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1、 機(jī)械原理課程設(shè)計 臺式電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計 起止日期： 2014 年_6_月24_日 至2014 年_6_月_29日 學(xué)生姓名 學(xué)號 11405701404 學(xué)生姓名 學(xué)號 12405700302 學(xué)生姓名 學(xué)號 12405700304 班 級 機(jī)械1203班 成 績 指導(dǎo)教師（簽字） 機(jī)械工程學(xué)院（部） 2014 年 06 月 29 日 目錄 一.設(shè)計要求 3 二設(shè)計任務(wù) 3 三. 功能分解 4 四. 選用機(jī)構(gòu) 4 4-1.減速機(jī)構(gòu)選用 5 4-2.離合器選用 5 4-3.搖頭機(jī)構(gòu)選用 8 4- 4 .機(jī)構(gòu)組合

2、 9 五. 機(jī)構(gòu)的設(shè)計 10 5- 1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計 10 5-2.四桿位置和尺寸的確定 11 5-3.傳動比的分配 13 六. 搖頭裝置三維實(shí)體圖 15 七. 擺角調(diào)節(jié) 17 八. 總結(jié) 17 參考文獻(xiàn) 19 3 臺式電風(fēng)扇搖頭裝置方案 一.設(shè)計要求 設(shè)計臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置要求能左右旋轉(zhuǎn)。以實(shí)現(xiàn)一個動力下 扇葉旋轉(zhuǎn)和搖頭動作的聯(lián)合運(yùn)動效果。 臺式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動作。風(fēng)扇的直徑為 300mm電扇電動機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇搖頭周期t=10s。電扇擺 動角度9與急回系數(shù)K的設(shè)計要求及任務(wù)分配見表。 方案

3、號 電扇搖擺轉(zhuǎn)動 擺角9 / () 急回系數(shù)K C 90 1.02 二.設(shè)計任務(wù) ⑴ 按給定的主要參數(shù)，擬定機(jī)械傳動系統(tǒng)總體方案； ⑵ 畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動方案簡圖； ⑶分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定他們的基本參數(shù)，設(shè)計計算幾 何尺寸； ⑷ 確定電扇搖擺轉(zhuǎn)動的平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動學(xué)尺寸，它應(yīng)滿足擺角 ①及急回系數(shù)K條件下使最小傳動角 最大。并對平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行 運(yùn)動分析，繪制運(yùn)動線圖，驗(yàn)算曲柄存在的條件； ⑸ 編寫設(shè)計計算說明書； （6）學(xué)生可進(jìn)一步完成臺式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的計算機(jī)動態(tài)演示或模 型試驗(yàn)驗(yàn)證。 三．功能分解 常見的搖頭機(jī)構(gòu)有杠桿式、滑板式和撳拔式等。風(fēng)扇

4、要搖擺轉(zhuǎn)動 克采用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。 以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄作為主動件 （即風(fēng) 扇轉(zhuǎn)子通過蝸輪蝸桿帶動連桿傳動） ，則其中一個搖桿的擺動即實(shí)現(xiàn) 風(fēng)扇的左右擺動。機(jī)架可取 80~90 mm。本方案具體機(jī)構(gòu)選用如下： 擺轉(zhuǎn)動力由電動機(jī)提供，由于功率大，轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，故需減 速裝置將電機(jī)的速度減慢傳給搖頭機(jī)構(gòu) （本方案選用 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪和蝸 桿渦輪二級減速裝置 ）。 采用空間連桿機(jī)構(gòu)直接實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動 （本方案選用 平面四 桿機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)左右擺動）。 同時設(shè)計相應(yīng)的左右擺動機(jī)構(gòu)完成風(fēng)扇搖頭或不搖頭的吹風(fēng)過 程，所以必須設(shè)計相應(yīng)的離合器機(jī)構(gòu)（本方案設(shè)計為 滑銷錐齒輪機(jī) 構(gòu)）。 四. 選用機(jī)構(gòu) 驅(qū)

