《臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置報(bào)告》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置報(bào)告（20頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置 ——北京交通大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì) 組長(zhǎng)：任思遠(yuǎn) 組員：陶哲承 王宇 指導(dǎo)老師：張英 2012-5-6 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置 一、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇擺頭裝置,風(fēng)扇的直徑為Ф300mm，電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇 搖頭周期T=10s。電扇擺動(dòng)角度ψ與急回系數(shù)k 的設(shè)計(jì)要求及任務(wù)分配見(jiàn)下表。 臺(tái)式電風(fēng)扇擺頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表 方案號(hào) 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k 方案號(hào) 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k A 80 1.01 D 95 1.025 B 85 1.015 E 100 1

2、.03 C 90 1,.02 F 105 1.05 二、設(shè)計(jì)方案提示 常見(jiàn)的搖頭機(jī)構(gòu)有杠桿式、滑板式和撳拔式等。本設(shè)計(jì)可采用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。由裝 在電動(dòng)機(jī)主軸尾部的蝸桿帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸輪和小齒輪做成一體，小齒輪帶動(dòng)大齒輪，大齒 輪與鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿做成一體，并以鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的連桿作為原動(dòng)件，則機(jī)架、兩個(gè)連 架桿都作擺動(dòng)，其中一個(gè)連架桿相對(duì)于機(jī)架的擺動(dòng)即是搖頭動(dòng)作。機(jī)架可取80～90mm。 三、設(shè)計(jì)任務(wù) 1.按給定主要參數(shù)，擬定機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案，并在圖紙上畫(huà)出傳動(dòng)系統(tǒng)圖； 2.畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖； 3. 分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動(dòng)比，確定它們的

3、基本參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算幾何尺寸; 4. 解析法確定平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，它應(yīng)滿(mǎn)足擺角ψ及行程速比系數(shù)k。并對(duì) 平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖。驗(yàn)算曲柄存在條件，驗(yàn)算最小傳動(dòng)角（最大壓 力角）； 5.提出調(diào)節(jié)擺角的結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行分析計(jì)算； 6.編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)； 7.學(xué)生可進(jìn)一步完成臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示驗(yàn)證。 前言 進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，市場(chǎng)愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、價(jià)格可靠、效率高、能耗低的機(jī)械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，首要任務(wù)是進(jìn)行機(jī)械

4、運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和構(gòu)思、各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 機(jī)械理課程設(shè)計(jì)能夠培養(yǎng)機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是學(xué)生綜合應(yīng)用機(jī)械原理課程所學(xué)理論知識(shí)和技能解決問(wèn)題，獲得工程技術(shù)訓(xùn)練必不可少的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 我們組的設(shè)計(jì)題目是臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的討論分析，功能上要求完成左右搖擺和上下仰俯運(yùn)動(dòng)。要完成這些功能需要有主動(dòng)裝置、減速裝置、輪軸轉(zhuǎn)換、四連桿裝置。針對(duì)這些裝置我們先選用了許多種機(jī)構(gòu)并經(jīng)過(guò)分析組裝成了四種方案，經(jīng)過(guò)仔細(xì)的分析評(píng)價(jià)，最后選擇了最合適的方案。 目錄 前言………………………………………………

5、………………………………………… 1 目錄………………………………………………………………………………………… 2 1.設(shè)計(jì)題目…………………………………………………………………………………3 2.設(shè)計(jì)任務(wù)…………………………………………………………………………………3 3.功能分解…………………………………………………………………………………3 4. 機(jī)構(gòu)選用……………………………………………………………………………… 3 4.1減速機(jī)構(gòu)選用……………………………………………………………………………3 4.1.1齒輪傳動(dòng)…………………

6、……………………………………………………………3 4.2傳動(dòng)軸線(xiàn)變換選用………………………………………………………………………4 4.2.1 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)…………………………………………………………………………4 4.2.2 圓錐齒輪傳動(dòng)…………………………………………………………………………5 4.3搖頭機(jī)構(gòu)選用……………………………………………………………………………5 4.3.1四連桿機(jī)構(gòu)……………………………………………………………………………5 4.3.2凸輪機(jī)構(gòu)………………………………………………………………………………6 4.4電風(fēng)扇上下仰俯機(jī)構(gòu)…………………………

