電風扇的設計,電風扇,設計 畢業(yè)設計（論文）開題報告 姓 名 林宇翔 專業(yè)/班級 港口物流設備 指導教師 課題名稱 臺式電風扇的搖頭裝置設計 一、選題依據(jù)和意義 設計臺式電風扇的搖頭裝置要求能左右旋轉并可調節(jié)俯仰角。以實現(xiàn)一個動力下扇葉旋轉和搖頭動作的聯(lián)合運動效果。本文分析了臺式電風扇的搖頭裝置設計任務及結構工藝特點,介紹了工作過程,工作原理, 闡述了功能分解，機構選用，離合器的選用，機構設計，傳動方案設計及相關計算等。通過實際學習，大量資料的查閱，并在老師的指導下完成這次設計任務，根據(jù)生產(chǎn)的要求，設計臺式電風扇的搖頭裝置。 二、基本內容及解決的主要問題 1、功能分解 2、機構選用 3、離合器選用 4、搖頭機構選用 5、傳動方案設計 6、方案評價及相關計算 三、進度、步驟 （一）查資料、調研、確定題目 二周 （二）撰寫開題報告 二周 （三）調研，收集資料 八周 （四）列提綱、修改提綱 一周 （五）寫初稿、修改初稿 三周 （六）老師審閱、修改 四周 （七）準備答辯 一周 （八）答辯 三天 四、方法、措施 查閱文獻法、定性定量結合法等 五、主要參考文獻 [1] 孫恒，陳作模。機械原理（第六版）。北京：高等教育出版社，2001.5 [2] 李 笑 劉福利 陳 明。機械原理課程設計指導書（試用稿）。哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2004.7 [3] 牛鳴歧 王保民 王振甫。 機械原理課程設計手冊. 重慶：重慶大學出版社，2001 [4]王知行 李瑰賢. 機械原理電算程序設計. 哈爾濱，哈爾濱工業(yè)大學出版社.2003 [5] 孟憲源 姜琪. 機構構型與應用. 北京：機械工業(yè)出版社，2003 [6] 申永勝. 機械原理教程. 北京：清華大學出版社，1999 指導教師意見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見 主任意見： 年 月 日 系意見 負責人簽名： 年 月 日 臺式電風扇搖頭裝置設計 畢 業(yè) 設 計（論 文） 題目 臺式電風扇搖頭裝置設計 系 別 光電與機電工程系 專 業(yè) 港口物流設備與自動化控制 學 號 071015138 姓 名 林宇翔 指導教師 完成時間 閩南理工學院教務處制 二 0 一 0 年六月一日 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 目 錄 引 言 ..................................................................1 1、設計要求 .............................................................2 2、設計任務 .............................................................2 3、功能分解 .............................................................4 4、機構選用 .............................................................4 5、離合器選用 ...........................................................4 6、搖頭機構選用 .........................................................4 7、機構組合 .............................................................4 8、功能的實現(xiàn) ...........................................................4 9、機構的設計 ...........................................................4 10、傳動方案設計 ........................................................4 11、方案評價及相關計算 ..................................................4 12、附加方案 ............................................................4 結束語 ..................................................................8 參考文獻 ................................................................9 致 謝 .................................................................18 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 摘 要 設計臺式電風扇的搖頭裝置要求能左右旋轉并可調節(jié)俯仰角。以實現(xiàn)一個動力 下扇葉旋轉和搖頭動作的聯(lián)合運動效果。本文分析了臺式電風扇的搖頭裝置設計任 務及結構工藝特點,介紹了工作過程,工作原理, 闡述了功能分解，機構選用，離合 器的選用，機構設計，傳動方案設計及相關計算等。 關鍵字：搖頭風扇； 工藝分析；機構 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 引 言 飛梭彈指度，四年的大學生活接近尾聲時，我們進行了為期近四個月的畢業(yè)設計。 