5、動方式采用電動機(jī)驅(qū)動。為完成風(fēng)扇左右俯仰的吹風(fēng)過程， 據(jù)上述功能分解，可以分別選用以下機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)選型表： 執(zhí)行構(gòu)件 功能 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 工藝動作 減速構(gòu)件 減速 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪和蝸 桿渦輪機(jī)構(gòu) 周向運(yùn)動 滑銷 執(zhí)行搖頭 滑銷錐齒輪機(jī)構(gòu) 上下運(yùn)動 連桿 左右擺動 平面四桿機(jī)構(gòu) 左右往復(fù)運(yùn)動 4.1減速機(jī)構(gòu)選用 蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu) 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪減速機(jī)構(gòu) 蝸桿渦輪傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，反行程具有自鎖性，傳動平穩(wěn), 無噪聲，因嚙合時線接觸，且具有螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，故其承載能力 強(qiáng)，適用于高速的傳動場合，所以將其作為第一級減速機(jī)構(gòu) 。又考慮 第二級減速機(jī)構(gòu)

6、傳動比小，是在低速的運(yùn)轉(zhuǎn)中，本方案采用標(biāo)準(zhǔn)直齒 輪裝置作為第二級減速機(jī)構(gòu)。綜上，選擇蝸桿渦輪機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 機(jī)構(gòu)作為減速機(jī)構(gòu)。 4.2離合器選用 7 方案二 8 方案一主要采用的滑銷上下運(yùn)動，使得渦輪脫離蝸桿從而實(shí)現(xiàn)是 否搖頭的運(yùn)動。而 方案二比方案一少用了一個齒輪，它主要采用 的滑銷和錐齒輪卡和從而實(shí)現(xiàn)是否搖頭的運(yùn)動，不管是從結(jié)構(gòu)簡 便還是從經(jīng)

7、濟(jì)的角度來說方案二都比方案一好，也更容易實(shí)現(xiàn)， 所以我們選擇方案二。 4.3搖頭機(jī)構(gòu)選用 方案一 方案二 要實(shí)現(xiàn)扇頭的左右搖擺有很多運(yùn)動方式可以選擇，如選用凸輪機(jī)構(gòu)， 多桿機(jī)構(gòu)，滑塊機(jī)構(gòu)等等，但四桿機(jī)構(gòu)更容易制造，制造精度要求也 不是很高，并且四桿能夠擺幅，且制造成本較低，所以首選四桿機(jī)構(gòu), 從以上兩個簡圖中，我們不難看出方案一比方案二多了一個長輪盤， 所以方案二更好。 4.4機(jī)構(gòu)組合 如圖所示，電機(jī)裝在搖桿1上，鉸鏈B處裝有一個渦輪，電機(jī)轉(zhuǎn)動時， 電機(jī)軸上的蝸桿帶動渦輪，渦輪與小齒空套在同一根軸上，再又小齒 輪帶動大齒輪，而連桿2固定在大齒輪上，從而迫使連桿2繞B

8、點(diǎn)作 整周轉(zhuǎn)動，使連架桿1和3作往復(fù)擺動，達(dá)到風(fēng)扇搖頭的目的。 五.機(jī)構(gòu)的設(shè)計 5.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計 平面四桿機(jī)構(gòu)和極限位置分析 按組成它的各桿長度關(guān)系可分成兩類： (1)各桿長度滿足桿長條件，即最短桿與最長桿長度之和小于或 等于其它兩桿長度之和。且以最短桿的對邊為機(jī)架 ,即可得到雙 搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)低副運(yùn)動的可逆性原則，由于此時最短桿是雙整 轉(zhuǎn)副件，所以，連桿與兩搖桿之間的轉(zhuǎn)動副仍為周轉(zhuǎn)副。因此搖 桿的兩極限位置分別位于連桿(最短桿)與另一搖桿的兩次共線 位置，即一次為連桿與搖桿重疊共線，如圖所示AB C D,另一 次為連桿與搖桿的延長共線即圖中所示 ABCD搖桿的兩極限位

