台式电风扇摇头装置报告模板

湖南工业大学机械原理课程设计

湖南工业大学

课 程 设 计

资 料 袋

机械工程学院 学院（系、部） 2015 ~ 2016 学年第 二 学期 课程名称 机械原理课程设计 指导教师 职称 学生姓名 专业班级 学号 144 题 目 台式电风扇摇头装置的设计 成 绩 起止日期 2016 年6月13 日～2016 年6 月 17 日

目 录 清 单

序号 1 2 3 4 5 6 材 料 名 称 课程设计任务书 课程设计说明书 课程设计图纸 资料数量 1 1 3 备 注 张 11

湖南工业大学机械原理课程设计

机 械 原 理

设计说明书

台式电风扇摇头装置的设计

起止日期： 2016年 6 月 13日 至 2016 年 6 月 21日

学班学成

生姓名

级 号 绩

陈

指导教师(签字)

机械工程学院（部）

2016年 6月18日

1

湖南工业大学机械原理课程设计

前言

进入二十一世纪以来，市场愈加需要各种各样性能优良、质量可靠、价格可靠、效率高、能耗低的机械产品，而决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节是产品设计。机械产品设计中，首要任务是进行机械运动方案的设计和构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。

机械理课程设计能够培养机械类专业学生的创新能力，是学生综合应用机械原理课程所学理论知识和技能解决问题，获得工程技术训练必不可少的实践性教学环节。

我们组的设计题目是台式电风扇摇头装置，通过对设计任务的讨论分析，功能上要求完成左右摇摆和上下仰俯运动。要完成这些功能需要有主动装置、减速装置、轮轴转换、四连杆装置。经过仔细的分析评价，最后选择了最合适的方案。

2

湖南工业大学机械原理课程设计

目录

前言………………………………………………………………………………………… 2

目录………………………………………………………………………………………… 3

1.设计题目…………………………………………………………………………………4

2.设计任务…………………………………………………………………………………5

3.功能分解…………………………………………………………………………………5

4. 机构选用……………………………………………………………………………… 6

4.1减速机构选用……………………………………………………………………………7

4.2离合器的选用……………………………………………………………………………8

4.3摇头机构选用……………………………………………………………………………9

5.机构组合方案及评价………………………………………………………………… 10

6.传动比设计…………………………………………………………………………………11

6.1铰链四杆机构设计…………………………………………………………………………11

6.2四杆位置和尺寸的确定……………………………………………………………………12

6.3传动比的分配………………………………………………………………………………14

7.设计总结……………………………………………………………………………………18

8.参考资料……………………………………………………………………………………19

3

湖南工业大学机械原理课程设计

台式电风扇摇头装置

1．设计要求

1.1要求

设计台式电风扇的摇头装置要求能左右旋转并可调节俯仰角。以实现一个动力下扇叶旋转和摇头动作的联合运动效果。 1.2原始数据

设计台式电风扇摆头装置,风扇的直径为Ф300mm，电扇电动机转速n=1450r/min，电扇

摇头周期T=10s。电扇摆动角度ψ与急回系数k 的设计要求及任务分配见下表。

台式电风扇摆头机构设计数据表 方案号 电扇摆角ψ 急回系数k 方案号 电扇摆角ψ 急回系数k A B C 80 85 90 1.01 1.015 1,.02 D E F 95 100 105 1.025 1.03 1.05

4

湖南工业大学机械原理课程设计

2．设计任务

(1).按给定主要参数，拟定机械传动系统总体方案，并在图纸上画出传动系统图；

(2).画出机构运动方案简图和运动循环图；

(3). 分配蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定它们的基本参数和几何尺寸; (4). 根据摆角ψ及行程速比系数k，确定平面连杆机构的运动学尺寸，验算曲柄存在条件和最小传动角（最大压力角）；并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图。

