蜗杆固定在2号齿轮上所以蜗杆也转过的角度。从而确定蜗杆带动风扇转过的角度。总的说摇头角度的大小由2号齿轮转过的角度所决定的。 图4-2(5)相关计算。假设：柱形凸轮的位移为50mm,则齿条的来回运动的振幅为50mm。如果要求风扇摇头摆动90度，那么2号齿轮就要转过90度。那么2号齿轮的边缘线位移为0.5R。2号齿轮的边缘线位移等于齿条的振幅所以可知0.5R=50 mm。从而得出2号齿轮的半径约等于32 mm.，H=50mm. 结尾语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。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。最后感谢同组同学的合作与帮助，以及老师的指导，还有学校的先进制