机械原理课程设计台式电风扇摇头装置资料

1、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牛姓名：陈 朋专业：14级机械工程学号：3201406120624指导教师：刘念聪日 期：20_16_年_!2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

2、文献24第一章：要求和任务.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 ,仰俯 角度与急回系数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 /( )急回系数KA801.01B851.015C901.02D951.025E1001.03F1051.05我选择方案B:摆角为 =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

3、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

4、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)曲柄摇杆机构又要做所以(c)双

5、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， 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, 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)盘行凸轮机构本次课程设计采用圆柱凸轮机构、传动机构根据给定的条件电动机的转速n=1450r/mi n,而摆头机构的周期T=10s。1no= =0.1r/s=6r/m in由此可得传动机构要实现的传动比。i=n/no=145O/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

6、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、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： 最长杆与最短杆之和W另外两杆之和； 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： 最长杆与最短杆之和W另外两杆之和； 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 =85，急回系数k=1

7、.015, 根据急回特性急回系数k=（ 180+ e）/（ 1800- e）可得出小 0 k-101.015-10e =180帝=180V丽+1 M340根据极位夹角e和摆角，机架尺寸取90mm。做出两极位时的I C为B的中点AB AB 勾件AB的长为Lab,构件BC的长为Lbc,构件CD的长为Lcd，则有:BC=B C=CB =abSin850T=AB sin42.5AC=AB cos42.590mm时，即LAD=90mm,计算极位夹角B和风扇摆角:/ B ABB AD- / B ADLcd=CD= AD2 AC2取不同的LAB的值:LAB(mm)LBc(mm)AC(mm)LcD(mm)10

8、6.757.3789.701510.1311.0689.312013.5114.7588.782516.8918.4388.093020.2622.1487.233523.6425.8086.22对上述数据进行圆整，通过Lab、Lbc、Lcd的值，在机架取/ ADC =arcosLad ( LBC Ld) Lab 2LaDT C + Lcd)/ ADC =arcos LAD (Lcd 昱LAB2LaD lcd - Lbc)/ B AD二arcos Lab - ( Lbc 曲 Lad 2LadLab/ B，AD二arcos lAb (Lcd 二 Lbc+ lAd2LadLabLab (mm)L

9、BC (mm)LCD (mm)0 =C DC 二/B AB 179.2988.9515189.3683.66213.589.2784.92251788.1485.683287.2383.623523.586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 ，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、/ =84.92和/ 0二、凸轮机构的设计: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根据几何图形得到其关系图：h为凸轮的行程，/

10、BAB 850/ B C二 / B AC=42.50Lab=2sin42.5sin (180 - 47.5 0)sin ZADB / ADB二arcsin ( LABsin132.50)LadLcd= .( LadCOS. ADB)2 (hsin21.25 0)2取不同的h的值，得到各构件不同的长度：h (mm)Lab ( mm)/ ADB ( 0)Mmm)1013.646.4189.511520.699.7688.862027.5913.0687.972534.4916.4186.813041.3919.8285.363548.2923.3183.624055.1826.8881.57从上面

11、数据表中选取 h=25mm, LAB=34.49mm,LcD=86.81mm,对其数据进行圆整 h=25mm, LAB=35mm,LcD=87mm。三、传动机构的设计：此设计中采用蜗杆蜗轮和齿轮传动，其机构运动简图:n4=0.1r/s=6r/mi n,由于电风扇电动机的转速 n=1450r/min，所以蜗杆1的转速n1=1450r/min，由此可得出其传动比：=241.67,_ 厲 _ 1450r/minn46r/m in仃羞如67为便于制造蜗杆采用单头蜗杆，即乙=1，为了让机构的结构更紧凑齿轮的尺寸越小越好，为达到传动比只有Z3取得越小才能使得Z2、乙越小，机构的尺寸才越小，但为让其不发生根

12、切Z3 17,取不同的Z3的值：Z3乙乙Z3乙乙174108.33194591.67184350204833.3215075225316.67由于Z2、乙为齿数，所以Z2Z4为整数，因此取Z3=18为佳，由于单头蜗杆蜗轮蜗轮的的齿数 Z的取值范围为5-70 , Z3=18时，得出Z2忆=4350,取不同的Z、乙的值：乙乙乙乙6467.9758756270.165677.686072.55480.56根据上面数据，取Z2=58、乙=75蜗杆与蜗轮转动比的取值范围 5-70,圆柱齿轮的传动比的取值范 围3-6，由齿数得其齿轮啮合的传动比：ii2=乙Z；= 58=581从自二护4.17其传动比在其取

