机械原理课程设计台式电风扇摇头装置

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

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

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

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

表3.1

图一3.2 锥齿轮减速机构

图二 3.3 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,常需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

图3.4方案一

图3.5方案二

由以上两个机构简图可以看出:方案二采用的比方案一少用了一个齿轮,它主要采用的滑销和锥齿轮卡和从而实现是否摇头的运动.不管是从结构简便还是从经济的角度来说方案二都比方案一好.也更容易实现.所以我们选择方案一.

3，摇头机构选用

图3.6方案一

图3.7方案二

要实现扇头的左右摇摆运动有很多种运动方式可以选择,例如我们可以选用凸轮机构,多杆机构,滑块机构齿轮机构等.但四杆机构更容易制造,制造精度要求也不是很高,并且四杆机构能实现摆幅也更广更容易实现,最重要的是它的制造成本比较低.所以首选四杆机构.从以上两个简图中我们不难看出方案一比方案二多了一个齿轮盘,所以方案二更好.

四：机构组合

据上述功能机构的分析我们选用以下机构来实现电风扇的减速、摇头、俯仰运动。图4.1

图4.1

五：功能的实现

摇头风扇由电机、齿轮机构、摇头连杆机构等组成。可具体分为：

1、减速机构：采用齿轮机构实现电机轴高速旋转的降速以带动摇头曲柄。

2、摇头机构：将电机输出的转动经过连杆传动机构，最终转化为扇头的摆动。

3、控制机构：由一个滑销离合器实现风扇是否摇头控制。曲柄齿轮轴的上下移动，实现了滑销离合器的结合与断开。同时也伴随着伞

齿轮的啮合与脱离，实现了摇头动作的控制

4、扇叶旋转：扇叶直接安装于电动机主轴之上，实现其旋转运动。

六：机构的设计

摇头风扇有电机，齿轮机构，摇头连杆机构等组成。具体可分为:

1.减速机构：采用锥齿轮机构实现，电机轴高速旋转的降速以带动摇

头双摇杆机构转动。

2.摇头机构：将电机输出的转动经过连杆传动机构，最终转化为扇头

的摆动。

3.控制机构：由一个滑销离合器实现风扇是否摇头的控制。曲柄齿轮

轴的上下移动实现了滑销离合器的结合与断开。同时也伴随锥齿轮

与脱离，实现了摇头动作的控制。

4.扇叶旋转：扇叶直接安装于电动机主轴之上，可实现其高速旋转运

动。

七：传动方案设计

1）根据风扇电动机转速

n=1450r/min

，电风扇摇头周期

t=10s

，确定系统总传动比

i=1450/6=242

（2）传动比分配（根据国家标准GB/T100871988）

减速箱采用二级转速，第一级采用涡轮蜗杆传动，选取传动比为80.第二级采用单级齿轮减速，齿轮传动比为3.

由齿轮传动强度确定齿轮的标准模数m=0.6。齿轮齿数：z1=20，z2=98。具体见表传动方案的一些参数表7.1

表7.1

曲柄盘带动其上的同步皮带将动力传递到外套在铰轴上的驱动凸轮主体时，曲柄盘的转速和凸轮机构中的从动齿轮的转速是相等的，即带有槽的圆柱凸轮的转速和曲柄盘的转速是相等的。

八：方案评价及相关计算

本设计方案最大的特点是它采用一对锥齿轮机构实现运动的改变和减速作用。采用追齿轮机构传动可使扇头结构紧凑，有确定的 传动比等优点。其次，采用滑销离合器实现是否摇头的控制，结构比较简单，使用方便，经济又实惠。同时，采用曲柄摇杆机构实现扇头的左右摇摆，可以实现较大范围的摆动。制作起来经济且精度也要求不是很高便于制造。

(1)由速比系数K 计算极位角θ

11180+-︒

=K K θ

(2)选择合适的比例尺，作图求摇杆的极限位置。取摇杆长度lCD 除以比例尺l μ得图中摇杆长CD ，以CD 为半径、任定点D 为圆心、任定点C1为起点做弧C ，使弧C 所对应的圆心角等于或大于最大摆角ϕ，连接D 点和C1点的线段C1D 为摇杆的一个极限位置，过D 点作与C1D 夹角等于最大摆角ϕ的射线交圆弧于C2点得摇杆的另一个极限位置C2D 。