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1、機(jī)械設(shè)計(jì) 臺式電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì) 一．設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置要求能左右旋轉(zhuǎn)并可調(diào)節(jié)俯仰角。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。 臺式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動(dòng)作（在一定的仰角下隨搖桿擺動(dòng)）。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、仰俯角度φ與急回系數(shù)K的設(shè)計(jì)要求及任務(wù)分配見表。 方案號 電扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng) 電扇仰俯轉(zhuǎn)動(dòng) 仰角/(°) 擺角ψ/（°） 急回系數(shù)K H 115 1.06 27 2．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)

2、系統(tǒng)總體方案； ⑵ 畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡圖； 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； 二．功能分解 顯然為完成風(fēng)扇左右俯仰的吹風(fēng)過程需要實(shí)現(xiàn)下列運(yùn)動(dòng)功能要求： 在扇葉旋轉(zhuǎn)的同時(shí)扇頭能左右擺動(dòng)一定的角度，因此，需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的左右擺動(dòng)機(jī)構(gòu)（本方案設(shè)計(jì)為雙搖桿機(jī)構(gòu)）。 為完成風(fēng)扇可搖頭，可不搖頭的吹風(fēng)過程。因此必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的離合器機(jī)構(gòu)（本方案設(shè)計(jì)為滑銷離合

3、器機(jī)構(gòu)）。 扇頭的俯仰角調(diào)節(jié)，這樣可以增大風(fēng)扇的吹風(fēng)范圍。因此，需要設(shè)計(jì)扇頭俯仰角調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（本方案設(shè)計(jì)為外置條件按鈕）。 三. 機(jī)構(gòu)選用 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： 功能 執(zhí)行構(gòu)件 工藝動(dòng)作 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 減速 減速構(gòu)件 周向運(yùn)動(dòng) 錐齒輪機(jī)構(gòu) 執(zhí)行搖頭 滑銷 上下運(yùn)動(dòng) 離合機(jī)構(gòu) 左右擺動(dòng) 連桿 左右往復(fù)運(yùn)動(dòng) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu) 俯仰 撐桿 上下運(yùn)動(dòng) 滑塊機(jī)構(gòu) 1，減速機(jī)構(gòu)選用

4、 圖1：錐齒輪減速機(jī)構(gòu) 圖2：蝸桿減速機(jī)構(gòu) 由于蝸桿蝸輪嚙合齒輪間的相對滑動(dòng)速度較大,摩擦磨損大,傳動(dòng)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(fèi)用昂貴，成本高。錐齒輪可以用來傳遞兩相交的運(yùn)動(dòng)，相比蝸桿蝸輪成本較低。所以在此我們選用錐齒輪減速。 2，離合器選用 方案一 方案二 由以上兩個(gè)機(jī)構(gòu)簡圖可以看出:方案二采用的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

5、以我們選擇方案一. 3，搖頭機(jī)構(gòu)選用 方案一 方案二 要實(shí)現(xiàn)扇頭的左右搖擺運(yùn)動(dòng)有很多種運(yùn)動(dòng)方式可以選擇,例如我們可以選用凸輪機(jī)構(gòu),多桿機(jī)構(gòu),滑塊機(jī)構(gòu)齒輪機(jī)構(gòu)等.但四桿機(jī)構(gòu)更容易制造,制造精度要求也不是很高,并且四桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)擺幅也更廣更容易實(shí)現(xiàn),最重要的是它的制造成本比較低.所以首選四桿機(jī)構(gòu).從以上兩個(gè)簡圖中我們不難看出方案一比方案二多了一個(gè)齒輪盤,所以方案二更好. 四，機(jī)構(gòu)組合 據(jù)上述功能機(jī)構(gòu)的分析我們選用以下機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)電風(fēng)扇的減速、搖頭、俯仰運(yùn)動(dòng)。 圖3 四、功能的實(shí)現(xiàn) 搖頭風(fēng)扇由電機(jī)、齒輪機(jī)構(gòu)、搖頭