9、置 與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿的極限位置的確定方法相同，很容易到。 (2)各桿長度不滿足桿長條件，即最短桿與最長桿長度之和大 于其它兩桿長度之和。則無論哪個構(gòu)件為機(jī)架機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。 此時，機(jī)構(gòu)中沒有整轉(zhuǎn)副存在，即兩搖桿與連架桿及連之間的相對 轉(zhuǎn)動角度都小于360 5.2四桿位置和尺寸的確定 根據(jù)計算，極位夾角為180 *(K-1)/(K+1)=1.78 ,如上圖所示 BC,C［共線，根據(jù)題設(shè)機(jī)架A［長取80,再選取搖桿AB長為60,根據(jù)方案 設(shè)計，/ D的位BA B為90，易得到搖桿AB勺兩個極限位置，如圖 所示： 當(dāng)桿AB處在左極限時，BC, CD共線， 可得

10、 L bc+ Lcc=120 ① 當(dāng)AB處在右極限時，即圖中A B的位置，此時BC, CD重疊, 算得 L c D - Lb，c =40 由①，②式可得Lbc為40, L cd為80, B點(diǎn)的運(yùn)動軌跡為圓弧 B B‘ , L bc+Lad=120< Lcd+Lab=140滿足條件最短桿與最長桿之和小于另外 兩桿之和，且取最短桿BC的對邊AD為機(jī)架,符合第一類平面雙搖桿 機(jī)構(gòu)，故滿足條件。 B C A 根據(jù)題目要求，電風(fēng)扇搖頭周期 T=10s,可得其角速度 w為 30rad/s，即BC桿繞B點(diǎn)角速度為30rad/s,而電機(jī)又裝在桿AB上， 此時桿AB走過一個周期，即

11、走180度，則帶動電機(jī)來回擺動，且擺 過的角度為90度。 5.3傳動比的分配 其設(shè)計規(guī)定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min= 可得,W仁9106 rad/s 由上面可知連桿的角速度 W=36Rad/s,而電動機(jī)的角速度 w= 151.8rad/s 所以總傳動比i二241 由此把傳動比分配給蝸輪蝸桿與齒輪傳動 ，其中，蝸渦輪蝸桿的 傳動比i 1二WW2 = 51 .，齒輪的傳動比i 2 = w 2/W3 = 5.0 (1)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計算 蝸桿軸向模數(shù) (蝸輪端面模數(shù))m m二1.0 則蝸桿分度圓直徑 d1=18直徑系數(shù)q=18 傳動比i i = 51 蝸桿頭數(shù)z

12、1 z 1 = 1 蝸輪齒數(shù)z 2 z 2 = i z 1 = 51  中心距 a a = (q+Z 2)m/2 =34.5 蝸桿軸向齒形角 a a =20 蝸桿蝸輪齒頂高 h a1 h a2 h * a1 = h a2 =h a m =1 蝸桿蝸輪齒根高 h f1 h f2 h ** f1 = h f2 = (h a +c)m =1.25 蝸桿蝸輪分度圓直徑 d1 d2 d 1=qm=18X1=18 d 2=mz2=1 X 51=51 蝸桿渦輪齒頂圓直徑 da1 d a2 d a1=(q+2 h a )m =20

13、 d a2=(z 2+2 h a* )m=53 蝸桿蝸輪齒根圓直徑 d f1 d f2 d f1=m(q-2h a*-2 c* )=15.5 d f2= m(z2-2h a*-2 c*)=48.5 蝸桿螺紋部分長度 l l>=(12+0.1z 2)m=21.125 蝸輪最大外圓直徑 d a2 d a2<=da2+2m=63.5 蝸輪輪圓寬 b b=30 （2）齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)題設(shè)要求以及渦輪的角速度，可得齒輪傳動比齒輪的傳動 比 i 2 = W2/W3 = 5.0, 以及大小齒輪安裝位置 , 小齒輪的齒數(shù)等于 17 齒

14、輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計算 傳動比 i i=5.0 小齒輪齒數(shù) Z1=17 大齒輪齒數(shù) Z2 =85 分度圓 d 1 d 2 d 1= mz1=17 d 2= mz2=85 齒頂高 h a h * a1= ha2= ha m=1  齒根高h(yuǎn) f fi= hf2= (h a +c)m=1.25 齒全高h(yuǎn) h1=hai+hfi =2.25 齒頂圓直徑da d ai = dl+2ha1 = 19 d a2=d2+2ha2=87 齒根圓直徑df d fi=di-2hfi=14.5 d f2 =d2-2hf2 =82.5 中心距a a=m(Z 1+乙)

