课程设计
台式电风扇摇头装置机构
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台式电风扇摇头装置机构设计
摘要
电风扇摇头装置设计是从电风扇设计开始的，也是电风扇设计中最重要的部分，
对于电风扇的研究，国内外已有不少的研究成果，但在创新这一块做的还不够, 还有
待进一步完善。
本文首先对摇头电风扇的历史和发展现状以及其类型和特点进行了介绍，然后介绍了设计准则, 提出方案拟定, 并选择最优方案,主要是现有的电风扇摇头装置中平面摇杆机构，包括平面摇杆机构的结构、工作原理、设计原理、设计原则；其次根据已知原动机的转速, 分配传动比，选择合适的机构, 如蜗轮蜗杆机构以及齿轮机构, 根据传动比确定它们的基本参数，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, 观察所设计的尺寸是否满足所需的运动轨迹，再就制作台式电风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风扇的未来展望。
关键词：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..............................................
1.2.2 电风扇工作原理..................................
第二章电风扇摇头机构的设计..............................
2.1 电风扇摇头机构设计概述 ............................
2.2 电风扇摇头装置设计原则[1 ..........................
2.3 电风扇摇头装置方案拟定[2]..........................
2.3.1 方案Ⅰ (平面连杆摇头机构) ......................
2.3.2 方案Ⅱ (另一种平面连杆摇头机构) ................
2.3.3 对比分析选择方案 ................................ 第三章机构的设计......................................
3.1 铰链四杆机构的设计[5 .............................
3.1.1 铰链四杆机构的组成和基本形式 ....................
......................................................
3.1.3 四杆位置和尺寸的确定 ............................
3.2 原动机的选择和传动比的分配[6]......................
3.2.1 原动机的选择....................................
3.2.2 传动比的分配....................................
3.3 蜗轮蜗杆机构的结构特点[6 ..........................
......................................................
3.3.2 蜗轮蜗杆机构的几何尺寸计算 ......................
3.3.3 涡轮蜗杆建模....................................
3.4 齿轮机构的设计...................................
3.4.1 齿轮机构的结构特点和选用原则 ....................
3.4.2 齿轮机构的几何尺寸计算 ..........................
3.4.3 齿轮机构的建模..................................
第四章平面连杆机构的运动分析............................
4.1 概述..............................................
4.2 平面连杆机构的运动分析[8]...........................
第五章电风扇整体模型的建立............................
5.1 电风扇零件的模型建立 ..............................
第六章参考文献.........................................
第一章引言
1.1 电风扇发展现状和前景展望
近年来，相较人们对空调的普遍关注，电风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、功耗相对较低的电风扇仍然存在很大的市场。所以有必要研究电风扇的发展。
