臺式電風(fēng)扇搖頭裝置報告

臺式電風(fēng)扇搖頭裝置 ——北京交通大學(xué)機械原理課程設(shè)計 組長：任思遠(yuǎn) 組員：陶哲承 王宇 指導(dǎo)老師：張英 2012-5-6 臺式電風(fēng)扇搖頭裝置 一、設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù) 設(shè)計臺式電風(fēng)扇擺頭裝置,風(fēng)扇的直徑為Ф300mm，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與急回系數(shù)k 的設(shè)計要求及任務(wù)分配見下表。 臺式電風(fēng)扇擺頭機構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)表 方案號 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k 方案號 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k A 80 1.01 D 95 1.025 B 85 1.015 E 100 1.03 C 90 1,.02 F 105 1.05 二、設(shè)計方案提示 常見的搖頭機構(gòu)有杠桿式、滑板式和撳拔式等。本設(shè)計可采用平面連桿機構(gòu)實現(xiàn)。由裝 在電動機主軸尾部的蝸桿帶動蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸輪和小齒輪做成一體，小齒輪帶動大齒輪，大齒 輪與鉸鏈四桿機構(gòu)的連桿做成一體，并以鉸鏈四桿機構(gòu)的連桿作為原動件，則機架、兩個連 架桿都作擺動，其中一個連架桿相對于機架的擺動即是搖頭動作。機架可取80～90mm。 三、設(shè)計任務(wù) 1.按給定主要參數(shù)，擬定機械傳動系統(tǒng)總體方案，并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖； 2.畫出機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖； 3. 分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計計算幾何尺寸; 4. 解析法確定平面連桿機構(gòu)的運動學(xué)尺寸，它應(yīng)滿足擺角ψ及行程速比系數(shù)k。并對 平面連桿機構(gòu)進行運動分析，繪制運動線圖。驗算曲柄存在條件，驗算最小傳動角（最大壓 力角）； 5.提出調(diào)節(jié)擺角的結(jié)構(gòu)方案，并進行分析計算； 6.編寫設(shè)計計算說明書； 7.學(xué)生可進一步完成臺式電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)的計算機動態(tài)演示驗證。 前言 進入二十一世紀(jì)以來，市場愈加需要各種各樣性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠、價格可靠、效率高、能耗低的機械產(chǎn)品，而決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量、水平、市場競爭能力和經(jīng)濟效益的重要環(huán)節(jié)是產(chǎn)品設(shè)計。機械產(chǎn)品設(shè)計中，首要任務(wù)是進行機械運動方案的設(shè)計和構(gòu)思、各種傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)的選用和創(chuàng)新設(shè)計。 機械理課程設(shè)計能夠培養(yǎng)機械類專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力，是學(xué)生綜合應(yīng)用機械原理課程所學(xué)理論知識和技能解決問題，獲得工程技術(shù)訓(xùn)練必不可少的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。 我們組的設(shè)計題目是臺式電風(fēng)扇搖頭裝置，通過對設(shè)計任務(wù)的討論分析，功能上要求完成左右搖擺和上下仰俯運動。要完成這些功能需要有主動裝置、減速裝置、輪軸轉(zhuǎn)換、四連桿裝置。針對這些裝置我們先選用了許多種機構(gòu)并經(jīng)過分析組裝成了四種方案，經(jīng)過仔細(xì)的分析評價，最后選擇了最合適的方案。 