1、課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)構(gòu)姓 名：學(xué)號(hào)：專 業(yè)：指導(dǎo)教師：臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)是從電風(fēng)扇設(shè)計(jì)開(kāi)始的， 也是電風(fēng)扇設(shè)計(jì)中最重要的 部分，對(duì)丁電風(fēng)扇的研究，國(guó)內(nèi)外已有不少的研究成果，但在創(chuàng)新這一塊做的 還不夠，還有待進(jìn)一步完善。本文首先對(duì)搖頭電風(fēng)扇的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀以及其類型和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，然后介紹了設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，提出方案擬定，并選擇最優(yōu)方案，主要是現(xiàn)有的電風(fēng)扇搖頭 裝置中平面搖桿機(jī)構(gòu)，包括平面搖桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)原 則；其次根據(jù)已知原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，分配傳動(dòng)比，選擇合適的機(jī)構(gòu)，如蝸輪蝸桿機(jī) 構(gòu)以及齒輪機(jī)構(gòu)，根據(jù)傳動(dòng)比確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算

2、幾何尺寸 ，再次采 用圖解法，根據(jù)已知條件（極位火角，搖桿速度等）設(shè)計(jì)平面四桿機(jī)構(gòu)，然后在 實(shí)驗(yàn)室組建仿真機(jī)構(gòu)模型，觀察所設(shè)計(jì)的尺寸是否滿足所需的運(yùn)動(dòng)軌跡， 再就制 作臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭平面機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示，通過(guò)圖解法研究各桿件的運(yùn)動(dòng)， 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，最后總結(jié)并講述了電風(fēng)扇的未來(lái)展望。關(guān)鍵詞: 平面搖桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比，蝸輪蝸桿，齒輪傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)分析，動(dòng)態(tài)演示10目錄第一章引言 51.2.2 電風(fēng)扇工作原理 6第二章電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 72.1電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述 72.2電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)原則1 72.3 電風(fēng)扇搖頭裝置方案擬定2 72.3.1方案I （平面連桿搖頭機(jī)構(gòu)） 82.3.2方案H

3、（另一種平面連桿搖頭機(jī)構(gòu)） 82.3.3對(duì)比分析選擇方案 9第三章機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 103.1 較鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5 103.1.1較鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本形式 103.1.2平面雙搖桿機(jī)構(gòu)的分類和極限位置分析 103.1.3四桿位置和尺寸的確定 113.2 原動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)比的分配6 123.2.1 原動(dòng)機(jī)的選擇 133.2.2傳動(dòng)比的分配 153.3蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)6 153.3.1蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 153.3.2蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算 153.3.3 渦輪蝸桿建模 173.4 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 183.4.1齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和選用原則 183.4.2齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算 1

4、83.4.3 齒輪機(jī)構(gòu)的建模 19第四章 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析 204.1概述 204.2平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析8 20第五章 電風(fēng)扇整體模型的建立 255.1電風(fēng)扇零件的模型建立 25第六章 參考文獻(xiàn) 34第一章引言1.1電風(fēng)扇發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望近年來(lái)，相較人們對(duì)空調(diào)的普遍關(guān)注，電風(fēng)扇市場(chǎng)就有點(diǎn)門(mén)庭冷落。但空調(diào)高 耗電量且封閉空間的弊端，使得通風(fēng)效果相對(duì)較好、功耗相對(duì)較低的電風(fēng)扇仍然 存在很大的市場(chǎng)。所以有必要研究電風(fēng)扇的發(fā)展。電風(fēng)扇乂稱電扇，用丁散熱，夏天用它來(lái)活涼為好，還可用來(lái)驅(qū)散室內(nèi)熱氣。1882 年，美國(guó)紐約的克羅卡日卡齊斯發(fā)動(dòng)機(jī)廠的主任技師休伊斯卡茨霍伊拉，最早發(fā)明了商品化的電風(fēng)