13、值范围之内。模数的选择：模数的选择原则：优先选择第一系列，其次选择第二系列，尽可能的不用括号内模数；若没有计算出来的模数，选出来的模数就大不就小。模数标准系列(GB/T 2008)第一11.251.522.5345系列68101216202532第二1.1251.3751.752.252.753.54.55.5系列(6.5)791114182228蜗杆模数系列表第一11.251.522.53.1545系列681012.516202531.5第二1.533.54.55.56712系列14蜗杆蜗轮正确啮合的条件：、m；=m2，:-：-2， i =-;、两者螺旋线的旋向相同。两圆柱直齿轮正常啮合的条

14、件：m3=m4，3 =。因此齿轮的模数选择 m；=m2=1.25, m3=m4=1。蜗杆的压力角采用阿基米德蜗杆压力角：2 =200,选其螺旋角-2=15 （蜗杆蜗轮螺旋角的取值范围5-20）。而在模数为1.25时，蜗杆的分度圆选择 di=20mm圆柱齿轮的压力角选择标准压力角 g = g=20。齿轮尺寸参数表:名称蜗杆1蜗轮2齿轮3齿轮4齿数Z乙=1Z2=58Zs=18乙=75压力角G200200200200模数m1=1.25m2=1.25m3=1m4=1分度圆直径d1= 20mmd2=m2 Z2 =72.5mmd3=m3 J =18mmd4=m3* J =75mm基圆直径db2=d1cos

15、db3=d3COSadb4=d4coso(齿顶咼系数ha1111顶隙系数c*0.250.250.250.25标准中心距a 二d+d2=92.5mma =d3+d4=93mm第四章：机构的运动分析、四杆机构的运动分析:分析任意时刻的速度和加速度:令杆AB的角速度为，AB，杆CD的角速度，CD，杆BC的角速度为，。*VVC = VB + VCB大小： ？V方向：丄CD丄AB 丄BC3VCB= Lbc=0.1/s x 13.5mm=1.35X 10 m/s根据上面关系画出速度矢量关系：VC=14.59mm 1/2s=7.30 x 10-3m/sVB=28.49mm 1/2s=14.25 x 10-3

16、m/s20mm AB=VL = 14.25_10-3m/s=0.7r/sLab=0.08r/s_ VC _ 7. 30 x 10-3 m/sCD=LCD89mm加速度分析:由于杆BC做匀速圆周运动,所以BC的角加速度BC = 0，即aBc=0 o%+aC=aB+aB+aCB大小：?V?VV方向：丄CDC D丄ABB AC Bttnnn89mm=（7310仏）2=00m/s2an=VC2ac =-LCDaB = yt=（14.2510讪s）2=i5.04x i0-3m/s213. 5mmnaCBVcb=（1.3510 沁）2=0.135x 10-3m/s2Lbc13. 5mm选择比例尺尸轉=1/

17、10s2其加速度矢量关系图:aC = 12.56mmX 1/10s2=1.256x 10-3m/s2aB=15.04mmX 1/10s2=1.504X 10-3m/s2-AB =aB _ 1. 50410；m/s213. 5mm=0.11r/s2-CD=0.014r/s2aC = 1. 256 疋 10m/s2Lcd89mm、圆柱凸轮机构运动分析:其任意时刻的速度加速度分析vc=t2h 2 25mm=5 x 10-3m/sVbc = 大小10s23.14 20mm=12.56x 10-3m/s10sVbVcVBC方向丄AB丄CDVB=7.5mmX 1/2s=3.75X 10-3 m/sVB3.

18、7510-3 m/sAB=Lab35mm=0.11r/sVC _510-3m/sLCD87mm=0.057r/s第五章：方案的确定、比较两种方案并选取方案:结构上：四杆机构结构简单，只需要满足机构的力学即可，对于 加工要求低；圆柱凸轮机构结构较复杂，对加工要求较高，加工比较 复杂。运动上：四杆机构能够基本满足风扇摆头的运动规律， 其原动件 为连杆，不会出现死点位置；而圆柱凸轮机构的急回特性相对于四杆 机构较差。机械效率上：四杆机构的四个连杆质量较轻，原动件可直接与传 动机构的齿轮焊接，在传动中这一级传动基本没有能量损失； 而圆柱 凸轮机构的圆柱凸轮质量较重，其原动件只能与传动机构的输出齿轮 同轴，使其对能量的消耗增加，机械效率相对较低。经过以上对比，我选用方案一（双摇杆机构）。二、机构简图：总结机械原理课程设计结束了， 回望这几天时间学习， 自己学到了不 少。在真正开始设计这个电风扇摇头装置之前， 自己也曾经有过很多 想法和