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1、 機(jī)械 原理 課程設(shè)計(jì) 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì) 起止日期： 2014 年 6 月 24 日 至 2014 年 6 月 29 日 學(xué)生姓名學(xué) 學(xué)生姓名學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名學(xué)號(hào) 機(jī) 械 1203 班 指 導(dǎo) 教 師 （ 簽 字 ） 機(jī)械工程學(xué)院（部） 2014年 06 月 29 日 目錄 一．設(shè)計(jì)要求 ?????????????????????? 3 二 設(shè)計(jì)任務(wù) ?????????????????????? 3 三．功能分解 ?????????????????????? 4 四．選用機(jī)構(gòu) ?????????????????????? 4 4-1. 減速機(jī)構(gòu)選用

2、?????????????????? 5 4-2. 離合器選用 ??????????????????? 5 4-3. 搖頭機(jī)構(gòu)選用 ?????????????????? 8 4-4.機(jī)構(gòu)組合????????????????????? 9 五．機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ????????????????????? 10 5-1.鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)??????????????? 10 5-2.四桿位置和尺寸的確定 ?????????????? 11 5-3.傳動(dòng)比的分配 ?????????????????? 13 六．搖頭裝置三維實(shí)體圖 ????????????????? 15 17 七．?dāng)[角調(diào)

3、節(jié) 17 八．總結(jié) 九．參考文獻(xiàn) ?????????????????????? 19 臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置方案 一．設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇的搖頭裝置要求能左右旋轉(zhuǎn)。 以實(shí)現(xiàn)一個(gè)動(dòng)力下扇葉旋轉(zhuǎn)和搖頭動(dòng)作的 聯(lián)合運(yùn)動(dòng)效果。 臺(tái)式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)， 使電風(fēng)扇作搖頭動(dòng)作。 風(fēng)扇的直徑為 300mm，電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1450r/min ，電扇搖頭周期 t=10s。電扇擺動(dòng)角度ψ與急回系數(shù) K 的設(shè)計(jì)要求及任務(wù)分配見 方案號(hào) 電扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng) 擺角ψ/ （°） 急回系數(shù) K C 90 1.02 . 設(shè)計(jì)任務(wù) ⑴ 按給定的主要參數(shù)，擬定機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案； ⑵ 畫出機(jī)構(gòu)

4、運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖； ⑶ 分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動(dòng)比，確定他們的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)算幾何尺寸； ⑷ 確定電扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)的平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸， 它應(yīng)滿足擺角Ψ及急回系數(shù) K 條件下 使最小傳動(dòng)角 最大。并對(duì)平面連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析，繪制運(yùn)動(dòng)線圖，驗(yàn)算曲柄存在的 條件； ⑸ 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書； （6）學(xué)生可進(jìn)一步完成臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示或模型試驗(yàn)驗(yàn)證。 三．功能分解 常見的搖頭機(jī)構(gòu)有杠桿式、 滑板式和撳拔式等。 風(fēng)扇要搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)克采用平面連桿機(jī)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)。以曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的曲柄作為主動(dòng)件（即風(fēng)扇轉(zhuǎn)子通過蝸輪蝸桿帶動(dòng)連桿傳動(dòng)） ，則其中 一個(gè)搖桿的擺動(dòng)即實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動(dòng)。機(jī)架可取 80

5、~90 mm。本方案具體機(jī)構(gòu)選用如下： 擺轉(zhuǎn)動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)提供，由于功率大，轉(zhuǎn)軸運(yùn)轉(zhuǎn)速度快，故需減速裝置將電機(jī)的速度 減慢傳給搖頭機(jī)構(gòu)（本方案選用 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪和蝸桿渦輪二級(jí)減速裝置 ）。 采用空間連桿機(jī)構(gòu)直接實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動(dòng)（本方案選用 平面四桿機(jī)構(gòu) 實(shí)現(xiàn)左右擺 動(dòng)）。 同時(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的左右擺動(dòng)機(jī)構(gòu)完成風(fēng)扇搖頭或不搖頭的吹風(fēng)過程，所以必須設(shè)計(jì)相應(yīng) 的離合器機(jī)構(gòu)（本方案設(shè)計(jì)為 滑銷錐齒輪機(jī)構(gòu) ）。 四 . 選用機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)方式采用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。為完成風(fēng)扇左右俯仰的吹風(fēng)過程，據(jù)上述功能分解，可以 分別選用以下機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)選型表： 執(zhí)行構(gòu)件 功能 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 工藝動(dòng)作 減速構(gòu)件 減速