6、連桿機(jī)構(gòu)等組成?？删唧w分為： 1、減速機(jī)構(gòu)：采用齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電機(jī)軸高速旋轉(zhuǎn)的降速以帶動(dòng)搖頭曲柄。 2、搖頭機(jī)構(gòu)：將電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，最終轉(zhuǎn)化為扇頭的擺動(dòng)。 3、控制機(jī)構(gòu)：由一個(gè)滑銷離合器實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇是否搖頭控制。曲柄齒輪軸的上下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了滑銷離合器的結(jié)合與斷開。同時(shí)也伴隨著傘 齒輪的嚙合與脫離，實(shí)現(xiàn)了搖頭動(dòng)作的控制 4、扇葉旋轉(zhuǎn)：扇葉直接安裝于電動(dòng)機(jī)主軸之上，實(shí)現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)運(yùn)

7、動(dòng)。 五．機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 搖頭風(fēng)扇有電機(jī)，齒輪機(jī)構(gòu)，搖頭連桿機(jī)構(gòu)等組成。具體可分為: 1. 減速機(jī)構(gòu)：采用錐齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，電機(jī)軸高速旋轉(zhuǎn)的降速以帶動(dòng)搖頭雙搖桿機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)。 2. 搖頭機(jī)構(gòu)：將電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)過連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，最終轉(zhuǎn)化為扇頭的擺動(dòng)。 3. 控制機(jī)構(gòu)：由一個(gè)滑銷離合器實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇是否搖頭的控制。曲柄齒輪軸的上下移動(dòng)實(shí)現(xiàn)了滑銷離合器的結(jié)合與斷開。同時(shí)也伴隨錐齒輪與脫離，實(shí)現(xiàn)了搖頭動(dòng)作的控制。 4. 扇葉旋轉(zhuǎn)：扇葉直接安裝于電動(dòng)機(jī)主軸之上，可實(shí)現(xiàn)其高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 六．傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)： 經(jīng)過電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，所有動(dòng)力都來源于電動(dòng)機(jī)，再經(jīng)過一對錐齒輪機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)，實(shí)現(xiàn)減速將動(dòng)力傳動(dòng)給搖

8、頭機(jī)構(gòu)，由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)左右搖頭運(yùn)動(dòng)?；N離合器實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇搖頭的控制，當(dāng)滑銷下滑實(shí)現(xiàn)搖頭，上提則停止搖頭，外置手調(diào)俯仰角按鈕置于風(fēng)扇立柱與扇頭相接處，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)為增大仰角，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為增大俯角。方案如下圖所示： 七．方案評價(jià)及相關(guān)計(jì)算： 本設(shè)計(jì)方案最大的特點(diǎn)是它采用一對錐齒輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的改變和減速作用。采用追齒輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)可使扇頭結(jié)構(gòu)緊湊，有確定的 傳動(dòng)比等優(yōu)點(diǎn)。其次，采用滑銷離合器實(shí)現(xiàn)是否搖頭的控制，結(jié)構(gòu)比較簡單，使用方便，經(jīng)濟(jì)又實(shí)惠。同時(shí)，采用曲柄搖桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)扇頭的左右搖擺，可以實(shí)現(xiàn)較大范圍的擺動(dòng)。制作起來經(jīng)濟(jì)且精度也要求不是很高便于制造。 (1)由速比系數(shù)

9、K計(jì)算極位角θ。由式知 ，其中K=1.06, (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除以比例尺得圖中搖桿長CD，以CD為半徑、任定點(diǎn)D為圓心、任定點(diǎn)C1為起點(diǎn)做弧C，使弧C所對應(yīng)的圓心角等于或大于最大擺角，連接D點(diǎn)和C1點(diǎn)的線段C1D為搖桿的一個(gè)極限位置，過D點(diǎn)作與C1D夾角等于最大擺角的射線交圓弧于C2點(diǎn)得搖桿的另一個(gè)極限位置C2D。 圖3：按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)四桿機(jī)構(gòu) (3)求曲柄鉸鏈中心。過C1點(diǎn)在D點(diǎn)同側(cè)作C1C2的垂線H，過C2點(diǎn)作與D點(diǎn)同側(cè)與直線段C1C2夾角為（900－θ）的直線J交直線H于點(diǎn)P，連接C2P，在直線段C2P上截取C2P/2得點(diǎn)O，