畢業(yè)設計是對大學四年來我們所學到的基礎知識和專業(yè)知識的一次系統(tǒng)性的總結與綜 合運用，同時也是培養(yǎng)我們分析問題和解決問題能力的良好的機會，而且畢業(yè)設計也 是大學教學的最后一個重要環(huán)節(jié)。因此，認真踏實地做好這次畢業(yè)設計不僅意味著我 們能否順利畢業(yè)，而且對今后我們走上工作崗位后能否很出色的做好自己的工作也有 十分重要意義。另外，畢業(yè)設計還可以培養(yǎng)我們獨立思考，開發(fā)思維和協(xié)調工作的能 力，這對今后踏入社會以后能否盡快地適應社會也有很大的幫助。機械工業(yè)的生產(chǎn)水 平是一個國家現(xiàn)代化建設水平的主要標志之一。 這是因為工業(yè)、農業(yè)、國防和科學技術的現(xiàn)代化程度，都會通過機械工業(yè)的發(fā)展 程度反映出來。人們之所以要廣泛使用機器，是由于機器既能承擔人力所不能或不便 進行的工作，又能較人工生產(chǎn)改進產(chǎn)品的質量，特別是能夠大大提高勞動生產(chǎn)率和改 善勞動條件。機械工業(yè)肩負著為國民經(jīng)濟各個部門提供技術裝備和促進技術改造的重 要任務，在現(xiàn)代化建設的進程中起著主導和決定性的作用。所以通過大量設計制造和 廣泛使用各種各樣先進的機器，就能大大加強和促進國民經(jīng)濟發(fā)展的力度，加速我國 的社會主義現(xiàn)代化建設。 機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段， 是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術檢測和健全勞動組織的 重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術 保證。然而夾具又是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)。 因此，好的設計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本 等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成 本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對設計及制造提出了更高的要求。 我們這些即將大學畢業(yè)的機械工程及自動化專業(yè)的學生，要進行對本專業(yè)所學習的知 識進行綜合的運用和掌握，為此我們要進行畢業(yè)設計，要自己動手進行思考問題，為 社會主義現(xiàn)代化建設的發(fā)展貢獻力量，也要從此邁出展現(xiàn)自己價值的第一步。 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 通過實際學習，大量資料的查閱，并在老師的指導下完成這次設計任務，根據(jù)生產(chǎn) 的要求，設計臺式電風扇的搖頭裝置,以及節(jié)約勞動力，節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)的效 率。但由于本人的水平有限，結合生產(chǎn)實際應用設備的能力有限，故沒有能夠做到很 詳細的設計，而且還有許多地方有待改進，請老師給以指導和批評。 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 1、設計要求 設計臺式電風扇的搖頭裝置要求能左右旋轉并可調節(jié)俯仰角。以實現(xiàn)一個動力下 扇葉旋轉和搖頭動作的聯(lián)合運動效果。 臺式電風扇的搖頭機構，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，電扇電動機轉速 n=1450r/min，電扇搖頭周期 t=10s。電扇擺動角 度 ψ、仰俯角度 φ 與急回系數(shù) K 的設計要求及任務分配見表。 電扇搖擺轉動 方案號 擺角 ψ/（°） 急回系數(shù) K 電扇仰俯轉動 仰角 /(°)? H 115 1.06 27 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 2、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 確定電扇搖擺轉動的平面連桿機構的運動學尺寸，它應滿足擺角 Ψ 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； 3、功能分解 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 顯然為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： 1. 在扇葉旋轉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（本方案設計為雙搖桿機構） 。 2. 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 （本方案設計為滑銷離合器機構） 。 3. 扇頭的俯仰角調節(jié)，這樣可以增大風扇的吹風范圍。因此，需要設計扇頭俯仰 角調節(jié)機構（本方案設計為外置條件按鈕） 。 4、 機構選用 驅動方式采用電動機驅動。為完成風扇左右俯仰的吹風過程，據(jù)上述功能分解， 可以分別選用以下機構。機構選型表： 1， 減 速 機 構 選 用 功能 執(zhí)行構件 工藝動作 執(zhí)行機構 減速 減速構件 周向運動 錐齒輪機構 執(zhí)行搖頭 滑銷 上下運動 離合機構 左右擺動 連桿 左右往復運動 曲柄搖桿機構 俯仰 撐桿 上下運動 滑塊機構 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 圖 1：錐齒輪減速機構 圖 2：蝸桿減速機構 由于蝸桿蝸輪嚙合齒輪間的相對滑動速度較大,摩擦磨損大,傳動效率較低,易出現(xiàn) 發(fā)熱現(xiàn)象,常需要用較貴的減磨耐磨材料來制造蝸輪,制造精度要求高，刀具費用昂貴， 成本高。