目錄 前言………………………………………………………………………………………… 1 目錄………………………………………………………………………………………… 2 1.設(shè)計題目…………………………………………………………………………………3 2.設(shè)計任務(wù)…………………………………………………………………………………3 3.功能分解…………………………………………………………………………………3 4. 機構(gòu)選用……………………………………………………………………………… 3 4.1減速機構(gòu)選用……………………………………………………………………………3 4.1.1齒輪傳動………………………………………………………………………………3 4.2傳動軸線變換選用………………………………………………………………………4 4.2.1 蝸桿蝸輪機構(gòu)…………………………………………………………………………4 4.2.2 圓錐齒輪傳動…………………………………………………………………………5 4.3搖頭機構(gòu)選用……………………………………………………………………………5 4.3.1四連桿機構(gòu)……………………………………………………………………………5 4.3.2凸輪機構(gòu)………………………………………………………………………………6 4.4電風(fēng)扇上下仰俯機構(gòu)……………………………………………………………………6 5.機構(gòu)組合方案及評價………………………………………………………………… 6 5.1方案一……………………………………………………………………………………6 5.1.1機構(gòu)分解……………………………………………………………………………… 7 5.1.2優(yōu)點…………………………………………………………………………………… 7 5.1.2缺點…………………………………………………………………………………… 7 5.2方案二……………………………………………………………………………………7 5.2.1機構(gòu)分解……………………………………………………………………………… 7 5.2.2優(yōu)點…………………………………………………………………………………… 7 5.2.3缺點…………………………………………………………………………………… 7 5.3方案三……………………………………………………………………………………7 5.3.1 機構(gòu)分解……………………………………………………………………………… 8 5.3.2優(yōu)點………………………………………………………………………………………8 5.3.3缺點………………………………………………………………………………………8 5.4方案四…………………………………………………………………………………… 8 5.4.1 機構(gòu)分解…………………………………………………………………………………9 5.4.2優(yōu)點………………………………………………………………………………………9 5.4.3缺點………………………………………………………………………………………9 6.傳動比設(shè)計…………………………………………………………………………………9 6.1齒輪機構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………………………9 6.2蝸輪蝸桿輪系設(shè)計…………………………………………………………………………9 7.機構(gòu)參數(shù)計算…………………………………………………………………………… 10 7.1雙搖桿機構(gòu)設(shè)計………………………………………………………………………… 10 8.設(shè)計方案改進…………………………………………………………………………… 11 9.最終方案設(shè)計及其參數(shù)……………………………………………………………… 12 10. 小結(jié)………………………………………………………………………………………14 11. 致謝………………………………………………………………………………………15 參考目錄………………………………………………………………………………………16 臺式電風(fēng)扇搖頭裝置 1．設(shè)計題目 一、設(shè)計題目及原始數(shù)據(jù) 設(shè)計臺式電風(fēng)扇擺頭裝置,風(fēng)扇的直徑為Ф300mm，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與急回系數(shù)k 的設(shè)計要求及任務(wù)分配見下表。 