7、…………………………………………6 5.機(jī)構(gòu)組合方案及評(píng)價(jià)………………………………………………………………… 6 5.1方案一……………………………………………………………………………………6 5.1.1機(jī)構(gòu)分解……………………………………………………………………………… 7 5.1.2優(yōu)點(diǎn)…………………………………………………………………………………… 7 5.1.2缺點(diǎn)…………………………………………………………………………………… 7 5.2方案二……………………………………………………………………………………7 5.2.1機(jī)構(gòu)分解………………………………………………………

8、……………………… 7 5.2.2優(yōu)點(diǎn)…………………………………………………………………………………… 7 5.2.3缺點(diǎn)…………………………………………………………………………………… 7 5.3方案三……………………………………………………………………………………7 5.3.1 機(jī)構(gòu)分解……………………………………………………………………………… 8 5.3.2優(yōu)點(diǎn)………………………………………………………………………………………8 5.3.3缺點(diǎn)………………………………………………………………………………………8 5.4方案四………………………………………………………………

9、…………………… 8 5.4.1 機(jī)構(gòu)分解…………………………………………………………………………………9 5.4.2優(yōu)點(diǎn)………………………………………………………………………………………9 5.4.3缺點(diǎn)………………………………………………………………………………………9 6.傳動(dòng)比設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………9 6.1齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………9 6.2蝸輪蝸桿輪系設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………9 7.機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算…………………………………………………………………

10、………… 10 7.1雙搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………………………… 10 8.設(shè)計(jì)方案改進(jìn)…………………………………………………………………………… 11 9.最終方案設(shè)計(jì)及其參數(shù)……………………………………………………………… 12 10. 小結(jié)………………………………………………………………………………………14 11. 致謝………………………………………………………………………………………15 參考目錄………………………………………………………………………………………16 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置 1．設(shè)計(jì)題目 一、設(shè)計(jì)題目及原始數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)臺(tái)

11、式電風(fēng)扇擺頭裝置,風(fēng)扇的直徑為Ф300mm，電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇 搖頭周期T=10s。電扇擺動(dòng)角度ψ與急回系數(shù)k 的設(shè)計(jì)要求及任務(wù)分配見(jiàn)下表。 臺(tái)式電風(fēng)扇擺頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表 方案號(hào) 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k 方案號(hào) 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k A 80 1.01 D 95 1.025 B 85 1.015 E 100 1.03 C 90 1,.02 F 105 1.05 2．設(shè)計(jì)任務(wù) 1.按給定主要參數(shù)，擬定機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案，并在圖紙上畫(huà)出傳動(dòng)系統(tǒng)圖； 2.畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖； 3. 分配蝸輪

12、蝸桿、齒輪傳動(dòng)比，確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算幾何尺寸; 4. 解析法確定平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，它應(yīng)滿(mǎn)足擺角ψ及行程速比系數(shù)k。并對(duì) 平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖。驗(yàn)算曲柄存在條件，驗(yàn)算最小傳動(dòng)角（最大壓 力角）； 5.提出調(diào)節(jié)擺角的結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行分析計(jì)算； 6.編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)； 7.學(xué)生可進(jìn)一步完成臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示驗(yàn)證。 3．功能分解 電風(fēng)扇的工作原理是將電風(fēng)扇的送風(fēng)區(qū)域進(jìn)行周期性變換，達(dá)到增大送風(fēng)區(qū)域的目的。顯然，為了完成電風(fēng)扇的擺頭動(dòng)作，需實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動(dòng)功能要求： ⑴.風(fēng)扇需要按運(yùn)動(dòng)規(guī)律做左右擺動(dòng)，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。 ⑵.

13、風(fēng)扇需要做上下俯仰，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的俯仰機(jī)構(gòu)。 ⑶.風(fēng)扇需要轉(zhuǎn)換傳動(dòng)軸線(xiàn)和改變轉(zhuǎn)速，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的齒輪系機(jī)構(gòu)。此外，還要滿(mǎn)足傳動(dòng)性能要求： 表1 設(shè)計(jì)參數(shù)表 方案號(hào) 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k 方案號(hào) 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k A 80 1.01 D 95 1.025 B 85 1.015 E 100 1.03 C 90 1,.02 F 105 1.05 4．機(jī)構(gòu)選用 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)常見(jiàn)的有杠桿式、滑板式等，可以將風(fēng)扇的搖頭動(dòng)作分解為風(fēng)扇左右擺動(dòng)和風(fēng)扇上下俯仰運(yùn)動(dòng)。 要完成左右擺動(dòng)需要完成減速、傳動(dòng)軸線(xiàn)變換、左右擺動(dòng)、上下俯

