機電一體化機械原理課程設(shè)計--臺式電風(fēng)扇搖頭裝置的設(shè)計

1、<p><b>　　機電工程學(xué)院</b></p><p>　　《機械原理課程設(shè)計》</p><p><b>　　說 明 書</b></p><p>　　課題名稱： 臺式電風(fēng)扇搖頭裝置的設(shè)計 </p><p>

2、;　　學(xué)生姓名： 學(xué)號： </p><p>　　專 業(yè)： 機械電子工程 班級： </p><p>　　成 績： 指導(dǎo)教師簽字： </p><p><b>　　目 錄</b></p>&l

3、t;p>　　目 錄I</p><p>　　1 臺式電風(fēng)扇搖頭裝置的功能與設(shè)計要求1</p><p>　　1.1 設(shè)計題目及要求1</p><p>　　1,2 工作原理及工藝過程1</p><p>　　1.3 設(shè)計任務(wù)1</p><p>　　1,4 功能分解1</p><

4、p><b>　　2 機構(gòu)選用2</b></p><p>　　2.1 減速機構(gòu)的選用2</p><p>　　2.2 離合器的選用3</p><p>　　2.3 搖頭機構(gòu)選用4</p><p>　　2.4 機構(gòu)組合5</p><p>　　3 機構(gòu)設(shè)計及參數(shù)計算6</p>

5、<p>　　3.1鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計6</p><p>　　3.2四桿的位置和尺寸的確定6</p><p>　　3.3 斜齒輪參數(shù)設(shè)計及傳動比的分配7</p><p>　　4 方案設(shè)計及方案評價9</p><p>　　4.1 功能的實現(xiàn)9</p><p>　　4.2 方案設(shè)計9</p>

6、;<p>　　4.3 方案評價9</p><p><b>　　結(jié)論10</b></p><p>　　一 臺式電風(fēng)扇搖頭裝置的功能與設(shè)計要求</p><p><b>　　1設(shè)計題目及其要求</b></p><p>　　設(shè)計臺式電風(fēng)扇的搖頭裝置要求能左右旋轉(zhuǎn)并可調(diào)節(jié)俯仰角。以實現(xiàn)一個動

7、力下扇葉旋轉(zhuǎn)和搖頭動作的聯(lián)合運動效果。</p><p>　　臺式電風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)，使電風(fēng)扇作搖頭動作（在一定的仰角下隨搖桿擺動）。風(fēng)扇的直徑為300mm，電扇電動機轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇搖頭周期t=10s。電扇擺動角度ψ、仰俯角度φ與急回系數(shù)K的設(shè)計要求及任務(wù)分配見表1.1。</p><p><b>　　表1.1</b></p><p&g

8、t;　　2工作原理及工藝過程</p><p><b>　　3設(shè)計任務(wù)</b></p><p>　?、?按給定的主要參數(shù)，擬定機械傳動系統(tǒng)總體方案；</p><p>　　⑵ 畫出機構(gòu)運動方案簡圖；</p><p>　　⑶ 分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定他們的基本參數(shù)，設(shè)計計算幾何尺寸；</p><p&g

9、t;　?、?確定電扇搖擺轉(zhuǎn)動的平面連桿機構(gòu)的運動學(xué)尺寸，它應(yīng)滿足擺角Ψ及急回系數(shù)K條件下使最小傳動角最大。并對平面連桿機構(gòu)進行運動分析，繪制運動線圖，驗算曲柄存在的條件；</p><p>　　⑸ 編寫設(shè)計計算說明書；</p><p><b>　　4功能分解</b></p><p>　　顯然為完成風(fēng)扇左右俯仰的吹風(fēng)過程需要實現(xiàn)下列運動功能要求：&

10、lt;/p><p>　　在扇葉旋轉(zhuǎn)的同時扇頭能左右擺動一定的角度，因此，需要設(shè)計相應(yīng)的左右擺動機構(gòu)。</p><p>　　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)計扇頭俯仰角調(diào)節(jié)機構(gòu)。</p><p>　　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)計相應(yīng)的離合器機構(gòu)。</p><p><b>　　二 機構(gòu)選用&l

11、t;/b></p><p>　　驅(qū)動方式采用電動機驅(qū)動。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構(gòu)。</p><p>　　1減速機構(gòu)選用 </p><p>　

12、　方案一錐齒輪減速機構(gòu)</p><p><b>　　方案二蝸桿減速機構(gòu)</b></p><p>　　由于蝸桿蝸輪嚙合齒輪間的相對滑動速度較大,摩擦磨損大,傳動效率較低,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，刀具費用昂貴，成本高。錐齒輪可以用來傳遞兩相交的運動，相比蝸桿蝸輪成本較低。所以在此我們選用錐齒輪減速。</p>&l

13、t;p><b>　　2離合器選用</b></p><p><b>　　方案一</b></p><p><b>　　方案二</b></p><p>　　由以上兩個機構(gòu)簡圖可以看出:方案二采用的比方案一少用了一個齒輪,它主要采用的滑銷和錐齒輪卡和從而實現(xiàn)是否搖頭的運動.不管是從結(jié)構(gòu)簡便還是從經(jīng)濟的角