10、以O(shè)點(diǎn)為圓點(diǎn)、OP為半徑，畫圓K ，在C1C2弧段以外在K上任取一點(diǎn)A為鉸鏈中心。 (4)求曲柄和連桿的鉸鏈中心。連接A、C2點(diǎn)得直線段AC2為曲柄與連桿長度之和，以A點(diǎn)為圓心、AC1為半徑作弧交AC2于點(diǎn)E，可以證明曲柄長度AB = C2E/2，于是以A點(diǎn)為圓心、C2E/2為半徑畫弧交AC2于點(diǎn)B2為曲柄與連桿的鉸接中心。 (5)計(jì)算各桿的實(shí)際長度。分別量取圖中AB2、AD、B2C2的長度，計(jì)算得： 曲柄長 lAB =AB2，連桿長 lBC =B2C2 ，機(jī)架長 lAD =AD。 根基要求可以確定： 令連桿長度：b=125mm，最大壓力 擺桿長度為c=88mm，則： 可知：

11、傳動(dòng)角最小等于 可以確定擺桿d=110mm 連桿a=90mm 八，附加方案 方案一： 現(xiàn)周轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可以選 九，小結(jié) 這次設(shè)計(jì)經(jīng)歷了一個(gè)多星期，在這段時(shí)間里是我各個(gè)方面都得到了訓(xùn)練，對機(jī)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(xué)習(xí)的范疇而是自己親手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)出來的。 這次設(shè)計(jì)使我們明白想要做好課程設(shè)計(jì)必須要有深厚的基礎(chǔ)，不然做起倆真是很麻煩，設(shè)計(jì)剛開始時(shí)因?yàn)榛A(chǔ)不牢固我們走了很多的彎路，這次設(shè)計(jì)過成功

12、后，我仿佛經(jīng)過一次長途旅程到達(dá)終點(diǎn)，感覺眼前一亮，特別的舒服啊。這次設(shè)計(jì)讓我明白干任何事都要有耐心，要仔細(xì)，課程設(shè)計(jì)有很多次讓我感到心煩，但我們還是堅(jiān)持下來了。 短短一周課程設(shè)計(jì)，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(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識能力是如此的不足，以后我會更加努力的學(xué)習(xí)的。機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)是使我們較全面系統(tǒng)的掌握和深化機(jī)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(xué)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案設(shè)計(jì)創(chuàng)新設(shè)計(jì)和應(yīng)用計(jì)算機(jī)對工程實(shí)際中各種機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)能力的一門課程。 經(jīng)過這幾天設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)，讓我們初步了解了機(jī)械設(shè)計(jì)的全過程，可以初步的進(jìn)行機(jī)構(gòu)選型組合和確定運(yùn)動(dòng)方案；使我們將機(jī)械原理

13、課程各章的理論和方法融會貫通起來，進(jìn)一步鞏固和加深了所學(xué)的理論知識 ；并對動(dòng)力分析與設(shè)計(jì)有了一個(gè)較完整的概念；提高了運(yùn)算繪圖遺跡運(yùn)用計(jì)算機(jī)和技術(shù)資料的能力；培養(yǎng)了我們學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識，理論聯(lián)系實(shí)際，獨(dú)立思考羽分析問題的能力和創(chuàng)新能力。 在這幾天的機(jī)械設(shè)計(jì)中，我們深感自己的不足，認(rèn)識到了理論與實(shí)際之間的差別，只有理論與實(shí)際相結(jié)合，充分發(fā)展多動(dòng)手，多加進(jìn)行鍛煉，才能終有所得。 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)結(jié)合一種簡單機(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

14、識和理論，對分析、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)在機(jī)械類學(xué)生的知識體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用。 十：致謝 本課題在選題及進(jìn)行過程中得到老師的悉心指導(dǎo)。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(shí)候給予我最大的支持和鼓勵(lì)。老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度，踏實(shí)堅(jiān)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(jǐn)向老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。

15、 十一,參考文獻(xiàn) [1] 孫恒，陳作模。機(jī)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(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（試用稿）。哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2004.7 [3] 牛鳴歧 王保民 王振甫。 機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊. 重慶：重慶大學(xué)出版社，2001 [4]王知行 李瑰賢. 機(jī)械原理電算程序設(shè)計(jì). 哈爾濱，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社.2003 [5] 孟憲源 姜琪. 機(jī)構(gòu)構(gòu)型與應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [6] 申永勝. 機(jī)械原理教程. 北京：清華大學(xué)出版社，1999 [7 ] 陳明等. 機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)參考圖冊 11