电风扇又称电扇，用于散热，夏天用它来清凉为好,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风扇。 1908年，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风扇, 这种电风扇防止了不必要的三百六十度转头送风，而成为以后销售的主流。如今，电风扇已一改人们印象中的传统形象，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，也被众多的电风扇厂家拿来做文章，并在此基础上增加了照明、驱蚊等更多的实用功能。据统计，市场成熟度颇高的电风扇行业在国内仍然存在着相当大的市场容量，但由于这个行业技术比较陈旧，外观固定单一，市场上常见的落地扇、转页扇、台扇、壁扇、楼顶扇、吊扇这几个传统类型电风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升。但近年来一些主流企业开始有所觉察，他们通过积极创新，突破老式的传统设计，纷纷开发出了一系列更富创新力，更具差异化个性的新产品，以求继续做大蛋糕和进行产品升级。
1.2电风扇的结构与工作原理
1.2.1 电风扇的结构
如图1.1所示, 台扇由扇叶、网罩、扇头、调速机构、底座等部分组成, 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, 而吊扇主要由扇头、上下罩、吊杆、吊攀以及独立安装的调速器组成。转页扇由于导风轮的作用，使其送出的风风力柔和，舒适宜人。
图 1.1 台扇的基本结构
1.2.2 电风扇工作原理
电风扇工作时（假设房间与外界没有热传递）室内的温度不仅没有降低，反而会升高。让我们一块来分析一下温度升高的原因：电风扇工作时，由于有电流通过电风扇的线圈，导线是有电阻的，所以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？因为人体的体表有大量的汗液，当电风扇工作起来以后，室内的空气会流动起来，所以就能够促进汗液的急速蒸发，结合“蒸发需要吸收大量的热量”，故人们会感觉到凉爽。风扇在转动时，扇叶后面空气的流速要慢于扇叶前面空气的流速，这样后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。
第二章电风扇摇头机构的设计
2.1 电风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组成，形式有两种:离合式与拨式。随着时代的发展, 电风扇的摇头机构也不仅仅限于这些, 例如就有一种电风扇摇头机构，包括电动机、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风扇做复合摇头运动。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，且结构简单、成本低。还有一种可调摇头角度的电风扇摇头机构, 包括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, 实现了电风扇摇头摆动角度的方便调整且结构紧凑，适用于室内放置电风扇不同的位置要求，提高了电风扇
的使用效率。所以电风扇摇头装置多种多样, 而且是在不断创新的。
2.2 电风扇摇头装置设计原则[1]
1) 各构件应最简化, 使电风扇尾部装在小的壳体中;
2) 各构件之间安排合理的位置,以免相互干扰;
3) 摇头应平稳;
4) 发动机也应跟随摇头装置摇摆;
5) 应使整体结构美观;
6) 自动摆头、送风角度可调;
7) 噪音低、可定时。
2.3 电风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。台式电风扇摇头装置的主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所示为电风扇摇头机构原理，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作为主动件绕C点摆动，使摇杆AB带电动机及扇叶一起摆动，实现一台电动机同时驱动扇叶和摇头机构。该方案主要特点：
（1）是一种平面连杆机构，机构简单，加工方便，能承受较大载荷;
（2）有涡轮蜗杆机构，传动比大，结构紧凑，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要求。