15、=51 齒輪兩端面寬度 b b=20 六.搖頭裝置三維實(shí)體圖 18 # # 19 七：擺角調(diào)節(jié)方案 擺角的調(diào)節(jié)只需改變其中桿的長度即可達(dá)到調(diào)節(jié)目的， 如下圖所 示，假設(shè)AB、CD長度不變，僅調(diào)節(jié)連桿BC的長度，則 BD=80+BC;B D=80-BC 根據(jù)三角函數(shù)求角公式及規(guī)定轉(zhuǎn)角則可求出 BC的長度，B、C為大齒 輪上的固定點(diǎn)，則只需在大齒輪上設(shè)計制作不同的連

16、接點(diǎn)， 根據(jù)需要 連接B D兩點(diǎn)，則可調(diào)節(jié)擺角。 八.總結(jié) 機(jī)械原理課程設(shè)計結(jié)束了，回望這短暫的幾天時間學(xué)習(xí)，我們學(xué) 到的東西不少。通過這次課程設(shè)計，讓我們對機(jī)械原理這門課程有了 更深入的了解，對以前不熟悉的環(huán)節(jié)理解。雖然在設(shè)計的過程中遇到 了好多麻煩，但是經(jīng)過自己認(rèn)真的思考和查閱資料， 以及和組員一起 討論最終把問題都解決了。這次設(shè)計給我們一個感受，學(xué)習(xí)的過程中 要懂得把所學(xué)的東西聯(lián)系起來并運(yùn)用到實(shí)踐中來， 而不是把每個章節(jié) 分開來理解。 通過這個實(shí)踐我學(xué)得了好多， 同時認(rèn)識到理論聯(lián)系實(shí)際 的重要性，不僅加深了對課程的理解程度而且也激起了我們學(xué)習(xí)的興 趣。 機(jī)械原理課程設(shè)計結(jié)合

17、一種簡單機(jī)器進(jìn)行機(jī)器功能分析、 工藝動 作確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選擇、機(jī)械運(yùn)動方案評定、機(jī)構(gòu)尺寸綜合、機(jī)械運(yùn) 動方案設(shè)計等，使我們學(xué)生通過一臺機(jī)器的完整的運(yùn)動方案設(shè)計過 程，進(jìn)一步鞏固、掌握并初步運(yùn)用機(jī)械原理的知識和理論，對分析、 運(yùn)算、繪圖、文字表達(dá)及技術(shù)資料查詢等諸方面的獨(dú)立工作能力進(jìn)行 初步的訓(xùn)練， 培養(yǎng)理論與實(shí)際相結(jié)合、 應(yīng)用計算機(jī)完成機(jī)構(gòu)分析和設(shè) 計的能力， 更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新能力。 機(jī)械原理課程設(shè)計在 機(jī)械類學(xué)生的知識體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用 通過這次設(shè)計， 讓我們認(rèn)識到自己掌握的知識還很缺乏， 自己綜 合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能力是如此的不足， 在以后的學(xué)習(xí)中要加以改 進(jìn)

18、。同時也充分認(rèn)識到理論是實(shí)際的差別，只有理論聯(lián)系實(shí)際，才能 更好的提高自己的綜合能力。 以后在學(xué)習(xí)中要多注意這次設(shè)計中所遇 到的問題，并及時的改正。自己的知識仍然很有限，要多學(xué)習(xí)知識， 提高自己。 九 . 參考文獻(xiàn) 1. 朱理，機(jī)械原理 . 高等教育出版社 2. 梁崇高 , 等平面連桿機(jī)構(gòu)的計算設(shè)計 . 北京: 高等教育出版社 3. 鄒慧君 . 機(jī)械運(yùn)動方案設(shè)計手冊 . 上海: 上海交通大學(xué)出版社 4. 尹冠生 . 理論力學(xué) . 西安: 西北工業(yè)大學(xué) 5. 余貴英，等.AutoCAD2008.大連：大連理工出版社 6. 諾頓 R L. 機(jī)械設(shè)計—機(jī)器和機(jī)構(gòu)綜合分析 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社 22