5、扇。1908年，美國(guó)的埃克發(fā)動(dòng)機(jī)及電氣公司，研制成功世界 上最早的齒輪驅(qū)動(dòng)左右搖頭的電風(fēng)扇，這種電風(fēng)扇防止了不必要的三白六十度 轉(zhuǎn)頭送風(fēng)，而成為以后銷(xiāo)售的主流。如今，電風(fēng)扇已一改人們印象中的傳統(tǒng)形象， 在外觀和功能上都更追求個(gè)性化， 塔式氣流扇尊貴典雅，卡通臺(tái)扇嬌巧可愛(ài)，而 電腦控制、自然風(fēng)、睡眠風(fēng)、負(fù)離子功能等這些本屆丁空調(diào)器的功能，也被眾多 的電風(fēng)扇廠家拿來(lái)做文章，并在此基礎(chǔ)上增加了照明、驅(qū)蚊等更多的實(shí)用功能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，市場(chǎng)成熟度頗高的電風(fēng)扇行業(yè)在國(guó)內(nèi)仍然存在著相當(dāng)大的市場(chǎng)容量，但由丁這個(gè)行業(yè)技術(shù)比較陳舊，外觀固定單一，市場(chǎng)上常見(jiàn)的落地扇、轉(zhuǎn)貞扇、臺(tái) 扇、壁扇、樓頂扇、吊扇這幾個(gè)傳統(tǒng)類型電風(fēng)

6、扇的外觀和功能的同質(zhì)化現(xiàn)象十分 嚴(yán)重，嚴(yán)重影響和制約了這個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展和提升。 但近年來(lái)一些主流企業(yè)開(kāi)始有 所覺(jué)察，他們通過(guò)積極創(chuàng)新，突破老式的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，紛紛開(kāi)發(fā)出了一系列更富創(chuàng) 新力，更具差異化個(gè)性的新產(chǎn)品，以求繼續(xù)做大蛋糕和進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)。1.2電風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)與工作原理1.2.1電風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)如圖1.1所示，臺(tái)扇由扇葉、網(wǎng)罩、扇頭、調(diào)速機(jī)構(gòu)、底座等部分組成 ，扇頭是 臺(tái)扇中最復(fù)雜、最重要的部件，由電動(dòng)機(jī)、前后端蓋及搖頭機(jī)構(gòu)等構(gòu)成，而吊扇 主要由扇頭、上下罩、吊桿、吊攀以及獨(dú)立安裝的調(diào)速器組成。轉(zhuǎn)貞扇由丁導(dǎo)風(fēng) 輪的作用，使其送出的風(fēng)風(fēng)力柔和，舒適宜人。圖1.1臺(tái)扇的基本結(jié)構(gòu)1.2.2電風(fēng)扇工作原理電

7、風(fēng)扇工作時(shí)（假設(shè)房間與外界沒(méi)有熱傳遞） 室內(nèi)的溫度不僅沒(méi)有降低，反而會(huì) 升高。讓我們一塊來(lái)分析一下溫度升高的原因： 電風(fēng)扇工作時(shí)，由丁有電流通過(guò) 電風(fēng)扇的線圈，導(dǎo)線是有電阻的，所以會(huì)不可避免的產(chǎn)生熱量向外放熱， 故溫度 會(huì)升高。但人們?yōu)槭裁磿?huì)感覺(jué)到?jīng)鏊兀恳驗(yàn)槿梭w的體表有大量的汗液，當(dāng)電風(fēng)扇工作起來(lái)以后，室內(nèi)的空氣會(huì)流動(dòng)起來(lái)，所以就能夠促進(jìn)汗液的急速蒸發(fā)， 結(jié) 合“蒸發(fā)需要吸收大量的熱量”，故人們會(huì)感覺(jué)到?jīng)鏊ｏL(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，扇葉后 面空氣的流速要慢丁扇葉前面空氣的流速，這樣后面空氣的壓力就比前面的大， 這個(gè)壓力差，就推動(dòng)空氣向前，形成風(fēng)了。第二章電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述