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。由已知条件和运动要求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风扇的摇头机构中，电机装在摇杆1上，铰链B 处装有一个蜗轮。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，达到风扇摇头的目的。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, 综合其优缺点, 本次设计选用方案Ⅱ,原因如下:
1)采用平面连杆机构, 使结构简单;
2) 有蜗轮蜗杆机构，传动比大，结构紧凑，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）整个机构简单，加工方便，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 铰链四杆机构的组成和基本形式
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，并使其中一个构件固定而组成。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个为曲柄,另一个为摇杆, 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 (即其他两杆的长度也相等) 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，
其中在电风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
按组成它的各杆长度关系可分成两类，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组成的双摇杆机构。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大于其余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见的形式之一, 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) 各杆长度满肖夫判别式, 即最短杆与最长杆长度之和小于或等于其它两杆
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, 所以, 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
确定方法相同, 很容易找到。
图 3.2 两极限位置的确定
(2) 各杆长度不满足格拉肖夫判别式, 即最短杆与最长杆长度之和大于其它两杆
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之间的相对转动角度都小于360°。
3.1.3 四杆位置和尺寸的确定
由电扇电动机转速n=750r/min，电扇摇头周期T=10s。电扇摆动角度ψ=100与急回系数k=1.03的设计要求, 可知,级位夹角为180°*(K-1)/(K+1)=2.6°很小,视为0°, 如图3.3所示BC,CD共线, 先取摇杆L
AB
长为70, 确定AB的位置,然后让摇杆AB逆时针
旋转100°,即A′B′, 再确定机架AD的位置, 且L
AD
取90, 注: AD 只能在摇杆AB, A′
B′的同侧。当杆AB处在左极限时, BC, CD共线, L
BC 与 L
CD
之和可以得出,即L
BC
+ L
CD
=131
①, 当AB处在右极限时,即图中A′B′的位置, 此时BC, CD重叠,即L
C′D′- L
B′C′
=25 ② ,
由①,②式可得L
BC 为53, L
CD
为78, B点的运动轨迹为圆弧B B′, L
BC
+L
AD
=143< L
CD
+L
AB
=148
满足格拉肖夫判别式, 且取最短杆BC的对边AD为机架,符合第一类平面双摇杆机构。
图3.4 矢量法分析连杆角速度
确定四根杆长之后,画出其一般位置如图3.4所示, 此时可根据理论力学知识求出杆
AB, BC, CD的速度,已知V
AB =W
AB
L
AB
=(100°/180∏)*70=24.4mm/s, 在下图小三角行中,
可求出W
BC
=0.27Rad/s。
3.2 原动机的选择和传动比的分配[6]
3.2.1 原动机的选择
电风扇的电动机大多数采用电容运转式交流单相异步电动机，主要由定子、转子、盖等组成，其结构如图3.5所示。
图 3.5 电容式电动机结构示意图
其设计规定转速 n=750r/min, 可得, w
=
2∏ n = 78.5rad/s, 通过查手册(见表3.1), 可选择所需的原动机
表
3.1
原
动
机
的选择
3.2.2 传动比的分配
由上面可知连杆的角速度W
BC =0.27Rad/s, 而电动机的角速度w= 78.5rad/s 所以
