台式电风扇摇头装置机械原理课程设计

机械原理课程设计

说明书

设计课题 台式电风扇摇头机构设计

指导教师 郑丽娟

完成日期 2 0 1 1 年 7 月 8 日

1.摘要

2.机构设计任务书

2.1 设计目的

2.2 课程题目

2.3 工作原理

2.4 设计要求

2.5 设计背景

3.机构方案设计

3.1思路来源

3.2思路流程

3.3方案选择与比较

3.3.1方案选择

3.3.2 方案综合分析

3.3.3主方案分析 4.典型机构的设计和运动分析

4.1轮系设计及分析

4.2移动从动件圆柱凸轮机构设计——理论廓线设计

4.3 设计注意要求

5.动力分析

5.1传动比计算

5.1.1 总传动比计算

5.2.2分配各级传动比

5.2传动参数的计算

5.2.1各零件转速的计算

5.2.2各零件功率的计算

5.2.3各零件输入转矩的计算

5.2.4各构件的传动参数汇总

5.3齿条、齿轮传动

5.4蜗杆上任一点（扇叶安装位置）运动分析：

6.心得体会

7.参考文献

8.附件

1. 摘要

机械原理课程设计旨在让我们在掌握一定理论知识之后，对现实的机械产品进行分析与设计，为了更好地将机械原理课程的理论与实际想结合，我们组设计的研究课题是台式电风扇的摇头机构。此摇头机构由一个电机驱动，通过一定数量的齿轮组成轮系进行传动，可以实现电风扇扇叶在预定的工作角度内转动，有较强的适应性与稳定性。本说明书将首先对我们组设计的电风扇摇头机构以及工作方式借助Matlab等辅助软件进行分析、研究，并进行Pro/E动画仿真模拟，然后对主要构件的具体设计方案、制作方法以及Solidworks三维图样进行展示与说明，最后对整个机构的设计方案进行总结、评价与比较。

台式电风扇摇头装置设计

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整俯仰角。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（在肯定的仰角下随摇杆摇摆）。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.电扇摇摆角度中、仰俯角度Φ与急回系数K的设计要求及任务安排见表。

方案号 电扇摇摆转动 电扇仰俯转动仰角夕/（°） 摆角ψ/（°） 急回系数K

H 115 1.06 27

2.设计任务:

⑴按给定的主要参数，拟定机械传动系统总体方案；

⑵画出机构运动方案简图；

⑶安排蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定他们的基本参数，设计计算几何尺寸；

（4）确定电扇摇摆转动的平面连杆机构的运动学尺寸，它应满意摆角中及急回系数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；⑸编写设计计算说明书；

二.功能分解 明显为完成风扇左右俯仰的吹风过程须要实现下列运动功能要求：

在扇叶旋转的同时扇头能左右摇摆肯定的角度，因此，须要设计相应的左右摇摆机构（本方案设计为双摇杆机构）。

为完成风扇可摇头，可不摇头的吹风过程。因此必需设计相应的离合器机构（本方案设计为滑销离合器机构）。

扇头的俯仰角调整，这样可以增大风扇的吹风范围。因此，须要设计扇头俯仰角调整机构（本方案设计为外置条件按钮）。

三.机构选用 驱动方式采纳电动机驱动。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：

b减速机构选用

功能 执行构件 工艺动作 执行机构

减速 减速构件 周向运动 锥齿轮机构

执行摇头 滑销 上下运动 离合机构

左右摇摆 连杆 左右往复运动 曲柄摇杆机构

俯仰 撑杆 上下运动 滑块机构

图1：锥齿轮减速机构

图2,蜗杆减速机构

由于蜗杆蜗轮啮合齿轮间的相对滑动速度较大,摩擦磨损大,传动效率较低，易出现发热现象,常须要用较贵的减磨耐磨材料来制造蜗轮,制造精度要求高，刀具费用昂贵，成本高。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。2,离合器选用方案一

1 目录

一：设计要求

二：功能分解

三： 机构选用

四：机构组合

五：功能的实现

六：机构的设计

七：传动方案设计

八：方案评价及相关计算

九：小结

十：致谢

十一：参考文献

2 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ψ、仰俯角度φ与急回系数K的设计要求及任务分配见表1.1

方案号

电扇摆动角度ψ/（°） 行程速度变化系数K

A 80 1.01

B 85 1.015

C 90 1.02

D 95 1.025

E 100 1.03

F 105 1.05

表1.1

二：功能分解

显然为完成风扇左右俯仰的吹风过程需要实现下列运动功能要求：

在扇叶旋转的同时扇头能左右摆动一定的角度，因此，需要设计相应的左右摆动机构（本方案设计为双摇杆机构）。

为完成风扇可摇头，可不摇头的吹风过程。因此必须设计相应的离合器机 3 构（本方案设计为滑销离合器机构）。

扇头的俯仰角调节，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（本方案设计为外置条件按钮）。

三：机构选用

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3.1

1，减速机构选用

功能 执行构件 工艺动作 执行机构

减速 减速构件 周向运动 锥齿轮机构

执行摇头 滑销 上下运动 离合机构

左右摆动 连杆 左右往复运动 曲柄摇杆机构

目 录

0.设计任务书………………………………………………3

1.工作原理和工艺动作分解………………………………4

2.根据工艺动作和协调要求拟定运动循环图……………5

3.执行机构选型……………………………………………6

4.机械运动方案的选择和评定……………………………10

5.机械传动系统的速比和变速机构………………………11

6.摇头机构的尺寸设计……………………………………12

7.电风扇摇头机构的三维建模……………………………14

8.电风扇摇头机构速度与加速度分析……………………15

9.参考资料…………………………………………………16

10.设计总结…………………………………………………17

课程设计任务书

机械工程 学院（系、部） 机械大类 专业 机械0904 班级

课程名称： 机械原理课程设计

设计题目： 台式电风扇摇头装置的设计

完成期限：自 2011 年 6 月 24 日至 2011 年 7 月 1 日共 1 周

内

容

及

任

务

设计的任务与主要技术参数

设计台式电风扇摇头装置，电风扇的直径为Φ300，电风扇电动机转速为n=1450r∕min，电风扇摇头周期为T=10s，电风扇摆动角度Ψ=80°行程速度变化系数K=1.01

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，确定其基本参数和几何尺寸；

4. 根据给定的摆角Ψ及行程速度变化系数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的结构方案，并进行分析计算；

5. 提出调解摆角的结构方案，并进行分析计算；