臺式電風(fēng)扇擺頭機構(gòu)設(shè)計數(shù)據(jù)表 方案號 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k 方案號 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k A 80 1.01 D 95 1.025 B 85 1.015 E 100 1.03 C 90 1,.02 F 105 1.05 2．設(shè)計任務(wù) 1.按給定主要參數(shù)，擬定機械傳動系統(tǒng)總體方案，并在圖紙上畫出傳動系統(tǒng)圖； 2.畫出機構(gòu)運動方案簡圖和運動循環(huán)圖； 3. 分配蝸輪蝸桿、齒輪傳動比，確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計計算幾何尺寸; 4. 解析法確定平面連桿機構(gòu)的運動學(xué)尺寸，它應(yīng)滿足擺角ψ及行程速比系數(shù)k。并對 平面連桿機構(gòu)進行運動分析，繪制運動線圖。驗算曲柄存在條件，驗算最小傳動角（最大壓 力角）； 5.提出調(diào)節(jié)擺角的結(jié)構(gòu)方案，并進行分析計算； 6.編寫設(shè)計計算說明書； 7.學(xué)生可進一步完成臺式電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)的計算機動態(tài)演示驗證。 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)扇的擺頭動作，需實現(xiàn)下列運動功能要求： ⑴.風(fēng)扇需要按運動規(guī)律做左右擺動，因此需要設(shè)計相應(yīng)的擺動機構(gòu)。 ⑵.風(fēng)扇需要做上下俯仰，因此需要設(shè)計相應(yīng)的俯仰機構(gòu)。 ⑶.風(fēng)扇需要轉(zhuǎn)換傳動軸線和改變轉(zhuǎn)速，因此需要設(shè)計相應(yīng)的齒輪系機構(gòu)。此外，還要滿足傳動性能要求： 表1 設(shè)計參數(shù)表 方案號 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k 方案號 電扇擺角ψ 急回系數(shù)k A 80 1.01 D 95 1.025 B 85 1.015 E 100 1.03 C 90 1,.02 F 105 1.05 4．機構(gòu)選用 臺式電風(fēng)扇搖頭機構(gòu)常見的有杠桿式、滑板式等，可以將風(fēng)扇的搖頭動作分解為風(fēng)扇左右擺動和風(fēng)扇上下俯仰運動。 要完成左右擺動需要完成減速、傳動軸線變換、左右擺動、上下俯仰運動，可以分別選用以下機構(gòu)。減速機構(gòu)可以選用齒輪傳動、帶輪傳動、鏈輪傳動等；傳動軸線變換可以選用蝸桿蝸輪、錐齒輪等；風(fēng)扇搖擺轉(zhuǎn)動可采用平面連桿實現(xiàn)。以雙搖桿機構(gòu)的連桿作為主動件（即風(fēng)扇轉(zhuǎn)自通過蝸桿蝸輪帶動連桿傳動），則其中一個連架桿的擺動即實現(xiàn)風(fēng)扇的左右擺動（風(fēng)扇安裝在連架桿上）。 4.1減速機構(gòu)選用 4.1.1 齒輪傳動 圖1 內(nèi)嚙合齒輪機構(gòu) 圖2 外嚙合齒 齒輪機構(gòu)是最常見的減速機構(gòu)，考慮到風(fēng)扇頭尺處的限制，我們選擇了內(nèi)嚙合齒輪。我們還考慮到可以用帶傳動和鏈傳動來減速，但由于風(fēng)扇尺寸限制均舍棄。 4.2傳動軸線變換選用 4.2.1 蝸桿蝸輪機構(gòu) 圖3 蝸桿蝸輪機構(gòu) 圖3 蝸桿蝸輪機構(gòu) 4.2.2 圓錐齒輪傳動 圖4 直齒圓錐齒輪傳動 4.3搖頭機構(gòu)選用 4.3.1 四連桿機構(gòu) 圖5 四桿機構(gòu) 4.3.2 凸輪機構(gòu) 圖6凸輪機構(gòu) 四連桿機構(gòu)特點：機構(gòu)簡單，加工方便，成本低，運動較平穩(wěn)； 凸輪機構(gòu)制造較為困難，加工成本高，且易磨損，存在沖擊，運動不平穩(wěn)，產(chǎn)生噪音。所以我們選擇舍棄凸輪機構(gòu)，而選擇了四連桿機構(gòu). 4.4 電風(fēng)扇上下仰俯機構(gòu) 左右搖擺發(fā)生在水平面內(nèi)，而上下仰俯發(fā)生在縱向平面內(nèi)，兩者運動形式相同，只不過，運動平面不同，所以可以用同以機構(gòu)來實現(xiàn)。 如果左右搖擺和上下仰俯都由四連桿機構(gòu)或凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)，那這個風(fēng)扇尺寸將十分龐大，參照市場上同類臺式電風(fēng)扇，我們還是采用活動鉸鏈和仰俯按鈕來實現(xiàn)。 