电扇摇头装置课程设计

1、砒T居HUNAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY机械原理课程设计台式电风扇摇头装置设计起止日期：2014 年 _6_月24日至2014 年6 月29日学生姓名学号11405701404学生姓名学号12405700302学生姓名学号12405700304班级机械1203班成绩指导教师（签字）机械工程学院（部）2014年06月29日目 录一. 设计要求3二设计任务 3三. 功能分解 4四. 选用机构 44-1.减速机构选用 54-2.离合器选用54-3.摇头机构选用 84- 4.机构组合 9五. 机构的设计 105- 1.较链四杆机构的设计 105-2.四杆位置和尺寸的确定 11

2、5-3.传动比的分配 13六. 摇头装置三维实体图 15七. 摆角调节 17八. 总结 17九. 参考文献 196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。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。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。电扇摆动角度小与急回系数K的设计要求及任务分配见表。方案号电扇摇摆转动摆角小/ ( ° )急回系数KC901.02二. 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

3、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W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；（6）学生可进一步完成台式电风扇摇头机构的计算机动态演示或模型试验验证。三. 功能分解常见的摇头机构有杠杆式、滑板式和擞拔式等。风扇要摇摆转动克采用平面连杆机构实现。以曲柄摇杆机构的曲柄作为主动件 （即风 扇转子通过蜗轮蜗杆带动连杆传动），则其中一个摇杆的摆动即实现 风扇的左右摆动。机架可取 8090 mm。本方案具体机构选用如下：摆转动力由电动机提供，由于功率大，转轴运

4、转速度快，故需减速装置将电机的速度减慢传给摇头机构（本方案选用标准直齿轮和蜗 杆涡轮二级减速装置）。采用空间连杆机构直接实现风扇的左右摆动 （本方案选用平面四 杆机构实现左右摆动）。同时设计相应的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（本方案设计为滑销锥齿轮机构）。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：执行构件功能执行机构工艺动作减速构件减速标准直齿轮和蜗杆涡轮机构周向运动滑销执仃摇头滑销锥齿轮机构上下运动连杆左右摆动平面四杆机构左右往复运动4.1减速机构选用蜗杆涡轮减速机构标准直

5、齿轮减速机构蜗杆涡轮传动比大，结构紧凑，反行程具有白锁性，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，适用于高速的传动场合，所以将其作为第一级减速机构 。又考虑 第二级减速机构传动比小，是在低速的运转中，本方案采用标准直齿 轮装置作为第二级减速机构。综上，选择蜗杆涡轮机构和标准直齿轮 机构作为减速机构。4.2离合器选用方案一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。而 方案二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

6、案二。4.3摇头机构选用方案一方案二要实现扇头的左右摇摆有很多运动方式可以选择，如选用凸轮机构， 多杆机构，滑块机构等等，但四杆机构更容易制造，制造精度要求也 不是很高，并且四杆能够摆幅，且制造成本较低，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长轮盘， 所以方案二更好。4.4机构组合如图所示，电机装在摇杆1上，较链B处装有一个涡轮，电机转动时， 电机轴上的蜗杆带动涡轮，涡轮与小齿空套在同一根轴上，再又小齿 轮带动大齿轮，而连杆2固定在大齿轮上，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。五.机构的设计5.1较链四杆机构的设计平

7、面四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周转副。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 次为连杆与摇杆的延长共线即图中所示 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，很容易到。(2)各杆长度不满足杆长条件，即最短杆与最长杆长

8、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 转动角度都小于360°5.2四杆位置和尺寸的确定根据计算，极位夹角为180° *(K-1)/(K+1)=1.78 ° ,如上图所示BC,C匹线，根据题设机架A大取80,再选取摇杆A保为60,根据方案 设计，/ D勺位BA B'为90° ,易得到摇杆AB勺两个极限位置，如图 所示：当杆AB处在左极限时，BC, CD共线，可得 L bc+ L cd=120 当AB处在右极限时，即图中A B'的位置，此时BC, C