8、搖頭機(jī)構(gòu)由減速機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)與過(guò)載保護(hù)裝置組成，形式有兩 種：離合式與撥式。隨著時(shí)代的發(fā)展，電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)也不僅僅限丁這些，例 如就有一種電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)，包括電動(dòng)機(jī)、齒箱總成、搖頭連桿，電動(dòng)機(jī)及齒箱 總成安裝在Y型支架上，Y型支架固定在連接頭上，其中搖頭連桿一端與Y型支 架連接，另一端通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與齒箱總成連接。所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是受齒箱總成控 制的做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的上下曲柄蓋，曲柄蓋與連桿配合推動(dòng)電風(fēng)扇做復(fù)合搖頭運(yùn)動(dòng)。 由丁采用機(jī)械式傳動(dòng)取代了同步電機(jī)，使性能更穩(wěn)定、質(zhì)量更可靠，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 成本低。還有一種可調(diào)搖頭角度的電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)，包括連丁連桿一端的搖臂輪， 以及活動(dòng)連丁撥輪墊孔內(nèi)的

9、中心軸，實(shí)現(xiàn)了電風(fēng)扇搖頭擺動(dòng)角度的方便調(diào)整且 結(jié)構(gòu)緊湊，適用丁室內(nèi)放置電風(fēng)扇不同的位置要求，提高了電風(fēng)扇的使用效率。所以電風(fēng)扇搖頭裝置多種多樣，而且是在不斷創(chuàng)新的。2.2電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)原則1 1）各構(gòu)件應(yīng)最簡(jiǎn)化，使電風(fēng)扇尾部裝在小的殼體中2）各構(gòu)件之間安排合理的位置，以免相互干擾；3）搖頭應(yīng)平穩(wěn)；4）發(fā)動(dòng)機(jī)也應(yīng)跟隨搖頭裝置搖擺；5）應(yīng)使整體結(jié)構(gòu)美觀；6）自動(dòng)擺頭、送風(fēng)角度可調(diào)；7）噪音低、可定時(shí)。2.3 電風(fēng)扇搖頭裝置方案擬定2考慮到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度較低和電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動(dòng)機(jī)。 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置的主要機(jī)構(gòu)是皎鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。可以有多種多樣的設(shè)計(jì) 方案，圖

10、2.1 2.4給出了四種可用丁搖頭裝置運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案。2.3.1方案I(平面連桿搖頭機(jī)構(gòu))圖2.3平面四桿搖頭機(jī)構(gòu)圖2.3所示為電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)原理，電動(dòng)機(jī)外殼作為其中的一根搖桿 AB ,蝸輪 作為連桿BC,構(gòu)成雙搖桿機(jī)構(gòu)ABCD。蝸桿隨扇葉同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng) BC作為主 動(dòng)件繞C點(diǎn)擺動(dòng)，使搖桿AB帶電動(dòng)機(jī)及扇葉一起擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū) 動(dòng)扇葉和搖頭機(jī)構(gòu)。該方案主要特點(diǎn)：(1) 是一種平面連桿機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，能承受較大載荷；(2) 有渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)性平穩(wěn)，無(wú)噪聲，反形成具有自鎖性，但傳動(dòng)效率低，磨損較嚴(yán)重，蝸桿軸向力大；(3) 工作行程中，能使搖頭裝置控制

11、符合要求。2.3.2方案(另一種平面連桿搖頭機(jī)構(gòu))圖2.4平面四桿搖頭機(jī)構(gòu)如圖2.4所示上面一種搖頭機(jī)構(gòu)方案和傳動(dòng)比的大小， 方案n應(yīng)用在傳動(dòng)比大 的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。由已知條件和運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)行四連桿機(jī)構(gòu)的尺寸綜合，計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等，繪出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)中，電機(jī)裝在搖桿1上，皎鏈B處裝有一個(gè)蝸輪。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)軸上的蝸桿帶動(dòng)蝸輪，蝸 輪與小齒輪空套在同一根軸上,再由小齒輪帶動(dòng)大齒輪,而大齒輪固定在連桿上 從而迫使連桿2繞B點(diǎn)作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，使連架桿1和3作往復(fù)擺動(dòng)，達(dá)到風(fēng)扇搖頭 的目的。它具有方案I的特點(diǎn)。2.3.3對(duì)比分析選擇方案對(duì)以上四種方案進(jìn)行比較，綜合其優(yōu)缺點(diǎn)，本