錐齒輪可以用來傳遞兩相交的運動，相比蝸桿蝸輪成本較低。所以在此我們 選用錐齒輪減速。 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 5、離合器選用 方案一 方案二 由以上兩個機構簡圖可以看出:方案二采用的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現(xiàn)是否搖頭的運動.不管是從結構簡便還是從經(jīng)濟的角度來說 方案二都比方案一好.也更容易實現(xiàn).所以我們選擇方案一. 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 6、搖頭機構選用 方案一 方案二 要實現(xiàn)扇頭的左右搖擺運動有很多種運動方式可以選擇,例如我們可以選用凸輪機 構,多桿機構,滑塊機構齒輪機構等.但四桿機構更容易制造,制造精度要求也不是很高, 并且四桿機構能實現(xiàn)擺幅也更廣更容易實現(xiàn),最重要的是它的制造成本比較低.所以首 選四桿機構.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齒輪盤,所以方 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 案二更好. 7、機構組合 據(jù)上述功能機構的分析我們選用以下機構來實現(xiàn)電風扇的減速、搖頭、俯仰運動。 圖 3 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 8、功能的實現(xiàn) 搖頭風扇由電機、齒輪機構、搖頭連桿機構等組成?？删唧w分為： 1、減速機構：采用齒輪機構實現(xiàn)電機軸高速旋轉的降速以帶動搖頭曲柄。 2、搖頭機構：將電機輸出的轉動經(jīng)過連桿傳動機構，最終轉化為扇頭的擺動。 3、控制機構：由一個滑銷離合器實現(xiàn)風扇是否搖頭控制。曲柄齒輪軸的上下移動，實 現(xiàn)了滑銷離合器的結合與斷開。同時也伴隨著傘 齒輪的嚙合與脫離，實現(xiàn)了搖頭動作的控制 4、扇葉旋轉：扇葉直接安裝于電動機主軸之上，實現(xiàn)其旋轉運動。 9、機構的設計 搖頭風扇有電機，齒輪機構，搖頭連桿機構等組成。具體可分為: 1. 減速機構：采用錐齒輪機構實現(xiàn)，電機軸高速旋轉的降速以帶動搖頭雙搖桿 機構轉動。 2. 搖頭機構：將電機輸出的轉動經(jīng)過連桿傳動機構，最終轉化為扇頭的擺動。 3. 控制機構：由一個滑銷離合器實現(xiàn)風扇是否搖頭的控制。曲柄齒輪軸的上下 移動實現(xiàn)了滑銷離合器的結合與斷開。同時也伴隨錐齒輪與脫離，實現(xiàn)了搖 頭動作的控制。 4. 扇葉旋轉：扇葉直接安裝于電動機主軸之上，可實現(xiàn)其高速旋轉運動。 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 10、傳動方案設計： 經(jīng)過電動機的運轉，所有動力都來源于電動機，再經(jīng)過一對錐齒輪機構的傳動，實 現(xiàn)減速將動力傳動給搖頭機構，由曲柄搖桿機構實現(xiàn)左右搖頭運動?；N離合器實現(xiàn) 風扇搖頭的控制，當滑銷下滑實現(xiàn)搖頭，上提則停止搖頭，外置手調俯仰角按鈕置于 風扇立柱與扇頭相接處，順時針轉動調節(jié)為增大仰角，逆時針旋轉為增大俯角。方案 如下圖所示： 11、方案評價及相關計算： 本設計方案最大的特點是它采用一對錐齒輪機構實現(xiàn)運動的改變和減速作用。采用 追齒輪機構傳動可使扇頭結構緊湊，有確定的 傳動比等優(yōu)點。其次，采用滑銷離合器 實現(xiàn)是否搖頭的控制，結構比較簡單，使用方便，經(jīng)濟又實惠。同時，采用曲柄搖桿 機構實現(xiàn)扇頭的左右搖擺，可以實現(xiàn)較大范圍的擺動。制作起來經(jīng)濟且精度也要求不 是很高便于制造。 (1)由速比系數(shù)K計算極位角θ。由式知 ，其中K=1.06,1 80????? (2)選擇合適的比例尺，作圖求搖桿的極限位置。取搖桿長度lCD除以比例尺 得圖l? 中搖桿長CD，以CD為半徑、任定點D為圓心、任定點C1為起點做弧C，使弧C所對應的圓 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 心角等于或大于最大擺角 ，連接D點和C1點的線段C1D為搖桿的一個極限位置，過D點? 作與C1D夾角等于最大擺角 的射線交圓弧于C2點得搖桿的另一個極限位置C2D。 (3)求曲柄鉸鏈中心。過C1點在D點同側作C1C2的垂線H，過C2點作與D點同側與直線 段C1C2夾角為（900－θ）的直線J交直線H于點P，連接C2P，在直線段C2P上截取C2P/2 得點O，以O點為圓點、OP為半徑， 畫圓K ，在 C1C2弧段以外在K上任取一點A為鉸 鏈中心。 (4)求曲柄和連桿的鉸鏈中心。 連接 A、C2點得直線段AC2為曲柄與連桿 長度之 和，以A點為圓心、AC1為半徑作弧 交AC2于點E，可以證明曲柄長度AB = C2E/2，于是以A點為圓心、C2E/2為半徑畫弧交AC2于點B2為曲柄與連桿的鉸接中心。 (5)計算各桿的實際長度。分別量取圖中AB2、AD、B2C2的長度，計算得： 曲柄長 lAB = AB2，連桿長 lBC = B2C2 ，機架長 lAD = AD。l?l?l? 根基要求可以確定： ??0? 令連桿長度：b=125mm，最大壓力 ??45 擺桿長度為c=88mm，則： 可知：傳動角最小等于 ??bcad2)(arcos21????)(r22 可以確定擺桿d=110mm 圖 3：按行程速比系數(shù)設計四桿機構 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 連桿a=90mm 12、附加方案 方案一： 現(xiàn) 周轉運動可以選?360 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 結束語 總而言之，這次設計經(jīng)歷了一個多星期，在這段時間里是我各個方面都得到了訓 練，對機械原理了解的跟深入了，使我們的閱歷增加了很多。