台式电风扇摇头机构设计.docx

课程设计台式电电扇摇头装置机构姓 名：_____________学 号：_____________专 业：_____________指引教师：_____________台式电电扇摇头装置机构设计摘要电电扇摇头装置设计是从电电扇设计开始的，也是电电扇设计中最重要的部分，对于电电扇的研究，国内外已有不少的研究成果，但在创新这一块做的还不够, 尚有待进一步完善本文一方面对摇头电电扇的历史和发呈现状以及其类型和特点进行了简介，然后简介了设计准则, 提出方案拟定, 并选择最优方案,重要是既有的电电扇摇头装置中平面摇杆机构，涉及平面摇杆机构的构造、工作原理、设计原理、设计原则；另一方面根据已知原动机的转速, 分派传动比，选择合适的机构, 如蜗轮蜗杆机构以及齿轮机构, 根据传动比拟定它们的基本参数，设计计算几何尺寸,再次采用图解法, 根据已知条件(极位夹角, 摇杆速度等)设计平面四杆机构, 然后在实验室组建仿真机构模型, 观测所设计的尺寸与否满足所需的运动轨迹，再就制作台式电电扇摇头平面机构的计算机动态演示, 通过图解法研究各杆件的运动, 进行运动分析, 最后总结并讲述了电电扇的将来展望。

核心词： 平面摇杆机构，传动比, 蜗轮蜗杆, 齿轮传动, 运动分析 ,动态演示目录第一章 引言 41.2.2 电风扇工作原理 5第二章 电风扇摇头机构的设计 62.1 电风扇摇头机构设计概述 62.2 电风扇摇头装置设计原则[1 62.3 电风扇摇头装置方案拟定[2] 72.3.1 方案 Ⅰ (平面连杆摇头机构) 72.3.2 方案Ⅱ (另一种平面连杆摇头机构) 72.3.3 对比分析选择方案 8第三章  机构的设计 93.1 铰链四杆机构的设计[5 93.1.1 铰链四杆机构的组成和基本形式 93.1.2平面双摇杆机构的分类和极限位置分析 93.1.3 四杆位置和尺寸的确定 103.2 原动机的选择和传动比的分配[6] 113.2.1 原动机的选择 123.2.2 传动比的分配 143.3 蜗轮蜗杆机构的结构特点[6 143.3.1蜗轮蜗杆机构的结构特点 143.3.2 蜗轮蜗杆机构的几何尺寸计算 143.3.3 涡轮蜗杆建模 163.4 齿轮机构的设计 173.4.1 齿轮机构的结构特点和选用原则 173.4.2 齿轮机构的几何尺寸计算 173.4.3 齿轮机构的建模 18第四章 平面连杆机构的运动分析 194.1 概述 194.2 平面连杆机构的运动分析[8] 19第五章 电风扇整体模型的建立 245.1 电风扇零件的模型建立 24第六章 参考文献 33第一章 引言1.1 电电扇发呈现状和前景展望 近年来，相较人们对空调的普遍关注，电电扇市场就有点门庭冷落。

但空调高耗电量且封闭空间的弊端，使得通风效果相对较好、功耗相对较低的电电扇仍然存在很大的市场因此有必要研究电电扇的发展 电电扇又称电扇，用于散热，夏天用它来凉爽为好,还可用来驱散室内热气1882年，美国纽约的克罗卡日卡齐斯发动机厂的主任技师休伊斯卡茨霍伊拉，最早发明了商品化的电电扇 19，美国的埃克发动机及电气公司，研制成功世界上最早的齿轮驱动左右摇头的电电扇, 这种电电扇避免了不必要的三百六十度转头送风，而成为后来销售的主流如今，电电扇已一改人们印象中的老式形象，在外观和功能上都更追求个性化，塔式气流扇尊贵典雅，卡通台扇娇巧可爱，而电脑控制、自然风、睡眠风、负离子功能等这些本属于空调器的功能，也被众多的电电扇厂家拿来做文章，并在此基本上增长了照明、驱蚊等更多的实用功能据记录，市场成熟度颇高的电电扇行业在国内仍然存在着相称大的市场容量，但由于这个行业技术比较陈旧，外观固定单一，市场上常用的落地扇、转页扇、台扇、壁扇、楼顶扇、吊扇这几种老式类型电电扇的外观和功能的同质化现象十分严重，严重影响和制约了这个市场的发展和提高但近年来某些主流公司开始有所察觉，她们通过积极创新，突破老式的老式设计，纷纷开发出了一系列更富创新力，更具差别化个性的新产品，以求继续做大蛋糕和进行产品升级。

