机械原理课程设计台式电风扇摇头装置设计

机械原理课程设计机械原理课程设计 课程题目 台式电风扇摇头装置课程题目 台式电风扇摇头装置 专专 业 业 班班 级 级 学学 号 号 姓姓 名 名 指导老师 指导老师 20132013 年年 6 6 月月 2323 日日 1 目目 录录 一 设计要求一 设计要求 2 二 设计任务二 设计任务 2 三 功能分解三 功能分解 3 四 选用机构四 选用机构 3 4 1 减速机构选用 4 4 2 离合器选用 5 4 3 摇头机构选用 6 五五 机构的设计机构的设计 7 5 1 铰链四杆机构的设计 7 5 2 四杆位置和尺寸的确定 8 5 3 传动比的分配 9 六 总六 总 结结 13 七 参考文献七 参考文献 15 2 台式电风扇摇头装置方案台式电风扇摇头装置方案 一 设计要求一 设计要求 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 台式电风扇的摇头机构 使电风扇作摇头动作 在一定的仰角下 随摇杆摆动 风扇的直径为 300mm 电扇电动机转速 n 1450r min 电扇摇头周期 t 10s 电扇摆动角度 仰俯角度 与急回系数 K 的设计要求及任务分配见表 电扇摇摆转动 方案号摆角 急回系数 K 电扇仰俯转动 仰角 F1051 0525 二二 设计任务设计任务 按给定的主要参数 拟定机械传动系统总体方案 画出机构运动方案简图 3 分配蜗轮蜗杆 齿轮传动比 确定他们的基本参数 设计计算几 何尺寸 确定电扇摇摆转动的平面连杆机构的运动学尺寸 它应满足摆角 及急回系数 K 条件下使最小传动角 最大 并对平面连杆机构进 行运动分析 绘制运动线图 验算曲柄存在的条件 编写设计计算说明书 6 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或模 型试验验证 3 3 功能分解功能分解 常见的摇头机构有杠杆式 滑板式和揿拔式等 可以将电风扇的 摇头动作分解为风扇左右摆动和风扇上下俯仰运动 风扇要摇摆转 动克采用平面连杆机构实现 以双摇杆机构的连杆作为主动件 即 风扇转子通过蜗轮蜗杆带动连杆传动 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 机架可取 80 90 mm 风扇的上下俯仰运动可采取连杆机构 凸轮机构等实现 本方 案具体机构选用如下 电动机传过来的动力 由于功率大 转轴运转速度快 故需一 减速装置将电机的速度减慢传给摇头机构 本方案选用锥齿轮机构锥齿轮机构 还可以采用空间连杆机构直接实现风扇的左右摆动和上下仰俯 的复合运动 本方案选用平面四杆机构平面四杆机构实现左右摆动 应设计相应的左右摆动机构完成风扇摇头或不摇头的吹风过程 4 所以必须设计相应的离合器机构 本方案设计为滑销锥齿轮机构滑销锥齿轮机构 扇头的仰俯角调节 这样可以增大风扇的吹风范围 因此需要 设计扇头俯仰角调节机构 本方案设计为手动控制旋钮手动控制旋钮 四四 选用机构选用机构 驱动方式采用电动机驱动 为完成风扇左右俯仰的吹风过程 据上述功能分解 可以分别选用以下机构 机构选型表 1 1 减速机构选用 减速机构选用 功能功能执行构件执行构件工艺动作工艺动作执行机构执行机构 减速减速减速构件减速构件周向运动周向运动锥齿轮机构锥齿轮机构 执行摇头执行摇头滑销滑销上下运动上下运动滑销锥齿轮机构滑销锥齿轮机构 左右摆动左右摆动连杆连杆左右往复运动左右往复运动平面四杆机构平面四杆机构 俯仰俯仰撑杆撑杆上下运动上下运动手动按钮机构手动按钮机构 5 蜗杆减速机构蜗杆减速机构 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 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 而 锥齿轮可以用来传递两相交的运动 相比涡轮蜗杆成本低 所以选 择锥形齿轮减速 综上 选择锥形齿轮减速机构 6 2 2 离合器选用离合器选用 7 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 3 3 摇头机构选用 摇头机构选用 8 方案一 平面四杆摇头机构 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 9 实现摆幅也更容易实现 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一比方案二 多了一个齿轮盘 所以方案二更佳 4 4 机构组合机构组合 五 机构的设计五 机构的设计 1 1 铰链四杆机构的设计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 10 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 2 2 四杆位置和尺寸的确定四杆位置和尺寸的确定 11 极为位夹角为0 的两极限位置 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 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 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 由 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 12 0 1z2 m 21 125 蜗轮最大外圆直径 da2 da2 da2 2m 63 5 蜗轮轮圆宽 b b 0 75da1 16 88 2 齿轮机构的设计 根据齿轮传动比 i 5 9 以及大小齿轮安装位置 小齿轮的齿 数小于 17 所用齿轮齿数较少 标准齿轮不能满足要求 所以采用 变位齿轮 齿轮机构的几何尺寸计算 传动比 i i 5 9 分度圆 d1 d2 d1 mz1 7 5 d2 mz2 44 齿顶高 ha ha1 ha x2 m 0 75 ha2 ha x2 m 0 25 齿根高 hf hf1 ha c x1 m 0 0425 hf2 ha c x2 m 0 925 齿高 h h1 ha1 hf1 1 175 h2 ha2 hf2 1 175 齿顶圆直径 da da1 d1 2ha1 9 da2 d2 2ha2 44 5 齿根圆直径 df df1 d1 2hf1 6 65 df2 d2 2hf2 42 15 16 中心距 a a 1 2 7 5 44 25 75 基圆直径 db db1 d1 cos 7 1 db2 d2 cos 41 3 齿顶圆压力角 a a1 arcos db1 da1 37 9 a2 arcos db2 ba2 21 86 齿宽 b b 12m 6 六 总结六 总结 机械原理课程设计结束了 回望这短暂的几天时间学习 自己 学到了不少 通过这次课程设计 让我对机械原理这门课程有了更 深入的了解 对以前不熟悉的环节理解 虽然在设计的过程中遇到 了好多麻烦 但是经过自己认真的思考和查阅资料 以及和同学一 起讨论最终把问题都解决了 这次设计给我一个感受 学习的过程 中要懂得把所学的东西联系起来并运用到实践中来 而不是把每个 章节分开来理解 通过这个实践我学得了好多 同时认识到理论联 系实际的重要性 不仅加深了我对课程的理解程度而且也激起了我 学习的兴趣 机械原理课程设计结合一种简单机器进行机器功能分析 工艺 动作确定 执行机构选择 机械运动方案评定 机构尺寸综合 机 械运动方案设计等 使我们学生通过一台机器的完整的运动方案设 计过程 进一步巩固 掌握并初步运用机械原理的知识和理论 对 17 分析 运算 绘图 文字表达及技术资料查询等诸方面的独立工作 能力进行初步的训练 培养理论与实际相结合 应用计算机完成机 构分析和设计的能力 更为重要的是培养开发和创新能力 机械原 理课程设计在机械类学生的知识体系训练中 具有不可替代的重要 作用 通过这次设计 让我认识到自己掌握的知识还很缺乏 自己综 合应用所学的专业知识能力是如此的不足 在以后的学习中要加以 改进 同时也充分认识到理论是实际的差别 只有理论联系实际 才能更好的提高自己的综合能力 以后在学习中要多注意这次设计 中所遇到的问题 并及时的改正 自己的知