14、仰運(yùn)動(dòng)，可以分別選用以下機(jī)構(gòu)。減速機(jī)構(gòu)可以選用齒輪傳動(dòng)、帶輪傳動(dòng)、鏈輪傳動(dòng)等；傳動(dòng)軸線(xiàn)變換可以選用蝸桿蝸輪、錐齒輪等；風(fēng)扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)可采用平面連桿實(shí)現(xiàn)。以雙搖桿機(jī)構(gòu)的連桿作為主動(dòng)件（即風(fēng)扇轉(zhuǎn)自通過(guò)蝸桿蝸輪帶動(dòng)連桿傳動(dòng)），則其中一個(gè)連架桿的擺動(dòng)即實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動(dòng)（風(fēng)扇安裝在連架桿上）。 4.1減速機(jī)構(gòu)選用 4.1.1 齒輪傳動(dòng) 圖1 內(nèi)嚙合齒輪機(jī)構(gòu) 圖2 外嚙合齒 齒輪機(jī)構(gòu)是最常見(jiàn)的減速機(jī)構(gòu)，考慮到風(fēng)扇頭尺處的限制，我們選擇了內(nèi)嚙合齒輪。我們還考慮到可以用帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)來(lái)減速，但由于風(fēng)扇尺寸限制均舍棄。 4.2傳動(dòng)軸線(xiàn)變換選用 4.2.1 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu) 圖3 蝸

15、桿蝸輪機(jī)構(gòu) 圖3 蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu) 4.2.2 圓錐齒輪傳動(dòng) 圖4 直齒圓錐齒輪傳動(dòng) 4.3搖頭機(jī)構(gòu)選用 4.3.1 四連桿機(jī)構(gòu) 圖5 四桿機(jī)構(gòu) 4.3.2 凸輪機(jī)構(gòu) 圖6凸輪機(jī)構(gòu) 四連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)； 凸輪機(jī)構(gòu)制造較為困難，加工成本高，且易磨損，存在沖擊，運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，產(chǎn)生噪音。所以我們選擇舍棄凸輪機(jī)構(gòu)，而選擇了四連桿機(jī)構(gòu). 4.4 電風(fēng)扇上下仰俯機(jī)構(gòu) 左右搖擺發(fā)生在水平面內(nèi)，而上下仰俯發(fā)生在縱向平面內(nèi)，兩者運(yùn)動(dòng)形式相同，只不過(guò)，運(yùn)動(dòng)平面不同，所以可以用同以機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 如果左右搖擺和上下仰俯都由四連桿機(jī)構(gòu)或凸輪機(jī)構(gòu)

16、來(lái)實(shí)現(xiàn)，那這個(gè)風(fēng)扇尺寸將十分龐大，參照市場(chǎng)上同類(lèi)臺(tái)式電風(fēng)扇，我們還是采用活動(dòng)鉸鏈和仰俯按鈕來(lái)實(shí)現(xiàn)。 5．機(jī)構(gòu)組合方案及評(píng)價(jià) 5.1方案一： 圖7 機(jī)構(gòu)組合方案一運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 該設(shè)計(jì)方案包括兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)件（其中風(fēng)扇葉片和轉(zhuǎn)盤(pán)分別由兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力），采用四連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)左右搖擺以及急回運(yùn)動(dòng)。 5.1.1機(jī)構(gòu)分解： 風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)：電動(dòng)機(jī)一； 左右搖擺：四連桿機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)二； 減速機(jī)構(gòu)（與轉(zhuǎn)盤(pán)相連）：齒輪箱。 5.1.2優(yōu)點(diǎn)： 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)與左右搖擺機(jī)構(gòu)分離，減輕了風(fēng)扇頭部的重量； 5.1.2缺點(diǎn)： 需要兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，成本高； 5.2方案二：

