電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、JIUJIANG UNIVERSITY畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目 電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 英文題目 design head of electric fan 院 系 機(jī)械與材料工程學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 二零一四 年 六 月 摘 要電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)是從電風(fēng)扇設(shè)計(jì)開始的，也是電風(fēng)扇設(shè)計(jì)中最重要的部分，對(duì)于電風(fēng)扇的研究，國(guó)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(jìn)一步完善。本文首先對(duì)搖頭電風(fēng)扇的歷史和發(fā)展現(xiàn)狀以及其類型和特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，然后介紹了設(shè)計(jì)準(zhǔn)則, 提出方案擬定, 并選擇最優(yōu)方案,主要是現(xiàn)有的電風(fēng)扇搖頭裝置中平面搖桿機(jī)構(gòu)，包括平面搖桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)、工作原理、設(shè)計(jì)原理、設(shè)

2、計(jì)原則；其次根據(jù)已知原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速, 分配傳動(dòng)比，選擇合適的機(jī)構(gòu), 如蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)以及齒輪機(jī)構(gòu), 根據(jù)傳動(dòng)比確定它們的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)平面四桿機(jī)構(gòu), 然后在實(shí)驗(yàn)室組建仿真機(jī)構(gòu)模型, 觀察所設(shè)計(jì)的尺寸是否滿足所需的運(yùn)動(dòng)軌跡，再就制作臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭平面機(jī)構(gòu)的計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示, 通過(guò)圖解法研究各桿件的運(yùn)動(dòng), 進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析, 最后總結(jié)并講述了電風(fēng)扇的未來(lái)展望。關(guān)鍵詞： 平面搖桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比, 蝸輪蝸桿, 齒輪傳動(dòng), 運(yùn)動(dòng)分析 ,動(dòng)態(tài)演示AbstractThe design of the shaking equipment of fan

3、s is the beginning of the design of electric fans, and it is the most important part of the electric fans design at home and abroad, there are many research results, but in this one innovation has not done enough and has yet to be further improved.In this paper, shaking equipment on the history and

4、development of electric fans and the status of its type and characteristics were first introduced, and then introduced the design for the proposed programming, and choose the best, mainly the existing fans installed in the plane shook his head rocker agencies, including Rocker plane the structure, w

5、orking principle, design principles, design principles; Secondly choosing the appropriate agencies on the basis of known motive of the original speed, the distribution of transmission ratio, such as the worm gear worm agencies and institutions, according to the transmission ratio to determine their

6、basic parameters, design and calculation geometry, again using graphic method, in accordance with the known conditions ( A-angle, rocker speed, etc.) designed plane four bodies, and then set up in the laboratory simulation model agencies to observe whether the size of the design to meet the required

7、 trajectory, and desktop fans on the production of the plane shook his head dynamic computer Demonstration, through the preparation of ICC procedures on the movement of the bar, exercise analysis. At last conclude and introduce about the future prospects of the fans. Key words: Plane rocker; transmi

8、ssion ratio; Worm Gear; Gear; sports analysis; dynamic demo目 錄 摘要·······································&

9、#183;·i Abstract··············································

10、83;·····ii 第一章 引言···········································

11、··········1 1.1 電風(fēng)扇發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 ································1 1.2 臺(tái)扇的結(jié)構(gòu)與工作原理··&

12、#183;················1 第二章 電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)······························&

13、#183;··3 2.1 電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述······························3 2.2 電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)原則···········

14、;····················3 2.3 方案擬定····························&

15、#183;····················3 方案 (離合式搖頭機(jī)構(gòu))···························

16、;3 方案 (锨撥式搖頭機(jī)構(gòu))···························4 方案 (平面連桿搖頭機(jī)構(gòu))··················

17、······5 方案 (另一種平面連桿搖頭機(jī)構(gòu))·················5 對(duì)比分析并選擇方案······················&

18、#183;··········6 第三章 機(jī)構(gòu)的尺寸設(shè)計(jì)····································&