14、度來說方案二都比方案一好.也更容易實現(xiàn).所以我們選擇方案二.</p><p><b>　　3搖頭機構(gòu)選用</b></p><p><b>　　方案一</b></p><p><b>　　方案二</b></p><p>　　要實現(xiàn)扇頭的左右搖擺運動有很多種運動方式可以選擇,例如我

15、們可以選用凸輪機構(gòu),多桿機構(gòu),滑塊機構(gòu)齒輪機構(gòu)等.但四桿機構(gòu)更容易制造,制造精度要求也不是很高,并且四桿機構(gòu)能實現(xiàn)擺幅也更廣更容易實現(xiàn),最重要的是它的制造成本比較低.所以首選四桿機構(gòu).從以上兩個簡圖中我們不難看出方案一比方案二多了一個齒輪盤,所以方案二更好.</p><p><b>　　4機構(gòu)組合</b></p><p>　　三 機構(gòu)設(shè)計及參數(shù)計算</p>

16、<p>　　1.鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計</p><p>　　按組成它的各桿長度關(guān)系可分成兩類：</p><p>　　(1)各桿長度滿足桿長條件, 即最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。且以最短桿的對邊為機架, 即可得到雙搖桿機構(gòu)。根據(jù)低副運動的可逆性原則, 由于此時最短桿是雙整轉(zhuǎn)副件, 所以, 連桿與兩搖桿之間的轉(zhuǎn)動副仍為整轉(zhuǎn)副。因此搖桿的兩極限位置分別位于連桿(最

17、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, 另一次為連桿與搖桿的拉直共線。搖桿的兩極限位置與曲柄搖桿機構(gòu)中搖桿的極限位置的確定方法相同, 很容易找到。</p><p>　　(2) 各桿長度不滿足桿長條件, 即最短桿與最長桿長度之和大于其它兩桿長度之和。則無論哪個構(gòu)件為最短桿，機構(gòu)均為雙搖桿機構(gòu)。此時, 機構(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轉(zhuǎn)動角度都小于360°&

18、lt;/p><p>　　2.四桿位置和尺寸的確定</p><p><b>　　圖3.2.1</b></p><p>　　由K=1.03可知,級位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=2.6°很小,視為0°, 如圖3.2.1所示BC,CD共線, 先取搖桿LAB長為70, 確定AB的位置,然后讓搖桿AB逆時針旋轉(zhuǎn)100&

19、#176;,即A′B′, 再確定機架AD的位置, 且LAD 取90, 注: AD 只能在搖桿AB, A′B′的同側(cè)。 </p><p>　　當(dāng)桿AB處在左極限時, BC, CD共線, LBC 與 LCD 之和可以得出,即LBC+ LCD=131 ①, 當(dāng)AB處在右極限時,即圖中A′B′的位置, 此時BC, CD重疊,即LC′D′- LB′C′=25 ② ,由①,②式可得LBC為53, LCD為78, B點的運

20、動軌跡為圓弧B B′, LBC+LAD=143< LCD+LAB=148 滿足格拉肖夫判別式, 且取最短桿BC的對邊AD為機架,符合第一類平面雙搖桿機構(gòu)。 </p><p><b>　　圖3.2.2</b></p><p>　　確定四根桿長之后,畫出其一般位置如圖3.2.2所示, 此時可根據(jù)理論力學(xué)知識求出桿AB, BC, CD的速度,VAB=WABLAB=(2

21、00/1800*π) *70=24.4mm/s, WBC=Vcb/Lbc=0.27Rad/s,Wcd=Vc/Lcd=0.05 Rad/s。</p><p>　　斜齒輪參數(shù)設(shè)計及傳動比分配</p><p><b>　　斜齒輪三</b></p><p><b>　　模數(shù)m=1.25</b></p><p&g

22、t;<b>　　齒頂高系數(shù)</b></p><p><b>　　徑向間隙系數(shù)</b></p><p><b>　　齒數(shù)=36</b></p><p><b>　　壓力角α=20°</b></p><p><b>　　分度圓直徑</

23、b></p><p><b>　　齒頂高</b></p><p><b>　　頂隙</b></p><p><b>　　齒根高</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p><b>　　齒根

24、圓直徑</b></p><p><b>　　齒厚</b></p><p><b>　　齒寬</b></p><p><b>　　斜齒輪四</b></p><p><b>　　模數(shù)m=1.25</b></p><p>&l

25、t;b>　　齒頂高系數(shù)</b></p><p><b>　　徑向間隙系數(shù)</b></p><p><b>　　齒數(shù)</b></p><p><b>　　壓力角α=20°</b></p><p><b>　　分度圓直徑</b>&l

26、t;/p><p><b>　　齒頂高</b></p><p><b>　　頂隙</b></p><p><b>　　齒根高</b></p><p><b>　　齒頂圓直徑</b></p><p><b>　　齒根圓直徑<