17、 圖8 機(jī)構(gòu)組合方案二運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 該設(shè)計(jì)方案采用了齒輪箱來(lái)減小輸出速度，蝸輪蝸桿來(lái)實(shí)現(xiàn)減速和傳動(dòng)軸的變換即速度方向的變換。 5.2.1機(jī)構(gòu)分解： 減速：齒輪箱和蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)； 運(yùn)動(dòng)軸變換：蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)； 左右搖擺：平面四桿機(jī)構(gòu)。 5.2.2優(yōu)點(diǎn)： a．主動(dòng)件只用了一臺(tái)電動(dòng)機(jī)即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)和左右搖擺； b．蝸輪蝸桿傳動(dòng)平穩(wěn)，嚙合沖擊小，由于蝸桿的齒數(shù)少，故單級(jí)傳動(dòng)可獲得較大的傳動(dòng)比（可達(dá)1000），且結(jié)構(gòu)緊湊； c．有自鎖現(xiàn)象。 5.2.3缺點(diǎn)： 由于蝸桿蝸輪嚙合輪齒間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大，摩擦磨損大，傳動(dòng)效率較低，易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，常用較貴的減摩耐磨材料來(lái)

18、制造蝸輪，成本較高。 5.3方案三： 圖9 機(jī)構(gòu)組合方案三運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 該設(shè)計(jì)方案同樣使用了齒輪減速箱以及平面四連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)左右搖擺，不同的是使用了直齒圓錐齒輪來(lái)減速和實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軸的變換。 5.3.1 機(jī)構(gòu)分解： 減速：齒輪箱和直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)； 運(yùn)動(dòng)軸變換：直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)； 左右搖擺：平面四桿機(jī)構(gòu)。 5.3.2優(yōu)點(diǎn)： 主動(dòng)件也只用了一臺(tái)電動(dòng)機(jī)即用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)和左右搖擺； 5.3.3缺點(diǎn)： 一般錐齒輪傳動(dòng)比在1～10 范圍內(nèi)，傳動(dòng)比較大時(shí)，齒輪所占的空間也較大； 5.4方案四： 圖10 機(jī)構(gòu)組合方案四運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 該方案與前幾個(gè)方案不同之處在

19、與沒(méi)有采用四連桿機(jī)構(gòu)，而用凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)左右搖擺。 5.4.1 機(jī)構(gòu)分解： 減速機(jī)構(gòu)：齒輪箱和蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)； 運(yùn)動(dòng)軸變換：蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)； 左右搖擺：凸輪機(jī)構(gòu)。 5.4.2優(yōu)點(diǎn)： 較前幾個(gè)方案，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，響應(yīng)快速。 5.4.3缺點(diǎn)： 使用凸輪機(jī)構(gòu)制造困難，易磨損，有沖擊，運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定，而且成本較高。 對(duì)以上幾個(gè)方案的綜合分析，由于尺寸的限制，選用內(nèi)齒輪傳動(dòng)作為減速機(jī)構(gòu)；一般圓柱齒輪或錐齒輪的傳動(dòng)比在1～10范圍內(nèi)，因此傳動(dòng)比愈大，齒輪所占的空間也就相對(duì)增大，而蝸桿蝸輪沒(méi)有這個(gè)缺點(diǎn)，所以運(yùn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)選用蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)；左右搖擺機(jī)構(gòu)我們選用四桿機(jī)構(gòu)，因?yàn)橥馆啓C(jī)構(gòu)制造較為困難，加工

20、成本高，且易磨損，存在沖擊，運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，產(chǎn)生噪音，而四連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)的特點(diǎn)。所以我們選擇舍棄凸輪機(jī)構(gòu)，而選擇了四連桿機(jī)構(gòu)選，我們最終選擇了方案二，以下是對(duì)該方案的參數(shù)設(shè)計(jì)。 6．傳動(dòng)比設(shè)計(jì) 在左右搖擺機(jī)構(gòu)中，蝸輪帶動(dòng)連桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)蝸輪旋轉(zhuǎn)一周時(shí)電扇擺動(dòng)一個(gè)周期。由于電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n＝1450r/min，而電扇搖頭周期t=10s即擺動(dòng)周期為6 r/min，則傳動(dòng)比.而蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比（蝸桿帶動(dòng)蝸輪）5-70，最大為80，無(wú)法達(dá)到，必須經(jīng)變速機(jī)構(gòu)減速，這里選擇齒輪減速。 兩者共同作用達(dá)到理想傳動(dòng)比。以下是對(duì)齒輪機(jī)構(gòu)和蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)： 6.1齒