19、#183;······7 3.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)·······································7 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組

20、成和基本形式······················7 平面雙搖桿機(jī)構(gòu)的分類和極限位置分析················7 四桿位置和尺寸的確定······

21、;························8 3.2 原動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)比的分配······················

22、3;········9 原動(dòng)機(jī)的選擇·······································9 傳動(dòng)比的分配

23、······································10 3.3 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)··········

24、;··································10 3.3.1 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)············

25、83;···············10 3.3.2 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算························11 3.4 齒輪機(jī)構(gòu)·····

26、··········································12 3.4.1 齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)·····

27、···························12 3.4.2 齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算···················

28、3;········13 第四章 平面雙搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析································14 4.1 概述·····

29、···············································14 4.2 平面搖桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析

30、··································14 第五章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的總體分析·············

31、·····················17 5.1 計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演示··························

32、3;···············17 5.2 組建機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真模型································

33、;····21 第六章  總結(jié)與展望···········································

34、;···23 參考文獻(xiàn)·············································

35、3;·········25 致謝········································

36、;····················26第一章 引言1.1 電風(fēng)扇發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 近年來(lái)，相較人們對(duì)空調(diào)的普遍關(guān)注，電風(fēng)扇市場(chǎng)就有點(diǎn)門庭冷落。但空調(diào)高耗電量且封閉空間的弊端，使得通風(fēng)效果相對(duì)較好、功耗相對(duì)較低的電風(fēng)扇仍然存在很大的市場(chǎng)。所以有必要研究電風(fēng)扇的發(fā)展。 電風(fēng)扇又稱電扇，用于散熱，夏天用它來(lái)清涼為好,還可用來(lái)驅(qū)散室內(nèi)熱氣。1882年，美國(guó)紐約的克羅卡日卡齊斯發(fā)動(dòng)機(jī)廠的主任技師休

37、伊斯卡茨霍伊拉，最早發(fā)明了商品化的電風(fēng)扇。 1908年，美國(guó)的?？税l(fā)動(dòng)機(jī)及電氣公司，研制成功世界上最早的齒輪驅(qū)動(dòng)左右搖頭的電風(fēng)扇, 這種電風(fēng)扇防止了不必要的三百六十度轉(zhuǎn)頭送風(fēng)，而成為以后銷售的主流。如今，電風(fēng)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(gè)性化，塔式氣流扇尊貴典雅，卡通臺(tái)扇嬌巧可愛，而電腦控制、自然風(fēng)、睡眠風(fēng)、負(fù)離子功能等這些本屬于空調(diào)器的功能，也被眾多的電風(fēng)扇廠家拿來(lái)做文章，并在此基礎(chǔ)上增加了照明、驅(qū)蚊等更多的實(shí)用功能。據(jù)統(tǒng)計(jì)，市場(chǎng)成熟度頗高的電風(fēng)扇行業(yè)在國(guó)內(nèi)仍然存在著相當(dāng)大的市場(chǎng)容量，但由于這個(gè)行業(yè)技術(shù)比較陳舊，外觀固定單一，市場(chǎng)上常見的落地扇、轉(zhuǎn)頁(yè)扇、臺(tái)扇、壁扇、樓

38、頂扇、吊扇這幾個(gè)傳統(tǒng)類型電風(fēng)扇的外觀和功能的同質(zhì)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，嚴(yán)重影響和制約了這個(gè)市場(chǎng)的發(fā)展和提升。但近年來(lái)一些主流企業(yè)開始有所覺察，他們通過(guò)積極創(chuàng)新，突破老式的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)，紛紛開發(fā)出了一系列更富創(chuàng)新力，更具差異化個(gè)性的新產(chǎn)品，以求繼續(xù)做大蛋糕和進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)。1.2電風(fēng)扇的結(jié)構(gòu)與工作原理 電風(fēng)扇的結(jié)構(gòu) 如圖1.1所示, 臺(tái)扇由扇葉、網(wǎng)罩、扇頭、調(diào)速機(jī)構(gòu)、底座等部分組成, 扇頭是臺(tái)扇中最復(fù)雜、最重要的部件，由電動(dòng)機(jī)、前后端蓋及搖頭機(jī)構(gòu)等構(gòu)成, 而吊扇主要由扇頭、上下罩、吊桿、吊攀以及獨(dú)立安裝的調(diào)速器組成。轉(zhuǎn)頁(yè)扇由于導(dǎo)風(fēng)輪的作用，使其送出的風(fēng)風(fēng)力柔和，舒適宜人。 圖 1.1 臺(tái)扇的基本結(jié)構(gòu) 電風(fēng)扇