(5).提出调节摆角的结构方案，并进行分析计算； (6).编写设计计算说明书；

(7).学生可进一步完成台式电风扇摇头机构的计算机动态演示验证。

3．功能分解

电风扇的工作原理是将电风扇的送风区域进行周期性变换，达到增大送风区域的目的。显然，为了完成电风扇的摆头动作，需实现下列运动功能要求：

⑴.风扇需要按运动规律做左右摆动，因此需要设计相应的摆动机构。 ⑵.风扇需要做上下俯仰，因此需要设计相应的俯仰机构。 ⑶.风扇需要转换传动轴线和改变转速，因此需要设计相应的齿轮系机构。此外，还要满足传动性能要求：

5

湖南工业大学机械原理课程设计

设计参数表 方案号 电扇摆角ψ 急回系数k 方案号 电扇摆角ψ 急回系数k A B C 80 85 90 1.01 1.015 1,.02

D E F 95 100 105 1.025 1.03 1.05 4．机构选用

台式电风扇摇头机构常见的有杠杆式、滑板式等，可以将风扇的摇头动作分解为风扇左右摆动和风扇上下俯仰运动。

要完成左右摆动需要完成减速、传动轴线变换、左右摆动、上下俯仰运动，可以分别选用以下机构。减速机构可以选用齿轮传动、带轮传动、链轮传动等；离合器选用滑销·滑销和锥齿轮卡和等； 风扇摇摆转动可采用平面连杆实现。以双摇杆机构的连杆作为主动件（即风扇转自通过蜗杆蜗轮带动连杆传动），则其中一个连架杆的摆动即实现风扇的左右摆动（风扇安装在连架杆上）。

6

湖南工业大学机械原理课程设计

4.1减速机构选用

方案一锥齿轮减速机构

方案二蜗杆减速机构

锥齿轮可以用来传递两相交的运动，相比蜗杆蜗轮成本较低。所以在此我们选用锥齿轮减速。蜗杆涡轮传动比大, 结构紧凑，反行程具有自锁性，传动平稳, 无噪声, 因啮合时线接触, 且具有螺旋机构的特点, 故其承载能力强，但考虑后面与离合机构的配合关系，由于蜗杆涡轮啮合齿轮间的相对滑动速度较大，摩擦磨损大，传动效率低，

7

湖南工业大学机械原理课程设计

易出现发热现象，需要用较贵的减摩材料来制造涡轮，制造精度要求高，成本高。我们还考虑到可以用带传动和链传动来减速，但由于风扇尺寸限制均舍弃。 4.2离合器选用

方案一

方案二

8

湖南工业大学机械原理课程设计

方案一主要采用的滑销上下运动，使得涡轮脱离蜗杆从而实现是否摇头的运动。而方案二比方案一少用了一个齿轮，它主要采用的滑销和锥齿轮卡和从而实现是否摇头的运动，不管是从结构简便还是从经济的角度来说方案二都比方案一好，也更容易实现，所以我们选择方案二。 4.3摇头机构选用

方案一四杆机构

方案二凸轮机构

9

湖南工业大学机械原理课程设计

要实现扇头的左右摇摆运动有很多种运动方式可以选择,例如我们可以选用凸轮机构,多杆机构,滑块机构齿轮机构等.但四杆机构更容易制造,制造精度要求也不是很高,并且四杆机构能实现摆幅也更广更容易实现,最重要的是它的制造成本比较低.所以首选四杆机构.从以上两个简图中我们不难看出方案二比方案一多了一个齿轮盘,所以方案一更好.