12、次設(shè)計(jì)選用方案 皿，原因如下：1）采用平面連桿機(jī)構(gòu),使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；2）有蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)性平穩(wěn)，無(wú)噪聲，反形成具有自鎖性，但傳動(dòng)效率低，磨損較嚴(yán)重，蝸桿軸向力大 ；3）齒輪的應(yīng)用使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比減小；4）整個(gè)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，節(jié)省成本。第三章機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1皎鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)53.1.1皎鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本形式如圖3.1所示，皎鏈四桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)副將各構(gòu)件的頭尾聯(lián)接起的封閉四桿 系統(tǒng)，并使其中一個(gè)構(gòu)件固定而組成。 被固定件4稱為機(jī)架，與機(jī)架直接皎接的 兩個(gè)構(gòu)件1和3稱為連架桿，不直接與機(jī)架皎接的構(gòu)件2稱為連桿。連架桿如果 能作整圈運(yùn)動(dòng)就稱為曲柄，否則就稱為搖桿。

13、其類型可分為：圖3.1 皎鏈四桿機(jī)構(gòu)1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu)：在皎鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿中的一個(gè)為曲柄，另一 個(gè)為搖桿，則稱之為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。2) 雙曲柄機(jī)構(gòu)：在皎鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為曲柄，則稱為雙曲 柄機(jī)構(gòu).當(dāng)兩曲柄的長(zhǎng)度相等且平行(即其他兩桿的長(zhǎng)度也相等)時(shí)，稱為平 行雙曲柄機(jī)構(gòu).若雙曲柄機(jī)構(gòu)的對(duì)邊桿長(zhǎng)都相等，但不平行，則稱為反向雙曲 柄機(jī)構(gòu)。3) 雙搖桿機(jī)構(gòu)：在皎鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為搖桿，則稱之為 雙搖桿機(jī)構(gòu)，其中在電風(fēng)扇搖頭裝置中用到了雙搖桿機(jī)構(gòu)。3.1.2平面雙搖桿機(jī)構(gòu)的分類和極限位置分析按組成它的各桿長(zhǎng)度關(guān)系可分成兩類，第一類是符合曲柄存在條件，即符 課程設(shè)計(jì)合格

14、拉肖夫準(zhǔn)則的四桿運(yùn)動(dòng)鏈，而以其最短桿對(duì)邊的桿為機(jī)架組成的雙搖桿機(jī) 構(gòu)。第二類是不符合曲柄存在條件,即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大丁其余兩桿 長(zhǎng)度之和的四桿運(yùn)動(dòng)鏈，以其任意一桿為機(jī)架構(gòu)成的雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)是皎鏈四桿機(jī)構(gòu)中常見(jiàn)的形式之一,在機(jī)械中有特殊曲柄存在 的條件,機(jī)構(gòu)若成為雙搖桿機(jī)構(gòu)，可通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)：(1)各桿長(zhǎng)度滿肖夫判別式，即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小丁或等丁其 它兩桿長(zhǎng)度之和。且以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架，即可得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)低 副運(yùn)動(dòng)的可逆性原則，由丁此時(shí)最短桿是雙整轉(zhuǎn)副件，所以，連桿與兩搖桿 之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副仍為整轉(zhuǎn)副。因此搖桿的兩極限位置分別位丁連桿(最短桿)與 另一搖桿的兩次共

