臺式電風扇搖頭機構(gòu)設(shè)計[共36頁]

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1、課程設(shè)計 課程設(shè)計 臺式電風扇搖頭裝置機構(gòu) 姓 名：_____________ 學 號：_____________ 專 業(yè)：_____________ 指導教師：_____________ 臺式電風扇搖頭裝置機構(gòu)設(shè)計 摘要 電風扇搖頭裝置設(shè)計是從電風扇設(shè)計開始的，也是電風扇設(shè)計中最重要的部分，對于電風扇的研究，國內(nèi)外已有不少的研究成果，但在創(chuàng)新這一塊做的還不夠, 還有待進一步完善。 本文首先對搖頭電風扇的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀以及其類型和特點進行了介紹，然后介紹了設(shè)計準則, 提出方案擬定, 并選擇最優(yōu)方案,主要是現(xiàn)有的電風扇搖頭裝置中平面搖桿機

2、構(gòu)，包括平面搖桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計原理、設(shè)計原則；其次根據(jù)已知原動機的轉(zhuǎn)速, 分配傳動比，選擇合適的機構(gòu), 如蝸輪蝸桿機構(gòu)以及齒輪機構(gòu), 根據(jù)傳動比確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計計算幾何尺寸,再次采用圖解法, 根據(jù)已知條件(極位夾角, 搖桿速度等)設(shè)計平面四桿機構(gòu), 然后在實驗室組建仿真機構(gòu)模型, 觀察所設(shè)計的尺寸是否滿足所需的運動軌跡，再就制作臺式電風扇搖頭平面機構(gòu)的計算機動態(tài)演示, 通過圖解法研究各桿件的運動, 進行運動分析, 最后總結(jié)并講述了電風扇的未來展望。 關(guān)鍵詞： 平面搖桿機構(gòu)，傳動比, 蝸輪蝸桿, 齒輪傳動, 運動分析 ,動態(tài)演示

3、 目錄 第一章 引言 4 1.2.2 電風扇工作原理 5 第二章 電風扇搖頭機構(gòu)的設(shè)計 6 2.1 電風扇搖頭機構(gòu)設(shè)計概述 6 2.2 電風扇搖頭裝置設(shè)計原則[1 6 2.3 電風扇搖頭裝置方案擬定[2] 7 2.3.1 方案 Ⅰ (平面連桿搖頭機構(gòu)) 7 2.3.2 方案Ⅱ (另一種平面連桿搖頭機構(gòu)) 7 2.3.3 對比分析選擇方案 8 第三章機構(gòu)的設(shè)計 9 3.1 鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計[5 9 3.1.1 鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和基本形式 9 3.1.2平面雙搖桿機構(gòu)的分類和極限位置分析 9 3.1.3 四桿位置和尺寸的確定 10 3

4、.2 原動機的選擇和傳動比的分配[6] 11 3.2.1 原動機的選擇 12 3.2.2 傳動比的分配 14 3.3 蝸輪蝸桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點[6 14 3.3.1蝸輪蝸桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點 14 3.3.2 蝸輪蝸桿機構(gòu)的幾何尺寸計算 14 3.3.3 渦輪蝸桿建模 16 3.4 齒輪機構(gòu)的設(shè)計 17 3.4.1 齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點和選用原則 17 3.4.2 齒輪機構(gòu)的幾何尺寸計算 17 3.4.3 齒輪機構(gòu)的建模 18 第四章 平面連桿機構(gòu)的運動分析 19 4.1 概述 19 4.2 平面連桿機構(gòu)的運動分析[8] 19 第五章 電風扇整體模型的建立 24