1.2电电扇的构造与工作原理1.2.1 电电扇的构造 如图1.1所示, 台扇由扇叶、网罩、扇头、调速机构、底座等部分构成, 扇头是台扇中最复杂、最重要的部件，由电动机、前后端盖及摇头机构等构成, 而吊扇重要由扇头、上下罩、吊杆、吊攀以及独立安装的调速器构成转页扇由于导风轮的作用，使其送出的风风力柔和，舒合适人 图 1.1 台扇的基本构造1.2.2 电电扇工作原理 电电扇工作时（假设房间与外界没有热传递）室内的温度不仅没有减少，反而会升高让我们一块来分析一下温度升高的因素：电电扇工作时，由于有电流通过电电扇的线圈，导线是有电阻的，因此会不可避免的产生热量向外放热，故温度会升高但人们为什么会感觉到凉爽呢？由于人体的体表有大量的汗液，当电电扇工作起来后来，室内的空气会流动起来，因此就可以增进汗液的急速蒸发，结合“蒸发需要吸取大量的热量”，故人们会感觉到凉爽 电扇在转动时，扇叶背面空气的流速要慢于扇叶前面空气的流速，这样背面空气的压力就比前面的大，这个压力差，就推动空气向前，形成风了第二章 电电扇摇头机构的设计2.1 电电扇摇头机构设计概述摇头机构由减速机构、连杆机构、控制机构与过载保护装置构成，形式有两种:离合式与拨式。

随着时代的发展, 电电扇的摇头机构也不仅仅限于这些, 例如就有一种电电扇摇头机构，涉及电动机、齿箱总成、摇头连杆，电动机及齿箱总成安装在Ｙ型支架上，Ｙ型支架固定在连接头上，其中摇头连杆一端与Ｙ型支架连接，另一端通过传动机构与齿箱总成连接所述的传动机构是受齿箱总成控制的做旋转运动的上下曲柄盖，曲柄盖与连杆配合推动电电扇做复合摇头运动由于采用机械式传动取代了同步电机，使性能更稳定、质量更可靠，且构造简朴、成本低尚有一种可调摇头角度的电电扇摇头机构, 涉及连于连杆一端的摇臂轮，以及活动连于拨轮垫孔内的中心轴, 实现了电电扇摇头摆动角度的以便调节且构造紧凑，合用于室内放置电电扇不同的位置规定，提高了电电扇的使用效率因此电电扇摇头装置多种多样, 并且是在不断创新的2.2 电电扇摇头装置设计原则[1] 1) 各构件应最简化, 使电电扇尾部装在小的壳体中; 2) 各构件之间安排合理的位置,以免互相干扰; 3) 摇头应平稳; 4) 发动机也应跟随摇头装置摇晃; 5) 应使整体构造美观; 6) 自动摆头、送风角度可调;7) 噪音低、可定期2.3 电电扇摇头装置方案拟定[2] 考虑到执行机构的速度较低和电动机的经济性，选用同步转速为750r/min的电动机。

台式电电扇摇头装置的重要机构是铰链四杆机构的运动可以有多种多样的设计方案，图2.1—2.4给出了四种可用于摇头装置运动的执行机构方案2.3.1 方案 Ⅰ (平面连杆摇头机构)图 2.3 平面四杆摇头机构 图2.3所示为电电扇摇头机构原理，电动机外壳作为其中的一根摇杆AB，蜗轮作为连杆BC，构成双摇杆机构ABCD蜗杆随扇叶同轴转动，带动BC作为积极件绕C点摆动，使摇杆AB带电动机及扇叶一起摆动，实现一台电动机同步驱动扇叶和摇头机构该方案重要特点： （1）是一种平面连杆机构，机构简朴，加工以便，能承受较大载荷; （2）有涡轮蜗杆机构，传动比大，构造紧凑，传动性平稳，无噪声，反形成具有自锁性， 但传动效率低，磨损较严重，蜗杆轴向力大; （3）工作行程中，能使摇头装置控制符合规定2.3.2 方案Ⅱ (另一种平面连杆摇头机构)图 2.4 平面四杆摇头机构 如图2.4所示上面一种摇头机构方案和传动比的大小，方案Ⅱ应用在传动比大的运动机构中由已知条件和运动规定进行四连杆机构的尺寸综合，计算电动机功率、连杆机构设计等，绘出机械系统运动方案的电电扇的摇头机构中，电机装在摇杆1上，铰链B处装有一种蜗轮。