9、D重叠, 算得 L C D - L B C =40 由，式可得Lbc为40, L CD为80, B点的运动轨迹为圆弧BB' , L bc+Lad=120< Lcd+LaB=140满足条件最短杆与最长杆之和小于另外 两杆之和，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，故满足条件。A - 一一j根据题目要求，电风扇摇头周期T=10s，可得其角速度 w为30rad/s，即BC杆绕B点角速度为30rad/s,而电机又装在杆 AB上， 此时杆AB走过一个周期，即走180度，则带动电机来回摆动，且摆 过的角度为90度。5.3传动比的分配其设计规定转速 n=1450r/min

10、= 可得,W1=9106 rad/s由上面可知连杆的角速度W=36Rad/s,而电动机的角速度 w=151.8rad/s 所以总传动比i = 241由此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i 1=VZW2 = 51 .,齿轮的传动比i 2 = w 2/W3 = 5.0(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)m m = 1.0则蜗杆分度圆直径d1=18直径系数q=18传动比ii = 51蜗杆头数z 1z1 = 1蜗轮齿数z 2z2 = i z 1 = 5119中心距aa = (q+Z2)m/2 =34.5蜗杆轴向齿形角oc蜗杆蜗轮齿顶高halh a2蜗

11、杆蜗轮齿根高hf1h f2蜗杆蜗轮分度圆直径d i d 2d蜗杆涡轮齿顶圆直径dal d a2d蜗杆蜗轮齿根圆直径d fi d f2d蜗杆螺纹部分长度l蜗轮最大外圆直径da2蜗轮轮圆宽bb=30a =20hal = h a2 =h a m =1hfi = h f2= (h a +c )m =1.25d i=qm=18X1=18 2=mz=1 X 51=51 d a1=(q+2 h a*)m =20 a2=(z 2 + 2 ha*)m = 53df1=m(q-2h a -2 c )=15.5f2= m(Z2-2h a -2 c )=48.5 l>=(12+0.1z2)m=21.125da2

12、<=da2+2m=63.5(2)齿轮机构的设计根据题设要求以及涡轮的角速度，可得齿轮传动比齿轮的传动比i 2 = WW3 = 5.0,以及大小齿轮安装位置，小齿轮的齿数等于17齿轮机构的几何尺寸计算传动比ii=5.0小齿轮齿数Z1=17分度圆d1 d2d齿顶高h ah大齿轮齿数Z2=851= mz1=17d 2= mz2=85a1= ha2= ha m=1齿根高h fhfi= hf2= (h a +c)m=1.25齿全高hh1=hai+hfi=2.25齿顶圆直径dada1 = dl+2ha1 = 19 d a2=d2+2ha2=87齿根圆直径dfdfi =d1-2h f1=14.5 df

13、2 =d2-2hf2 =82.5中心距aa=m(Z1+I)=51齿轮两端面宽度bb=20六.摇头装置三维实体图七：摆角调节方案摆角的调节只需改变其中杆的长度即可达到调节目的， 如下图所 示，假设AB、CD长度不变，仅调节连杆BC的长度，则 BD=80+BC;B D=80-BC根据三角函数求角公式及规定转角则可求出 BC的长度，B、C为大齿 轮上的固定点，则只需在大齿轮上设计制作不同的连接点， 根据需要 连接B D两点，则可调节摆角。八.总结机械原理课程设计结束了，回望这短暂的几天时间学习，我们学 到的东西不少。通过这次课程设计，让我们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

14、。虽然在设计的过程中遇到 了好多麻烦，但是经过白己认真的思考和查阅资料， 以及和组员一起 讨论最终把问题都解决了。这次设计给我们一个感受，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，不仅加深了对课程的理解程度而且也激起了我们学习的兴 趣。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通过这次设计，让我们认识到白己掌握的知识还很缺乏， 白己综 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