5、 5.1 電風扇零件的模型建立 24 第六章 參考文獻 33 第一章 引言 1.1 電風扇發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 近年來，相較人們對空調(diào)的普遍關(guān)注，電風扇市場就有點門庭冷落。但空調(diào)高耗電量且封閉空間的弊端，使得通風效果相對較好、功耗相對較低的電風扇仍然存在很大的市場。所以有必要研究電風扇的發(fā)展。 電風扇又稱電扇，用于散熱，夏天用它來清涼為好,還可用來驅(qū)散室內(nèi)熱氣。1882年，美國紐約的克羅卡日卡齊斯發(fā)動機廠的主任技師休伊斯卡茨霍伊拉，最早發(fā)明了商品化的電風扇。 1908

6、年，美國的埃克發(fā)動機及電氣公司，研制成功世界上最早的齒輪驅(qū)動左右搖頭的電風扇, 這種電風扇防止了不必要的三百六十度轉(zhuǎn)頭送風，而成為以后銷售的主流。如今，電風扇已一改人們印象中的傳統(tǒng)形象，在外觀和功能上都更追求個性化，塔式氣流扇尊貴典雅，卡通臺扇嬌巧可愛，而電腦控制、自然風、睡眠風、負離子功能等這些本屬于空調(diào)器的功能，也被眾多的電風扇廠家拿來做文章，并在此基礎(chǔ)上增加了照明、驅(qū)蚊等更多的實用功能。據(jù)統(tǒng)計，市場成熟度頗高的電風扇行業(yè)在國內(nèi)仍然存在著相當大的市場容量，但由于這個行業(yè)技術(shù)比較陳舊，外觀固定單一，市場上常見的落地扇、轉(zhuǎn)頁扇、臺扇、壁扇、樓頂扇、吊扇這幾個傳統(tǒng)類型電風扇的外觀和功能的同質(zhì)化現(xiàn)

7、象十分嚴重，嚴重影響和制約了這個市場的發(fā)展和提升。但近年來一些主流企業(yè)開始有所覺察，他們通過積極創(chuàng)新，突破老式的傳統(tǒng)設(shè)計，紛紛開發(fā)出了一系列更富創(chuàng)新力，更具差異化個性的新產(chǎn)品，以求繼續(xù)做大蛋糕和進行產(chǎn)品升級。 1.2電風扇的結(jié)構(gòu)與工作原理 1.2.1 電風扇的結(jié)構(gòu) 如圖1.1所示, 臺扇由扇葉、網(wǎng)罩、扇頭、調(diào)速機構(gòu)、底座等部分組成, 扇頭是臺扇中最復雜、最重要的部件，由電動機、前后端蓋及搖頭機構(gòu)等構(gòu)成, 而吊扇主要由扇頭、上下罩、吊桿、吊攀以及獨立安裝的調(diào)速器組成。轉(zhuǎn)頁扇由于導風輪的作用，使其送出的風風力柔和，舒適宜人。

8、 圖 1.1 臺扇的基本結(jié)構(gòu) 1.2.2 電風扇工作原理 電風扇工作時（假設(shè)房間與外界沒有熱傳遞）室內(nèi)的溫度不僅沒有降低，反而會升高。讓我們一塊來分析一下溫度升高的原因：電風扇工作時，由于有電流通過電風扇的線圈，導線是有電阻的，所以會不可避免的產(chǎn)生熱量向外放熱，故溫度會升高。但人們?yōu)槭裁磿杏X到?jīng)鏊?？因為人體的體表有大量的汗液，當電風扇工作起來以后，室內(nèi)的空氣會流動起來，所以就能夠促進汗液的急速蒸發(fā)，結(jié)合“蒸發(fā)需要吸收大量的熱量”，故人們會感覺到?jīng)鏊?風扇在轉(zhuǎn)動時，扇葉后面空氣的流速要慢于扇葉前面空氣的流速，這樣后面空氣的壓力就比前面的大，這個壓力差，就推動空氣向