39、工作原理 電風(fēng)扇工作時(shí)（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(huì)升高。讓我們一塊來(lái)分析一下溫度升高的原因：電風(fēng)扇工作時(shí)，由于有電流通過(guò)電風(fēng)扇的線圈，導(dǎo)線是有電阻的，所以會(huì)不可避免的產(chǎn)生熱量向外放熱，故溫度會(huì)升高。但人們?yōu)槭裁磿?huì)感覺到?jīng)鏊?？因?yàn)槿梭w的體表有大量的汗液，當(dāng)電風(fēng)扇工作起來(lái)以后，室內(nèi)的空氣會(huì)流動(dòng)起來(lái)，所以就能夠促進(jìn)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(huì)感覺到?jīng)鏊?風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(gè)壓力差，就推動(dòng)空氣向前，形成風(fēng)了。第二章 電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1 電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述搖

40、頭機(jī)構(gòu)由減速機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)與過(guò)載保護(hù)裝置組成，形式有兩種:離合式與撥式。隨著時(shí)代的發(fā)展, 電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)也不僅僅限于這些, 例如就有一種電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)，包括電動(dòng)機(jī)、齒箱總成、搖頭連桿，電動(dòng)機(jī)及齒箱總成安裝在型支架上，型支架固定在連接頭上，其中搖頭連桿一端與型支架連接，另一端通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與齒箱總成連接。所述的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是受齒箱總成控制的做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的上下曲柄蓋，曲柄蓋與連桿配合推動(dòng)電風(fēng)扇做復(fù)合搖頭運(yùn)動(dòng)。由于采用機(jī)械式傳動(dòng)取代了同步電機(jī)，使性能更穩(wěn)定、質(zhì)量更可靠，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。還有一種可調(diào)搖頭角度的電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu), 包括連于連桿一端的搖臂輪，以及活動(dòng)連于撥輪墊孔內(nèi)的中心軸, 實(shí)現(xiàn)了電

41、風(fēng)扇搖頭擺動(dòng)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(fēng)扇不同的位置要求，提高了電風(fēng)扇的使用效率。所以電風(fēng)扇搖頭裝置多種多樣, 而且是在不斷創(chuàng)新的。2.2 電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)原則1 1) 各構(gòu)件應(yīng)最簡(jiǎn)化, 使電風(fēng)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(dòng)機(jī)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(dòng)擺頭、送風(fēng)角度可調(diào);7) 噪音低、可定時(shí)。2.3 電風(fēng)扇搖頭裝置方案擬定2 考慮到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度較低和電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動(dòng)機(jī)。臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置的主要機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)?？梢杂卸喾N多樣的

42、設(shè)計(jì)方案，圖2.12.4給出了四種可用于搖頭裝置運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)方案。 方案 (離合式搖頭機(jī)構(gòu)) 該方案如圖所示圖 2.1 離合式搖頭機(jī)構(gòu) 該方案(見圖2.1)主要特點(diǎn)：（1）是離合式搖頭機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;（2）不具有急回作用;（3）不能承載較大載荷;（4）嚙合軸做變速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，特別在空行程中，角速度有較劇烈的變化，使搖頭直 齒輪受到很大的慣性沖擊和震動(dòng)。 方案 (锨撥式搖頭機(jī)構(gòu)) 該方案(見圖2.2)主要特點(diǎn)：（1）是锨撥式機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)較前述方案簡(jiǎn)單;（2）不具有急回作用;（3）不能承載較大載荷。 圖 2.2 锨撥式搖頭機(jī)構(gòu) 方案 (平面連桿搖頭機(jī)構(gòu))3圖 2.3 平面四桿搖頭機(jī)構(gòu) 圖2.3所示為