15、線位置，即一次為連桿與搖桿重疊共線，如圖3.2所示AB' C' 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(jī)構(gòu)中搖桿的極限位置的確定方法相同，很容易找到。圖3.2兩極限位置的確定(2)各桿長(zhǎng)度不滿足格拉肖夫判別式，即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大丁其它兩桿長(zhǎng)度之和。則無(wú)論哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。此時(shí)，機(jī)構(gòu)中沒(méi)有整轉(zhuǎn)副存在，即兩搖桿與連架桿及連之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度都小丁360° 。3.1.3四桿位置和尺寸的確定由電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=750r/min，電扇搖頭周期T=10s。電扇擺動(dòng)角度小 =100與急回系數(shù)k=1.03的設(shè)計(jì)要求，

16、可知，級(jí)位火角為180° *(K-1)/(K+1)=2.6°很小，視為0° ,如圖3.3所示BC,C弘線，先取搖桿Lab長(zhǎng)為70,確定AB的位置， 然后讓搖桿AB逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)100° ,即A B',再確定機(jī)架AD的位置，且Lad取 90,注:AD只能在搖桿AB,A' B'的同側(cè)。當(dāng)桿AB處在左極限時(shí)，BC, CD#線， Lbc與Lcd之和可以得出，即Lbc+ Lcd=131，當(dāng)AB處在右極限時(shí)，即圖中A B' 的位置，此時(shí)BC, CD重疊，即Lc，D - Lb，C，=25，由，式可得Lbc為53, L CD 為78, B點(diǎn)的

17、運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧 BB' ,Lbc+LaD=143<Ld+Lae=148滿足格拉肖夫判別式， 且取最短桿BC的對(duì)邊AD為機(jī)架，符合第一類平面雙搖桿機(jī)構(gòu)。圖3.4矢量法分析連桿角速度確定四根桿長(zhǎng)之后，畫(huà)出其一般位置如圖3.4所示，此時(shí)可根據(jù)理論力學(xué)知識(shí)求出桿 AB,BC,CD勺速度，已知 VAb=VABLae=(100 0 /180 n)*70=24.4mm/s,在下圖小三 角行中，可求出WBC=0.27Rad/s。3.2原動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)比的分配【63.2.1原動(dòng)機(jī)的選擇電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)大多數(shù)采用電容運(yùn)轉(zhuǎn)式交流單相異步電動(dòng)機(jī)，主要由定子、轉(zhuǎn) 子、蓋等組成，其結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。2 3

18、 4 5 6 7 R 9 10II【轉(zhuǎn)f軸；2頂絲槽：3軸承；4穿釘；5堅(jiān)固6前端蓋,7定于統(tǒng)圈；8定子q 9轉(zhuǎn)子；10后端蓋！ II蝸杯圖3.5電容式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖其設(shè)計(jì)規(guī)定轉(zhuǎn)速n=750r/min, 可得，w2n n = 78.5rad/s, 通過(guò)查手冊(cè)(見(jiàn)表3.1),可選擇所需的原動(dòng)機(jī)代號(hào)功率/w轉(zhuǎn)速/r*min -1效率(%)功率因數(shù)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)電功流/A率級(jí)/Db(A)機(jī)座鐵心級(jí)數(shù)501240740470.900.51.5652260532.0701425750380.850.551.2602440451.5表3.1原動(dòng)機(jī)的選擇3.2.2傳動(dòng)比的分配由上面可知連桿的角速度

19、Ww0.27Rad/s,而電動(dòng)機(jī)的角速度 w=78.5rad/s 所以 總傳動(dòng)比i = 290由此可以把傳動(dòng)比分配給蝸輪蝸桿與齒輪傳動(dòng)，其中，蝸渦輪蝸桿的傳動(dòng)比i i=w/w2 = 49 .齒輪的傳動(dòng)比 i 2 = w 2/W3 = 5.93.3蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)63.3.1蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)乂稱蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由蝸桿及蝸輪組成，主要用丁傳遞兩交 錯(cuò)軸間的傳動(dòng)及動(dòng)力的空間嚙合傳動(dòng)裝置，通常兩軸的交錯(cuò)角為900。蝸桿是 具有梯形螺紋或接近梯形螺紋的螺桿，而蝸輪則是開(kāi)式螺母，所以蝸桿傳動(dòng)可 以看成為螺桿螺母的傳動(dòng)。另外根據(jù)齒輪嚙合原理可知，羅干傳動(dòng)是由螺旋齒輪傳動(dòng)演變而來(lái)的。蝸桿