总传动比 i = 290
由此可以把传动比分配给蜗轮蜗杆与齿轮传动, 其中,蜗涡轮蜗杆的传动比i
1=w
1
/w
2
= 49
.齿轮的传动比i
2
= w
2
/w
3
= 5.9
3.3 蜗轮蜗杆机构的结构特点[6]
3.3.1蜗轮蜗杆机构的结构特点
蜗轮蜗杆机构又称蜗杆传动机构, 由蜗杆及蜗轮组成, 主要用于传递两交错轴间的传动及动力的空间啮合传动装置, 通常两轴的交错角为90°。蜗杆是具有梯形螺纹或接近梯形螺纹的螺杆, 而蜗轮则是开式螺母, 所以蜗杆传动可以看成为螺杆螺母的传动。另外根据齿轮啮合原理可知，罗干传动是由螺旋齿轮传动演变而来的。
蜗杆传动具有以下特点:
1) 传动比大, 结构紧凑. 一般可实现i
12
=10—100,在不传递动力的分度机构中, i12可达500以上, 因此结构十分紧凑;
2) 传动平稳, 无噪声, 因啮合时线接触, 且具有螺旋机构的特点, 故其承载能力
强;
3) 反行程具有自锁性. 当蜗杆导程角γ
1
小于啮合轮齿间的当量摩擦角时,机构反行程具有自锁性, 即只能有蜗杆带动蜗轮传动, 而不能有蜗轮带动蜗杆运动;
4) 传动效率较低, 磨损较严重。
3.3.2 蜗轮蜗杆机构的几何尺寸计算
蜗杆轴向模数（蜗轮端面模数）m m = 1.25
传动比 i i = 49
蜗杆头数 z
1 z
1
= 1
蜗轮齿数 z
2 z
2
= i z
1
= 49
蜗杆直径系数（蜗杆特性系数）q q =d
1
/m = 16
蜗杆变位系数 x
2 x
2
= a/m – (d
1
+d
2
)/2m = -0.5
中心距 a a = (d
1+d
2
+2x
2
m)/2 =40
蜗杆分度圆导程角γ tanγ = z
1/q = mz
1
/d
1
=0.0625
蜗杆节圆柱导程角γ′ tanγ′ =z
1/(q+2x
2
) = 0.0667
蜗杆轴向齿形角αα =20°（阿基米德圆柱蜗杆）
蜗杆(轮)法向齿形角α
n tanα
n
= tanαcosγ=0.363
顶隙c c = c*m=0.2 X 1.25 = 0.25
蜗杆蜗轮齿顶高 h
a1 h
a2
h
a1
= h
a
*m = 1/2(d
a1
-d
1
) = 1 X 1.25 =1.25
h
a2=m(h
a
*+x
2
)= 1/2(d
a2
-d
2
) = 1.25(1-0.5) =
0.625
( 一般h
a
* = 1)
蜗杆蜗轮齿根高 h
f1 h
f2
h
f1
= (h
a
*+c*)m =1/2(d
1
-d
f1
)
= (1+0.2)X1.25 = 1.5
h
f2=1/2(d
2
-d
f2
)=m(h
a
*-x
2
+c*)
=1.25(1+0.5+0.2)=2.215
蜗杆蜗轮分度圆直径 d
1 d
2
d
1
=qm=16X1.25=20
d
2=mz
2
=2a-d
1
-2x
2
m=61.25
蜗杆蜗轮节圆直径 d
1′ d
2
′ d
1
′=(q+2x
2
)m=d
1
+2x
2
m=18.75
d2′=61.25
蜗杆、齿顶圆直径d
a1蜗轮喉圆直径 d
a2
d
a1
=(q+2)m=22.5
d
a2=(z
2
+2+2x
2
)m=62.5
d
a1=d
1
+2h
a1
=22.5
d
a2=d
2
+2h
a2
=62.5
蜗杆蜗轮齿根圆直径 d
f1 d
f2
d
f1
=d
1
-2h
f1
=17
d
f2=d
2
-2h
f2
=57
蜗杆轴向齿距 p
x p
x
=∏ m=3.925
蜗杆轴向齿厚 s
x s
x
=0.5∏m=1.96
蜗杆法向齿厚 s
n s
n
=s
x
cosγ=1.93
蜗杆分度圆法向旋齿高 h
n1 h
n1
=m=1.25
蜗杆螺纹部分长度 l l>=(12+0.1z
2
)m=21.125
蜗轮最大外圆直径 d
a2 d
a2
<=d
a2
+2m=63.5
蜗轮轮圆宽b b=0.75d
a1
=16.88
3.3.3 涡轮蜗杆建模3.4 齿轮机构的设计[7]
3.4.1 齿轮机构的结构特点和选用原则
齿轮传动与其他传动机构相比, 有以下优点:
1) 传递运动准确可靠, 传递的圆周速度范围较大;
2) 传递功率范围可从几瓦到十万千瓦;
3) 使用效率高,寿命长,结构紧凑;
4) 可传递在空间任意配置的两轴之间的传动。
根据齿轮传动比i=5.9, 以及大小齿轮安装位置, 小齿轮的齿数小于17, 所用齿轮齿数较少, 标准齿轮不能满足要求, 所以采用变位齿轮。
变位齿轮是在不改变齿轮基本参数(m 、z 、α) 的条件下, 切齿时只变动刀具与坯的相对位置而加工出来的齿轮, 在切制时, 刀具与被切齿轮间的相对运动关系和切制标准齿轮相同, 只是将刀具相对齿轮中心移近或离开一段距离xm, x 称为变位系数, 此时加工出来的齿轮, 它们的基本参数(基圆、分度圆和齿形)不变, 但分度圆上的齿厚、齿间距、齿顶高和齿根高都和标准齿轮不同了。