9、前，形成風了。 第二章 電風扇搖頭機構(gòu)的設(shè)計 2.1 電風扇搖頭機構(gòu)設(shè)計概述 搖頭機構(gòu)由減速機構(gòu)、連桿機構(gòu)、控制機構(gòu)與過載保護裝置組成，形式有兩種:離合式與撥式。隨著時代的發(fā)展, 電風扇的搖頭機構(gòu)也不僅僅限于這些, 例如就有一種電風扇搖頭機構(gòu)，包括電動機、齒箱總成、搖頭連桿，電動機及齒箱總成安裝在Ｙ型支架上，Ｙ型支架固定在連接頭上，其中搖頭連桿一端與Ｙ型支架連接，另一端通過傳動機構(gòu)與齒箱總成連接。所述的傳動機構(gòu)是受齒箱總成控制的做旋轉(zhuǎn)運動的上下曲柄蓋，曲柄蓋與連桿配合推動電風扇做復合搖頭運動。由于采用機械式傳動取代了同步電

10、機，使性能更穩(wěn)定、質(zhì)量更可靠，且結(jié)構(gòu)簡單、成本低。還有一種可調(diào)搖頭角度的電風扇搖頭機構(gòu), 包括連于連桿一端的搖臂輪，以及活動連于撥輪墊孔內(nèi)的中心軸, 實現(xiàn)了電風扇搖頭擺動角度的方便調(diào)整且結(jié)構(gòu)緊湊，適用于室內(nèi)放置電風扇不同的位置要求，提高了電風扇的使用效率。所以電風扇搖頭裝置多種多樣, 而且是在不斷創(chuàng)新的。 2.2 電風扇搖頭裝置設(shè)計原則[1] 1) 各構(gòu)件應(yīng)最簡化, 使電風扇尾部裝在小的殼體中; 2) 各構(gòu)件之間安排合理的位置,以免相互干擾; 3) 搖頭應(yīng)平穩(wěn); 4) 發(fā)動機也應(yīng)跟隨搖頭裝置搖擺; 5) 應(yīng)使整體結(jié)構(gòu)美觀; 6) 自動擺頭、送風角度可調(diào);

11、 7) 噪音低、可定時。 2.3 電風扇搖頭裝置方案擬定[2] 考慮到執(zhí)行機構(gòu)的速度較低和電動機的經(jīng)濟性，選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動機。臺式電風扇搖頭裝置的主要機構(gòu)是鉸鏈四桿機構(gòu)的運動?？梢杂卸喾N多樣的設(shè)計方案，圖2.1—2.4給出了四種可用于搖頭裝置運動的執(zhí)行機構(gòu)方案。 2.3.1 方案 Ⅰ (平面連桿搖頭機構(gòu)) 圖 2.3 平面四桿搖頭機構(gòu) 圖2.3所示為電風扇搖頭機構(gòu)原理，電動機外殼作為其中的一根搖桿AB，蝸輪作為連桿BC，構(gòu)成雙搖桿機構(gòu)ABCD。蝸桿隨扇葉同軸轉(zhuǎn)動，帶動BC作為主動件繞C點擺動，使搖桿AB帶電動機及扇葉一起擺動，實現(xiàn)一臺

12、電動機同時驅(qū)動扇葉和搖頭機構(gòu)。該方案主要特點： （1）是一種平面連桿機構(gòu)，機構(gòu)簡單，加工方便，能承受較大載荷; （2）有渦輪蝸桿機構(gòu)，傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動性平穩(wěn)，無噪聲，反形成具有自鎖性， 但傳動效率低，磨損較嚴重，蝸桿軸向力大; （3）工作行程中，能使搖頭裝置控制符合要求。 2.3.2 方案Ⅱ (另一種平面連桿搖頭機構(gòu)) 圖 2.4 平面四桿搖頭機構(gòu) 如圖2.4所示上面一種搖頭機構(gòu)方案和傳動比的大小，方案Ⅱ應(yīng)用在傳動比大的運動機構(gòu)中。由已知條件和運動要求進行四連桿機構(gòu)的尺寸綜合，計算電動機功率、連桿機構(gòu)設(shè)計等，繪出機械系統(tǒng)運動方案的電風扇的搖