43、電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)原理，電動(dòng)機(jī)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(jī)構(gòu)ABCD。蝸桿隨扇葉同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)BC作為主動(dòng)件繞C點(diǎn)擺動(dòng)，使搖桿AB帶電動(dòng)機(jī)及扇葉一起擺動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)扇葉和搖頭機(jī)構(gòu)。該方案主要特點(diǎn)： （1）是一種平面連桿機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，能承受較大載荷; （2）有渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)性平穩(wěn)，無(wú)噪聲，反形成具有自鎖性， 但傳動(dòng)效率低，磨損較嚴(yán)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。 方案 (另一種平面連桿搖頭機(jī)構(gòu))4圖 2.4 平面四桿搖頭機(jī)構(gòu) 如圖2.4所示上面一種搖頭機(jī)構(gòu)方案和傳動(dòng)比的大小，方案應(yīng)用在傳動(dòng)比

44、大的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中。由已知條件和運(yùn)動(dòng)要求進(jìn)行四連桿機(jī)構(gòu)的尺寸綜合，計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率、連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)等，繪出機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方案的電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)中，電機(jī)裝在搖桿1上，鉸鏈B處裝有一個(gè)蝸輪。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)軸上的蝸桿帶動(dòng)蝸輪, 蝸輪與小齒輪空套在同一根軸上,再由小齒輪帶動(dòng)大齒輪, 而大齒輪固定在連桿上, 從而迫使連桿2繞B點(diǎn)作整周轉(zhuǎn)動(dòng)，使連架桿1和3作往復(fù)擺動(dòng)，達(dá)到風(fēng)扇搖頭的目的。它具有方案的特點(diǎn)。 對(duì)比分析選擇方案 對(duì)以上四種方案進(jìn)行比較, 綜合其優(yōu)缺點(diǎn), 本次設(shè)計(jì)選用方案,原因如下:1) 采用平面連桿機(jī)構(gòu), 使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;2) 有蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)性平穩(wěn)，無(wú)噪聲，反形成具有自鎖性，但傳

45、動(dòng)效率低，磨損較嚴(yán)重，蝸桿軸向力大;3) 齒輪的應(yīng)用使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比減小; 4）整個(gè)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，節(jié)省成本。第三章  機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)5 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本形式如圖3.1所示，鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)構(gòu)件固定而組成。被固定件4稱為機(jī)架，與機(jī)架直接鉸接的兩個(gè)構(gòu)件1和3稱為連架桿，不直接與機(jī)架鉸接的構(gòu)件2稱為連桿。連架桿如果能作整圈運(yùn)動(dòng)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(jī)構(gòu) 1) 曲柄搖桿機(jī)構(gòu): 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中,若兩個(gè)連架桿中的一個(gè)為曲柄,另一個(gè)為搖桿, 則稱之為

46、曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。 2) 雙曲柄機(jī)構(gòu): 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中, 若兩個(gè)連架桿均為曲柄, 則稱為雙曲柄機(jī)構(gòu). 當(dāng)兩曲柄的長(zhǎng)度相等且平行 (即其他兩桿的長(zhǎng)度也相等) 時(shí), 稱為平行雙曲柄機(jī)構(gòu). 若雙曲柄機(jī)構(gòu)的對(duì)邊桿長(zhǎng)都相等, 但不平行, 則稱為反向雙曲柄機(jī)構(gòu)。 3) 雙搖桿機(jī)構(gòu): 在鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中, 若兩個(gè)連架桿均為搖桿, 則稱之為雙搖桿機(jī)構(gòu)，其中在電風(fēng)扇搖頭裝置中用到了雙搖桿機(jī)構(gòu)。平面雙搖桿機(jī)構(gòu)的分類和極限位置分析按組成它的各桿長(zhǎng)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(zhǔn)則的四桿運(yùn)動(dòng)鏈, 而以其最短桿對(duì)邊的桿為機(jī)架組成的雙搖桿機(jī)構(gòu)。 第二類是不符合曲柄存在條件, 即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)