3.4.2 齿轮机构的几何尺寸计算
传动比 i i=88/15=5.9
分度圆 d 1 d 2 d 1=mz 1=7.5 d 2=mz 2=44
模数 m 1 m 2 m 1=d 1/z 1=7.5/15=0.5 m 2=d 2/m 2=44/88=0.5
齿顶高 h a h a1=(h a *+x 2)m=0.75 h a2=(h a *+x 2)m=0.25
齿根高 h f h f1=(h a *+c *-x 1)m=0.0425 h f2=(h a *+c *-x 2)m=0.925
齿高 h h1=h a1+h f1=1.175 h 2=h a2+h f2=1.175
齿顶圆直径 d a d a1=d 1+2h a1=9 d a2=d 2+2h a2=44.5
齿根圆直径 d f d f1=d 1-2h f1=6.65 d f2=d2-2h f2=42.15
中心距 a a=1/2(7.5+44)=25.75
基圆直径 d b d b1=d 1 cos α=7.1 d b2=d2 cos α=41.3
齿顶圆压力角α
a αa1=arcos(d b1/d a1)=37.9° αa2=arcos(d b2/
b a2)=21.86°
齿宽 b b=12m=6
3.4.3 齿轮机构的建模
第四章平面连杆机构的运动分析
4.1 概述
机构运动分析是不考虑引起机构运动的外力的影响, 而仅从几何角度出发, 根据已知的原动件的运动规律,确定机构其他构件上各点的位移(轨迹)、速度和加速度, 或构件的角位移、角速度和角加速度等运动参数。无论是分析研究现有机械的工作性能, 还是优化综合新机械, 机构运动分析都是十分重要的。
4.2 平面连杆机构的运动分析[8]
平面机构运动分析的方法主要有图解法和解析法。图解法概念清晰、形象直观。随着计算机技术技术和数值方法的发展, 不仅解析运算冗繁的困难得以解决, 而且采用电算解析法体现出运算速度快, 计算精度高的显著优势。但由于主动杆件是连杆, 所以本文从图解法考虑, 主动杆2从极限位置如图4.1所示开始, 顺时针旋转90°,到达图4.2位置,依次下去, 分析如下:
图 4.1 运动分析的BC起始位置1
(1) 如上图所示, AB处在左极限位置, 可以得到摇杆AB与机架AD夹角约为110°, 用
瞬心法求得W
AB1/W
BC
=P
12
P
42
/P
41
P
12
=0Rad/s(P12与P42重叠)。
图 4.2 BC顺时针旋转90°后的位置2
(2) 如上图所示,BC逆时针旋转90°,可以得到摇杆AB与机架AD夹角为28°, 用瞬心
法求解得,W
AB /W
BC
=P
12
P
42
/P
41
P
12
=32/70 由上面可知W BC=0.27Rad/s, 所以求得,
W
AB2
=0.123Rad/s。
图 4.3 BC继续旋转90°后的位置3
(3) 如上图所示, BC继续旋转90°, 可以得到摇杆AB与机架AD夹角为11°, 用瞬心
法求解得,W
AB /W
BC
=P
12
P
42
/P
41
P
12
=0/70 所以, W AB3=0Rad/s。
图 4.4 BC继续旋转90°后的位置4
(4) 如上图所示, BC继续旋转90°, 可以得到摇杆AB与机架AD夹角为54°, 用瞬心可
知, W
AB /W
BC
=P
12
P
42
/P
41
P
12
=55/70。由上面可知W BC=0.27Rad/s, 所以求得, W AB4=0.212Rad/s。
综上所述, 由W BC=0.27Rad/s, 可求得, BC在每旋转90°时, 摇杆的角加速度大
小与方向是不一样的, 用矢量法求解, 在图4.2中可得, a
1
=0.717,图4.3中得,
a
2=-0.717, 图4-4中得, a
3
=1.23。
这里主要介绍FLASH的制作过程：
1、设置场景属性如图5.3 所示
图 5.3 设置场景
2、制作运动机构的各个元件，具体运动情况可观看PROE的仿真。
（1）绘制机架L
AD
=90如图5.4所示:
图5.4 机架
（2）蜗杆蜗轮机构，因为电动机固定在摆杆AB上，所以将它们作为一个元件,见图5.5。
图 5.5 蜗轮蜗杆
（3）大齿轮，因为大齿轮固定在连杆上，所以BC将它们作为一个元件，见图5.6；
图 5.6 大齿轮
（4）小齿轮见图5.7
图 5.7 小齿轮
（5）右面的摇杆CD，见图5.8
图 5.8 摇杆
3、按照台式电风扇摇头机构各个状态，各元件的不同位置摆放，建帧，除了几个特殊位
置，为了保证播放的连续性，还添加了几帧。
图 5.9 运动的几种状态
4、为了能连续播放几个周期，可以重复复制各个帧。
5、将影片导出。
由上可以看出，PRE 与FLASH 软件相比较，前者的三维效果比较好，适用于立体机构的仿真，但针对平面机构后者用起来更方便。