13、頭機構(gòu)中，電機裝在搖桿1上，鉸鏈B處裝有一個蝸輪。電機轉(zhuǎn)動時，電機軸上的蝸桿帶動蝸輪, 蝸輪與小齒輪空套在同一根軸上,再由小齒輪帶動大齒輪, 而大齒輪固定在連桿上, 從而迫使連桿2繞B點作整周轉(zhuǎn)動，使連架桿1和3作往復擺動，達到風扇搖頭的目的。它具有方案Ⅰ的特點。 2.3.3 對比分析選擇方案 對以上四種方案進行比較, 綜合其優(yōu)缺點, 本次設(shè)計選用方案Ⅱ,原因如下: 1) 采用平面連桿機構(gòu), 使結(jié)構(gòu)簡單; 2) 有蝸輪蝸桿機構(gòu)，傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動性平穩(wěn)，無噪聲，反形成具有自鎖性，但傳動效率低，磨損較嚴重，蝸桿軸向力大; 3) 齒輪的應(yīng)用使整個傳動系統(tǒng)的傳動比減小;

14、4）整個機構(gòu)簡單，加工方便，節(jié)省成本。 第三章機構(gòu)的設(shè)計 3.1 鉸鏈四桿機構(gòu)的設(shè)計[5] 3.1.1 鉸鏈四桿機構(gòu)的組成和基本形式 如圖3.1所示，鉸鏈四桿機構(gòu)是由轉(zhuǎn)動副將各構(gòu)件的頭尾聯(lián)接起的封閉四桿系統(tǒng)，并使其中一個構(gòu)件固定而組成。被固定件4稱為機架，與機架直接鉸接的兩個構(gòu)件1和3稱為連架桿，不直接與機架鉸接的構(gòu)件2稱為連桿。連架桿如果能作整圈運動就稱為曲柄，否則就稱為搖桿。其類型可分為: 圖 3.1 鉸鏈四桿機構(gòu) 1) 曲柄搖桿機構(gòu): 在鉸鏈四桿機構(gòu)中,若兩個連架桿中的一個為

15、曲柄,另一個為搖桿, 則稱之為曲柄搖桿機構(gòu)。 2) 雙曲柄機構(gòu): 在鉸鏈四桿機構(gòu)中, 若兩個連架桿均為曲柄, 則稱為雙曲柄機構(gòu). 當兩曲柄的長度相等且平行 (即其他兩桿的長度也相等) 時, 稱為平行雙曲柄機構(gòu). 若雙曲柄機構(gòu)的對邊桿長都相等, 但不平行, 則稱為反向雙曲柄機構(gòu)。 3) 雙搖桿機構(gòu): 在鉸鏈四桿機構(gòu)中, 若兩個連架桿均為搖桿, 則稱之為雙搖桿機構(gòu)， 其中在電風扇搖頭裝置中用到了雙搖桿機構(gòu)。 3.1.2平面雙搖桿機構(gòu)的分類和極限位置分析 按組成它的各桿長度關(guān)系可分成兩類， 第一類是符合曲柄存在條件, 即符合格拉肖夫準則的四桿運動鏈, 而以其最短桿對邊的桿

16、為機架組成的雙搖桿機構(gòu)。 第二類是不符合曲柄存在條件, 即最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和的四桿運動鏈, 以其任意一桿為機架構(gòu)成的雙搖桿機構(gòu)。 雙搖桿機構(gòu)是鉸鏈四桿機構(gòu)中常見的形式之一, 在機械中有特殊曲柄存在的條件,機構(gòu)若成為雙搖桿機構(gòu), 可通過兩種途徑來實現(xiàn): (1) 各桿長度滿肖夫判別式, 即最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。且以最短桿的對邊為機架, 即可得到雙搖桿機構(gòu)。根據(jù)低副運動的可逆性原則, 由于此時最短桿是雙整轉(zhuǎn)副件, 所以, 連桿與兩搖桿之間的轉(zhuǎn)動副仍為整轉(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