47、度之和大于其余兩桿長(zhǎng)度之和的四桿運(yùn)動(dòng)鏈, 以其任意一桿為機(jī)架構(gòu)成的雙搖桿機(jī)構(gòu)。雙搖桿機(jī)構(gòu)是鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中常見的形式之一, 在機(jī)械中有特殊曲柄存在的條件,機(jī)構(gòu)若成為雙搖桿機(jī)構(gòu), 可通過(guò)兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn):(1) 各桿長(zhǎng)度滿肖夫判別式, 即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和小于或等于其它兩桿長(zhǎng)度之和。且以最短桿的對(duì)邊為機(jī)架, 即可得到雙搖桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)低副運(yùn)動(dòng)的可逆性原則, 由于此時(shí)最短桿是雙整轉(zhuǎn)副件, 所以, 連桿與兩搖桿之間的轉(zhuǎn)動(dòng)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, 即一次為連桿與搖桿重疊共線, 如圖3.2 所示ABCD, 另一次為連桿與搖桿的拉直共線即圖中所示A

48、BCD。 搖桿的兩極限位置與曲柄搖桿機(jī)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(zhǎng)度不滿足格拉肖夫判別式, 即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)度之和大于其它兩桿長(zhǎng)度之和。則無(wú)論哪個(gè)構(gòu)件為機(jī)架機(jī)構(gòu)均為雙搖桿機(jī)構(gòu)。此時(shí), 機(jī)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(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度都小于360°。 四桿位置和尺寸的確定圖3.3 極為位夾角為0°的兩極限位置 由電扇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=750r/min，電扇搖頭周期T=10s。電扇擺動(dòng)角度=100與急回系數(shù)k=1.03的設(shè)計(jì)要求, 可知,級(jí)位夾角為180°*(K-1)/(K+1)=2.6

49、76;很小,視為0°, 如圖3.3所示BC,CD共線, 先取搖桿LAB長(zhǎng)為70, 確定AB的位置,然后讓搖桿AB逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)100°,即AB, 再確定機(jī)架AD的位置, 且LAD 取90, 注: AD 只能在搖桿AB, AB的同側(cè)。 當(dāng)桿AB處在左極限時(shí), BC, CD共線, LBC 與 LCD 之和可以得出,即LBC+ LCD=131 , 當(dāng)AB處在右極限時(shí),即圖中AB的位置, 此時(shí)BC, CD重疊,即LCD- LBC=25 ,由,式可得LBC為53, LCD為78, B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓弧B B, LBC+LAD=143< LCD+LAB=148 滿足格拉肖夫判別式,

50、且取最短桿BC的對(duì)邊AD為機(jī)架,符合第一類平面雙搖桿機(jī)構(gòu)。 圖3.4 矢量法分析連桿角速度確定四根桿長(zhǎng)之后,畫出其一般位置如圖3.4所示, 此時(shí)可根據(jù)理論力學(xué)知識(shí)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(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)比的分配6 原動(dòng)機(jī)的選擇 電風(fēng)扇的電動(dòng)機(jī)大多數(shù)采用電容運(yùn)轉(zhuǎn)式交流單相異步電動(dòng)機(jī)，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 電容式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖 其設(shè)計(jì)規(guī)定轉(zhuǎn)速 n=750r/min, 可得, w= 2 n = 78.5r