20、傳動(dòng)具有以下特點(diǎn)：1）傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊.一般可實(shí)現(xiàn)i 12=10100，在不傳遞動(dòng)力的分度機(jī)構(gòu) 中，i12可達(dá)500以上，因此結(jié)構(gòu)十分緊湊；2）傳動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)噪聲，因嚙合時(shí)線接觸，且具有螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，故其承 載能力強(qiáng)；3）反行程具有自鎖性.當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角T 1小丁嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí)，機(jī) 構(gòu)反行程具有自鎖性，即只能有蝸桿帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng)，而不能有蝸輪帶動(dòng)蝸桿 運(yùn)動(dòng)；4）傳動(dòng)效率較低，磨損較嚴(yán)重。3.3.2蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算蝸桿軸向模數(shù)（蝸輪端面模數(shù)）m m = 1.25傳動(dòng)比ii = 49蝸桿頭數(shù)z 1Z1 = 1蝸輪齒數(shù) z 2Z2 = i z i = 49蝸桿直徑系數(shù) （蝸桿特性系

21、數(shù)）q q =d i/m = 16蝸桿變位系數(shù)x 2x2 =:a/m-(d 1+d2)/2m = -0.5中心距aa =(d1+d2+2x2m)/2 =40蝸桿分度圓導(dǎo)程角Y tan y=z1/q = mz 1/d 1 =0.0625蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角Ttan=z 1/(q+2x 2) = 0.0667蝸桿軸向兇形角aa =20 0（阿基米德圓柱蝸桿）蝸桿（輪）法向兇形角a ntanOC n =tan a cos y =0.363頂隙cc =c* _ _ _m=0.2 X 1.25 = 0.25蝸桿蝸輪齒頂局ha1h a2ha1=h a*m = 1/2(d a1-d1) = 1 X 1.25 =

22、1.25*ha2=m(ha +x2)= 1/2(da2-d 2)=1.25(1-0.5) = 0.625（f ha = 1）蝸桿蝸輪齒根高h(yuǎn) f1h f2 hf1=(ha*+c*)m =1/2(d 1-d f1)=(1+0.2)X1.25 = 1.5hf2=1/2(d 2-df2)=m(ha -x 2+c*)=1.25(1+0.5+0.2)=2.215蝸桿蝸輪分度圓直徑 d 1 d2 d1=qm=16X1.25=20d2=mz=2a-d-2x 2m=61.25蝸桿蝸輪節(jié)圓直徑 d 1' d2' d =(q+2x2)m=di+2x2m=18.75d2' =61.25蝸桿、

23、齒頂圓直徑da1蝸輪喉圓直徑d a2da1=(q+2)m=22.5da2=(z2+2+2*)m=62.5da1=d1+2ha1=22.5da2=d2+2ha2=62.5蝸桿蝸輪齒根圓直徑df1 d f2df1 =d1-2hf1=17df2=d2-2hf2=57蝸桿軸向齒距p xpx=n m=3.925蝸桿軸向齒厚s xSx=0.5 n m=1.96蝸桿法向齒厚s nSn = Sx cos Y =1.93蝸桿分度圓法向旋齒高h(yuǎn) nihni=m=1.25蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度l l>=(12+0.1z蝸輪最大外圓直徑d a2da2<=ck+2m=63.5蝸輪輪圓寬bb=0.75d2)m=21

