《臺式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)機(jī)械原理說明書》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《臺式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)機(jī)械原理說明書（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、1. 設(shè)計題目 設(shè)計臺式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動作（在一定的仰角下隨搖桿 擺動）。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，電扇擺動角度書二95°、俯仰角度?二20°與急回系數(shù)K=。風(fēng)扇可以 在一定周期下進(jìn)行擺頭運(yùn)動，使送風(fēng)面積增大。 2. 設(shè)計要求 ⑴.電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)至少包括連桿機(jī)構(gòu)、蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和齒輪傳動機(jī)構(gòu)三種機(jī)構(gòu)。 ⑵.畫出機(jī)器的運(yùn)動方案簡圖與運(yùn)動循環(huán)圖。擬訂運(yùn)動循環(huán)圖時，執(zhí)行構(gòu)件的動 作起止位置可根據(jù)具體情況重疊安排， 但必須滿足工藝上各個動作的配合， 在時 間和空間上不能出現(xiàn)干涉。 ⑶.設(shè)計連桿機(jī)構(gòu)，自行確定運(yùn)動規(guī)律

2、，選擇連桿機(jī)構(gòu)類型，校核最大壓力角。 ⑷.設(shè)計計算齒輪機(jī)構(gòu)，確定傳動比，選擇適當(dāng)?shù)拿?shù)。 ⑸.編寫設(shè)計計算說明書。 ⑹.學(xué)生可進(jìn)一步完成機(jī)器的計算機(jī)演示驗證和凸輪的數(shù)控加工等。 竝右虔頭機(jī)卅 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)扇的擺頭動作，需實現(xiàn)下列運(yùn)動功能要求： ⑴.風(fēng)扇需要按運(yùn)動規(guī)律做左右擺動，因此需要設(shè)計相應(yīng)的擺動機(jī)構(gòu)。 ⑵.風(fēng)扇需要按路徑規(guī)律做上下俯仰，因此需要設(shè)計相應(yīng)的俯仰機(jī)構(gòu)。 ⑶.風(fēng)扇需要轉(zhuǎn)換傳動軸線和

3、改變轉(zhuǎn)速，因此需要設(shè)計相應(yīng)的齒輪系機(jī)構(gòu)。 對這兩個機(jī)構(gòu)的運(yùn)動功能作進(jìn)一步分析，可知它們分別應(yīng)該實現(xiàn)下列基本運(yùn) 動： ⑴.左右擺動有三個基本運(yùn)動：運(yùn)動軸線變換、傳動比降低和周期性擺動。 ⑵.俯仰運(yùn)動有兩個基本運(yùn)動：運(yùn)動方向變換和周期性俯仰。 ⑶.轉(zhuǎn)換運(yùn)動軸線和改變傳動比有一個基本動作：運(yùn)動軸線變換。 此外，還要滿足傳動性能要求： 改變電風(fēng)扇的送風(fēng)區(qū)域時，在急回系數(shù) K=、擺動角度屮=95°的要求下， 盡量保持運(yùn)動的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換和減小機(jī)構(gòu)間的摩擦。 圖運(yùn)動功能圖 圖運(yùn)動循環(huán)圖 4. 機(jī)構(gòu)選用 根據(jù)前述要求，電風(fēng)扇的應(yīng)作繞一點(diǎn)的往復(fù)擺動，且在工作周期中有急回特 性。驅(qū)動方式為電機(jī)驅(qū)動

4、，利用《機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書》中第 16頁中的設(shè) 計目錄，分別選擇相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，以實現(xiàn)這三個機(jī)構(gòu)的各項功能，見表一。 表一 ？？電風(fēng)扇擺頭的機(jī)構(gòu)選形 0功能 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 工藝動作 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 設(shè)計矩陣 左右擺動 連桿機(jī)構(gòu) 急進(jìn)急回往復(fù)運(yùn)動 齒輪機(jī)構(gòu) 連桿機(jī)構(gòu) A 上下擺動 連桿機(jī)構(gòu) 扇形往復(fù)運(yùn)動 連桿機(jī)構(gòu) A 電風(fēng)扇左右擺頭機(jī)構(gòu) 考慮到用電動機(jī)驅(qū)動、而且空間比較狹小，又需要的三個基本動作和高傳動 比要求。轉(zhuǎn)換運(yùn)動軸線與改變傳動比機(jī)構(gòu)（蝸輪蝸桿與行星輪系組合而成的齒輪 箱歸32和&24。優(yōu)點(diǎn)是在較小空間內(nèi)可以運(yùn)動軸線變換，且有自鎖功能。為了能 實現(xiàn)上下、左右

