臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[共36頁(yè)]

課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)構(gòu)姓 名：_學(xué) 號(hào)：_專(zhuān) 業(yè)：_指導(dǎo)教師：_臺(tái)式電風(fēng)扇搖頭裝置機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(kāi)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(lèi)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)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(guān)察所設(shè)計(jì)的尺寸是否滿(mǎn)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)演示目錄第一章 引言41.2.2 電風(fēng)扇工作原理5第二章 電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)62.1 電風(fēng)扇搖頭機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)概述62.2 電風(fēng)扇搖頭裝置設(shè)計(jì)原則162.3 電風(fēng)扇搖頭裝置方案擬定272.3.1 方案 (平面連桿搖頭機(jī)構(gòu))72.3.2 方案 (另一種平面連桿搖頭機(jī)構(gòu))72.3.3 對(duì)比分析選擇方案8第三章機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)93.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)593.1.1 鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的組成和基本形式93.1.2平面雙搖桿機(jī)構(gòu)的分類(lèi)和極限位置分析93.1.3 四桿位置和尺寸的確定103.2 原動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)比的分配6113.2.1 原動(dòng)機(jī)的選擇123.2.2 傳動(dòng)比的分配143.3 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)6143.3.1蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)143.3.2 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算143.3.3 渦輪蝸桿建模163.4 齒輪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)173.4.1 齒輪機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和選用原則173.4.2 齒輪機(jī)構(gòu)的幾何尺寸計(jì)算173.4.3 齒輪機(jī)構(gòu)的建模18第四章 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析194.1 概述194.2 平面連桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析819第五章 電風(fēng)扇整體模型的建立245.1 電風(fēng)扇零件的模型建立24第六章 參考文獻(xiàn)33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(mén)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(chēng)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(chǎng)的主任技師休伊斯卡茨霍伊拉，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(xiāo)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(guān)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(ài)，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(chǎng)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(guān)固定單一，市場(chǎng)上常見(jiàn)的落地扇、轉(zhuǎn)頁(yè)扇、臺(tái)扇、壁扇、樓頂扇、吊扇這幾個(gè)傳統(tǒng)類(lèi)型電風(fēng)扇的外觀(guān)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(kāi)始有所覺(jué)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(kāi)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1.2.1 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)1.2.2 電風(fēng)扇工作原理 電風(fēng)扇工作時(shí)（假設(shè)房間與外界沒(méi)有熱傳遞）室內(nèi)的溫度不僅沒(méi)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(xiàn)圈，導(dǎo)線(xiàn)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(jué)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(jué)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(guān); 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。2.3.1 方案 (平面連桿搖頭機(jī)構(gòu))圖 2.3 平面四桿搖頭機(jī)構(gòu) 圖2.3所示為電風(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。2.3.2 方案 (另一種平面連桿搖頭機(jī)構(gòu))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)。2.3.3 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)53.1.1 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(chēng)為機(jī)架，與機(jī)架直接鉸接的兩個(gè)構(gòu)件1和3稱(chēng)為連架桿，不直接與機(jī)架鉸接的構(gòu)件2稱(chēng)為連桿。連架桿如果能作整圈運(yùn)動(dòng)就稱(chēng)為曲柄，否則就稱(chēng)為搖桿。其類(lèi)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(chēng)之為曲柄搖桿機(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(chēng)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(chēng)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(chēng)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(chēng)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)。3.1.2平面雙搖桿機(jī)構(gòu)的分類(lèi)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(lèi)， 第一類(lèi)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(lèi)是不符合曲柄存在條件, 即最短桿與最長(zhǎng)桿長(zhǎng)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(jiàn)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(mǎn)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(xiàn)位置, 即一次為連桿與搖桿重疊共線(xiàn), 如圖3.2 所示ABCD, 另一次為連桿與搖桿的拉直共線(xiàn)即圖中所示ABCD。 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(mǎn)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(méi)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。3.1.3 四桿位置和尺寸的確定 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很小,視為0, 如圖3.3所示BC,CD共線(xiàn), 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(xiàn), 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(mǎn)足格拉肖夫判別式, 且取最短桿BC的對(duì)邊AD為機(jī)架,符合第一類(lèi)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(huà)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63.2.1 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 = 78.5rad/s, 通過(guò)查手冊(cè)(見(jiàn)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3.2.2 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 = 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(chēng)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(kāi)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(xiàn)接觸, 且具有螺旋機(jī)構(gòu)的特點(diǎn), 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 tan = 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 =1/2(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 df1=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=16.883.3.3 渦輪蝸桿建模3.4 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(mǎn)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(kāi)一段距離xm, x稱(chēng)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。 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模數(shù) m1 m2 m1=d1/z1=7.5/15=0.5 m2=d2/m2=44/88=0.5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+44)=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=63.4.3 齒輪機(jī)構(gòu)的建模 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(guān)。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(kāi)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 BC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。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(guān)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(jiàn)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(jiàn)圖5.6；圖 5.6 大齒輪（4）小齒輪見(jiàn)圖5.7圖 5.7 小齒輪（5）右面的搖桿CD，見(jiàn)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)構(gòu)后者用起來(lái)更方便。 第五章 電風(fēng)扇整體模型的建立5.1 電風(fēng)扇零件的模型建立電風(fēng)扇機(jī)座的模型建立：扇葉模型的建立:風(fēng)扇罩模型的建立： 風(fēng)扇連接模型的建立：風(fēng)扇罩連接模型的建立: 裝配體模型的建立： 爆炸圖分析： 第六章 參考文獻(xiàn)機(jī)械原理 馮鑒，何俊，雷智翔，西南交通的學(xué)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)濮良貴，紀(jì)名剛，高等教育出版3436