21、輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 這里齒輪嚙合選項(xiàng)擇的是內(nèi)嚙合，為了避免發(fā)生根切現(xiàn)象，齒輪最齒數(shù)為 當(dāng) 、時(shí)，。 在這里我們?nèi)?，主?dòng)齒輪，；被動(dòng)齒輪，；傳動(dòng)比為25。 6.2蝸輪蝸桿輪系設(shè)計(jì) 蝸桿分度圓直徑取，，；蝸輪 ,;則蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比為； 綜上，齒輪機(jī)構(gòu)和蝸桿蝸輪構(gòu)成的復(fù)合輪系，其傳動(dòng)比為.符合設(shè)計(jì)要求。 圖11 齒輪機(jī)構(gòu)和蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu) 7．機(jī)構(gòu)參數(shù)計(jì)算 7.1雙搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于雙搖桿機(jī)構(gòu)并不常見(jiàn)，直接設(shè)計(jì)存在一定的困難，可以通過(guò)機(jī)架轉(zhuǎn)換來(lái)設(shè)計(jì)： 圖12 雙搖桿機(jī)構(gòu) 圖13 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 圖12為雙搖桿機(jī)構(gòu)，連桿為輸入構(gòu)件，連架桿為輸出構(gòu)件，

22、設(shè)連架桿的絕對(duì)速度為，即連架桿相對(duì)于機(jī)架的角速度為，則機(jī)架相對(duì)于該連架桿的角速度為，那么當(dāng)連架桿轉(zhuǎn)過(guò)時(shí)，機(jī)架相對(duì)于連架桿也轉(zhuǎn)過(guò)，也就是說(shuō)如果以該連架桿為機(jī)架即圖13（為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)），其它條件不變，設(shè)計(jì)所得的尺寸就是實(shí)際問(wèn)題的尺寸。 Ⅰ. (1)由行程系數(shù)計(jì)算極位夾角。由式知 （2）在設(shè)計(jì)受力較大的急回運(yùn)動(dòng)的曲柄搖桿機(jī)構(gòu)時(shí)，一般希望其最小傳動(dòng)角具有最大值，這時(shí)可以利用《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中第4-54頁(yè)的圖4-2-5來(lái)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)已知行程速度變化系數(shù) 和搖桿擺角，可由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中第4-54頁(yè)的圖4-2-5查得可能的最小傳動(dòng)角的最大值及的大小，再計(jì)算各桿的相對(duì)長(zhǎng)度：

23、 的絕對(duì)長(zhǎng)度。 I. 按設(shè)計(jì)要求，行程系數(shù)k=1.01，擺動(dòng)角度φ=80，不妨取，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中4-54頁(yè)圖4-2-5可查的maxγmin≈50，β=10，則 =0.9 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.1512 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=0.993 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.2362 取,則a=28.8mm，b=189.4mm,d=190.7mm. 3）檢驗(yàn)曲柄存在條件 四連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件即最短桿最長(zhǎng)桿之和應(yīng)小于

24、其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機(jī)架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿(mǎn)足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時(shí)，如圖12，由于連桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對(duì)于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)。 Ⅱ. 按設(shè)計(jì)要求，行程系數(shù)k=1.015，擺動(dòng)角度φ=85，不妨取，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中4-54頁(yè)圖4-2-5可查的maxγmin≈48，β=10，則 =1.34 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.168 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=0.995 (cd)2=(ad+bd)2

25、+1-2ad+bdcos10=0.2492 取,則a=30.36mm，b=179.8mm,d=180.7mm. 3）檢驗(yàn)曲柄存在條件 四連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件即最短桿最長(zhǎng)桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機(jī)架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿(mǎn)足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時(shí)，如圖12，由于連桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對(duì)于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)。 Ⅲ. 按設(shè)計(jì)要求，行程系數(shù)k=1.02，擺動(dòng)角度φ=90，不妨取，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中4-54頁(yè)圖4-2-5可查的maxγmin≈45，

26、β=10，則 =1.78 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.186 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=0.9976 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.2642 取,則a=31.7mm，b=170.1mm,d=170.5mm. 3）檢驗(yàn)曲柄存在條件 四連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件即最短桿最長(zhǎng)桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機(jī)架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿(mǎn)足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時(shí)，如圖12，由于連桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副

