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1、機械原理課程設計 課程題目：臺式電風扇搖頭裝置 專業(yè)： 班級： 學號： 姓名： 指導老師： 2011年12月22日 1 .設計要求2 2 .設計任務2 3 .功能分解3 4 .選用機構(gòu)3 4-1.減速機構(gòu)選用.4 4-2,離合器選用.5 4-3.搖頭機構(gòu)選用.6 5 .機構(gòu)的設計.7 5-1,錢鏈四桿機構(gòu)的設計7 5-2,四桿位置和尺寸的確定.8 5-3,傳動比的分配.9 6 .總結(jié)13 6-1,課題總結(jié)13 6-2,存在問題.14 7 .參考文獻15 5 臺式電風扇搖頭裝置方案 一.設計要求 設計臺式電風扇的搖頭裝置要求能左右旋轉(zhuǎn)并可調(diào)

2、節(jié)俯仰角。以實現(xiàn)一個動力下扇葉旋轉(zhuǎn)和搖頭動作的聯(lián)合運動效果。 臺式電風扇的搖頭機構(gòu)，使電風扇作搖頭動作(在一定的仰角下隨搖桿擺動)。風扇的直徑為300mm電扇電動機轉(zhuǎn)速n=1450r/min,電扇搖頭周期t=10s。電扇擺動角度少、仰俯角度。與急回系數(shù)K的設計要求及任務分配見表。 電扇搖擺轉(zhuǎn)動電扇仰俯轉(zhuǎn)動 方案號 擺角少/(°)急回系數(shù)K仰角*/(°) E1001.0322 二.設計任務 ⑴按給定的主要參數(shù)，擬定機械傳動系統(tǒng)總體方案； ⑵畫出機構(gòu)運動方案簡圖； ⑶分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定他們的基本參數(shù)，設計計算幾 何尺寸； ⑷確定電扇搖擺轉(zhuǎn)動的平面連桿機構(gòu)的運動學尺

3、寸，它應滿足擺角空及急回系數(shù)K條件下使最小傳動角?最大。并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析，繪制運動線圖，驗算曲柄存在的條件； ⑸編寫設計計算說明書； 三.功能分解 完成風扇左右俯仰的吹風過程需要實現(xiàn)下列運動功能要求： 在扇葉旋轉(zhuǎn)的同時扇頭能左右擺動一定的角度，因此，需要設計 相應的左右擺動機構(gòu)（雙搖桿機構(gòu)）。 為完成風扇可搖頭，可不搖頭的吹風過程。因此必須設計相應的離合器機構(gòu)（滑銷離合器機構(gòu)）。 扇頭的俯仰角調(diào)節(jié)，這樣可以增大風扇的吹風范圍。因此，需要設計扇頭俯仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)（外置條件按鈕）。 四.選用機構(gòu) 驅(qū)動方式采用電動機驅(qū)動。為完成風扇左右俯仰的吹風過程， 據(jù)上述功能分解，

4、可以分別選用以下機構(gòu)。機構(gòu)選型表： 功能 執(zhí)行構(gòu)件 工藝動作 執(zhí)行機構(gòu) 減速 減速構(gòu)件 周向運動 錐齒輪機構(gòu) 執(zhí)行搖頭 滑銷 上下運動 離合機構(gòu) 左右擺動 連桿 左右往復運動 曲柄搖桿機構(gòu) 俯仰 撐桿 上下運動 按鈕機構(gòu) 1.減速機構(gòu)選用 蝸桿減速機構(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，且具有螺旋機構(gòu)的特點，故其承載能力強，考慮后面與離合機構(gòu)的配合關(guān)系，綜上，選擇蝸桿渦輪減速機構(gòu)。 2.離合器選用 它主要采用的滑銷上下運動，使得渦輪脫離蝸桿從而實現(xiàn)是否搖頭的 運動 3.搖頭機構(gòu)

5、選用 平面四桿搖頭機構(gòu) 如圖所示上面一種搖頭機構(gòu)方案和傳動比的大小，此案應用在傳動比大的運動機構(gòu)中。由已知條件和運動要求進行四連桿機構(gòu)的尺寸綜合，計算電動機功率、連桿機構(gòu)設計等，繪出機械系統(tǒng)運動方案的電風扇的搖頭機構(gòu)中，電機裝在搖桿1上，較鏈B處裝有一個蝸輪。電機轉(zhuǎn)動時，電機軸上的蝸桿帶動蝸輪，蝸輪與小齒輪空套在同一根軸上，再由小齒輪帶動大齒輪，而大齒輪固定在連桿2上，從而迫使連桿2繞B點作整周轉(zhuǎn)動，使連架桿1和3作往復擺動，達到風扇搖頭的目的。 6 五.機構(gòu)的設計 1 .錢鏈四桿機構(gòu)的設計 平面雙搖桿機構(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：

