1、目錄1臺式電風扇搖頭裝置的功能與設計要求 31.1工作原理及工藝過程 31.2功能分解31.3原始數據及設計要求 31.3.1 原始數據31.3.2 設計要求31.4 設計任務32執行機構的設計42.1 （方案 I） 42.2（方案H） 42.3（方案皿）52.4（方案W） 63執行機構的輔助構件設計63.1滑銷控制機構（方案I） 63.2齒輪控制機構（方案H） 74減速機構的設計74.1蝸桿減速機構（方案I） 74.2錐齒輪減速機構（方案H） 74.3行星輪系減速機構（方案皿） 75. 方案的確定85.1原動機的選擇85.2傳動方案確定85.3 有關參數及相關計算85.3.1 相關計算85.

2、3.2 傳動構件的尺寸確定86. 尺寸與運動綜合96.1 執行機構尺寸設計96.2 驗算曲柄存在條件即最小傳動角10曲柄存在條件106.2.2 最小傳動角驗算117. 系統總圖118. 總體評價118.1 課題總結118.2 存在問題12參考文獻121 臺式電風扇搖頭裝置的功能與設計要求1.1工作原理及工藝過程1.2功能分解電風扇的工作原理是將電風扇的送風區域進行周期性變換，達到增大送風區域的目的。顯然，為了 完成電風扇的擺頭動作，需實現下列運動功能要求：（1）風扇需要按運動規律做左右擺動，因此需要設計相應的擺動機構。（2）風扇需要轉換傳動軸線和改變轉速，因此需要設計相應的齒輪系機構。對這兩個

3、機構的運動功能作進一步分析，可知它們分別應該實現下列基本運動：（3）左右擺動有三個基本運動：運動軸線變換、傳動比降低和周期性擺動。（4）轉換運動軸線和改變傳動比有一個基本動作：運動軸線變換。此外，還要滿足傳動性能要求：改變電風扇的送風區域時，在急回系數K = 1.015、擺動角度 忻85°的要求下，盡量保持運動的平穩轉換和減小機構間的摩擦。鞠戦WWf師翳伽頭疇 白 T口運動功能圖1.3原始數據及設計要求原始數據風扇直徑為0 300mm電扇電動機轉速 n=1450r/min，電扇搖頭周期 T=10s。電扇擺動角度屮=85°與急回系數 k=1.015。設計要求設計臺式電風扇的搖

4、頭裝置要求能按給定的急回系數和擺角左右擺動，以實現一個動力下扇葉旋轉和搖頭動作的 聯合運動。1.4設計任務1.按給定主要參數，擬定機械傳動系統總體方案。2 畫機構運動簡圖。3分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定他們的基本參數，設計計算幾何尺寸。4. 解析法確定平面連桿機構的運動學尺寸，它應滿足擺角屮及形成速比系數 k。并對平面連桿機構進行運動分析,繪制運動線圖。并驗算曲柄存在條件，驗算最小傳動角（最大壓力角）。5. 提出調節擺角的結構方案，并進行分析計算。6編寫設計說明書。7進一步完成臺式電風扇搖頭機構的計算機動態演示驗證。2. 執行機構的設計I)2.1 （方案2對構件圖1通過構件圖1方案立體圖2.

5、2 （方案H）當圓柱凸輪回轉時，凹槽側面迫使構件2擺動，從而實現電風扇的搖頭功能，如圖2。圖22.3 （方案山）當圓盤回轉時，凹槽帶動槽輪使導桿擺動，從而實現電風扇的搖頭功能，如圖3。2.4 （方案W）在曲柄2回轉的過程中，桿1實現擺動，從而產生使電風扇搖頭的功能，如圖4。圖4由以上四個方案可以看出：方案二、三、四的機構都很難難制造且精度要求高，制造成本也相對要高。傳動機構 也相對比較復雜，且齒輪數目太多，制造起來麻煩。方案一結構更簡單，成本相對較低。方案三和方案四相似，結構 復雜制造成本太高較二還高。因此不難看出，方案一相對較好。所以搖頭機構選擇方案一。3. 執行機構的輔助構件設計3.1滑銷