17、桿重疊共線, 如圖3.2 所示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構(gòu)中搖桿的極限位置的確定方法相同, 很容易找到。 圖 3.2 兩極限位置的確定 (2) 各桿長度不滿足格拉肖夫判別式, 即最短桿與最長桿長度之和大于其它兩桿長度之和。則無論哪個構(gòu)件為機架機構(gòu)均為雙搖桿機構(gòu)。此時, 機構(gòu)中沒有整轉(zhuǎn)副存在, 即兩搖桿與連架桿及連之間的相對轉(zhuǎn)動角度都小于360。 3.1.3 四桿位置和尺寸的確定 由電扇電動機轉(zhuǎn)速n=750r/min，電扇搖頭周期T=10s。電扇擺動角度ψ=100與急回系數(shù)k=1.03的設(shè)計要求,

18、 可知,級位夾角為180*(K-1)/(K+1)=2.6很小,視為0, 如圖3.3所示BC,CD共線, 先取搖桿LAB長為70, 確定AB的位置,然后讓搖桿AB逆時針旋轉(zhuǎn)100,即A′B′, 再確定機架AD的位置, 且LAD 取90, 注: AD 只能在搖桿AB, A′B′的同側(cè)。當桿AB處在左極限時, BC, CD共線, LBC 與 LCD 之和可以得出,即LBC+ LCD=131 ①, 當AB處在右極限時,即圖中A′B′的位置, 此時BC, CD重疊,即LC′D′- LB′C′=25 ② ,由①,②式可得LBC為53, LCD為78, B點的運動軌跡為圓弧B B′, LBC+LAD=1

19、43< LCD+LAB=148 滿足格拉肖夫判別式, 且取最短桿BC的對邊AD為機架,符合第一類平面雙搖桿機構(gòu)。 圖3.4 矢量法分析連桿角速度 確定四根桿長之后,畫出其一般位置如圖3.4所示, 此時可根據(jù)理論力學知識求出桿AB, BC, CD的速度,已知VAB=WABLAB=(100/180∏)*70=24.4mm/s, 在下圖小三角行中,可求出WBC=0.27Rad/s。 3.2 原動機的選擇和傳動比的分配[6] 3.2.1 原動機的選擇 電風扇的電動機大多數(shù)采用電容運轉(zhuǎn)式交流單相異步電動機，主要由定子、轉(zhuǎn)子、蓋等組成，其結(jié)構(gòu)如圖3.5所示。 圖 3.5

20、電容式電動機結(jié)構(gòu)示意圖 其設(shè)計規(guī)定轉(zhuǎn)速 n=750r/min, 可得, w= 2∏ n = 78.5rad/s, 通過查手冊(見表3.1), 可選擇所需的原動機 代號 功率/w 轉(zhuǎn)速 /r*min-1 效率(%) 功率因數(shù) 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩 堵轉(zhuǎn)電流/A 聲功率級/Db(A) 機座 鐵心 級數(shù) 50 1 2 40 740 47 0.90 0.5 1.5 65 2 2 60 53 2.0 70 1 4 25 750 38 0.85 0.55 1.2 60 2 4 40 45 1.5

21、 表3.1 原動機的選擇 3.2.2 傳動比的分配 由上面可知連桿的角速度WBC=0.27Rad/s, 而電動機的角速度w= 78.5rad/s 所以 總傳動比 i = 290 由此可以把傳動比分配給蝸輪蝸桿與齒輪傳動, 其中,蝸渦輪蝸桿的傳動比i1=w1/w2 = 49 .齒輪的傳動比i2 = w2/w3 = 5.9 3.3 蝸輪蝸桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點[6] 3.3.1蝸輪蝸桿機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點 蝸輪蝸桿機構(gòu)又稱蝸桿傳動機構(gòu), 由蝸桿及蝸輪組成, 主要用于傳遞兩交

