机械原理课程设计说明书
摇头装置
设计者：x x x
学号：xxxxx
院系：工学院机械工程及自动化
班级：机械三班
同组人：xxxx
指导教师：xxx
时间：xxxxxx
·目录·
一．设计题目……………………………………
二．设计任务……………………………………三．设计提示……………………………………四．功能分解……………………………………五．机构选用……………………………………
减速机构设计……………………………
离合机构设计……………………………
摇头机构设计……………………………
凸轮机构设计…………………………………
动力机构设计……………………………
俯仰运动（支座）………………………
六．机构组合设计………………………………七．传动方案设计及计算………………………八．方案对比及评价……………………………九．设计体会……………………………………十．参考资料……………………………………
一．设计题目
设计台式电风扇的摇头机构，使电风扇作摇头动作（在一定的仰角下随摇头摆动）。图1所示为电风扇的外形图。
图1 电风扇外形图
风扇的直径为300mm，电风扇电动机转速n = 1450 r/min，电风扇摇头周期t = 10 s。电风扇摆动角度、仰俯角度与急回系数K的设计要求及任务分配见下表1。
表1 台式电风扇摆头机构设计数据
电风扇摇头转动电风扇仰俯转动
方案号摆角ψ（。）急回系数K 仰角φ（。）
A 80 1.01 10
B 85 1.015 12
C 90 1.02 15
D 95 1.025 20
E 100 1.03 22
F 105 1.05 25
我选择方案E作为设计数据，摆角为ψ= 100。，急回系数K为
1.03。
二．计划任务
（1）按给定的主要参数，拟定机械传动系统总体方案。
（2）画出机构运动方案简图。
（3）分配蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定它们的基本参数，设计计算几何尺寸。
（4）确定电风扇摇摆转动的屏幕、平面连杆机构的运动学尺寸，它应满足摆角及急回系数K条件下使最小传动角最大。并对平面连杆机构进行运动分析，绘制运动线图，验算曲柄存在条件。
（5）编写设计计算说明书。
（6）学生可进一步完成台式电风扇摇头机构的计算机动态演示或模型试验验证。
三．设计提示
（1）常见的摇头机构有杠杆式、滑板式和揿拔式等。可以将电风扇的摇头动作分解为风扇左右摆动和风扇上下俯仰运动。风扇要摇摆转动克采用平面连杆机构实现。以双摇杆机构的连杆作为主动件（即风扇转子通过蜗轮蜗杆带动连杆传动），则其中一个连架杆的摆动即实现风扇的左右摆动（风扇安装在连架杆上）。机架可取80~90 mm。风扇的上下俯仰运动可采取连杆机构、凸轮机构等实现。
（2）还可以采用空间连杆机构直接实现风扇的左右摆动和上下仰俯的复合运动。
四．功能分解
显然为完成风扇左右俯仰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，需要设计相应的功能的摆动机构。我设计方案为双摇杆机构。
为实现风扇的可摇头，可控摇头的吹风过程。因此必须设计相应的离合器机构对电风扇进行控制。针对此我所应用的方案为滑销离合器机构。
扇头的仰俯角调节，这样可以增大风扇的吹风范围。因此需要设计扇头俯仰角调节机构。在我设计的方案中为外置条件手动按钮。五．机构的选用
驱动方式采用电动机驱动。为完成风扇的左右俯仰的吹风过程，据上述功能分解，可以分别选用以下机构。如下表一：
执行机构功能执行构件工艺动作锥齿轮机构减速减速构件周向运动
离合机构执行摇头滑销上下运动双摇杆机构左右摆动连杆左右往复运动凸轮机构辅助左右摆动凸轮周转运动滑块机构俯仰撑杆上下运动
表一：机构选型表
1．减速机构的设计
图2：锥齿轮减速机构
减速机构：在此我采用一对锥齿轮来实现减速，锥齿轮可以用来传递两相交的运动，相比其他的减速机构而言成本较低，而且锥齿轮有比较稳定的传动比。
2．离合器的设计和选用
图3 离合器机构
离合器机构：用了一个滑销离合器实现风扇是否摇头的控制。通过齿轮轴的上下移动实现滑销离合器的结合与断开，同时也伴随锥齿轮之间的连接与脱离，实现了对电风扇摇头动作的控制。在脱离时，运动不能传到摇头装置，因而此时风扇不能左右摇头；相反，当连接时，通过锥齿轮的传动动力，带动摇头装置的运动，这样就实现了风扇左右摇头的控制。
3．凸轮机构
图4 凸轮机构
4．摇头机构的设计及选用
图5：摇头机构
摇头装置：通过离合器将运动传到凸轮，以此作为动力带动四杆机构的运动，通过双摇杆四杆机构的运动完成实现风扇的左右摇头运动。
5．动力机构（电动机）
图6 电动机
电动机参数：
额定电压220v 输入总功率55W 额定电
流0.3A 额定频率50HZ
6. 俯仰装置
图7：外置手调俯仰角按钮图
设计一个外置手调俯仰角按钮，将其置于风扇立柱与扇头相接处，顺时针转动调节为增大仰角，逆时针旋转为增大俯角。可以任意的对电风扇俯仰角进行手动调节。
六．机构组合设计（见图9）
我设计的摇头风扇组合由电机、锥齿轮机构、摇头连杆机构、离合机构及扇叶等组成。具体可以分为：
1．减速机构：采用锥齿轮机构实现，用电机轴高速旋转的降速来带动曲柄摇杆机构的摇头转动。
2．摇头机构：将电机输出的转动经过双摇杆连杆传动机构，最终转化为扇头的摆动。
3．控制机构：由一个滑销离合器实现风扇是否摇头的控制。曲柄齿轮轴的上下移动实现了滑销离合器的结合与断开。同时也伴随锥齿轮与脱离，实现了摇头动作的控制。