擺脫了我們以往只能在 書本上學習的范疇而是自己親手設計實驗出來的。 這次設計使我們明白想要做好課程設計必須要有深厚的基礎，不然做起倆真是很 麻煩，設計剛開始時因為基礎不牢固我們走了很多的彎路，這次設計過成功后，我仿 佛經(jīng)過一次長途旅程到達終點，感覺眼前一亮，特別的舒服啊。這次設計讓我明白干 任何事都要有耐心，要仔細，課程設計有很多次讓我感到心煩，但我們還是堅持下來 了。 短短一周課程設計，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識是真正如此的缺乏，自己綜合應用 所學的專業(yè)知識能力是如此的不足，以后我會更加努力的學習的。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重要環(huán)節(jié)，是培 養(yǎng)我們學生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進行分析 和設計能力的一門課程。 經(jīng)過這幾天設計的學習，讓我們初步了解了機械設計的全過程，可以初步的進行 機構選型組合和確定運動方案；使我們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，獨立思考羽分析問題的能力和創(chuàng)新能力。 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 在這幾天的機械設計中，我們深感自己的不足，認識到了理論與實際之間的差別， 只有理論與實際相結合，充分發(fā)展多動手，多加進行鍛煉，才能終有所得。 機械原理課程設計結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 構選擇、機械運動方案評定、機構尺寸綜合、機械運動方案設計等。 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)理論與實際相結合、應用計算機完成機構分 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。 參 考 文 獻 [1] 孫恒，陳作模。機械原理（第六版） 。北京：高等教育出版社，2001.5 [2] 李 笑 劉福利 陳 明。機械原理課程設計指導書（試用稿） 。哈爾濱：哈爾濱工業(yè) 大學出版社，2004.7 [3] 牛鳴歧 王保民 王振甫。 機械原理課程設計手冊. 重慶：重慶大學出版社，2001 [4]王知行 李瑰賢. 機械原理電算程序設計. 哈爾濱，哈爾濱工業(yè)大學出版社.2003 [5] 孟憲源 姜琪. 機構構型與應用. 北京：機械工業(yè)出版社，2003 [6] 申永勝. 機械原理教程. 北京：清華大學出版社，1999 [7 ] 陳明等. 機械系統(tǒng)方案設計參考圖冊 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 致 謝 本課題在選題及進行過程中得到老師的悉心指導。論文行文過程中，老師多次幫 助我分析思路，開拓視角，在我遇到困難想放棄的時候給予我最大的支持和鼓勵。老 師嚴謹求實的治學態(tài)度，踏實堅韌的工作精神，將使我終生受益。再多華麗的言語也 顯蒼白。在此，謹向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 經(jīng)過近四個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設計已經(jīng)接近尾聲，作為一個大學生的畢 業(yè)設計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導， 以及一起工作的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。 在這里首先要感謝我的指導老師，他們平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每 個階段，從開題報告到查閱資料，設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計， 裝配草圖等整個過程中都給予了我悉心的指導。我的設計較為復雜煩瑣，但是老師們 仍然細心地糾正圖紙中的錯誤。除了敬佩老師的專業(yè)水平外，她的治學嚴謹和科學研 究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。 其次要感謝和我一起作畢業(yè)設計的同學們，他們在本次設計中勤奮工作，克服了 許多困難來完成此次畢業(yè)設計，并分擔了許多工作。如果沒有他們的努力，此次設計 的完成將變得非常困難。 感謝學校圖書館的開放，讓我們有足夠的資料可供參考。還要感謝大學四年來所 有的老師，為我們打下機械技術專業(yè)知識的基礎；同時還要感謝所有的同學們，正是 閩南理工學院畢業(yè)設計（論文）專用箋 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 因為有了你們的支持和鼓勵。此次畢業(yè)設計才會順利完成。 通過畢業(yè)設計，使我對機械加工工藝這門課程進一步加深了理解。對于各方面知 識之間的相互聯(lián)系有了實際的體會。同時也深深感到自己初步掌握的知識與實際需要 還有相當距離，還需在今后進一步學習和實踐。 本設計由于時間緊和對知識的掌握程度的限制，在設計上不很周詳，許多應該考 慮的因素，可能沒在設計上體現(xiàn)出來。在這次設計過程中，我得到老師的精心指導和 各方面的幫助，才能使設計得以順利進行，借此我深表謝意。 最后感謝學院四年來對我的大力栽培！