6、控制機構（方案I）通過滑銷和錐齒輪卡和以實現是否搖頭的運動。當滑銷下滑實現搖頭，上提則停止搖頭，如圖5。3.2齒輪控制機構（方案H）通過兩個直齒輪的嚙合與否來控制是否搖頭，兩個齒輪嚙合時電風扇搖頭、不嚙合時就不搖頭，從而實現了是否 搖頭的控制，如圖6。圖64. 減速機構的設計4.1蝸桿減速機構（方案I）如圖 7圖74.2錐齒輪減速機構（方案H）如圖 8圖84.3行星輪系減速機構（方案山）如圖 9圖95. 方案的確定5.1原動機的選擇籠式三相異步電動機，使用三相交流電、轉速與旋轉磁場轉速不同，可以進行幾檔變速。而且籠式電動機的具有 簡單、體積小、易維護、價格低、壽命長連續運動特性好、轉速受負載轉

7、矩波動的影響小和硬機械特性等優點。這些 特性能夠滿足臺式電風扇搖頭裝置的工作特性，所以選擇籠式三相異步電動機作為原動機。5.2傳動方案確定綜合考慮后得出以下傳動方案：在電動機主軸尾部連接蝸輪蝸桿速機構以實現減速，蝸輪在與小齒輪連成一體， 小齒輪帶動大齒輪，大齒輪與鉸鏈四桿機構的連桿做成一體，并以鉸鏈四桿機構的連桿為原動件，則機架、兩個連架桿都做擺動，其中一個連架桿相對機架的擺動即是搖頭動作。扇葉直接接到原動機上，既可以實現電風扇的功能。5.3有關參數及相關計算相關計算電動機轉速r=1450r/min 搖頭周期T=10s總的傳動比n= -/ 60 =竺，蝸桿頭數 乙=1,蝸輪的齒數Z2=62,

8、2/ T 3小齒輪齒數Z3與大齒輪齒數乙的確定由門伐=Z-2= 62 =62； n 34 =Z4 ；n=n12xn34；貝Un34=-725。則取Z1 1Z3186Z3 =18; Z4 =70。傳動構件的尺寸確定查閱相關資料后?。簼u開線圓柱齒輪基本參數取齒輪的齒數分別為 Z3=18, z4=70。模數m=1.25 , ha*=1 , c*=0.25 ( ha*為齒頂高系數，c*為頂隙系數)，壓力角a =20°。分度圓直徑 d3=m Z3=1.25x18=22.5 ( mm);d4=m Z4=1.25x70=87.5 ( mm )。齒頂高 ha= ha*m=m=1.25mm。齒根高 h

9、f= ( ha*+ c*) m= (1+0.25) x1.25=2.8125 ( mm)。齒全高 h=ha+hf=1.25+2.8125=4.0625 (mm)。 齒頂圓直徑 da3= d3+2ha=22.5+2x1.25=25 ( mm);da4= d4+2ha=87.5+2x1.25=90 ( mm )。齒根圓直徑 df3= d3-2hf=22.5-2x2.8125=16.875 ( mm);df4= d4-2 hf=87.5-2x2.8125=81.875 ( mm)?；鶊A直徑 db3= d3cos a =22.5xcos20=21.14 (mm);db4= d4cos a =87.5x

10、 cos2°=82.22 ( mm)。齒距 p=n ( mm )。齒厚 s= n m/2=1.96 ( mm)。齒槽寬 e=n m/2=1.96( mm )。中心距 a= (d3+ d4) /2=55mm。頂隙 c= c*( mm)。普通圓柱蝸桿傳動幾何尺寸計算查表取得：中心距 a取 40mm, i=62 , m=1 , di=l8 , zi=1, Z2=62 , X2=0.0000, 丫 =310/47/, ha*=1 , c*=0.25。 齒形角 a =20 ( ZA型)。蝸輪變為系數X2=0.0000。蝸桿軸向齒距 Px= n m=3.14mm。蝸桿齒頂高 ha1= ha*m=

