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2013级机械设计制造及其自动化专业

学号：2013211013

姓名: 陈晓宝

2014-11-12

指导教师: 王峥庞军张孝琼131

说明书编写要求参考如下：

一、设计内容和要求：

其内容大致包括以下几个方面：

（1）目录；

（2）设计目的和内容（可包括设计条件、要求及原理图）；

（3）设计内容

§、机械运动方案设计（可包括机构运动方案的选型与确定，机械运动方案简图、运动循环图和传动方案图等）；

§、机构尺寸的设计计算与分析（可包括构件图与零件图）；

§、机构运动与受力分析，机构整体的设计；

（4）总结；

（5）参考文献。

二、说明书格式要求

按照本科毕业设计相关格式要求；

机械原理课程设计

一、设计任务书

1、引言

1.1.1电风扇发展现状和前景展望

近年来，相较人们对空调的普遍关注，电风扇市场就有点门庭冷落。但空调高耗电量且封闭空间的弊端，使得通风效果相对较好、功耗相对较低的电风扇仍然存在很大的市场。所以有必要研究电风扇的发展。

电风扇又称电扇，用于散热，夏天用它来清凉为好,还可用来驱散室内热气。1882年，美国纽约的克罗卡日卡齐斯发动机厂的主任技师休伊斯卡茨霍伊拉，最早发明了商品化的电风扇。1908年，美国的埃克发动机及电气公司，研制成功世界上最早的齿轮驱动左右摇头的电风扇, 这种电风扇防止了不必要的三百六十度转头送风，而成为以后销售的主流。如今，电风扇已一改人们印象中的传统形象，在外观和功能上都更追求个性化，塔式气流扇尊贵典雅，卡通台扇娇巧可爱，而电脑控制、自然风、睡眠风、负离子功能等这些本属于空调器的功能，也被众多的电风扇厂家拿来做文章，并在此基础上增加了照明、驱蚊等更多的实用功能。据统计，市场成熟度颇高的电风扇行业在国内仍然存在着相当大的市场容量，但由于这个行业技术比较陈旧，外观固定单一，市场上常见的落地扇、转页扇、台扇、壁扇、楼顶扇、吊扇这几个传统类型电风扇的外观和功能的同质化现象十分严重，严重影响和制约了这个市场的发展和提升。但近年来一些主流企业开始有所觉察，他们通过积极创新，突破老式的传统设计，纷纷开发出了一系列更富创新力，更具差异化个性的新产品，以求继续做大蛋糕和进行产品升级。

1.1.2电风扇的结构

如图1.1所示, 台扇由扇叶、网罩、扇头、调速机构、底座等部分组成, 扇头是台扇中最复杂、最重要的部件，由电动机、前后端盖及摇头机构等构成, 而吊扇主要由扇头、上下罩、吊杆、吊攀以及独立安装的调速器组成。转页扇由于导风轮的作用，使其送出的风风力柔和，舒适宜人。

图1-1-2 电风扇装备图

1.1.3电风扇工作原理

电风扇工作时（假设房间与外界没有热传递）室内的温度不仅没有降低，反而会升高。让我们一块来分析一下温度升高的原因：电风扇工作时，由于有电流通过电风扇的线圈，导线是有电阻的，

所以会不可避免的产生热量向外放热，故温度会升高。但人们为什么会感觉到凉爽呢？因为人体的体表有大量的汗液，当电风扇工作起来以后，室内的空气会流动起来，所以就能够促进汗液的急速蒸发，结合“蒸发需要吸收大量的热量”，故人们会感觉到凉爽。风扇在转动时，扇叶后面空气的流速要慢于扇叶前面空气的流速，这样后面空气的压力就比前面的大，这个压力差，就推动空气向前，形成风了。

2、设计题目

设计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）。

具体要求如下：

（1）电动机输入功率p：5.5kw

（2）电动机转速n：960r/min

（3）涡轮-蜗杆传动比i：23

（4）涡轮的端面压力角-蜗杆的轴面压力角等于标准压力角：20

（5）涡轮齿数z2: 46

（6）蜗杆齿数 z1: 2

（7）杆件数： 4

风扇可以在一定周期下进行摆头运动，使送风面积增大。

3、设计要求

（1）转速n>=960r/min。

（2）稳定性应该达到高要求，动力系统可靠，结构能在高速下保持稳定不产生大变形或者大的冲击

（3）作双摇杆机构的运动简图，再作机构极位夹角 ,存在急回特性

（4）作涡轮-蜗杆机构的尺寸分析；校核强度；选择材料；初定参数；校核滑动速度；热平衡计算……

（5）四杆机构的稳定可靠性，且其极限位置

（6）尽量满足节约能源，满足小型化轻量化结构特点，有比较可靠的传动控制系统，能够在一定程度上减震与减小噪声，便于安装便于运输易于润滑。

（7）按给定主要参数，拟定机械传动系统总体方案。

（8）画出机构运动方案简图。

（9）分配蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定它们的基本参数，设计计算几何尺寸。

（10）解析法确定平面连杆机构的运动学尺寸，它应满足摆角ψ及行程速比系数k。并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图。验算曲柄存在条件，验算最小传动角（最大压力角）。

（11）提出调节摆角的结构方案，并进行分析计算。

（12）编写设计计算说明书。

（13）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验证

4、功能分解

电风扇的工作原理是将电风扇的送风区域进行周期性变换，达到增大送风区域的目的。显然，为了完成电风扇的摆头动作，需实现下列运动功能要求：

①风扇需要按运动规律做左右摆动，因此需要设计相应的摆动机构。

②风扇需要按路径规律做上下俯仰，因此需要设计相应的俯仰机构。

③风扇需要转换传动轴线和改变转速，因此需要设计相应的齿轮系机构。

对这两个机构的运动功能作进一步分析，可知它们分别应该实现下列基本运动：左右摆动有三个基本运动：运动轴线变换、传动比降低和周期性摆动。

俯仰运动有两个基本运动：运动方向变换和周期性俯仰。

转换运动轴线和改变传动比有一个基本动作：运动轴线变换。

5、机构选用[1]

根据前述要求，电风扇的应作绕一点的往复摆动，且在工作周期中有急回特性。驱动方式为电机驱动，利用《机械原理课程设计指导书》中第16页中的设计目录，分别选择相应的机构，以实现

这三个机构的各项功能，见表1-1.

表1-1电风扇摆头的机构选形

考虑到用电动机驱动、而且空间比较狭小，又需要的三个基本动作和高传动比要求。转换运动轴线与改变传动比机构(蜗轮蜗杆与行星轮系组合而成的齿轮箱)a32和a24。优点是在较小空间内可以运动轴线变换，且有自锁功能。为了能实现上下、左右往复运动，在经济简单的原则下选择双摇杆机构（a43），实现运动方向交替交换。综上，整个电风扇左右摆头机构A1＝｛a24，a32，a43｝。

1.5.2 电风扇上下仰俯机构

考虑到能实行仰俯运动，事先计划使用（凸轮机构）a11设计仰俯机构，但由于电扇的机壳大小有限，并且凸轮只常使用在低负载的传动过程，假如当电风扇的机头被某重物压住，则很容易损坏凸轮。所以，改变成方案二使用A2=｛a33｝（连杆滑块机构）设计。将机壳引出杆使用一条路径导轨进行约束，来完成设想的仰俯运动。

二．运动方案及选择

1、左右摆动方案