第五章电风扇整体模型的建立
5.1 电风扇零件的模型建立
电风扇机座的模型建立：
扇叶模型的建立:
风扇罩模型的建立：
风扇连接模型的建立：
风扇罩连接模型的建立:
装配体模型的建立：
爆炸图分析：
第六章参考文献
《机械原理》冯鉴，何俊，雷智翔，西南交通的学出版社《机械设计》濮良贵，纪名刚，高等教育出版
1 机 械 原 理 课 程 设 计 台式电风扇摇头装置设计 起止日期： 2014 年 6 月 24日 至 2014 年 6 月 29日 学生姓名学号 11405701404 学生姓名学号 12405700302 学生姓名学号 12405700304 班级 机械1203班 成 绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 2014年06 月 29 日
目录 一．设计要求 (3) 二设计任务 (3) 三．功能分解 (4) 四．选用机构 (4) 4-1.减速机构选用 (5) 4-2.离合器选用 (5) 4-3.摇头机构选用 (8) 4-4.机构组合 (9) 五．机构的设计 (10) 5-1.铰链四杆机构的设计 (10) 5-2.四杆位置和尺寸的确定 (11) 5-3.传动比的分配 (13) 六．摇头装置三维实体图 (15) 七．摆角调节 (17) 八．总结 (17) 九．参考文献 (19)
台式电风扇摇头装置方案 一．设计要求 设计台式电风扇的摇头装置要求能左右旋转。以实现一个动力下扇叶旋转和摇头动作的联合运动效果。 台式电风扇的摇头机构，使电风扇作摇头动作。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与急回系数K的设计要求及任务分配见表。 电扇摇摆转动 方案号 摆角ψ/（°）急回系数K 二. 设计任务 ⑴按给定的主要参数，拟定机械传动系统总体方案； ⑵画出机构运动方案简图； ⑶分配蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定他们的基本参数，设计计算几何尺寸； ⑷确定电扇摇摆转动的平面连杆机构的运动学尺寸，它应满足摆角Ψ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，验算曲柄存在的条件；
一、题目：台式电风扇摇头装置 二、设计题目及任务 2.1设计题目 设计台式电风扇的摇头机构，使电风扇做摇头动作（在一定的仰角下随摇杆摆动）。 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表2.11. 表2.11 台式电风扇摆头机构设计数据 此次选择的是方案C：摆角为ψ=90°，急回系数K=1.02，仰角φ=15°。 2.2设计任务 （1）按给定主要参数，拟定机械传动系统总体方案。 （2）画出机构运动方案简图。 （3）分配涡轮蜗杆、齿轮传动比。确定它们的基本参数，设计计算几何尺寸。 （4）确定电扇摇摆转动的平面连杆机构的运动学尺寸，它满足摆角ψ及急回系数K条件下使最小传动比角γmin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。 2.3设计提示 （1）常见的摇头机构有杠杆式、滑板式和揿拔式等。可以将风扇的摇头动作分解为风扇的左右摆动和风扇的上下俯仰运动。风扇摇摆转动可以采用平面连杆机构实现。以双摇杆机
构的连杆为主动件（即风扇转子通过涡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）。机架可选取80~90mm。风扇的上下仰俯运动可采用连杆机构、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。 三、功能分解 现市售电风扇的机头一般只是做单一的左右摆头动作，可结合手动调节机头俯仰角度来改变受风区域，但正常工作时机头的俯仰角往往是固定的，只依靠机头自身左右摆动来送风，因此受风区域、面积有限。 本台式电风扇是立体送风电风扇，该电风扇有两种实现方式。即风扇左右摆动和风扇上下俯仰运动。 3.1风扇的左右摇摆运动 风扇在开启后，需要调整受风区域时，则自然希望风扇能摇头，增加、改变受风的区域。一般是风扇在启动摇头时，风扇是左右摇摆的。当然，风扇的左右摇摆一般是在一个平面内，并且是有范围限制的。但也有一些摆角是大于180°的，甚至更大的。 3.2风扇的上下俯仰运动 随着科技的发展，很多风扇能在风扇左右摇摆的同时，能借助相应的构件作上下俯仰运动，实现立体宽区域送风。 四、机构的选用 根据前述设计要求，并且根据技术、经济及相容性要求，确定两种运动的执行元件——机头，选用相应的机构来实现各项运动的功能，见表4.1。 表4.1 台式电风扇的机构选型 仅对表4.1的基本结构进行组合，就可以得到2×2=4种运动方案。初步选出结构简单又较为可行的方案为：左右摇摆运动采用凸轮机构中带有凹槽的圆柱凸轮机构，上下俯仰运