11、1mm。頂隙 c= c*m=0.25mm。蝸桿齒根高 hf1= ( ha*+ c*) m=1.25mm。蝸桿齒高 h1=ha什hf1=2.25mm。蝸桿齒寬b1取19.5mm。蝸輪分度圓直徑 d2=m Z2=62mm。蝸輪齒根圓直徑 df2=d2-2hf2=59.5mm。蝸輪齒頂高 ha2=m (ha*+ x2)=1mm。蝸輪齒根高 hf2=m (ha*- X2+ c*) =1.25mm。蝸輪齒高 h2= ha2+hf2=2.25mm。蝸輪齒頂圓弧半徑 Ra2= d1/2-m=8mm。蝸桿軸向齒厚 sx1 = px/2=1.57mm。蝸桿法向齒厚 sn1= sx1COSy =1.568mm。蝸

12、桿節圓直徑 d/=d1+2x2m=18mm。蝸輪節圓直徑d2/=d2=62mm。6. 尺寸與運動綜合6.1執行機構尺寸設計設計與計算K 1(1) 由急回系數 K計算極位夾角。由式 =180，其中K=1.015 ;得 =1.340K 1(2) 選定比例尺卩按已知條件畫出搖桿BC的兩個極限位置 C1D和C2D，連C1,C2兩點，以C1為直角頂做/ C2C1M=85o,再做/ C1C2N=85o, C1M與C2N交于P點，以PC2為直徑做 C1C2P的外接圓。在此圓上任取一點A作為曲柄的固定鉸鏈中心，連接 AC1和AC2因同一圓弧的圓周角相等，故/C1AC2= / C1PC2=，令AB=a,BC=b

13、,CD=c,DA=d.貝U AC1 =b-a,AC2=b+a。圖二(局部圖)(3) 上圖四桿機構若取 AD為機架則為曲柄搖桿機構，而電風扇的搖頭四桿機構是要是雙搖桿機構，所以取以 CD為機架的倒置四桿機構。(4) 計算各桿的實際長度。分別量取圖中AB、B2C2、C1D、AD的長度，計算得a=B1=0.6卩,b=B2C2=1.94卩, c= C2D=y , d= (jAD=2.02 卩。(C2D=1mm )因為本設計使用曲柄連桿機構的倒置機構(即雙搖桿機構)，所以取桿CD為機架。則取d=88mm，即尸88。所以：a=74.77mm, b=81.62mm , c=88mm, d=112.09。6.

14、2驗算曲柄存在條件即最小傳動角曲柄存在條件(1) 由上圖可知A為整轉副，則以A為圓心a為半徑的圓上各點都能與B構成整轉副，即a+dw b+c，丨d-a | >|-b | 若awd由式可得：a+b< c+d或a+cw b+d又由式可得：a< b,a Wa<d若dwa由式可得：d+bwa+cd+cwa+d又由式可得 dw,d<t,d<c(2) 由以上各式可得曲柄存在條件：組成該轉動副的兩個構件中必有一個構件為最短構件，且四桿機構的長度滿 足桿長之和條件。最小傳動角驗算cos&in=b2+c2(d-a)2/2bc= 0.906 貝U 加in=82.46qc

15、os&ax=b2+c2(d+a)2/2bc=-1.428 貝U 血ax=126.34q則傳動角 的范圍為(53.66o 82.46O ,符合min>40的條件。7. 系統總圖臺式電風扇搖頭系統結構簡圖8. 總體評價8.1課題總結通過這次課程設計，讓我對機械原理這門課程有了更深入的了解，對以前不熟悉的環節理解。雖然在設計的過程 中遇到了好多麻煩，但是經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系起來并運用到實踐中來，而不是把每個章節分開來理解。通過這個 實踐我學得了好多，同時認識到理論聯系實際的重要性，

16、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的掌握和深化機械原理課程的基本原理和方法的重要環節，是培養我們機械運 動方案設計創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資料的能力；培養了我們學生綜合運用所學知識，理論聯系實 際，獨立思考與分析問題的能力和創新能力。機械原理課程

17、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，更為重要的是培養開發和創新能力。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8.2 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。參考文獻1鄭文緯、吳克堅主