27、都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對(duì)于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)。 Ⅳ. 按設(shè)計(jì)要求，行程系數(shù)k=1.025，擺動(dòng)角度φ=95，不妨取，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中4-54頁(yè)圖4-2-5可查的maxγmin≈40，β=10，則 =2.22 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.206 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=0.999 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.2802 取,則a=33.1mm，b=160.5mm,d=160.7mm. 雖然，該四連桿機(jī)構(gòu)受力不是很大，無(wú)礙。不會(huì)發(fā)

28、生自鎖。 3）檢驗(yàn)曲柄存在條件 四連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件即最短桿最長(zhǎng)桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機(jī)架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿(mǎn)足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時(shí)，如圖12，由于連桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對(duì)于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)。 Ⅴ. 按設(shè)計(jì)要求，行程系數(shù)k=1.03，擺動(dòng)角度φ=100，不妨取，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中4-54頁(yè)圖4-2-5可查的maxγmin≈39，β=10，則 =2.66 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92

29、)=0.228 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=1 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.2992 取,則a=31mm，b=150.5mm,d=150.5mm. 雖然，該四連桿機(jī)構(gòu)受力不是很大，無(wú)礙。不會(huì)發(fā)生自鎖。 3）檢驗(yàn)曲柄存在條件 四連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件即最短桿最長(zhǎng)桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機(jī)架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿(mǎn)足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時(shí)，如圖12，由于連桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對(duì)于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合

30、于風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)。 Ⅵ. 按設(shè)計(jì)要求，行程系數(shù)k=1.05，擺動(dòng)角度φ=105，不妨取，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中4-54頁(yè)圖4-2-5可查的maxγmin≈36，β=10，則 =4.39 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.262 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=1.008 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.3342 取,則a=35.3mm，b=135.8mm,d=134.7mm. 雖然，該四連桿機(jī)構(gòu)受力不是很大，無(wú)礙。不會(huì)發(fā)生自鎖。 3）檢驗(yàn)曲柄存在條件 四連桿機(jī)構(gòu)有曲柄的

31、條件為 a， 各桿應(yīng)滿(mǎn)足桿長(zhǎng)條件即最短桿最長(zhǎng)桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機(jī)架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿(mǎn)足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時(shí)，如圖12，由于連桿上的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對(duì)于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)。 8．設(shè)計(jì)方案改進(jìn) 對(duì)以上方案進(jìn)行總體分析，發(fā)現(xiàn)可能存在以下問(wèn)題： 1)最小傳動(dòng)角太小即； 2)減速機(jī)構(gòu)中齒輪分度圓直徑，而風(fēng)扇的直徑只有，為了這個(gè)解決問(wèn)題，我們將一對(duì)內(nèi)嚙合齒輪改為兩對(duì)嚙合齒輪，如圖 圖14齒輪機(jī)構(gòu) 在這里我們?nèi)?，主動(dòng)齒輪，；被動(dòng)齒輪，；主動(dòng)齒輪，；被動(dòng)齒輪，；蝸桿

32、分度圓直徑取，，；蝸輪 ,;則總個(gè)減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為。 9．最終方案設(shè)計(jì)及其參數(shù) 經(jīng)過(guò)對(duì)各機(jī)構(gòu)和方案的分析評(píng)價(jià)，我們確定了最終方案，其裝配圖如下。在風(fēng)扇軸上裝有蝸桿，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)蝸桿帶動(dòng)蝸輪回轉(zhuǎn)，使連架桿及其固裝于該桿上的風(fēng)扇殼體一起往復(fù)擺動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的搖頭。 圖15 風(fēng)扇總體機(jī)構(gòu)圖 其中標(biāo)注1——風(fēng)扇葉片，2——電動(dòng)機(jī)，3、4、5、6——內(nèi)嚙合齒輪， 7——蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)，8——四連桿機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)參數(shù)為下表： 表2 齒輪及蝸桿蝸輪尺寸參數(shù) 模數(shù) 齒數(shù)（個(gè)） 分度圓直徑（mm） 3-齒輪 1 18 18 4