6、 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪和蝸桿 渦輪機(jī)構(gòu) 周向運(yùn)動(dòng) 滑銷 執(zhí)行搖頭 滑銷錐齒輪機(jī)構(gòu) 上下運(yùn)動(dòng) 連桿 左右擺動(dòng) 平面四桿機(jī)構(gòu) 左右往復(fù)運(yùn)動(dòng) 4.1減速機(jī)構(gòu)選用 蝸桿渦輪減速機(jī)構(gòu) 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪減速機(jī)構(gòu) 蝸桿渦輪傳動(dòng)比大 , 結(jié)構(gòu)緊湊，反行程具有自鎖性， 傳動(dòng)平穩(wěn) , 無噪聲, 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)，適用于高速的傳動(dòng)場(chǎng)合，所以將其作為第一 級(jí)減速機(jī)構(gòu) 。又考慮第二級(jí)減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比小，是在低速的運(yùn)轉(zhuǎn)中，本方案采用標(biāo)準(zhǔn)直齒 輪裝置作為第二級(jí)減速機(jī)構(gòu)。 綜上，選擇蝸桿渦輪機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)直齒輪機(jī)構(gòu)作為減速機(jī)構(gòu)。 4.2離合器選用 方案一主要采用的滑

7、銷上下運(yùn)動(dòng)， 使得渦輪脫離蝸桿從而實(shí)現(xiàn)是否搖頭的運(yùn)動(dòng)。 而方案 二比方案一少用了一個(gè)齒輪，它主要采用的滑銷和錐齒輪卡和從而實(shí)現(xiàn)是否搖頭的運(yùn) 動(dòng)，不管是從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便還是從經(jīng)濟(jì)的角度來說方案二都比方案一好，也更容易實(shí)現(xiàn)，所 以我們選擇方案二。 4.3 搖頭機(jī)構(gòu)選用 方案一 方案二 要實(shí)現(xiàn)扇頭的左右搖擺有很多運(yùn)動(dòng)方式可以選擇，如選用凸輪機(jī)構(gòu)，多桿機(jī)構(gòu)，滑塊機(jī)構(gòu) 等等，但四桿機(jī)構(gòu)更容易制造，制造精度要求也不是很高，并且四桿能夠擺幅，且制造成 本較低，所以首選四桿機(jī)構(gòu)，從以上兩個(gè)簡(jiǎn)圖中，我們不難看出方案一比方案二多了一個(gè) 長(zhǎng)輪盤，所以方案二更好。 4.4機(jī)構(gòu)組合 如圖所示，電機(jī)裝在搖桿

8、1 上，鉸鏈 B 處裝有一個(gè)渦輪，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)軸上的蝸桿帶 動(dòng)渦輪，渦輪與小齒空套在同一根軸上，再又小齒輪帶動(dòng)大齒輪，而連桿 2 固定在大齒輪 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。 五．機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 平面四桿機(jī)構(gòu)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： (1) 各桿長(zhǎng)度滿足桿長(zhǎng)條件 , 即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其它兩桿長(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 于此時(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)副仍為周轉(zhuǎn)副

9、。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 AB′C′D, 另一次為連桿與搖桿的延長(zhǎng)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 , 很容易到。 (2) 各桿長(zhǎng)度不滿足桿長(zhǎng)條件 , 即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其它兩桿長(zhǎng)度之和。 則無論哪個(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)角度都小于 360° 5.2四桿位置和尺寸的確定 根據(jù)計(jì)算,極位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=1.78 °, 如上