电机转动时，电机轴上的蜗杆带动蜗轮, 蜗轮与小齿轮空套在同一根轴上,再由小齿轮带动大齿轮, 而大齿轮固定在连杆上, 从而迫使连杆2绕B点作整周转动，使连架杆1和3作往复摆动，达到电扇摇头的目的它具有方案Ⅰ的特点2.3.3 对比分析选择方案 对以上四种方案进行比较, 综合其优缺陷, 本次设计选用方案Ⅱ,因素如下:1) 采用平面连杆机构, 使构造简朴;2) 有蜗轮蜗杆机构，传动比大，构造紧凑，传动性平稳，无噪声，反形成具有自锁性，但传动效率低，磨损较严重，蜗杆轴向力大;3) 齿轮的应用使整个传动系统的传动比减小; 4）整个机构简朴，加工以便，节省成本第三章  机构的设计3.1 铰链四杆机构的设计[5]3.1.1 铰链四杆机构的构成和基本形式如图3.1所示，铰链四杆机构是由转动副将各构件的头尾联接起的封闭四杆系统，并使其中一种构件固定而构成被固定件4称为机架，与机架直接铰接的两个构件1和3称为连架杆，不直接与机架铰接的构件2称为连杆连架杆如果能作整圈运动就称为曲柄，否则就称为摇杆其类型可分为: 图 3.1 铰链四杆机构 1) 曲柄摇杆机构: 在铰链四杆机构中,若两个连架杆中的一种为曲柄,另一种为摇杆, 则称之为曲柄摇杆机构。

2) 双曲柄机构: 在铰链四杆机构中, 若两个连架杆均为曲柄, 则称为双曲柄机构. 当两曲柄的长度相等且平行 (即其她两杆的长度也相等) 时, 称为平行双曲柄机构. 若双曲柄机构的对边杆长都相等, 但不平行, 则称为反向双曲柄机构 3) 双摇杆机构: 在铰链四杆机构中, 若两个连架杆均为摇杆, 则称之为双摇杆机构，其中在电电扇摇头装置中用到了双摇杆机构3.1.2平面双摇杆机构的分类和极限位置分析按构成它的各杆长度关系可提成两类， 第一类是符合曲柄存在条件, 即符合格拉肖夫准则的四杆运动链, 而以其最短杆对边的杆为机架构成的双摇杆机构 第二类是不符合曲柄存在条件, 即最短杆与最长杆长度之和不小于其他两杆长度之和的四杆运动链, 以其任意一杆为机架构成的双摇杆机构双摇杆机构是铰链四杆机构中常用的形式之一, 在机械中有特殊曲柄存在的条件,机构若成为双摇杆机构, 可通过两种途径来实现:(1) 各杆长度满肖夫鉴别式, 即最短杆与最长杆长度之和不不小于或等于其他两杆长度之和且以最短杆的对边为机架, 即可得到双摇杆机构根据低副运动的可逆性原则, 由于此时最短杆是双整转副件, 因此, 连杆与两摇杆之间的转动副仍为整转副。

因此摇杆的两极限位置分别位于连杆(最短杆) 与另一摇杆的两次共线位置, 即一次为连杆与摇杆重叠共线, 如图3.2 所示AB′C′D, 另一 次为连杆与摇杆的拉直共线即图中所示ABCD 摇杆的两极限位置与曲柄摇杆机构中摇杆的极限位置的拟定措施相似, 很容易找到图 3.2 两极限位置的拟定 (2) 各杆长度不满足格拉肖夫鉴别式, 即最短杆与最长杆长度之和不小于其他两杆长度之和则无论哪个构件为机架机构均为双摇杆机构此时, 机构中没有整转副存在, 即两摇杆与连架杆及连。