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＝。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

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

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＝。风扇可以在一定周期下进行摆头运动，使送风面积增大。

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。

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。

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。

设计计算齿轮机构，确定传动比，选择适当的摸数。

编写设计计算说明书。

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＝、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

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。

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。

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

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=。 蜗轮1转速

蜗轮蜗杆机构2-1的传动比

直齿圆柱齿轮机构4-3的传动比 电动机的转速3

1456021450ππω=⨯= 由以上式子得，t

Z Z Z Z πω2314511324==⨯⨯⨯⨯ 要实现大的传动比，因此，取蜗杆12=Z ，齿轮4齿数17min 4==Z Z ，代入上式得，t

Z Z πω232465113==⨯⨯ 经计算，当1Z =30，3Z =44时，t=,相对误差%9.0%10010

1009.10=⨯-=η；

当1Z =36，3Z =36时，t=,相对误差%9.0%10010

91.910=⨯-=η； 当1Z =30，3Z =43时，t=,相对误差%4.1%10010

86.910=⨯-=η； 当1Z =29，3Z =44时，t=,相对误差%5.2%1001075.910=⨯-=

η。 结合台式电风扇机壳尺寸大小的要求及摇动周期，选择1Z =36，3Z =36。

蜗轮蜗杆机构2-1传动比 361

362121===Z Z i

直齿圆柱齿轮机构4-3传动比 18.217364343≈==Z Z i 蜗杆尺寸参数设计

模数m=1

齿顶高系数12*

=a h

径向间隙系数C*=

齿数12=Z

压力角α=20°

分度圆直径182=d 导程角≈=2

2d m Z arctg γ°