10、圖所示BC,CD共線,根據(jù)題設(shè)機(jī) 架AD長(zhǎng)取80,再選取搖桿 AB長(zhǎng)為60，根據(jù)方案設(shè)計(jì)，∠ D的位BA B′為90°，易得到搖桿 AB的兩個(gè)極限位置，如圖所示： 當(dāng)桿 AB 處在左極限時(shí) , BC, CD共線, 可得 LBC+ L CD =120 ① 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, 算得 LC′D′- LB′ C′=40 ② LCD+L AB=140 滿足條件最短桿與最長(zhǎng)桿之和小于另外兩桿之和 , 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)，故滿足條件。 根據(jù)題目要求，電風(fēng)扇搖頭周期 T=10s,可得其角速度 w

11、 為 30rad/s，即 BC 桿繞 B 點(diǎn)角 速度為 30rad/s,而電機(jī)又裝在桿 AB 上，此時(shí)桿 AB 走過一個(gè)周期，即走 180 度，則帶動(dòng)電 機(jī)來回?cái)[動(dòng)，且擺過的角度為 90 度。 5.3傳動(dòng)比的分配 其設(shè)計(jì)規(guī)定轉(zhuǎn)速 n=1450r/min= 可得 ,W1=9106 rad/s 由上面可知連桿的角速度 WAB=36Rad/s, 而電動(dòng)機(jī)的角速度 w= 151.8rad/s 所以總傳動(dòng) 比 i = 241 由此把傳動(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 i1=W 1/W 2 = 51.， 齒輪的傳動(dòng)比 i2 = w2/w3 = 5.0 （1）蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)

12、的幾何尺寸計(jì)算 蝸桿軸向模數(shù) （蝸輪端面模數(shù)） m m = 1.0 則蝸桿分度圓直徑 d1=18 直徑系數(shù) q=18 傳動(dòng)比 i i = 51 中心距 a 蝸桿軸向齒形角 α 蝸桿蝸輪齒頂高 ha1 ha2 蝸桿蝸輪齒根高 hf1 hf2 蝸桿蝸輪分度圓直徑 d1 d2 蝸桿渦輪齒頂圓直徑 da1 da2 蝸桿蝸輪齒根圓直徑 df1 df2 蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度 l 蝸輪最大外圓直徑 da2 蝸輪輪圓寬 b a = (q+Z 2)m/2 =34.5 α=20° ha1 = ha2 =ha*m =1 hf1 = hf2= (ha +c )m =1.25 d1=qm=18X

13、1=18 d2=mz2=1 X 51=51 da1=(q+2 ha*)m =20 da2=(z2+2 ha*)m=53 df1=m (q-2h a -2 c )=15.5 df2= m ( z2-2h a*-2 c*)=48.5 l>=(12+0.1z2)m=21.125 da2<=d a2+2m=63.5 b=30 2）齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算 傳動(dòng)比 i 小齒輪齒數(shù) Z1=17 分度圓 d1 d2 齒頂高 ha 齒根高 hf 齒全高 h 齒頂圓直徑 da 齒根圓直徑 df 中心距 a 齒輪兩端面寬度 b 六．搖頭裝置三維實(shí)體圖 根據(jù)題設(shè)要求以及渦輪的角速

14、度， 可得齒輪傳動(dòng)比齒輪的傳動(dòng)比 i2 = W2/W3 = 5.0, 以 及大小齒輪安裝位置 , 小齒輪的齒數(shù)等于 17。 i=5.0 大齒輪齒數(shù) Z2 =85 d1= mz1=17 d2= mz2=85 ha1= ha2= ha*m=1 hf1= hf2= (ha +c )m=1.25 h1=ha1+h f1=2.25 da1=d 1+2ha1=19 da2=d2+2ha2=87 df1=d 1-2hf1=14.5 df2=d2-2hf2=82.5 a=m(Z1+Z 2)=51 b=20 七：擺角調(diào)節(jié)方案 擺角的調(diào)節(jié)只需改變其中桿的長(zhǎng)度即可達(dá)到調(diào)節(jié)目的，如下圖所示，