6、(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架，即可得 到雙搖桿機構(gòu)。根據(jù)低副運動的可逆性原則，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)動副仍為整轉(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ABC'D,另一次為連桿與搖桿的拉直共線即圖中所示ABCD搖桿的兩極限位置與曲柄搖桿機構(gòu)中搖桿的極限位置的確定方法相同，很容易 找到。 B' 兩極限位置的確定 (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)件為機架

7、機構(gòu)均為雙搖桿機構(gòu)。此時，機構(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 2 .四桿位置和尺寸的確定 電扇搖擺轉(zhuǎn)動電扇仰俯轉(zhuǎn)動 方案號 擺角少/(°)急回系數(shù)K仰角*/(°) E1001.0322 可知，級位夾角為1800*(K-1)/(K+1)=2.6°很小，視為0°,如 上圖所示BC,CN線，先取搖桿La后為70,確定AB勺位置，然后讓搖 桿ABf時針旋轉(zhuǎn)100°,即A'B,再確定機架AD勺位置，且Lad取90, 注：AD只能在搖桿AB,A'B'的同側(cè)。 當桿AB處在左極限時,BC,CD共線，Lbc與Lcd之和可以得出，即Lbc+L

8、cd=131①，當AB處在右極限時，即圖中A'B'的位置，此時BC,CD重疊，即Lcd-Lbp=25②，由①，②式可得Lbc為53,Lcd為78,B點的運動軌跡為圓弧BB',Lbc+La尸143

9、450r/min,可得，w=151.8rad/s 由上面可知連桿的角速度W=0.27Rad/s,而電動機的角速度w= 151.8rad/s所以總傳動比i=562 由此可以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〔=w/w2=95.，齒輪的傳動比i2=W2/W3=5.9 (1)蝸輪蝸桿機構(gòu)的幾何尺寸計算 傳動比i 蝸桿頭數(shù)z 1 i = 95 z 蝸輪齒數(shù)z 2 2 = i z 1 = 95 蝸桿直徑系數(shù) (蝸桿特性系數(shù))q q =d 1/m = 16 蝸桿軸向模數(shù)(蝸輪端面模數(shù))mm=1.25 9 蝸桿變位系數(shù) x 2 2 = a/

10、m — (di+dk)/2m = -0.5 中心距aa=（d 蝸桿分度圓導程角丫tan 蝸桿節(jié)圓柱導程角丫'tan 蝸桿軸向齒形角a 柱蝸桿） 蝸桿（輪）法向齒形角antan 頂隙cc 蝸桿蝸輪齒頂高ha1ha2h h （ 蝸桿蝸輪齒根高hf1hf2h 蝸桿蝸輪分度圓直徑d1d2d d 1+d2+2x2m)/2 =40 丫 = zi/q = mz/d i =0.0625 丫' =z i/(q+2x 2) = 0.0667 0c =20 (阿基米德圓 % n = tan a cos 丫 =0.363 = c*m=0.2 X i.25 = 0.25 ai =

11、h a*m = i/2(d ai-d i) = i X i.25 =i.25 * a2=m(ha +x2)= i/2(d a2-d 2) = i.25(i-0.5) = 0.625 一般 ha* = i) fi = (h a*+c*)m =i/2(d i-d fi) = (i+0.2)Xi.25 = i.5 hf2=i/2(d 2-d f2 )=m(ha*-x 2+c* )=i.25(i+0.5+0.2)=2.2i5 i=qm=i6Xi.25=20 2=mz2=2a-di-2x 2m=6i.25 蝸桿蝸輪節(jié)圓直徑di'd2‘ di' =(q+2x2)m=d+2x2m=

12、18.75 i0 蝸桿、齒頂圓直徑da1蝸輪喉圓直徑da2 da1=(q+2)m=22.5 d a2=(z2+2+2x2)m=62.5 d a1=d1+2ha1=22.5 d a2=d2+2ha2=62.5 蝸桿蝸輪齒根圓直徑df1d f2d f1=d1-2hf1=17 d f2=d2-2hf2=57 蝸桿軸向齒距px p x=nm=3.925 蝸桿軸向齒厚sx s x=0.5Hm=1.96 蝸桿法向齒厚sn s n=sxcos丫=1.93 蝸桿分度圓法向旋齒高hn1 h n1=m=1.25 蝸桿螺紋 部分 長度

