风扇设计方案

6实例四一一台式电风扇摇头装置的设计6.1设计要求设计台式电风扇的摇头机构，使电风扇作摇头动作（即风扇的摇摆 转动和仰俯转动的复合运动）风扇的直径为①300mm,电扇电动机转速n=1450r/min,电扇摇头周 期T=10s电扇摆动角度①、仰俯角度W与急回系数k的设计要求及 任务分配见表6.1表6.1台式电风扇摆头机构设计数据方案号电扇摇摆转动电扇仰俯转动仰角W （摆角0 （急回系数kA801.0110B851.01512C901.0215D951.02520E1001.0322F1051.05256.2功能分解[5]按工艺动作可分为2个机构：（1） 摇头机构:控制电风扇的左右摆动，（2） 仰俯机构:控制电风扇的上下运动摇头机构常见的摇头机构有杠杆式、滑板式和揿拔式等电机通过 齿轮和蜗轮、蜗杆的减速后以双摇杆机构的连杆作为主动件，则其中一个连架杆的摆动即实现风扇的左右摆动，机架可取80〜90mm仰俯机构 可采用连杆机构、凸轮机构等实现也可以采用空间连杆机构直接实现 风扇的左右摇摆和上下仰俯的符合运动6.3选用机构表6.2机构选用表功能工艺动作 执行机构 设计矩阵摇头机构仰俯机构左右摆动 平面连杆机构 A1上下摆动 凸轮机构、连杆机构 A2根据表2.1设计实例库A1=(a13, a23, a33,a43, a53},其中采用 a23,a43能够实现风扇的左右摇摆。

根据表 2.1 设计实例库 A2={a11,a21,a31,a41,a51}或 A2=(a13,a23, a33,a43, a53}为了使风扇设计的尽量结构简单，便于使用选取a31凸 轮机构对上下仰俯进行手动控制6.4机构组合为使机构能够顺利工作，采用并联结合的结构组合如图6.1所示图6.1机构组合图由装在电动机主轴尾部的蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮和小齿轮做成一 体，小齿轮带动大齿轮，大齿轮与双摇杆机构的连杆AB做成一体，并 以连杆AB作为主动件，则两个连架杆AD、BC作摆动，其中连架杆AD 的摆动即是摇头动作底部的凸轮通过高低的变化从而对仰俯角起到控 制设计方案如图6.2图6.2传动方案6.5机构传动设计（选用设计数据中方案A）⑹⑺6.5.1传动比计算根据要求电扇电动机转速n=1450r/min，电扇摇头周期T=10s电扇 一分钟转6次，可得i总二240从而设计齿轮间的传动比为4,涡轮涡杆 的传动比为60蜗轮蜗杆设计：蜗杆z1=6，蜗轮 z2=360，百齿轮设计：如表6.3所示表6.3直齿轮参数表名称齿数模数分度圆齿顶高齿根高齿顶圆齿根圆直齿轮4802 mm160mm2mm2.5mm164mm155mm直齿轮3202 mm40mm2mm2.5mm44mm35mm6.5.2双摇杆设计如图6.3(a)(b)所示如图6.3(a)双摇杆设计图(右端)以点D作为原点，当杆CB与杆AB成一条直线时，电扇摆到最右端。

此时角度为8 1如图6.3(a)0. cosM d2+ M2+ b2)当杆CB与杆AB重合时电扇摆到最左端此时角度为8 2如图6.3(b)如图6.3(b)双摇杆设计图(左端)2dc02 = cos-10 d2 + c2 -(b2 -a2)由设计要求可知8 1+8 2=80°，AB<40mm经迭代计算后可得杆AD= 89.5mm,CB= 55mm,CD=88.5mm,AB=35mm6.5.3凸轮设计如图6.4所示利用凸轮及杠杆的原理实现电扇的上下摆动如图6.4上下摆动原理图取基圆半径r=20,由表6.4上下摆动机构凸轮理论廓线的坐标作图得凸轮图6.4所示表6.4凸轮参数表转角（° ）60°120°180°240°300°360°p (mm)33.1423.242023.2433.1436.44图6.4凸轮形状凸轮最大压力角为17.3°，凸轮的位移，速度，加速度如图6.5所示图6.5位移、速度、加速度线图6.6方案评价电风扇的摇头机构使用双摇杆，并与齿轮直接相连所以能自动地 左右摆动，而且由装在电动机主轴尾部的蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮2和 小齿轮3做成一体，小齿轮3带动大齿轮1，大齿轮1与双摇杆机构的 连杆AB做成一体，并以连杆AB作为主动件，这样设计能使机构的体积 紧凑，运动更加平稳，缺点蜗轮蜗杆发热量较大，长时间一直使用将对 机器的寿命有一定的影响。

仰俯机构依靠外力使凸轮进行转动使电扇进行上下摆动，此方法使 机构简单，便于控制缺点由于凸轮机构一般只是传递运动，而不承受 力的作用，在本次设计中，凸轮受电扇的自重影响，但与杠杆机构一起 使用只要稍施加作用力，就能使电扇进行上下摆动，不影响凸轮的运动， 故合理可行。