5．機構(gòu)組合方案及評價 5.1方案一： 圖7 機構(gòu)組合方案一運動簡圖 該設(shè)計方案包括兩臺電動機作為主動件（其中風(fēng)扇葉片和轉(zhuǎn)盤分別由兩臺電動機提供動力），采用四連桿機構(gòu)來實現(xiàn)左右搖擺以及急回運動。 5.1.1機構(gòu)分解： 風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動：電動機一； 左右搖擺：四連桿機構(gòu)和電動機二； 減速機構(gòu)（與轉(zhuǎn)盤相連）：齒輪箱。 5.1.2優(yōu)點： 機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，葉片轉(zhuǎn)動與左右搖擺機構(gòu)分離，減輕了風(fēng)扇頭部的重量； 5.1.2缺點： 需要兩臺電動機提供動力，成本高； 5.2方案二： 圖8 機構(gòu)組合方案二運動簡圖 該設(shè)計方案采用了齒輪箱來減小輸出速度，蝸輪蝸桿來實現(xiàn)減速和傳動軸的變換即速度方向的變換。 5.2.1機構(gòu)分解： 減速：齒輪箱和蝸輪蝸桿機構(gòu)； 運動軸變換：蝸輪蝸桿機構(gòu)； 左右搖擺：平面四桿機構(gòu)。 5.2.2優(yōu)點： a．主動件只用了一臺電動機即用一臺電動機實現(xiàn)風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動和左右搖擺； b．蝸輪蝸桿傳動平穩(wěn)，嚙合沖擊小，由于蝸桿的齒數(shù)少，故單級傳動可獲得較大的傳動比（可達(dá)1000），且結(jié)構(gòu)緊湊； c．有自鎖現(xiàn)象。 5.2.3缺點： 由于蝸桿蝸輪嚙合輪齒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，常用較貴的減摩耐磨材料來制造蝸輪，成本較高。 5.3方案三： 圖9 機構(gòu)組合方案三運動簡圖 該設(shè)計方案同樣使用了齒輪減速箱以及平面四連桿機構(gòu)來實現(xiàn)左右搖擺，不同的是使用了直齒圓錐齒輪來減速和實現(xiàn)運動軸的變換。 5.3.1 機構(gòu)分解： 減速：齒輪箱和直齒圓錐齒輪機構(gòu)； 運動軸變換：直齒圓錐齒輪機構(gòu)； 左右搖擺：平面四桿機構(gòu)。 5.3.2優(yōu)點： 主動件也只用了一臺電動機即用一臺電動機實現(xiàn)風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動和左右搖擺； 5.3.3缺點： 一般錐齒輪傳動比在1～10 范圍內(nèi)，傳動比較大時，齒輪所占的空間也較大； 5.4方案四： 圖10 機構(gòu)組合方案四運動簡圖 該方案與前幾個方案不同之處在與沒有采用四連桿機構(gòu)，而用凸輪機構(gòu)來實現(xiàn)左右搖擺。 5.4.1 機構(gòu)分解： 減速機構(gòu)：齒輪箱和蝸桿蝸輪機構(gòu)； 運動軸變換：蝸輪蝸桿機構(gòu)； 左右搖擺：凸輪機構(gòu)。 5.4.2優(yōu)點： 較前幾個方案，機構(gòu)簡單緊湊，響應(yīng)快速。 5.4.3缺點： 使用凸輪機構(gòu)制造困難，易磨損，有沖擊，運動不穩(wěn)定，而且成本較高。 對以上幾個方案的綜合分析，由于尺寸的限制，選用內(nèi)齒輪傳動作為減速機構(gòu)；一般圓柱齒輪或錐齒輪的傳動比在1～10范圍內(nèi)，因此傳動比愈大，齒輪所占的空間也就相對增大，而蝸桿蝸輪沒有這個缺點，所以運動軸轉(zhuǎn)換機構(gòu)選用蝸桿蝸輪機構(gòu)；左右搖擺機構(gòu)我們選用四桿機構(gòu)，因為凸輪機構(gòu)制造較為困難，加工成本高，且易磨損，存在沖擊，運動不平穩(wěn)，產(chǎn)生噪音，而四連桿機構(gòu)特點具有機構(gòu)簡單，加工方便，成本低，運動較平穩(wěn)的特點。所以我們選擇舍棄凸輪機構(gòu)，而選擇了四連桿機構(gòu)選，我們最終選擇了方案二，以下是對該方案的參數(shù)設(shè)計。 6．傳動比設(shè)計 在左右搖擺機構(gòu)中，蝸輪帶動連桿做勻速圓周運動，當(dāng)蝸輪旋轉(zhuǎn)一周時電扇擺動一個周期。由于電扇電動機轉(zhuǎn)速n＝1450r/min，而電扇搖頭周期t=10s即擺動周期為6 r/min，則傳動比.而蝸輪蝸桿的傳動比（蝸桿帶動蝸輪）5-70，最大為80，無法達(dá)到，必須經(jīng)變速機構(gòu)減速，這里選擇齒輪減速。 兩者共同作用達(dá)到理想傳動比。以下是對齒輪機構(gòu)和蝸輪蝸桿的設(shè)計： 6.1齒輪機構(gòu)設(shè)計 這里齒輪嚙合選項擇的是內(nèi)嚙合，為了避免發(fā)生根切現(xiàn)象，齒輪最齒數(shù)為 當(dāng) 、時，。 