本文格式為Word版，下載可任意編輯——臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置報(bào)告模板湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

湖南工業(yè)大學(xué)

課程設(shè)計(jì)

資料袋

機(jī)械工程學(xué)院學(xué)院（系、部）2023~2023學(xué)年第二學(xué)期課程名稱機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師職稱學(xué)生姓名專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)144題目臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置的設(shè)計(jì)成績(jī)起止日期2023年6月13日～2023年6月17日

目錄清單

序號(hào)123456材料名稱課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程設(shè)計(jì)圖紙資料數(shù)量113備注張11

湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

機(jī)械原理

設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置的設(shè)計(jì)

起止日期：2023年6月13日至2023年6月21日

學(xué)班學(xué)成

生姓名

級(jí)號(hào)績(jī)

陳

指導(dǎo)教師(簽字)

機(jī)械工程學(xué)院（部）2023年6月18日

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湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

前言

進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，市場(chǎng)愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、價(jià)格可靠、效率高、能耗低的機(jī)械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)。機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，首要任務(wù)是進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和構(gòu)思、各種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

機(jī)械理課程設(shè)計(jì)能夠培養(yǎng)機(jī)械類專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是學(xué)生綜合應(yīng)用機(jī)械原理課程所學(xué)理論知識(shí)和技能解決問(wèn)題，獲得工程技術(shù)訓(xùn)練必不可少的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。

我們組的設(shè)計(jì)題目是臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的探討分析，功能上要求完成左右搖擺和上下仰俯運(yùn)動(dòng)。要完成這些功能需要有主動(dòng)裝置、減速裝置、輪軸轉(zhuǎn)換、四連桿裝置。經(jīng)過(guò)細(xì)心的分析評(píng)價(jià)，最終選擇了最適合的方案。

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湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)目錄

前言…………………………2

目錄…………………………3

1.設(shè)計(jì)題目…………………4

2.設(shè)計(jì)任務(wù)…………………5

3.功能分解…………………5

4.機(jī)構(gòu)選用………………6

4.1減速機(jī)構(gòu)選用……………7

4.2離合器的選用……………8

4.3搖頭機(jī)構(gòu)選用……………9

5.機(jī)構(gòu)組合方案及評(píng)價(jià)…………………10

6.傳動(dòng)比設(shè)計(jì)…………………11

6.1鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)…………11

6.2四桿位置和尺寸的確定……………………12

6.3傳動(dòng)比的分派………………14

7.設(shè)計(jì)總結(jié)……………………18

8.參考資料……………………19

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湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)

臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置

1．設(shè)計(jì)要求

1.1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)并可調(diào)理俯仰角。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。1.2原始數(shù)據(jù)

設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇擺頭裝置,風(fēng)扇的直徑為Ф300mm，電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=1450r/min，電扇

搖頭周期T=10s。電扇搖擺角度ψ與急回系數(shù)k的設(shè)計(jì)要求及任務(wù)分派見(jiàn)下表。

臺(tái)式電風(fēng)扇擺頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表方案號(hào)電扇擺角ψ急回系數(shù)k方案號(hào)電扇擺角ψ急回系數(shù)kABC8085901.011.0151,.02DEF951001051.0251.031.05

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2．設(shè)計(jì)任務(wù)

(1).按給定主要參數(shù)，擬定機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案，并在圖紙上畫(huà)出傳動(dòng)系統(tǒng)圖；

(2).畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖；

(3).分派蝸輪蝸桿、齒輪傳動(dòng)比，確定它們的基本參數(shù)和幾何尺寸;(4).根據(jù)擺角ψ及行程速比系數(shù)k，確定平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)尺寸，驗(yàn)算曲柄存在條件和最小傳動(dòng)角（最大壓力角）；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。

(5).提出調(diào)理擺角的結(jié)構(gòu)方案，并進(jìn)行分析計(jì)算；(6).編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)；

(7).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)演示驗(yàn)證。

3．功能分解

電風(fēng)扇的工作原理是將電風(fēng)扇的送風(fēng)區(qū)域進(jìn)行周期性變換，達(dá)到增大送風(fēng)區(qū)域的目的。顯然，為了完成電風(fēng)扇的擺頭動(dòng)作，需實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)動(dòng)功能要求：

⑴.風(fēng)扇需要按運(yùn)動(dòng)規(guī)律做左右搖擺，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的搖擺機(jī)構(gòu)。⑵.風(fēng)扇需要做上下俯仰，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的俯仰機(jī)構(gòu)。⑶.風(fēng)扇需要轉(zhuǎn)換傳動(dòng)軸線和改變轉(zhuǎn)速，因此需要設(shè)計(jì)相應(yīng)的齒輪系機(jī)構(gòu)。此外，還要滿足傳動(dòng)性能要求：

