1、機械原理課程設計說明書設計題目 臺式電風扇搖頭機構成員指導教師班級2016年 6 月 26 日設計題目設計臺式電風扇的搖頭機構，使電風扇作搖頭動作。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100°、俯仰角度 A 22。與急回系數K=。風扇可以在一定周期下進行擺 頭運動,使送風面積增大。項目成員分工 所有組員一同完成功能機構及傳動機構的整 體設計,其余工作分工如下 :111：機構的圖解法（速度、加速度、力分析尺寸設計,說明書的編寫；222:機構的解析法求解及MATLAP編程,PPT的制作；333: A1 圖紙的繪制；44

2、4:機構的三維建模及運動仿真。目錄一研究背景和意義電風扇搖頭機構可以使電風扇左右或者上下往復動一定角 度，這樣增大了送風面積，增大了空間的空氣流通，所以一種合 適的搖頭機構的設計十分必要。二設計工藝參數和工作原理工藝參數要求設計臺式電風扇的搖頭機構，使電風扇作搖頭動作。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,電扇擺動角度書二100°俯仰角度 A22與急回系數K= 風扇可以在一定周期下進行擺頭運動，使送風面積增大。系統電風扇搖頭機構至少包括連桿機構、蝸輪蝸桿機構和齒輪傳動機 構三種機構。畫出機器的運動方案簡圖與運動循環圖。擬訂運動循環

3、圖時，執 行構件的動作起止位置可根據具體情況重疊安排，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干涉。設計連桿機構，自行確定運動規律，選擇連桿機構類型，校核最 大壓力角。設計計算齒輪機構，確定傳動比，選擇適當的摸數。編寫設計計算說明書。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：電動機齒輪傳動蝸輪蝸桿曲柄搖桿圖運動功能圖（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）風扇可利用仰俯旋鈕實現上下俯仰， 因此需要設計相應 的俯仰機構。（3）風扇需要轉換傳動軸線和改

4、變轉速， 因此需要設計相應 的齒輪系機構。對這兩個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：（4）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。（5）俯仰運動的基本運動：與水平面之間的夾角的變換。（6）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=、擺動角度屮=100。的要求下，盡量保持運 動的平穩轉換和減小機構間的摩擦。三設計方案的評定及方案選擇左右擺動方案一（放棄）此機構為我們所學最簡單的四桿機構，但是此方案風扇的具體位置難以確定，且齒輪的體積較大，故舍去。左右擺動方

5、案二（放棄）該機構不易實現大角度轉動風扇，因為大角度轉動后容易引起渦輪蝸桿接觸過緊或脫落，故舍去。左右擺動方案三 （采用）1蝸輪，2蝸桿，3、4直齒圓柱齒輪，5電動機如圖所示，ABCD是以BC為連桿的雙搖桿機構，因為它滿足 最短桿與最長桿長度之和小于其余兩桿長度之和，故連桿BC可相對于兩連架桿作整周轉動。帶有風扇的電動機 5、齒輪3、4和 蝸桿2、蝸輪1均于連架桿AB上，而蝸輪1又與連桿BC固聯。 電動機5轉動時，一方面帶動風扇轉動，另一方面經齒輪傳動和 蝸桿傳動帶動連桿BC相對于連架桿AB轉動，兩連架桿AB、CD 作往復擺動，從而使風扇軸線可在一定角度范圍內擺動。四各構件參數的確定 機構傳動

6、比的設計此方案中，齒輪機構4-3和蝸輪蝸桿機構2-1組合作為減速 機構。由于在設計的左右擺頭機構中，將蝸輪帶動連桿進行整周回 轉的勻速圓周運動。當蝸輪旋轉一周，電扇機殼也正好搖擺一回，得出蝸輪的轉速為1105選取蝸輪1，蝸桿2模數m=1，齒輪3、4的模數m=。 蝸輪1轉速蝸輪蝸桿機構2-1的傳動比 直齒圓柱齒輪機構4-3的傳動比電動機的轉速601450 2145由以上式子得,145 Z4 Z23 Z3 Zi要實現大的傳動比，因此，取蝸桿 Z21，齒輪4齒數乙 Zmin 17，代入上式得,24653 Z3 Zi經計算，當乙=30, Z3=44時，t=,相對誤差10.09 1010100%0.9%