在這里我們?nèi)?，主動齒輪，；被動齒輪，；傳動比為25。 6.2蝸輪蝸桿輪系設(shè)計 蝸桿分度圓直徑取，，；蝸輪 ,;則蝸輪蝸桿的傳動比為； 綜上，齒輪機構(gòu)和蝸桿蝸輪構(gòu)成的復(fù)合輪系，其傳動比為.符合設(shè)計要求。 圖11 齒輪機構(gòu)和蝸輪蝸桿機構(gòu) 7．機構(gòu)參數(shù)計算 7.1雙搖桿機構(gòu)設(shè)計 由于雙搖桿機構(gòu)并不常見，直接設(shè)計存在一定的困難，可以通過機架轉(zhuǎn)換來設(shè)計： 圖12 雙搖桿機構(gòu) 圖13 曲柄搖桿機構(gòu) 圖12為雙搖桿機構(gòu)，連桿為輸入構(gòu)件，連架桿為輸出構(gòu)件，設(shè)連架桿的絕對速度為，即連架桿相對于機架的角速度為，則機架相對于該連架桿的角速度為，那么當(dāng)連架桿轉(zhuǎn)過時，機架相對于連架桿也轉(zhuǎn)過，也就是說如果以該連架桿為機架即圖13（為曲柄搖桿機構(gòu)），其它條件不變，設(shè)計所得的尺寸就是實際問題的尺寸。 Ⅰ. (1)由行程系數(shù)計算極位夾角。由式知 （2）在設(shè)計受力較大的急回運動的曲柄搖桿機構(gòu)時，一般希望其最小傳動角具有最大值，這時可以利用《機械設(shè)計手冊》中第4-54頁的圖4-2-5來設(shè)計。設(shè)計時，設(shè)已知行程速度變化系數(shù) 和搖桿擺角，可由《機械設(shè)計手冊》中第4-54頁的圖4-2-5查得可能的最小傳動角的最大值及的大小，再計算各桿的相對長度： 的絕對長度。 I. 按設(shè)計要求，行程系數(shù)k=1.01，擺動角度φ=80，不妨取，由《機械設(shè)計手冊》中4-54頁圖4-2-5可查的maxγmin≈50，β=10，則 =0.9 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.1512 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=0.993 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.2362 取,則a=28.8mm，b=189.4mm,d=190.7mm. 3）檢驗曲柄存在條件 四連桿機構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿足桿長條件即最短桿最長桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時，如圖12，由于連桿上的兩個轉(zhuǎn)動副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)。 Ⅱ. 按設(shè)計要求，行程系數(shù)k=1.015，擺動角度φ=85，不妨取，由《機械設(shè)計手冊》中4-54頁圖4-2-5可查的maxγmin≈48，β=10，則 =1.34 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.168 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=0.995 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.2492 取,則a=30.36mm，b=179.8mm,d=180.7mm. 3）檢驗曲柄存在條件 四連桿機構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿足桿長條件即最短桿最長桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時，如圖12，由于連桿上的兩個轉(zhuǎn)動副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)。 Ⅲ. 按設(shè)計要求，行程系數(shù)k=1.02，擺動角度φ=90，不妨取，由《機械設(shè)計手冊》中4-54頁圖4-2-5可查的maxγmin≈45，β=10，則 =1.78 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.186 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=0.9976 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.2642 取,則a=31.7mm，b=170.1mm,d=170.5mm. 3）檢驗曲柄存在條件 四連桿機構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿足桿長條件即最短桿最長桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時，如圖12，由于連桿上的兩個轉(zhuǎn)動副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)。 