51、ad/s, 通過(guò)查手冊(cè)(見表3.1), 可選擇所需的原動(dòng)機(jī)代號(hào)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(jí)/Db(A)機(jī)座鐵心級(jí)數(shù)501240740470.900.51.5652260532.0701425750380.850.551.2602440451.5 表3.1 原動(dòng)機(jī)的選擇 傳動(dòng)比的分配 由上面可知連桿的角速度WBC=0.27Rad/s, 而電動(dòng)機(jī)的角速度w= 78.5rad/s 所以總傳動(dòng)比 i = 290 由此可以把傳動(dòng)比分配給蝸輪蝸桿與齒輪傳動(dòng), 其中,蝸渦輪蝸桿的傳動(dòng)比i1=w1/w2 = 49 .齒輪的傳動(dòng)比i2 = w2/w3 =

52、5.93.3 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)63.3.1蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)又稱蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu), 由蝸桿及蝸輪組成, 主要用于傳遞兩交錯(cuò)軸間的傳動(dòng)及動(dòng)力的空間嚙合傳動(dòng)裝置, 通常兩軸的交錯(cuò)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(dòng)可以看成為螺桿螺母的傳動(dòng)。另外根據(jù)齒輪嚙合原理可知， 羅干傳動(dòng)是由螺旋齒輪傳動(dòng)演變而來(lái)的。蝸桿傳動(dòng)具有以下特點(diǎn):1) 傳動(dòng)比大, 結(jié)構(gòu)緊湊. 一般可實(shí)現(xiàn)i12=10100,在不傳遞動(dòng)力的分度機(jī)構(gòu)中, i12可達(dá)500以上, 因此結(jié)構(gòu)十分緊湊;2) 傳動(dòng)平穩(wěn), 無(wú)噪聲, 因嚙合時(shí)線接觸, 且具有螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

53、, 故其承載能力強(qiáng);3) 反行程具有自鎖性. 當(dāng)蝸桿導(dǎo)程角1小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時(shí),機(jī)構(gòu)反行程具有自鎖性, 即只能有蝸桿帶動(dòng)蝸輪傳動(dòng), 而不能有蝸輪帶動(dòng)蝸桿運(yùn)動(dòng);4) 傳動(dòng)效率較低, 磨損較嚴(yán)重。3.3.2 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算蝸桿軸向模數(shù) （蝸輪端面模數(shù)）m m = 1.25傳動(dòng)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 = a/m (d1+d2)/2m = -0.5 中心距 a a = (d1+d2+2x2m)/2 =40蝸桿分度圓導(dǎo)程角 ta

54、n = z1/q = mz1/d1 =0.0625蝸桿節(jié)圓柱導(dǎo)程角 tan =z1/(q+2x2) = 0.0667蝸桿軸向齒形角 =20°（阿基米德圓柱蝸桿）蝸桿(輪)法向齒形角n tann = tancos=0.363 頂隙c 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 hf1 = (ha*+c*)m =1/

55、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=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 df

56、1=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=0.5m=1.96蝸桿法向齒厚 sn sn=sx cos=1.93 蝸桿分度圓法向旋齒高 hn1 hn1=m=1.25蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度 l l>=(12+0.1z2)m=21.125蝸輪最大外圓直徑 da2 da2<=da2+2m=63.5蝸輪輪圓寬b b=0.75da1=16.883.4 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)73.4.1 齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和選用原則 齒輪傳動(dòng)與其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相比, 有以下優(yōu)點(diǎn):1) 傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠, 傳遞的圓周速度范圍較大;2) 傳遞功率范圍可從幾

57、瓦到十萬(wàn)千瓦;3) 使用效率高,壽命長(zhǎng),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(dòng)。 根據(jù)齒輪傳動(dòng)比i=5.9, 以及大小齒輪安裝位置, 小齒輪的齒數(shù)小于17, 所用齒輪齒數(shù)較少, 標(biāo)準(zhǔn)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、) 的條件下, 切齒時(shí)只變動(dòng)刀具與坯的相對(duì)位置而加工出來(lái)的齒輪, 在切制時(shí), 刀具與被切齒輪間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪相同, 只是將刀具相對(duì)齒輪中心移近或離開一段距離xm, x稱為變位系數(shù), 此時(shí)加工出來(lái)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(biāo)準(zhǔn)齒輪不同了。