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設(shè)計(jì)參數(shù)表方案號(hào)電扇擺角ψ急回系數(shù)k方案號(hào)電扇擺角ψ急回系數(shù)kABC8085901.011.0151,.02

DEF951001051.0251.031.054．機(jī)構(gòu)選用

臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)常見(jiàn)的有杠桿式、滑板式等，可以將風(fēng)扇的搖頭動(dòng)作分解為風(fēng)扇左右搖擺和風(fēng)扇上下俯仰運(yùn)動(dòng)。

要完成左右搖擺需要完成減速、傳動(dòng)軸線變換、左右搖擺、上下俯仰運(yùn)動(dòng)，可以分別選用以下機(jī)構(gòu)。減速機(jī)構(gòu)可以選用齒輪傳動(dòng)、帶輪傳動(dòng)、鏈輪傳動(dòng)等；離合器選用滑銷·滑銷和錐齒輪卡和等；風(fēng)扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)可采用平面連桿實(shí)現(xiàn)。以雙搖桿機(jī)構(gòu)的連桿作為主動(dòng)件（即風(fēng)扇轉(zhuǎn)自通過(guò)蝸桿蝸輪帶動(dòng)連桿傳動(dòng)），則其中一個(gè)連架桿的搖擺即實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇的左右搖擺（風(fēng)扇安裝在連架桿上）。

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4.1減速機(jī)構(gòu)選用

方案一錐齒輪減速機(jī)構(gòu)

方案二蝸桿減速機(jī)構(gòu)

錐齒輪可以用來(lái)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。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(wú)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)，但考慮后面與離合機(jī)構(gòu)的協(xié)同關(guān)系，由于蝸桿渦輪嚙合齒輪間的相對(duì)滑動(dòng)速度較大，摩擦磨損大，傳動(dòng)效率低，

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易出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，需要用較貴的減摩材料來(lái)制造渦輪，制造精度要求高，成本高。我們還考慮到可以用帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)來(lái)減速，但由于風(fēng)扇尺寸限制均舍棄。4.2離合器選用

方案一

方案二

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方案一主要采用的滑銷上下運(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(lái)說(shuō)方案二都比方案一好，也更簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)，所以我們選擇方案二。4.3搖頭機(jī)構(gòu)選用

方案一四桿機(jī)構(gòu)

方案二凸輪機(jī)構(gòu)

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要實(shí)現(xiàn)扇頭的左右搖擺運(yùn)動(dòng)有好多種運(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)更簡(jiǎn)單制造,制造精度要求也不是很高,并且四桿機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)擺幅也更廣更簡(jiǎn)單實(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(jiǎn)圖中我們不難看出方案二比方案一多了一個(gè)齒輪盤,所以方案一更好.

5．機(jī)構(gòu)組合方案及評(píng)價(jià)

機(jī)構(gòu)組合方案運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

該設(shè)計(jì)方案使用了齒輪減速箱以及平面四連桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)左右搖擺，使用了直齒圓錐齒輪來(lái)減速和實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軸的變換。

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機(jī)構(gòu)分解：

減速：齒輪箱和直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)；運(yùn)動(dòng)軸變換：直齒圓錐齒輪機(jī)構(gòu)；左右搖擺：平面四桿機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：

主動(dòng)件只用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動(dòng)和左右搖擺；缺點(diǎn)：

一般錐齒輪傳動(dòng)比在1～10范圍內(nèi)，傳動(dòng)比較大時(shí)，齒輪所占的空間也較大；

6．機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

6.1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)副仍為整轉(zhuǎn)副。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,如下圖AB′C′D,另一次為連桿與搖桿的拉直共線即圖中所示ABCD。搖桿的兩極限位置與曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中搖桿

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的極限位置的確定方法一致,很簡(jiǎn)單找到。

兩極限位置的確定

(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(wú)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(méi)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°

6.2四桿位置和尺寸的確定

極為位夾角為0°的兩極限位置

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電扇搖擺轉(zhuǎn)動(dòng)

方案號(hào)

擺角ψ/（°）急回系數(shù)K

F1051.05電扇仰俯轉(zhuǎn)動(dòng)仰角?/(°)22根據(jù)計(jì)算,極位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=4.39°很小,視為0°,如上圖所示BC,CD共線,先取搖桿LAB長(zhǎng)為70,確定AB的位置,然后讓搖桿AB順時(shí)針旋轉(zhuǎn)105°,得到A′B′,再確定機(jī)架AD的位置,取∠B