Ⅳ. 按設(shè)計要求，行程系數(shù)k=1.025，擺動角度φ=95，不妨取，由《機械設(shè)計手冊》中4-54頁圖4-2-5可查的maxγmin≈40，β=10，則 =2.22 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.206 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=0.999 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.2802 取,則a=33.1mm，b=160.5mm,d=160.7mm. 雖然，該四連桿機構(gòu)受力不是很大，無礙。不會發(fā)生自鎖。 3）檢驗曲柄存在條件 四連桿機構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿足桿長條件即最短桿最長桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時，如圖12，由于連桿上的兩個轉(zhuǎn)動副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)。 Ⅴ. 按設(shè)計要求，行程系數(shù)k=1.03，擺動角度φ=100，不妨取，由《機械設(shè)計手冊》中4-54頁圖4-2-5可查的maxγmin≈39，β=10，則 =2.66 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.228 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=1 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.2992 取,則a=31mm，b=150.5mm,d=150.5mm. 雖然，該四連桿機構(gòu)受力不是很大，無礙。不會發(fā)生自鎖。 3）檢驗曲柄存在條件 四連桿機構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿足桿長條件即最短桿最長桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時，如圖12，由于連桿上的兩個轉(zhuǎn)動副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)。 Ⅵ. 按設(shè)計要求，行程系數(shù)k=1.05，擺動角度φ=105，不妨取，由《機械設(shè)計手冊》中4-54頁圖4-2-5可查的maxγmin≈36，β=10，則 =4.39 ad=sin(802)sin(0.92+10)/cos(802-0.92)=0.262 bd=sin(802)cos(802)/sin(802)=1.008 (cd)2=(ad+bd)2+1-2ad+bdcos10=0.3342 取,則a=35.3mm，b=135.8mm,d=134.7mm. 雖然，該四連桿機構(gòu)受力不是很大，無礙。不會發(fā)生自鎖。 3）檢驗曲柄存在條件 四連桿機構(gòu)有曲柄的條件為 a， 各桿應(yīng)滿足桿長條件即最短桿最長桿之和應(yīng)小于其他兩桿之和； b， 期最短桿為連架桿或機架。 在圖13中顯然,又有桿a為連架桿，滿足曲柄存在條件。 當(dāng)最短桿為連桿時，如圖12，由于連桿上的兩個轉(zhuǎn)動副都是周轉(zhuǎn)副，故連桿能相對于兩連架桿作整周回轉(zhuǎn)，這一特性正適合于風(fēng)扇的搖頭機構(gòu)。 8．設(shè)計方案改進 對以上方案進行總體分析，發(fā)現(xiàn)可能存在以下問題： 1)最小傳動角太小即； 2)減速機構(gòu)中齒輪分度圓直徑，而風(fēng)扇的直徑只有，為了這個解決問題，我們將一對內(nèi)嚙合齒輪改為兩對嚙合齒輪，如圖 圖14齒輪機構(gòu) 在這里我們?nèi)?，主動齒輪，；被動齒輪，；主動齒輪，；被動齒輪，；蝸桿分度圓直徑取，，；蝸輪 ,;則總個減速機構(gòu)的傳動比為。 9．