1. 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杆摆动) 。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＝95°、俯仰角度φ＝20°与急回系数K＝1.025。风扇能够在一定周期下进行摆头运动, 使送风面积增大。 2. 设计要求 ⑴.电风扇摇头机构至少包括连杆机构、蜗轮蜗杆机构和齿轮传动机构三种机构。 ⑵.画出机器的运动方案简图与运动循环图。拟订运动循环图时, 执行构件的动作起止位置可根据具体情况重叠安排, 但必须满足工艺上各个动作的配合, 在时间和空间上不能出现干涉。 ⑶.设计连杆机构, 自行确定运动规律, 选择连杆机构类型, 校核最大压力角。 ⑷.设计计算齿轮机构, 确定传动比, 选择适当的摸数。 ⑸.编写设计计算说明书。 ⑹.学生可进一步完成机器的计算机演示验证和凸轮的数控加工等。
3. 功能分解 电风扇的工作原理是将电风扇的送风区域进行周期性变换, 达到增大送风区域的目的。显然, 为了完成电风扇的摆头动作, 需实现下列运动功能要求: ⑴.风扇需要按运动规律做左右摆动, 因此需要设计相应的摆动机构。 ⑵.风扇需要按路径规律做上下俯仰, 因此需要设计相应的俯仰机构。 ⑶.风扇需要转换传动轴线和改变转速, 因此需要设计相应的齿轮系机构。 对这两个机构的运动功能作进一步分析, 可知它们分别应该实现下列基本运动: ⑴.左右摆动有三个基本运动: 运动轴线变换、传动比降低和周期性摆动。 ⑵.俯仰运动有两个基本运动: 运动方向变换和周期性俯仰。 ⑶.转换运动轴线和改变传动比有一个基本动作: 运动轴线变换。另外, 还要满足传动性能要求: 改变电风扇的送风区域时, 在急回系数K＝1.025、摆动角度Ψ=95°的要求下, 尽量保持运动的平稳转换和减小机构间的摩擦。 图3.1 运动功能图
课程设计台式电风扇摇头装置机构 姓名：_____________ 学号：_____________ 专业：_____________ 指导教师：_____________
台式电风扇摇头装置机构设计 摘要 电风扇摇头装置设计是从电风扇设计开始的，也是电风扇设计中最重要的 部分，对于电风扇的研究，国内外已有不少的研究成果，但在创新这一块做的 还不够, 还有待进一步完善。 本文首先对摇头电风扇的历史和发展现状以及其类型和特点进行了介绍，然后介绍了设计准则, 提出方案拟定, 并选择最优方案,主要是现有的电风扇摇头装置中平面摇杆机构，包括平面摇杆机构的结构、工作原理、设计原理、设计原则；其次根据已知原动机的转速, 分配传动比，选择合适的机构, 如蜗轮蜗杆机构以及齿轮机构, 根据传动比确定它们的基本参数，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, 观察所设计的尺寸是否满足所需的运动轨迹，再就制作台式电风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风扇的未来展望。 关键词：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 (5) 1.2.2 电风扇工作原理 (6) 第二章电风扇摇头机构的设计 (7) 2.1 电风扇摇头机构设计概述 (7) 2.2 电风扇摇头装置设计原则[1 (8) 2.3 电风扇摇头装置方案拟定[2] (8) 2.3.1 方案Ⅰ (平面连杆摇头机构) (8) 2.3.2 方案Ⅱ (另一种平面连杆摇头机构) (9) 2.3.3 对比分析选择方案 (10) 第三章机构的设计 (10) 3.1 铰链四杆机构的设计[5 (10) 3.1.1 铰链四杆机构的组成和基本形式 (10) 3.1.2平面双摇杆机构的分类和极限位置分析 (11) 3.1.3 四杆位置和尺寸的确定 (12) 3.2 原动机的选择和传动比的分配[6] (14) 3.2.1 原动机的选择 (14) 3.2.2 传动比的分配 (16) 3.3 蜗轮蜗杆机构的结构特点[6 (16) 3.3.1蜗轮蜗杆机构的结构特点 (16) 3.3.2 蜗轮蜗杆机构的几何尺寸计算 (17)
令狐文艳创作 机械原理课程设计说明书 令狐文艳 台式电风扇摇头装置 设计者： 学号： 院系： 班级： 小组成员： 辅导教师： 时间： 目录 一．设计题目…………………………………… 二．计划任务…………………………………… 三．设计提示…………………………………… 四．功能分解…………………………………… 五．机构的选用………………………………… 六．机构组合设计与说明………………………… 七．方案评价及相关计算………………………… 八．小组中三个方案的评价与择优……………… 九．设计体会…………………………………… 一．设计题目 设计台式电风扇的摇头机构，使电风扇做摇头动作（在一