13、l l>=(12+0.1z2)m=21.125 蝸輪最大外圓直徑da2 d a2<=da2+2m=63.5 蝸輪輪圓寬b b=0.75d a1=16.88 （2）齒輪機構(gòu)的設計 d2 =61.25 根據(jù)齒輪傳動比i=5.9,以及大小齒輪安裝位置,小齒輪的齒 數(shù)小于17,所用齒輪齒數(shù)較少,標準齒輪不能滿足要求,所以采用 變位齒輪。 齒輪機構(gòu)的幾何尺寸計算 傳動比ii=88/15=5.9 分度圓 d 1 d 2 1=mz1=7.5 d 2=mz2=44  齒頂高haha1=(ha*+x2)m=0.75 ha2=(ha*+x2)m=0.2

14、5 齒根高hf hf1=(ha*+c*-x1)m=0.0425hf2=(ha*+c*-x2)m=0.925 齒高h h1=ha1+hf1=1.175h2=ha2+hf2=1.175 齒頂圓直徑dada1=d1+2ha1=9da2=d2+2ha2=44.5 齒根圓直徑df df1=d1-2hf1=6.65df2=d2-2hf2=42.15 中心距aa=1/2(7.5+44)=25.75 基圓直徑dbdb產(chǎn)dicos%=7.1 齒頂圓壓力角x a 齒寬 b b=12m=6 db2=d2 cos% =41.3 % a1=arcos(db1/da1)=37.9 % a2=a

15、rcos(cb2/ba2)=21.86 15 六．總結(jié) 1．課題總結(jié) 通過這次課程設計，讓我對機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。雖然在設計的過程中遇到了好多麻煩， 但是經(jīng)過自己認真的思考和查閱資料，以及和同學一起討論最終把問 題都解決了。這次設計給我一個感受，學習的過程中要懂得把所學的 東西聯(lián)系起來并運用到實踐中來，而不是把每個章節(jié)分開來理解。通 過這個實踐我學得了好多，同時認識到理論聯(lián)系實際的重要性，不僅 加深了我對課程的理解程度而且也激起了我學習的興趣。機械原理課 程設計是使我們較全面系統(tǒng)的掌握和深化機械原理課程的基本原理 和方法的

16、重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們機械運動方案設計創(chuàng)新設計和應用計 算機對工程實際中各種機構(gòu)進行分析和設計能力的一門課程。 經(jīng)過這幾天的設計，讓我初步了解了機械設計的全過程，可以初 步的進行機構(gòu)選型組合和確定運動方案；使我將機械原理課程各章的 理論和方法融會貫通起來，進一步鞏固和加深了所學的理論知識； 并對動力分析與設計有了一個較完整的概念；提高了運算繪圖遺跡運 用計算機和技術(shù)資料的能力；培養(yǎng)了我們學生綜合運用所學知識，理 論聯(lián)系實際，獨立思考與分析問題的能力和創(chuàng)新能力。 機械原理課程設計結(jié)合一種簡單機器進行機器功能分析、工藝動 作確定、執(zhí)行機構(gòu)選擇、機械運動方案評定、機構(gòu)尺寸綜合、機械運

17、 動方案設計等，使我們學生通過一臺機器的完整的運動方案設計過 程，進一步鞏固、掌握并初步運用機械原理的知識和理論，對分析、 運算、繪圖、文字表達及技術(shù)資料查詢等諸方面的獨立工作能力進行 初步的訓練，培養(yǎng)理論與實際相結(jié)合、應用計算機完成機構(gòu)分析和設 計的能力，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新能力。機械原理課程設計在 機械類學生的知識體系訓練中，具有不可替代的重要作用 2．存在問題 通過這次設計，讓我認識到自己掌握的知識還很缺乏，自己綜合 應用所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，在以后的學習中要加以改 進。同時也充分認識到理論是實際的差別，只有理論聯(lián)系實際，才能 更好的提高自己的綜合能力。以后在學習中要多注意這次設計中所遇 到的問題，并及時的改正。自己的知識仍然很有限，要多學習知識， 提高自己。 八.參考文獻 1. 孫桓,等,機械原理.7版.北京:高等教育出版社 2. 梁崇高,等平面連桿機構(gòu)的計算設計.北京:高等教育出版社 3. 鄒慧君.機械運動方案設計手冊.上海:上海交通大學出版社 4. 尹冠生.理論力學.西安:西北工業(yè)大學 5. 余貴英，等.AutoCAD2008.大連：大連理工出版社 6. 諾頓RL.機械設計—機器和機構(gòu)綜合分析.北京：機械工業(yè)出版社