7、 ；當乙=36, Z3 =36時，t=，相對誤差當乙=30, Z3 =43時，t=，相對誤差當乙=29, Z3 =44時,t=,相對誤差10 9.911010 9.861010 9.7510100%100%100%0.9% ；1.4% ；2.5%結合臺式電風扇機殼尺寸大小的要求及搖動周期，選擇乙=36, Z3=36o蝸輪蝸桿機構2-1傳動比i21乙3636Z21Z336i432.18直齒圓柱齒輪機構4-3傳動比Z417蝸桿尺寸參數設計模數m=1齒頂高系數h* 212徑向間隙系數C*=齒數Z21壓力角a =20°分度圓直徑d218導程角 arctg生md2特性系數q d218m齒頂咼h

8、a2ha?m1頂隙c=c*m=齒根高 hf2=(hf2*+C*)m=齒頂圓直徑da2d2 2ha220齒根圓直徑df2d2 2hf 215.5軸向齒距p m3.14軸向齒厚S2-1.572 2法向齒厚Sn2S2cos1.568蝸輪尺寸參數模數m=1齒頂咼系數h 2a21徑向間隙系數C*=齒數乙=36壓力角a =20°分度圓直徑di mZi36螺旋角B =y =°齒頂高ha1ha1m 1頂隙C=C*m=齒根高 hfi=(hfi*+c)m=齒頂圓直徑da1 d1 2ha1 38齒根圓直徑df1d1 2hf1 33.5齒頂圓弧半徑Ra1 也92蝸輪蝸桿嚙合中心距9 d1 d254

9、直齒圓柱齒輪3尺寸參數模數m=齒頂咼系數ha1徑向間隙系數c*0.25齒數Z3=36壓力角a =20°mZ345分度圓直徑d3齒頂咼ha3ham1.25頂隙 c c*m 0.3125齒根高hf3 (h；3c*)m 1.5625齒頂圓直徑da3d32ha347.5齒根圓直徑df3d 32hf 332.875齒厚 s m/21.96直齒圓柱齒輪4尺寸參數模數m=齒頂高系數h*1a徑向間隙系數c*0.25齒數Z417壓力角a =20°分度圓直徑d4 mZ421.25齒頂高 ha4 h；m 1.25頂隙 c cm 0.3125齒根高hf4(h*f4*c)m1.5625齒頂圓直徑da

10、4d42ha423.75齒根圓直徑d f 4d42hf418.125齒厚s m/21.96齒寬 e m/2 1.96d466.25同時經過計算，可取齒輪3和齒輪4的嚙合中心距a d3雙搖桿機構尺寸參數K 1極位夾角180 ° =°K 1圖雙搖桿機構根據實際情況（30CM直徑的扇葉）， a=35， b=146，c=209, d=。五運動學分析.圖解法:1）狀態一:速度分析：加速度分析：先疣何槪夏必 M航紐資必:（加A。|恂訕”囪劃沏/£” 5i z貼屮嘗叭二竊邯i妙二罰遍傳 健聊軒MjjU一護丸構律I和1壯鼻&黑F社居二応巾也丿軸；icp M18C:U： ?

11、甌如取脅aoMm/咖t仏o.mxsa蔽滬小 jL .購貳二 intaai 松3U 亠皿"瀘動力學分析：2）狀態二：速度分析：加速度分析：動力學分析：解析法：圖解法與解析法誤差分析:位置圖解法解析法相對誤差3 1%3 3%a 1%a 3%位置圖解法解析法相對誤差二3 1%3 3%a 1%a 3%誤差分析:1) 圖解法精度較低，測量時存在誤差；2) 測量出的數據經計算時會被放大； 計算示例： E1=() /*100%=%, 其它如上。六 主要參考文獻1 安子軍.機械原理 第三版.北京：國防教育出版社，2 劉永賢 蔡光起 .機械工程概論 .北京：機械工業出版社，3 陳國華 .機械機構及應用