27、/b></p><p><b>　　齒厚</b></p><p><b>　　齒寬</b></p><p>　　斜齒圓柱齒輪機構(gòu)2-1的傳動比</p><p>　　四 方案設(shè)計及方案評價</p><p><b>　　1功能的實現(xiàn)</b></p

28、><p>　　1、減速機構(gòu)：采用齒輪機構(gòu)實現(xiàn)電機軸高速旋轉(zhuǎn)的降速以帶動搖頭曲柄。 </p><p>　　2、搖頭機構(gòu)：將電機輸出的轉(zhuǎn)動經(jīng)過連桿傳動機構(gòu)，最終轉(zhuǎn)化為扇頭的擺動。</p>

29、<p>　　3、控制機構(gòu)：由一個滑銷離合器實現(xiàn)風(fēng)扇是否搖頭控制。曲柄齒輪軸的上下移動，實現(xiàn)了滑銷離合器的結(jié)合與斷開。同時也伴隨著齒輪的嚙合與脫離，實現(xiàn)了搖頭動作的控制</p><p>　　4、扇葉旋轉(zhuǎn)：扇葉直接安裝于電動機主軸之上，實現(xiàn)其旋轉(zhuǎn)運動。</p><p><b>　　2方案設(shè)計</b></p><p>　　經(jīng)過電動機的運

30、轉(zhuǎn)，所有動力都來源于電動機，再經(jīng)過一對錐齒輪機構(gòu)的傳動，實現(xiàn)減速將動力傳動給搖頭機構(gòu)，由曲柄搖桿機構(gòu)實現(xiàn)左右搖頭運動?；N離合器實現(xiàn)風(fēng)扇搖頭的控制，當(dāng)滑銷下滑實現(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，順時針轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)為增大仰角，逆時針旋轉(zhuǎn)為增大俯角。在急回系數(shù)K＝1.03、擺動角度Ψ=100°的要求下，盡量保持運動的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換和減小機構(gòu)間的摩擦。</p><p><b>

31、;　　圖4.2運動循環(huán)圖</b></p><p><b>　　3方案評價</b></p><p>　　本設(shè)計方案最大的特點是它采用一對錐齒輪機構(gòu)實現(xiàn)運動的改變和減速作用。采用追齒輪機構(gòu)傳動可使扇頭結(jié)構(gòu)緊湊，有確定的 傳動比等優(yōu)點。其次，采用滑銷離合器實現(xiàn)是否搖頭的控制，結(jié)構(gòu)比較簡單，使用方便，經(jīng)濟又實惠。同時，采用曲柄搖桿機構(gòu)實現(xiàn)扇頭的左右搖擺，可以實現(xiàn)較

32、大范圍的擺動。制作起來經(jīng)濟且精度也要求不是很高便于制造。</p><p><b>　　總結(jié) </b></p><p>　　通過這次課程設(shè)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(huán)節(jié)理解。雖然在設(shè)計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，以及和同學(xué)一起討論最終把問題都解決了。這次設(shè)計給我一個感受，學(xué)習(xí)的過程中要懂得把所學(xué)的東西聯(lián)系起

33、來并運用到實踐中來，而不是把每個章節(jié)分開來理解。通過這個實踐我學(xué)得了好多，同時認(rèn)識到理論聯(lián)系實際的重要性，不僅加深了我對課程的理解程度而且也激起了我學(xué)習(xí)的興趣。機械原理課程設(shè)計是使我們較全面系統(tǒng)的掌握和深化機械原理課程的基本原理和方法的重要環(huán)節(jié)，是培養(yǎng)我們機械運動方案設(shè)計創(chuàng)新設(shè)計和應(yīng)用計算機對工程實際中各種機構(gòu)進行分析和設(shè)計能力的一門課程。</p><p>　　經(jīng)過這幾天的設(shè)計，讓我初步了解了機械設(shè)計的全過程，可

34、以初步的進行機構(gòu)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(xué)的理論知識 ；并對動力分析與設(shè)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(shù)資料的能力；培養(yǎng)了我們學(xué)生綜合運用所學(xué)知識，理論聯(lián)系實際，獨立思考與分析問題的能力和創(chuàng)新能力。</p><p>　　機械原理課程設(shè)計結(jié)合一種簡單機器進行機器功能分析、工藝動作確定、執(zhí)行機構(gòu)選擇、機械運動方案評定、機構(gòu)尺

35、寸綜合、機械運動方案設(shè)計等，使我們學(xué)生通過一臺機器的完整的運動方案設(shè)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(dá)及技術(shù)資料查詢等諸方面的獨立工作能力進行初步的訓(xùn)練，培養(yǎng)理論與實際相結(jié)合、應(yīng)用計算機完成機構(gòu)分析和設(shè)計的能力，更為重要的是培養(yǎng)開發(fā)和創(chuàng)新能力。機械原理課程設(shè)計在機械類學(xué)生的知識體系訓(xùn)練中，具有不可替代的重要作用 </p><p>　　機械原理課程設(shè)計是一門綜合性較