22、錯軸間的傳動及動力的空間嚙合傳動裝置, 通常兩軸的交錯角為90。蝸桿是具有梯形螺紋或接近梯形螺紋的螺桿, 而蝸輪則是開式螺母, 所以蝸桿傳動可以看成為螺桿螺母的傳動。另外根據(jù)齒輪嚙合原理可知， 羅干傳動是由螺旋齒輪傳動演變而來的。 蝸桿傳動具有以下特點: 1) 傳動比大, 結(jié)構(gòu)緊湊. 一般可實現(xiàn)i12=10—100,在不傳遞動力的分度機構(gòu)中, i12可達500以上, 因此結(jié)構(gòu)十分緊湊; 2) 傳動平穩(wěn), 無噪聲, 因嚙合時線接觸, 且具有螺旋機構(gòu)的特點, 故其承載能力強; 3) 反行程具有自鎖性. 當蝸桿導程角γ1小于嚙合輪齒間的當量摩擦角時,機構(gòu)反行程具有自鎖性, 即只能有蝸桿帶動

23、蝸輪傳動, 而不能有蝸輪帶動蝸桿運動; 4) 傳動效率較低, 磨損較嚴重。 3.3.2 蝸輪蝸桿機構(gòu)的幾何尺寸計算 蝸桿軸向模數(shù) （蝸輪端面模數(shù)）m m = 1.25 傳動比 i i = 49 蝸桿頭數(shù) z1 z1 = 1 蝸輪齒數(shù) z2 z2 = i z1 = 49 蝸桿直徑系數(shù) （蝸桿特性系數(shù)）q q =d1/m = 16 蝸桿變位系數(shù) x2 x2 =

24、 a/m – (d1+d2)/2m = -0.5 中心距 a a = (d1+d2+2x2m)/2 =40 蝸桿分度圓導程角 γ tanγ = z1/q = mz1/d1 =0.0625 蝸桿節(jié)圓柱導程角γ′ tanγ′ =z1/(q+2x2) = 0.0667 蝸桿軸向齒形角 α α =20（阿基米德圓柱蝸桿） 蝸桿(輪)法向齒形角αn tanαn = tanαcosγ=0.363 頂隙c

25、 c = c*m=0.2 X 1.25 = 0.25 蝸桿蝸輪齒頂高 ha1 ha2 ha1 = ha*m = 1/2(da1-d1) = 1 X 1.25 =1.25 ha2=m(ha*+x2)= 1/2(da2-d2) = 1.25(1-0.5) = 0.625 ( 一般ha* = 1) 蝸桿蝸輪齒根高 hf1 hf2

26、 hf1 = (ha*+c*)m =1/2(d1-df1) = (1+0.2)X1.25 = 1.5 hf2=1/2(d2-df2)=m(ha*-x2+c*) =1.25(1+0.5+0.2)=2.215 蝸桿蝸輪分度圓直徑 d1 d2 d1=qm=16X1.25=20 d2=mz2=2a-d1-2x2m=61.25 蝸桿蝸輪節(jié)圓直徑 d1′ d2′ d1′=(q+2x2)m=d1+2x2m

27、=18.75 d2′=61.25 蝸桿、齒頂圓直徑da1蝸輪喉圓直徑 da2 da1=(q+2)m=22.5 da2=(z2+2+2x2)m=62.5 da1=d1+2ha1=22.5 da2=d2+2ha2=62.5 蝸桿蝸輪齒根圓直徑 df1 df2