24、.125a1 = 16.883.3.3渦輪蝸桿建模3.4 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)73.4.1齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和選用原則齒輪傳動(dòng)與其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比，有以下優(yōu)點(diǎn)：1）傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠，傳遞的圓周速度范圍較大;2）傳遞功率范圍可從幾瓦到十萬(wàn)千瓦；3）使用效率高,壽命長(zhǎng),結(jié)構(gòu)緊湊；4）可傳遞在空間任意配置的兩軸之間的傳動(dòng)。根據(jù)齒輪傳動(dòng)比i=5.9,以及大小齒輪安裝位置，小齒輪的齒數(shù)小丁 17,所 用齒輪齒數(shù)較少，標(biāo)準(zhǔn)齒輪不能滿足要求，所以采用變位齒輪。變位齒輪是在不改變齒輪基本參數(shù)（m、z、a ）的條件下,切齒時(shí)只變動(dòng)刀 具與坯的相對(duì)位置而加工出來(lái)的齒輪，在切制時(shí)，刀具與被切齒輪間的相對(duì)運(yùn) 動(dòng)關(guān)系和切制標(biāo)準(zhǔn)

25、齒輪相同，只是將刀具相對(duì)齒輪中心移近或離開(kāi)一段距離xm,x稱為變位系數(shù)，此時(shí)加工出來(lái)的齒輪，它們的基本參數(shù)（基圓、分度圓和齒形） 不變，但分度圓上的齒厚、齒問(wèn)距、齒頂高和齒根高都和標(biāo)準(zhǔn)齒輪不同了。3.4.2齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算傳動(dòng)比 ii=88/15=5.9分度圓 d i d2di=mz=7.5d 2=mz=44模數(shù) mi mm=di/z 1=7.5/15=0.5 m 2=ck/m2=44/88=0.5齒頂高 h aha1 = (ha +X2)m = 0.75 h a2=(ha +x2)m = 0.25*齒根局 h f h f1 =(ha +c -x 1)m=0.0425 h f2 =(h

26、a +c -x 2)m=0.925齒高 hh1=ha1+hf1 =1.175 h 2=ha2+hf2=1.175齒頂圓直徑 d ada1=d1+2ha1=9 d a2=d2+2ha2=44.5齒根圓直徑 dfdf1=d1-2hf1 =6.65 df2=d2-2hf2=42.15中心距 a a=1/2(7.5+44)=25.75基圓直徑 d b db1=d1 cos a =7.1 db2=d2 cos a =41.3齒頂圓壓力角 a a a a1 =arcos(db1 /d a1 )=37.9° a a2=arcos(db2/b a2)=21.86 °齒寬 bb=12m=63

27、.4.3齒輪機(jī)構(gòu)的建模第四章平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析4.1概述機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析是不考慮引起機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的外力的影響，而僅從幾何角度出發(fā)， 根據(jù)已知的原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，確定機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件上各點(diǎn)的位移（軌跡）、速度和 加速度，或構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)。無(wú)論是分析研究現(xiàn)有機(jī)械的工作性能，還是優(yōu)化綜合新機(jī)械，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析都是十分重要的。4.2平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析8平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法主要有圖解法和解析法。圖解法概念活晰、形象直觀。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)技術(shù)和數(shù)值方法的發(fā)展，不僅解析運(yùn)算冗繁的困難得以解 決，而且采用電算解析法體現(xiàn)出運(yùn)算速度快，計(jì)算精度高的顯著優(yōu)勢(shì)。但由丁主動(dòng)桿件是連桿，所以本文從圖解法考慮，主動(dòng)桿2從極限位置如圖4.1所示開(kāi) 始，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)900，到達(dá)圖4.2位置，依次下去，分析如下：圖4.1運(yùn)動(dòng)分析的B砸始位置1(1) 如上圖所示，AB處在左極限位置，可以得到搖桿A曲機(jī)架AD5角約為110° ,用瞬心法求得 VABMBc=Pi2P42/P4iPi2=0Rad/s(P12與P4球疊)。圖4.2 BC順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后的位置2(2) 如上圖所示，BC逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90° ,可以得到搖桿A曲機(jī)架A演角為28°用瞬心法求解得，WMC=P12P42/P41P12=32/70由上面可知WBc=0.27Rad/s,所以求得，