12、 .北京：機械工業出版社，七 心得體會：222 這次的課程設計更讓我們深感慚愧與憂慮，它讓我切切 實實地認識到自己知識、技能的匱乏。知識的缺乏讓我在一開始 的時候便遇上了障礙，對某些方面的知識的掌握不牢，使我在解 決問題時花費了更多的時間與精力，使得這次的課程設計有著許 多的缺陷。然而這也激勵我往后要學習好更多的專業知識，培養 專業能力。333在這次課程設計中我學到得不僅是專業的知識，還有的 是如何進行團隊的合作，因為任何一個作品都不可能由單獨某一 個人來完成，它必然是團隊成員的細致分工完成某一小部分，然 后在將所有的部分緊密的結合起來，并認真調試它們之間的運動 關系之后形成一個完美的作品。這

13、次課程設計，由于理論知識的不足，再加上平時沒有 什么設計經驗，一開始的時候有些手忙腳亂，不知從何入手。在 設計過程中， 我通過查閱大量有關資料， 與同學交流經驗和自學， 并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經歷了不少艱 辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了許多東西，樹立了 對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重 要的影響。而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創 造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的可能不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次課程設計的最大收 獲和財富，使我終身受益。333在這次課程設計中使我和我的同學關系更進一步了，同 學之

14、間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看 法對我們更好的理解知識，所以在這里非常感謝幫助我的同學。 在這種相互協調合作的過程中，口角的斗爭在所難免，關鍵是我們 如何的處理遇到的分歧，而不是一味的計較和埋怨.這不僅僅是在 類似于這樣的協調當中，生活中的很多事情都需要我們有這樣的 處理能力，面對分歧大家要消除誤解，相互理解，增進了解,達到諒 解.也許很多問題沒有想象中的那么復雜，關鍵還是看我們的心 態,那種處理和解決分歧的心態，因為我們的出發點都是一致的。經過這次課程設計我們學到了很多課本上沒有的東西，它 對我們今后的生活和工作都有很大的幫助，所以，這次的課程設 計不僅僅有汗水和艱辛，

15、更的是苦后的甘甜。444電風扇是我們生活中常見的家用電器，設計一個搖頭的 電風扇看起來容易，真正實踐起來卻沒那么簡單，從一開始的想 方案，一個個與眾不同的方案著實讓我們費了不少頭腦，太少了 顯得簡單，太多了卻又顯得過于復雜，但在我們的集思廣益之下, 終是確定了一個。接下來的ppt，word更是我們智慧的結晶，是 我們多少個晚上集體討論的結果。經過這次三級項目，我更加體 會到集體合作的重要性，通力合作才有了我們與眾不同的項目， 親自查閱資料，動手制作，讓我們加深了隊課本知識的理解，對 本門課程的理解，收獲頗豐。八附件三維圖片TPirtlMATLAB程序代碼：桿件位置>> x=0：2*

16、pi;>> y2=-2*atan(146*sin(x)+a)./(-5254+730*cos(x);>> y3=-2*atan(1460*sin(x)+b)./(5364-876*cos(x);>> y1=x;>> plot(x,y1,x,y2,x,y3)>> legend( '角 th(1)')>> title(' 角度變化曲線圖 ')>> grid on桿件角速度>> x=0：2*pi;>> b2=-2*atan(146*sin(x)+a)./(-52

17、54+730*cos(x);>> b3=-2*atan(1460*sin(x)+b)./(5364-876*cos(x);>> c2=sin(b3-x)./sin(b2-b3);>> y2=c2*1./5*pi;>> c3=sin(x-b2)./sin(b3-b2);>> y3=c3*1./5*pi;>> plot(x,y2,x,y3)>> grid on>> title(' 角速度變化曲線圖 ')>> lege nd(搖桿1角速度')桿件角加速度>> x=0：2*pi;>> b2=-2*atan(146*sin(x)+a)./(-5254+730*cos(x);>> b3=-2*atan(1460*sin(x)+b)./(5364-876*cos(x);>> c2=sin(b3-x)