28、df1=d1-2hf1=17 df2=d2-2hf2=57 蝸桿軸向齒距 px px=∏ m=3.925 蝸桿軸向齒厚 sx sx=0.5∏m=1.96 蝸桿法向齒厚 sn sn=sx cosγ=1.93 蝸桿分度圓法向旋齒高 hn1 hn1=m=1.25 蝸桿螺紋部分長度 l l>=(12+0.1z2)m=21

29、.125 蝸輪最大外圓直徑 da2 da2<=da2+2m=63.5 蝸輪輪圓寬b b=0.75da1=16.88 3.3.3 渦輪蝸桿建模 3.4 齒輪機構(gòu)的設(shè)計[7] 3.4.1 齒輪機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點和選用原則 齒輪傳動與其他傳動機構(gòu)相比, 有以下優(yōu)點: 1) 傳遞運動準確可靠, 傳遞的圓周速度范圍較大; 2) 傳遞功率范圍可從幾瓦到十萬千瓦; 3) 使用效率高,壽命長,結(jié)構(gòu)緊湊; 4) 可傳遞在空間任意配置的兩軸之間的傳動。 根據(jù)齒輪傳動比i=5.9, 以及大小齒

30、輪安裝位置, 小齒輪的齒數(shù)小于17, 所用齒輪齒數(shù)較少, 標準齒輪不能滿足要求, 所以采用變位齒輪。 變位齒輪是在不改變齒輪基本參數(shù)(m、z、α) 的條件下, 切齒時只變動刀具與坯的相對位置而加工出來的齒輪, 在切制時, 刀具與被切齒輪間的相對運動關(guān)系和切制標準齒輪相同, 只是將刀具相對齒輪中心移近或離開一段距離xm, x稱為變位系數(shù), 此時加工出來的齒輪, 它們的基本參數(shù)(基圓、分度圓和齒形)不變, 但分度圓上的齒厚、齒間距、齒頂高和齒根高都和標準齒輪不同了。 3.4.2 齒輪機構(gòu)的幾何尺寸計算 傳動比 i i=88/15=5.9 分

31、度圓 d1 d2 d1=mz1=7.5 d2=mz2=44 模數(shù) m1 m2 m1=d1/z1=7.5/15=0.5 m2=d2/m2=44/88=0.5 齒頂高 ha ha1=(ha*+x2)m=0.75 ha2=(ha*+x2)m=0.25 齒根高 hf hf1=(ha*+c*-x1)m=0.0425 hf2=(ha*+c*-x2)m=0.925 齒高 h h1=

32、ha1+hf1=1.175 h2=ha2+hf2=1.175 齒頂圓直徑 da da1=d1+2ha1=9 da2=d2+2ha2=44.5 齒根圓直徑 df df1=d1-2hf1=6.65 df2=d2-2hf2=42.15 中心距 a a=1/2(7.5+44)=25.75 基圓直徑 db db1=d1 cosα=7.1 db2=d2 cosα=41.3 齒頂圓壓力角αa αa1=arcos(db1/da1)=37.9

33、αa2=arcos(db2/ba2)=21.86 齒寬 b b=12m=6 3.4.3 齒輪機構(gòu)的建模 第四章 平面連桿機構(gòu)的運動分析 4.1 概述 機構(gòu)運動分析是不考慮引起機構(gòu)運動的外力的影響, 而僅從幾何角度出發(fā), 根據(jù)已知的原動件的運動規(guī)律,確定機構(gòu)其他構(gòu)件上各點的位移(軌跡)、速度和加速度, 或構(gòu)件的角位移、角速度和角加速度等運動參數(shù)。 無論是分析研究現(xiàn)有機械的工作性能, 還是優(yōu)化綜合新機械, 機構(gòu)運動分析都是十分重要的。 4.2 平面連桿機構(gòu)的運動分析[8] 平面機構(gòu)運動分析的方法主要有圖

