机械原理课程设计台式电风扇摇头装置
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成都理工大学
机械基础训练I设计说明书
设计题目:台式电风扇摆头机构设计
学生姓名:**
专业:14级机械工程
学号:*************
指导教师:***
日期:20 16 年12月28 日
目录
第一章:要求和任务 (3)
一.设计原始数据 (3)
二.设计方案提示 (3)
三.设计任务 (4)
四:注意事项 (4)
第二章:机构的选用 (5)
一、摆头机构: (5)
二、传动机构 (7)
第三章:机构的设计 (8)
一、四杆机构的设计 (8)
二、凸轮机构的设计: (11)
三、传动机构的设计 (14)
第四章:机构的运动分析 (18)
一、四杆机构的运动分析: (18)
二、圆柱凸轮机构运动分析: (20)
第五章:方案的确定 (22)
一、比较两种方案并选取方案: (22)
二、机构简图 (22)
总结 (23)
参考文献 (24)
第一章:要求和任务
一.设计原始数据
设计台式电风扇的摇头装置,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表见下表.
表: 台式电风扇摆头机构设计数据
我选择方案B:摆角为ψ=85°,急回系数K=1.015。
二.设计方案提示:
常见的摇头机构有杠杆式、滑块式、揿拔式等。本设计可采用平面连杆机构实现。由装在电动机主轴尾部的蜗杆带动蜗轮旋转,涡轮和小齿轮做成一体,并以四杆机构的连杆作为原动件,则机架、两个
连架杆都做摆动,其中一个连架杆相对于机架的摆动即是摆头动作。机架可取80—90mm。
三.设计任务:
1.至少提出两种方案,然后进行方案分析评比,选一种方案进行设计;
2.设计传动系统中各机构的运动尺寸,绘制机构运动简图。
3.编写课程设计说明书。(用A4纸张,封面用标准格式)
4.机械传动系统和执行机构的尺寸计算。
四:注意事项
每位同学按照课程设计后最好准备一个专用笔记本,把课程设计中查阅、摘录的资料。初步的计算以及构思的草图都记录在案,这些资料是整理设计说明书的基本素材。
课程设计中所需知识可能超出«机械原理»课程课堂讲述的基本内容,同学应通过自学补充有关知识。
推荐参考资料«机械原理课程设计手册» 邹慧君主编高等教育出版社。
需要上交的资料包括:(1)设计说明书1份;(打印)
(2)设计方案草图1份;(手写)
(3机械运动方案图样(A3大小)1份,及主要机构的运动简图、机构运动线图、机构的受力分析等。(按照标准格式打印)
第二章:机构的选用
为完成风扇左右摆动的吹风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,应设计左右摆动机构完成风扇摇头或不摇头的吹风过程,所以必须设计相应的离合器机构。
一、摆头机构:
1.杠杆式:曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机。
(a)曲柄摇杆机构
(b)双曲柄机构
(c)双摇杆机构
在本次课程设计中由于电动机既要做风扇的动力输出件,又要做摇头机构的动力输出件,即摇头机构的原动件要随着风扇摆动,所以选用四杆机构中的双摇杆机构作为摇头机构。
2.凸轮机构:盘行凸轮、圆柱凸轮。
(a)盘行凸轮机构
(b)圆柱凸轮机构
本次课程设计采用圆柱凸轮机构。
二、传动机构
根据给定的条件电动机的转速n=1450r/min,而摆头机构的周期T=10s。
n0=1
T=0.1r/s=6r/min
由此可得传动机构要实现的传动比。
i=n/n0=1450/6 =241.67
可得出传动比较大。
在本期«机械原理»中,主要学习的传动机构是齿轮传动,不管是直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮还是直齿圆锥齿轮,其传动比都比较小,圆柱齿轮的传动比范围i=3-6,圆锥齿轮的传动比范围i=2-3。而能实现较大传动比的有蜗杆蜗轮机构(图2.5),它做减速器的传动比范围i=5-70。由蜗杆蜗轮与圆柱齿轮结合便可实现上述较大传动比的传动。
图2.5、蜗杆蜗轮机构
第三章:机构的设计
一、四杆机构的设计
本次设计的四杆机构是带有整转副的双摇杆机构。
四杆机构具有整转副的条件:
①最长杆与最短杆之和≤另外两杆之和;
②形成周转副的杆中必有一杆为最短杆。
满足具有整转副的双摇杆机构的条件是:
①最长杆与最短杆之和≤另外两杆之和;
②机架为最短杆的对边。
如图所示的机构的以构件2作为原动件的机构为具有整转副的双摇杆机构。根据给定的数据电扇摆角Ф=850,急回系数k=1.015,根据急回特性急回系数
k=(1800+θ)/(1800-θ)
可得出
θ=1800k-1
k+1=1800
1.015-1
1.015+1=1.34
根据极位夹角θ和摆角Ф,机架尺寸取90mm。做出两极位时的机构运动简图:
∠B’AB’’=850,∠C’DC’’=1.340由于∠C’DC’’的值极小,近视取0.
C 为B’B’’的中点AB’=AB’’,构件AB的长为L AB,构件BC的长为L BC,
构件CD 的长为L CD ,则有:
L BC =B ’C=CB ’’=L AB sin 2850=AB ’sin42.50 AC=AB ’cos42.50
L CD =CD=22AC AD -
取不同的LAB 的值:
L AB (mm)
L BC (mm) AC(mm) L CD (mm) 10
6.75
7.37 89.70 15
10.13 11.06 89.31 20
13.51 14.75 88.78 25
16.89 18.43 88.09 30
20.26 22.14 87.23 35 23.64 25.80 86.22 对上述数据进行圆整,通过L AB 、L BC 、L CD 的值,在机架取90mm 时,即L AD =90mm ,计算极位夹角θ和风扇摆角Ф:
∠C ’DC ’’=∠ADC ’’-∠ADC ’
∠B ’AB ’’=∠B ’AD-∠B ’’AD
∠ADC ’=arcos [)
(2)(222
CD BC AD AB CD BC AD L L L L L L L ++++]