15、假設(shè) AB、CD 長(zhǎng) 度不變，僅調(diào)節(jié)連桿 BC的長(zhǎng)度，則 BD=80+BC;B 'D=80-BC。 根據(jù)三角函數(shù)求角公式及規(guī)定轉(zhuǎn)角則可求出 BC的長(zhǎng)度， B、C為大齒輪上的固定點(diǎn)，則只 需在大齒輪上設(shè)計(jì)制作不同的連接點(diǎn)，根據(jù)需要連接 B、D 兩點(diǎn)，則可調(diào)節(jié)擺角。 八．總結(jié) 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，回望這短暫的幾天時(shí)間學(xué)習(xí)，我們學(xué)到的東西不少。通過 這次課程設(shè)計(jì)， 讓我們對(duì)機(jī)械原理這門課程有了更深入的了解， 對(duì)以前不熟悉的環(huán)節(jié)理解。 雖然在設(shè)計(jì)的過程中遇到了好多麻煩，但是經(jīng)過自己認(rèn)真的思考和查閱資料，以及和組員 一起討論最終把問題都解決了。這次設(shè)計(jì)給我們一個(gè)感受，學(xué)習(xí)的過程中要懂得把所學(xué)的 東

16、西聯(lián)系起來并運(yùn)用到實(shí)踐中來，而不是把每個(gè)章節(jié)分開來理解。通過這個(gè)實(shí)踐我學(xué)得了 好多，同時(shí)認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際的重要性，不僅加深了對(duì)課程的理解程度而且也激起了我 們學(xué)習(xí)的興趣。 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)合一種簡(jiǎn)單機(jī)器進(jìn)行機(jī)器功能分析、工藝動(dòng)作確定、執(zhí)行機(jī)構(gòu)選 擇、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案評(píng)定、機(jī)構(gòu)尺寸綜合、機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)等，使我們學(xué)生通過一臺(tái)機(jī)器 的完整的運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)過程，進(jìn)一步鞏固、掌握并初步運(yùn)用機(jī)械原理的知識(shí)和理論，對(duì)分 析、運(yùn)算、繪圖、文字表達(dá)及技術(shù)資料查詢等諸方面的獨(dú)立工作能力進(jìn)行初步的訓(xùn)練，培 養(yǎng)理論與實(shí)際相結(jié)合、應(yīng)用計(jì)算機(jī)完成機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)的能力，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和 創(chuàng)新能力。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)在

17、機(jī)械類學(xué)生的知識(shí)體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用 通過這次設(shè)計(jì)，讓我們認(rèn)識(shí)到自己掌握的知識(shí)還很缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知 識(shí)能力是如此的不足， 在以后的學(xué)習(xí)中要加以改進(jìn)。 同時(shí)也充分認(rèn)識(shí)到理論是實(shí)際的差別， 只有理論聯(lián)系實(shí)際，才能更好的提高自己的綜合能力。以后在學(xué)習(xí)中要多注意這次設(shè)計(jì)中 所遇到的問題，并及時(shí)的改正。自己的知識(shí)仍然很有限，要多學(xué)習(xí)知識(shí)，提高自己。 九.參考文獻(xiàn) 1. 朱理，機(jī)械原理 .高等教育出版社 2. 梁崇高 ,等平面連桿機(jī)構(gòu)的計(jì)算設(shè)計(jì) .北京:高等教育出版社 3. 鄒慧君 .機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)手冊(cè) .上海:上海交通大學(xué)出版社 4. 尹冠生.理論力學(xué) .西安:西北工業(yè)大學(xué) 5. 余貴英，等 .AutoCAD2008.大連：大連理工出版社 6. 諾頓 R L.機(jī)械設(shè)計(jì)—機(jī)器和機(jī)構(gòu)綜合分析 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社