34、解法和解析法。 圖解法概念清晰、形象直觀。隨著計算機技術(shù)技術(shù)和數(shù)值方法的發(fā)展, 不僅解析運算冗繁的困難得以解決, 而且采用電算解析法體現(xiàn)出運算速度快, 計算精度高的顯著優(yōu)勢。 但由于主動桿件是連桿, 所以本文從圖解法考慮, 主動桿2從極限位置如圖4.1所示開始, 順時針旋轉(zhuǎn)90,到達圖4.2位置,依次下去, 分析如下: 圖 4.1 運動分析的BC起始位置1 (1) 如上圖所示, AB處在左極限位置, 可以得到搖桿AB與機架AD夾角約為110, 用瞬心法求得WAB1/WBC=P12P42/P41P12=0Rad/s(

35、P12與P42重疊)。 圖 4.2 BC順時針旋轉(zhuǎn)90后的位置2 (2) 如上圖所示,BC逆時針旋轉(zhuǎn)90,可以得到搖桿AB與機架AD夾角為28, 用瞬心法求解得,WAB/WBC=P12P42/P41P12=32/70 由上面可知WBC=0.27Rad/s, 所以求得, WAB2=0.123Rad/s。 圖 4.3 BC繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90后的位置3 (3) 如上圖所示, BC繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90, 可以得到搖桿AB與機架AD

36、夾角為11, 用瞬心法求解得,WAB/WBC=P12P42/P41P12=0/70 所以, WAB3=0Rad/s。 圖 4.4 BC繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90后的位置4 (4) 如上圖所示, BC繼續(xù)旋轉(zhuǎn)90, 可以得到搖桿AB與機架AD夾角為54, 用瞬心可知, WAB/WBC=P12P42/P41P12=55/70。由上面可知WBC=0.27Rad/s, 所以求得, WAB4=0.212Rad/s。 綜上所述, 由WBC=0.27Rad/s, 可求得, BC在每旋轉(zhuǎn)90時, 搖桿的角加速度大小與方

37、向是不一樣的, 用矢量法求解, 在圖4.2中可得, a1=0.717,圖4.3中得, a2=-0.717, 圖4-4中得, a3=1.23。 這里主要介紹FLASH的制作過程： 1、 設(shè)置場景屬性如圖5.3 所示 圖 5.3 設(shè)置場景 2、 制作運動機構(gòu)的各個元件，具體運動情況可觀看PROE的仿真。 （1） 繪制機架LAD=90如圖5.4所示: 圖5.4 機架 （2）蝸桿蝸輪機構(gòu)，因為電動機固定在擺桿AB上，所以將它們作為一個元件,見圖5.5。 圖 5.5

38、 蝸輪蝸桿 （3）大齒輪，因為大齒輪固定在連桿上，所以BC將它們作為一個元件，見圖5.6； 圖 5.6 大齒輪 （4）小齒輪見圖5.7 圖 5.7 小齒輪 （5）右面的搖桿CD，見圖5.8 圖 5.8 搖桿 3、 按照臺式電風扇搖頭機構(gòu)各個狀態(tài)，各元件的不同位置擺放，建幀，除了幾個特殊位置，為了保證播放的連續(xù)性，還添加了幾幀。 圖 5.9 運動的幾種狀態(tài) 4、 為了能連續(xù)播放幾個周期

39、，可以重復復制各個幀。 5、 將影片導出。 由上可以看出，PRE 與FLASH 軟件相比較，前者的三維效果比較好，適用于立體機構(gòu)的仿真， 但針對平面機構(gòu)后者用起來更方便。 第五章 電風扇整體模型的建立 5.1 電風扇零件的模型建立 電風扇機座的模型建立： 扇葉模型的建立: 風扇罩模型的建立： 風扇連接模型的建立： 風扇罩連接模型的建立: 裝配體模型的建立： 爆炸圖分析： 第六章 參考文獻 《機械原理》 馮鑒，何俊，雷智翔，西南交通的學出版社 《機械設(shè)計》濮良貴，紀名剛，高等教育出版 34 36