5、往復(fù)運(yùn)動，在經(jīng)濟(jì)簡單的原則下選擇雙搖桿機(jī)構(gòu)（ a43），實現(xiàn)運(yùn) 動方向交替交換。綜上，整個電風(fēng)扇左右擺頭機(jī)構(gòu) Ai={ a24, a32, a43}0 電風(fēng)扇上下仰俯機(jī)構(gòu) 考慮到能實行仰俯運(yùn)動，事先計劃使用（凸輪機(jī)構(gòu)） a11 設(shè)計仰俯機(jī)構(gòu)，但 由于電扇的機(jī)殼大小有限， 并且凸輪只常使用在低負(fù)載的傳動過程， 假如當(dāng)電風(fēng) 扇的機(jī)頭被某重物壓住，則很容易損壞凸輪。所以，改變成方案二使用 A={ a33} （連桿滑塊機(jī)構(gòu)） 設(shè)計。將機(jī)殼引出桿使用一條路徑導(dǎo)軌進(jìn)行約束， 來完成設(shè)想 的仰俯運(yùn)動。 5．運(yùn)動方案及選擇 左右擺動方案一（放棄）： 圖 左右擺頭方案一機(jī)構(gòu)簡圖 圖 左右擺頭方案一

6、機(jī)構(gòu)立體視圖 該方案主動件有兩個， 一個單獨(dú)帶動風(fēng)扇扇片轉(zhuǎn)動， 另幾個則為上圖帶箭頭的圓 盤做整周回轉(zhuǎn)帶動機(jī)頭左右擺動。 機(jī)構(gòu)分解： 總體傳動——四桿機(jī)構(gòu)（曲柄搖桿機(jī)構(gòu)） 曲柄：圖中圓盤轉(zhuǎn)動中心到上表面連結(jié)處 搖桿：機(jī)頭所在直線 搖桿：連接機(jī)頭和轉(zhuǎn)盤 優(yōu)點(diǎn)： 機(jī)構(gòu)簡單，主動件為連架桿便于計算四桿機(jī)構(gòu)參數(shù) 缺點(diǎn)： 需要兩個主動力即需要兩個電機(jī)驅(qū)動 左右擺動方案二（放棄）： 圖 5.2.1 左右擺動方案二機(jī)構(gòu)簡圖 圖 5.2.2 左右擺動方案二立體圖 該設(shè)計方案采用了齒輪箱改變輸入輸出速度、渦輪蝸桿用于減速并轉(zhuǎn)換速度方 向、四桿機(jī)構(gòu)來進(jìn)行機(jī)頭的左右擺動并達(dá)到急回效果。 機(jī)構(gòu)分解：

7、 減 速——齒輪箱及其蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu) 左右擺頭——四桿機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)：只需要一個主動件即一個電機(jī)即可得到風(fēng)扇轉(zhuǎn)動和機(jī)頭擺動兩種運(yùn)動。 缺點(diǎn)：在達(dá)到機(jī)頭左右擺動效果的同時， 馬達(dá)齒輪箱也會自轉(zhuǎn)， 達(dá)不到預(yù)期的效 果。 左右擺動方案三（采用）： 圖 5.3.1 左右擺動方案三機(jī)構(gòu)簡圖 圖 5.3.2 左右擺動方案三立體圖 該方案在方案 2 的基礎(chǔ)上，改變了四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)架及各桿的位置， 消除了其自轉(zhuǎn)， 達(dá)到扇葉隨搖桿左右擺動的效果。 優(yōu)點(diǎn)：蝸輪與下面的轉(zhuǎn)盤同軸但可以拉伸， 在需要電扇轉(zhuǎn)頭時放下蝸輪使其與蝸 桿嚙合，使蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)頭；當(dāng)不需要轉(zhuǎn)頭時，拔起蝸輪即 可脫離嚙合。 上下?lián)u擺方

8、案 圖 5.4.1 上下擺動方案立體圖 該方案中， 導(dǎo)軌來控制風(fēng)扇機(jī)頭的上下?lián)u擺， 導(dǎo)軌的形狀可以根據(jù)要求更改來達(dá) 到不同的上下?lián)u擺效果，并為了美觀將導(dǎo)軌藏于機(jī)殼內(nèi)部。 導(dǎo)軌套在主軸上， 不隨著機(jī)頭左右轉(zhuǎn)動， 而機(jī)頭在左右轉(zhuǎn)動時其內(nèi)部的凸起物受 導(dǎo)軌軌跡的約束，帶動機(jī)頭在左右轉(zhuǎn)動的同時隨導(dǎo)軌軌跡上下?lián)u擺。 優(yōu)點(diǎn)： 不涉及復(fù)雜機(jī)構(gòu)，提高了可靠性；上下?lián)u擺軌跡可以隨要求改變。 比較優(yōu)缺點(diǎn)即選擇 左右擺動方案一： 優(yōu)點(diǎn)：機(jī)構(gòu)簡單，主動件為連架桿便于計算四桿機(jī)構(gòu)參數(shù) 缺點(diǎn)：需要兩個主動力即需要兩個電機(jī)驅(qū)動 左右擺動方案二： 優(yōu)點(diǎn)：只需要一個主動件即一個電機(jī)即可得到風(fēng)扇轉(zhuǎn)動和機(jī)頭擺動兩種運(yùn)