最終方案設(shè)計及其參數(shù) 經(jīng)過對各機構(gòu)和方案的分析評價，我們確定了最終方案，其裝配圖如下。在風(fēng)扇軸上裝有蝸桿，風(fēng)扇轉(zhuǎn)動時蝸桿帶動蝸輪回轉(zhuǎn)，使連架桿及其固裝于該桿上的風(fēng)扇殼體一起往復(fù)擺動，以實現(xiàn)風(fēng)扇的搖頭。 圖15 風(fēng)扇總體機構(gòu)圖 其中標(biāo)注1——風(fēng)扇葉片，2——電動機，3、4、5、6——內(nèi)嚙合齒輪， 7——蝸桿蝸輪機構(gòu)，8——四連桿機構(gòu)；設(shè)計參數(shù)為下表： 表2 齒輪及蝸桿蝸輪尺寸參數(shù) 模數(shù) 齒數(shù)（個） 分度圓直徑（mm） 3-齒輪 1 18 18 4-齒輪 1 30 30 5-齒輪 1 18 18 6-齒輪 1 30 30 7-蝸桿 1 3 18 7-蝸輪 1 29 29 表3 四連桿機構(gòu)參數(shù) 　 桿a 桿b 桿c 桿d 桿長（mm） 28.8 189.4 45 190.7 桿長（mm） 30.36 179.8 45 180.7 桿長（mm） 31.7 170.1 45 170.5 桿長（mm） 33.1 160.5 45 160.7 桿長（mm） 31 150.5 45 150.5 桿長（mm） 35.3 135.8 45 134.7 該方案是我們經(jīng)過仔細(xì)分析，綜合評價所得，它具有思路簡單、清晰，能滿足預(yù)定的設(shè)計要求。 10．小結(jié) 該臺式電風(fēng)扇搖頭裝置的設(shè)計方案是按照設(shè)計任務(wù)書的要求設(shè)計的。設(shè)計思路簡單、清晰，能滿足預(yù)定的設(shè)計要求。 臺式電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計是一個自主開發(fā)的題目，我們嚴(yán)格按照課程設(shè)計要求，從設(shè)計目的和設(shè)計任務(wù)入手，進行運動分解和功能分析，然后根據(jù)各分運動來選取常見的機構(gòu)并進行分析評價，如搖頭機構(gòu)的選用，凸輪機構(gòu)和四連桿機構(gòu)都能完成左右往復(fù)搖擺動作，但由于凸輪機構(gòu)制造較為困難，加工成本高，且易磨損，存在沖擊，運動不平穩(wěn)，產(chǎn)生噪音，而四連桿機構(gòu)特點具有機構(gòu)簡單，加工方便，成本低，運動較平穩(wěn)的特點。所以我們選擇舍棄凸輪機構(gòu)，而選擇了四連桿機構(gòu)。將各方案進行綜合評價，我們選擇了方案二。最后對齒輪箱和蝸桿蝸輪的傳動比以及四連桿機構(gòu)的桿長進行了設(shè)計，并確定了相關(guān)參數(shù)。 總體來說，該機構(gòu)已達(dá)到了設(shè)計要求，完成了預(yù)定的目的和任務(wù)，設(shè)計合理且符合實際，可操作性強。但也還存在一些問題。如四連桿機構(gòu)的最小傳動角太小，以及四連桿機構(gòu)只設(shè)計了其長度，沒有考慮其他尺寸。 機械原理課程設(shè)計是我們進入大學(xué)以來的第一個課程設(shè)計，始終保持了良好的科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，雖然為期時間不是很長，但受益匪淺，從最開始的一頭霧水，通過團隊成員的熱烈討論后，問題開始漸漸清晰，方案也由零個到一個，再到多個，這次設(shè)計使我深深的體會到個人的力量是渺小的，團隊的力量是巨大的。設(shè)計的成敗決定于團隊的配合是否到位。 在以后的學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，要努力培養(yǎng)團隊意識。 11．致謝 本課題在選題及設(shè)計過程中得到張涵老師的悉心指導(dǎo)，在這里表示感謝；也感謝我們團隊成員的積極配合和團結(jié)合作。如果沒有你們，這個設(shè)計將不可能完成。還要特別感謝我的室友們，是他們讓我在遇到不能理解或操作問題時給我提供了許多好的建議，使我少走了不少彎路。也正是在他們的集思廣益中，這個方案才得以順利完成，充分發(fā)揮了集體的智慧，解決了許多我們自己很困惑的難題。 參考目錄 [1] 孫桓，陳作模主編．機械原理．北京：高等教育出版社，2006 [2]裘建新主編。機械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書. 北京：高等教育出版社，2005 [3] 曲繼方主編．機械原理課程設(shè)計．北京：機械工業(yè)出版社，1989 [4] 成大先主編．機械設(shè)計手冊．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.11