5．机构组合方案及评价

机构组合方案运动简图

该设计方案使用了齿轮减速箱以及平面四连杆机构来实现左右摇摆，使用了直齿圆锥齿轮来减速和实现运动轴的变换。

10

湖南工业大学机械原理课程设计

机构分解：

减速：齿轮箱和直齿圆锥齿轮机构； 运动轴变换：直齿圆锥齿轮机构； 左右摇摆：平面四杆机构。 优点：

主动件只用一台电动机实现风扇叶片的转动和左右摇摆； 缺点：

一般锥齿轮传动比在1～10 范围内，传动比较大时，齿轮所占的空间也较大；

6．机构的设计

6.1铰链四杆机构的设计 平面四杆机构和极限位置分析 按组成它的各杆长度关系可分成两类：

(1) 各杆长度满足杆长条件, 即最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆长度之和。且以最短杆的对边为机架, 即可得到双摇杆机构。根据低副运动的可逆性原则, 由于此时最短杆是双整转副件, 所以, 连杆与两摇杆之间的转动副仍为整转副。因此摇杆的两极限位置分别位于连杆(最短杆) 与另一摇杆的两次共线位置, 即一次为连杆与摇杆重叠共线, 如图所示AB′C′D, 另一次为连杆与摇杆的拉直共线即图中所示ABCD。 摇杆的两极限位置与曲柄摇杆机构中摇杆

11

湖南工业大学机械原理课程设计

的极限位置的确定方法相同, 很容易找到。

两极限位置的确定

(2) 各杆长度不满足杆长条件, 即最短杆与最长杆长度之和大于其它两杆长度之和。则无论哪个构件为机架机构均为双摇杆机构。此时, 机构中没有整转副存在, 即两摇杆与连架杆及连之间的相对转动角度都小于360°

6.2四杆位置和尺寸的确定

极为位夹角为0°的两极限位置

12

湖南工业大学机械原理课程设计

电扇摇摆转动

方案号

摆角ψ/（°） 急回系数K

F 105 1.05 电扇仰俯转动 仰角?/(°) 22 根据计算,极位夹角为180°*(K-1)/(K+1)=4.39°很小,视为0°, 如上图所示BC,CD共线, 先取摇杆LAB长为70, 确定AB的位置,然后让摇杆AB顺时针旋转105°,得到A′B′, 再确定机架AD的位置, 取∠B′AD=5°（则∠BAD＝１１０°）且LAD 取90, 注: AD 只能在摇杆AB, A′B′的同侧。

当杆AB处在左极限时, BC, CD共线,利用余弦定理算得 LBC 与 LCD 之和可以得出,

算得LBC+ LCD=132 ....................................① 当AB处在右极限时,即图中A′B′的位置, 此时BC, CD重叠, 算得 LC′D′- LB′C′=25 .................................②

由①,②式可得LBC为53.5, LCD为78.5, B点的运动轨迹为圆弧 B B′, LBC+LAD=143.5< LCD+LAB=148.5满足条件最短杆与最长杆之和小于另外两杆之和, 且取最短杆BC的对边AD为机架,符合第一类平面双摇杆机构，故满足条件。

13

湖南工业大学机械原理课程设计

矢量法分析连杆角速度

确定四根杆长之后,画出其一般位置如图所示, 此时可根据理论力学知识求出杆AB, BC, CD的速度,已知摇滚AB转动角度为 ∠110°，用时t=T/2=5s，故VAB=WABLAB=(110°/5/180*π) *70=26.9mm/s小三角形中,可求出WBC=0.63Rad/s。 6.3传动比的分配

其设计规定转速 n=1450r/min, 可得, w=151.8 rad/s 由上面可知连杆的角速度WBC=0.63Rad/s, 而电动机的角速度w= 151.8rad/s 所以总传动比 i = 241

由此可以把传动比分配给蜗轮蜗杆与齿轮传动, 其中,蜗涡轮蜗杆的传动比i1=w1/w2 = 95.，齿轮的传动比i2 = w2/w3 = 2.6

（1）蜗轮蜗杆机构的几何尺寸计算 蜗杆轴向模数（蜗轮端面模数）m m = 1.25 传动比 i i = 95 蜗杆头数 z1 z1 = 1 蜗轮齿数 z2 z2 = i z1 = 95

中心距 a a = (d1+d2+2x2m)/2 =40

14

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/4n5r.html