9、動。 缺點(diǎn)：在達(dá)到機(jī)頭左右擺動效果的同時， 馬達(dá)齒輪箱也會自轉(zhuǎn)， 達(dá)不到預(yù)期的效 果。 左右擺動方案三： 優(yōu)點(diǎn)：蝸輪與下面的轉(zhuǎn)盤同軸但可以拉伸， 在需要電扇轉(zhuǎn)頭時放下蝸輪使其與蝸 桿嚙合，使蝸桿帶動蝸輪轉(zhuǎn)動，帶動轉(zhuǎn)頭；當(dāng)不需要轉(zhuǎn)頭時，拔起蝸輪即 可脫離嚙合。 上下擺動方案： 此方案機(jī)構(gòu)簡單， 運(yùn)動的是外力并非運(yùn)動機(jī)構(gòu)， 所以可靠性比較高， 也不易導(dǎo)致 質(zhì)量問題。 最終方案： 左右擺動方案三 與 上下擺動的結(jié)合。 圖 5.6.1 最終方案三視圖 四桿長度的定義： 首先定義一個搖桿的長度，再由擺角及行程比系數(shù)K來估算出曲柄的長度，同時 可以由lmax lmin丨1 且最短桿為連架

10、桿來輔助估算，再由圖 562得到連 桿和機(jī)架的長度以及最小傳動角。 表 5.6.2 序號 搖桿長c 擺角W 曲柄長a 行程比系數(shù)K 機(jī)架長d 連桿長b 最小傳動角a 1 95 2 95 3 95 4 95 5 95 6 95 7 95 8 95 9 95 10 95 圖563 觀察表5.6.

11、2，根據(jù)實際情況（30CM直徑的扇葉），挑出比例最協(xié)調(diào)及最小傳動 角相對大的第二組數(shù)據(jù)，并按比例縮放到 c=2.72cm、a=3cm d=6.56cm、b= 6. 傳動比設(shè)計 由于在設(shè)計的左右擺頭機(jī)構(gòu)中，將蝸輪帶動連桿進(jìn)行整周回轉(zhuǎn)的勻速圓周 運(yùn)動。當(dāng)蝸輪旋轉(zhuǎn)一周，電扇機(jī)殼也正好搖擺一回，得出蝸輪的轉(zhuǎn)速為 w=2X孔 /10= ji /5。由于已知條件電動機(jī)轉(zhuǎn)速與蝸輪轉(zhuǎn)速相差較大， 并且需要改變軸向傳 動，因此在設(shè)計中運(yùn)用了能產(chǎn)生較大傳動比的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)與行星齒輪機(jī)構(gòu)。 最 終得出理想的傳動比。 行星輪系設(shè)計 行星輪系在一定齒數(shù)比的情況下能產(chǎn)生較大的傳動比。 設(shè)計中，采用一對外

12、 嚙合和一對內(nèi)嚙合齒輪構(gòu)成。其中 Z3為內(nèi)嚙合齒輪，乙=18，m=1 ；乙=33，2=1， 25 Z2'=17， m2'=1; Z3=68， z=1。計算得傳動比為 。 3 圖行星輪系 蝸輪蝸桿輪系設(shè)計 與行星輪系配合，并考慮電扇機(jī)殼的體積大小，蝸輪蝸桿的尺寸不宜過大。 設(shè)計中蝸桿的直徑為18，m=1,a =20 , 丫 =59 02 10.48 ;蝸輪的Z=29, m=1,a =20 , B =59 02 10.48，如此，蝸輪蝸桿輪系的傳動比i=29，且均為左旋。、 將兩種輪系組合成一個復(fù)合輪系，能順利地符合設(shè)計要求，不僅傳動的軸向 改變，而且，完成了較大傳動比的減速過

13、程，綜合兩者的傳動比，得 i總=725 0 3 7. 機(jī)構(gòu)參數(shù)計算 雙搖桿機(jī)構(gòu)設(shè)計 因為使用的是以連桿做主動件的雙搖桿機(jī)構(gòu)， 區(qū)別于日常的設(shè)計方法，所以, 此次設(shè)計我們采用一種新的設(shè)計思路一一機(jī)架轉(zhuǎn)換法。 機(jī)架轉(zhuǎn)換法的理論依據(jù)如圖所示，圖一中的 V1是絕對速度，V2是機(jī)構(gòu)運(yùn)動 后，機(jī)架相對于搖桿的相對速度，此時 V仁V2然后轉(zhuǎn)換機(jī)架，將機(jī)架轉(zhuǎn)換至圖 一中的搖桿位置，現(xiàn)在同一位置處，設(shè)定圖二中的 V仁V2這樣按照圖2的機(jī)構(gòu) 設(shè)計尺寸，所得的尺寸就是實際問題所需要的尺寸長度。 此設(shè)計思路，克服了連桿機(jī)構(gòu)以連桿為主動件，連架桿為為從動所產(chǎn)生的難 題，通過轉(zhuǎn)換思路，等效運(yùn)動規(guī)律，設(shè)計出理想的尺寸長度。 搖桿周期角速度圖： 8 設(shè)計圖紙 (1) 方案設(shè)計簡圖 (2) 四桿運(yùn)動規(guī)律表 9.參考文獻(xiàn) (1) 裘建新?機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書?北京高等教育出版社2005 (2) 申永勝.機(jī)械原理教程(第2版).北京清華大學(xué)出版社2005