58、3.4.2 齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算 傳動(dòng)比 i i=88/15=5.9分度圓 d1 d2 d1=mz1=7.5 d2=mz2=44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=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+4

59、4)=25.75基圓直徑 db db1=d1 cos=7.1 db2=d2 cos=41.3齒頂圓壓力角a a1=arcos(db1/da1)=37.9° a2=arcos(db2/ba2)=21.86° 齒寬 b b=12m=6第四章 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析4.1 概述 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析是不考慮引起機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的外力的影響, 而僅從幾何角度出發(fā), 根據(jù)已知的原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,確定機(jī)構(gòu)其他構(gòu)件上各點(diǎn)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(yùn)動(dòng)參數(shù)。 無(wú)論是分析研究現(xiàn)有機(jī)械的工作性能, 還是優(yōu)化綜合新機(jī)械, 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析都是十分重要的。4.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的

60、運(yùn)動(dòng)分析8平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的方法主要有圖解法和解析法。 圖解法概念清晰、形象直觀。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)技術(shù)和數(shù)值方法的發(fā)展, 不僅解析運(yùn)算冗繁的困難得以解決, 而且采用電算解析法體現(xiàn)出運(yùn)算速度快, 計(jì)算精度高的顯著優(yōu)勢(shì)。 但由于主動(dòng)桿件是連桿, 所以本文從圖解法考慮, 主動(dòng)桿2從極限位置如圖4.1所示開始, 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,到達(dá)圖4.2位置,依次下去, 分析如下: 圖 4.1 運(yùn)動(dòng)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(jī)架AD夾角約為110°, 用瞬心法求得WAB1/WBC=P12P42/P41P12=0Rad/s(P12與P42重

61、疊)。 圖 4.2 BC順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后的位置2 (2) 如上圖所示,BC逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°,可以得到搖桿AB與機(jī)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(jī)架AD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 B

62、C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(jī)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(shí), 搖桿的角加速度大小與方向是不一樣的, 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。第五章 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的總體分析5.1 計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)演

63、示9 首先，畫出各個(gè)機(jī)構(gòu)的零件，其次，將零件組裝，再給各個(gè)機(jī)構(gòu)仿真。1）建立四桿機(jī)構(gòu)的仿真如圖5.1所示，四桿機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)搖頭的關(guān)鍵。圖 5.1 四桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真2）建立減速機(jī)構(gòu)的仿真如圖5.2所示，減速機(jī)構(gòu)包括蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)。圖5.2 減速機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真 由于PROE方面的知識(shí)欠缺，不能將以上的各個(gè)運(yùn)動(dòng)副總體運(yùn)動(dòng)仿真，下面應(yīng)用FLASH演示臺(tái)式電風(fēng)扇的搖頭機(jī)構(gòu)。 這里主要介紹FLASH的制作過(guò)程：1、 設(shè)置場(chǎng)景屬性如圖5.3 所示圖 5.3 設(shè)置場(chǎng)景2、 制作運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)元件，具體運(yùn)動(dòng)情況可觀看PROE的仿真。（1） 繪制機(jī)架LAD=90如圖5.4所示:圖5.4 機(jī)架（2）蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)固定在擺桿AB上，所以將它們作為一個(gè)元件,見圖5.5。圖 5.5 蝸輪蝸桿（3）大齒輪，因?yàn)榇簖X輪固定在連桿上，所以BC將它們作為一個(gè)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(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)各個(gè)狀態(tài)，各元件的不同位置擺放，建幀，除了幾個(gè)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(yùn)動(dòng)的幾種狀態(tài)4、 為了能連續(xù)播放幾個(gè)周期，可以重復(fù)復(fù)制各個(gè)幀。5、 將影片導(dǎo)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(jī)構(gòu)的仿真， 但針對(duì)平面機(jī)