33、-齒輪 1 30 30 5-齒輪 1 18 18 6-齒輪 1 30 30 7-蝸桿 1 3 18 7-蝸輪 1 29 29 表3 四連桿機(jī)構(gòu)參數(shù) 　 桿a 桿b 桿c 桿d 桿長(zhǎng)（mm） 28.8 189.4 45 190.7 桿長(zhǎng)（mm） 30.36 179.8 45 180.7 桿長(zhǎng)（mm） 31.7 170.1 45 170.5 桿長(zhǎng)（mm） 33.1 160.5 45 160.7 桿長(zhǎng)（mm） 31 150.5 45 150

34、.5 桿長(zhǎng)（mm） 35.3 135.8 45 134.7 該方案是我們經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，綜合評(píng)價(jià)所得，它具有思路簡(jiǎn)單、清晰，能滿(mǎn)足預(yù)定的設(shè)計(jì)要求。 10．小結(jié) 該臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置的設(shè)計(jì)方案是按照設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)單、清晰，能滿(mǎn)足預(yù)定的設(shè)計(jì)要求。 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)是一個(gè)自主開(kāi)發(fā)的題目，我們嚴(yán)格按照課程設(shè)計(jì)要求，從設(shè)計(jì)目的和設(shè)計(jì)任務(wù)入手，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分解和功能分析，然后根據(jù)各分運(yùn)動(dòng)來(lái)選取常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)并進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，如搖頭機(jī)構(gòu)的選用，凸輪機(jī)構(gòu)和四連桿機(jī)構(gòu)都能完成左右往復(fù)搖擺動(dòng)作，但由于凸輪機(jī)構(gòu)制造較為困難，加工成本高，且易磨損

35、，存在沖擊，運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，產(chǎn)生噪音，而四連桿機(jī)構(gòu)特點(diǎn)具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，成本低，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)的特點(diǎn)。所以我們選擇舍棄凸輪機(jī)構(gòu)，而選擇了四連桿機(jī)構(gòu)。將各方案進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，我們選擇了方案二。最后對(duì)齒輪箱和蝸桿蝸輪的傳動(dòng)比以及四連桿機(jī)構(gòu)的桿長(zhǎng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并確定了相關(guān)參數(shù)。 總體來(lái)說(shuō)，該機(jī)構(gòu)已達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，完成了預(yù)定的目的和任務(wù)，設(shè)計(jì)合理且符合實(shí)際，可操作性強(qiáng)。但也還存在一些問(wèn)題。如四連桿機(jī)構(gòu)的最小傳動(dòng)角太小，以及四連桿機(jī)構(gòu)只設(shè)計(jì)了其長(zhǎng)度，沒(méi)有考慮其他尺寸。 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)入大學(xué)以來(lái)的第一個(gè)課程設(shè)計(jì)，始終保持了良好的科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，雖然為期時(shí)間不是很長(zhǎng)，但受益匪淺，從最開(kāi)始的一頭

36、霧水，通過(guò)團(tuán)隊(duì)成員的熱烈討論后，問(wèn)題開(kāi)始漸漸清晰，方案也由零個(gè)到一個(gè)，再到多個(gè)，這次設(shè)計(jì)使我深深的體會(huì)到個(gè)人的力量是渺小的，團(tuán)隊(duì)的力量是巨大的。設(shè)計(jì)的成敗決定于團(tuán)隊(duì)的配合是否到位。 在以后的學(xué)習(xí)過(guò)程當(dāng)中，要努力培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。 11．致謝 本課題在選題及設(shè)計(jì)過(guò)程中得到張涵老師的悉心指導(dǎo)，在這里表示感謝；也感謝我們團(tuán)隊(duì)成員的積極配合和團(tuán)結(jié)合作。如果沒(méi)有你們，這個(gè)設(shè)計(jì)將不可能完成。還要特別感謝我的室友們，是他們讓我在遇到不能理解或操作問(wèn)題時(shí)給我提供了許多好的建議，使我少走了不少?gòu)澛?。也正是在他們的集思廣益中，這個(gè)方案才得以順利完成，充分發(fā)揮了集體的智慧，解決了許多我們自己很困惑的難題。 參考目錄 [1] 孫桓，陳作模主編．機(jī)械原理．北京：高等教育出版社，2006 [2]裘建新主編。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū). 北京：高等教育出版社，2005 [3] 曲繼方主編．機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989 [4] 成大先主編．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11