台式电风扇摇头机构机械原理三级项目报告

机械原理课程设计说明书

设计题目台式电风扇摇头机构

成员

指导教师

班级

2016年6月26日

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。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＝100°、俯仰角度φ＝22°与急回系数K＝1.03。风扇可以在一定周期下进行摆头运动，使送风面积增大。

项目成员分工

所有组员一同完成功能机构及传动机构的整体设计，其余工作分工如下:

111：机构的图解法（速度、加速度、力分析尺寸设计，说明书的编写；

222：机构的解析法求解及MATLAP编程，PPT的制作；

333：A1图纸的绘制；

444：机构的三维建模及运动仿真。

目录

一研究背景和意义 (1)

二设计工艺参数和工作原理 (1)

2.1 工艺参数要求 (1)

2.2 工作原理及工艺过程 (1)

2.3 设计要求 (1)

2.4 功能分解 (2)

三设计方案的评定及方案选择 (4)

3.1左右摆动方案一（放弃） (4)

(4)

3.2左右摆动方案二（放弃） (5)

3.3左右摆动方案三（采用） (6)

四各构件参数的确定 (7)

4.1机构传动比的设计 (7)

4.2 蜗杆尺寸参数设计 (9)

4.3蜗轮尺寸参数 (10)

4.4 直齿圆柱齿轮3尺寸参数 (11)

4.5 直齿圆柱齿轮4尺寸参数 (11)

4.6 双摇杆机构尺寸参数 (12)

五运动学分析 (13)

5.1.图解法： (13)

5.2 解析法: (20)

5.3 图解法与解析法误差分析： (22)

六主要参考文献 (23)

七心得体会： (23)

八附件 (25)

8.1三维图片 (25)

8.2 MATLAB程序代码: (26)

8.3自评分表............................................................... 错误!未定义书签。

一研究背景和意义

电风扇摇头机构可以使电风扇左右或者上下往复动一定角度，这样增大了送风面积，增大了空间的空气流通，所以一种

合适的摇头机构的设计十分必要。

二设计工艺参数和工作原理

2.1 工艺参数要求

设计台式电风扇的摇头机构，使电风扇作摇头动作。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＝100°、俯仰角度φ＝22°与急回系数K＝1.03。风扇可以在一定周期下进行摆头运动，使送风面积增大。

2.3 设计要求

2.3.1电风扇摇头机构至少包括连杆机构、蜗轮蜗杆机构和齿轮传动机构三种机构。

2.3.2画出机器的运动方案简图与运动循环图。拟订运动循环图时，执行构件的动作起止位置可根据具体情况重叠安排，但必须满足工艺上各个动作的配合，在时间和空间上不能出现干涉。

2.3.3设计连杆机构，自行确定运动规律，选择连杆机构类型，校

核最大压力角。

2.3.4设计计算齿轮机构，确定传动比，选择适当的摸数。

2.3.5编写设计计算说明书。

2.4 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：

电动机齿轮传动蜗轮蜗杆曲柄摇杆

图1.1 运动功能图

（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）风扇可利用仰俯旋钮实现上下俯仰，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：

（4）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。

（5）俯仰运动的基本运动：与水平面之间的夹角的变换。

（6）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。

此外，还要满足传动性能要求：改变电风扇的送风区域时，在急回系数K＝1.03、摆动角度Ψ=100°的要求下，尽量保持运动的平稳转换和减小机构间的摩擦。

三设计方案的评定及方案选择

3.1左右摆动方案一（放弃）

此机构为我们所学最简单的四杆机构，但是此方案风扇的具体位置难以确定，且齿轮的体积较大，故舍去。

3.2左右摆动方案二（放弃）

该机构不易实现大角度转动风扇，因为大角度转动后容易引起涡轮蜗杆接触过紧或脱落，故舍去。

3.3左右摆动方案三（采用）

1——蜗轮，2——蜗杆，3、4——直齿圆柱齿轮，5——电动机

如图所示，ABCD是以BC为连杆的双摇杆机构，因为它满足最短杆与最长杆长度之和小于其余两杆长度之和，故连杆BC可相对于两连架杆作整周转动。带有风扇的电动机5、齿轮3、4和蜗杆2、蜗轮1均于连架杆AB上，而蜗轮1又与连杆BC固联。电动机5转动时，一方面带动风扇转动，另一方面经齿轮传动和蜗杆传动带动连杆BC相对于连架杆AB转动，两连架杆AB、CD 作往复摆动，从而使风扇轴线可在一定角度范围内摆动。

四 各构件参数的确定

4.1机构传动比的设计

此方案中，齿轮机构4-3和蜗轮蜗杆机构2-1组合作为减速机构。

由于在设计的左右摆头机构中，将蜗轮带动连杆进行整周回转的匀速圆周运动。当蜗轮旋转一周，电扇机壳也正好摇摆一回，得出蜗轮的转速为5

1021ππω==。 选取蜗轮1，蜗杆2模数m=1，齿轮3、4的模数m=1.25。 蜗轮1转速

t

21πω= 蜗轮蜗杆机构2-1的传动比

2

11221Z Z i ==ωω 32ωω= 直齿圆柱齿轮机构4-3的传动比

4

33443Z Z i ==ωω 电动机的转速31456021450ππω=⨯=

ωω=4