定的仰角下随摇杆摆动）。 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表2.11. 表2.11 台式电风扇摆头机构设计数据 我选择方案D：摆角为ψ=95°，急回系数K=1.025。 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 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，应设计设计相应的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。 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（本方案设计为外置条件旋钮）。 五、机构的选用 1、驱动方式采用电动机驱动。为完成风扇的左右摆动的吹 风过程，采用弧形的轨道装置，轨道中间用一个半圆的滚轮，它结构简单，制造容易，工作可靠，实现风扇平
机械原理课程设计说明书台式电风扇摇头装置 设计者： 学号： 院系： 班级： 时间：
目录 一．设计题目……………………………………二．计划任务……………………………………三．设计提示……………………………………四．功能分解……………………………………五．机构的选用…………………………………六．机构组合设计与说明…………………………七．方案评价及相关计算…………………………八．三个方案的评价与择优………………九．设计体会……………………………………
一．设计题目 设计台式电风扇的摇头机构，使电风扇做摇头动作（在一定的仰角下随摇杆摆动）。 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表2.11. 表2.11 台式电风扇摆头机构设计数据 我选择方案D：摆角为ψ=95°，急回系数K=1.025。 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 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，应设计设计相应的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。 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（本方案设计为外置条件旋钮）。 五、机构的选用
机械原理课程设计说明书 欧阳光明（2021.03.07） 台式电电扇摇头装置 设计者： 学号： 院系： 班级： 小组成员： 教导教师： 时间： 目录 一．设计题目……………………………………二．计划任务……………………………………三．设计提示……………………………………四．功能分化……………………………………五．机构的选用…………………………………六．机构组合设计与说明…………………………七．计划评价及相关计算…………………………八．小组中三个计划的评价与择优………………九．设计体会……………………………………一．设计题目
设计台式电电扇的摇头机构，使电电扇做摇头举措（在一定的仰角下随摇杆摆动）。 电扇的直径为300mm，电扇电念头转速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派表见表2.11. 表2.11 台式电电扇摆头机构设计数据 我选择计划D：摆角为ψ=95°，急回系数K=1.025。 二．计划任务 （1）按给定的主要参数，拟定机械传动系统总体计划。 （2）画出机构运动计划简图。 （3）分派蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定它们的基本参数，设计计算几何尺寸。 （4）确定电电扇摇摆转动的屏幕、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年夜。并对平面连杆机构进行运动阐发，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电扇摇头机构的计算机静态演
示或模型试验验证。 三．设计提示 （1）罕见的摇头机构有杠杆式、滑板式和揿拔式等。可以将电电扇的摇头举措分化为电扇左右摆动和电扇上下俯仰运动。电扇要摇摆转动克采取平面连杆机构实现。以双摇杆机构的连杆作为主动件（即电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电扇的左右摆动（电扇装置在连架杆上）。机架可取80~90 mm。电扇的上下俯仰运动可采纳连杆机构、凸轮机构等实现。 （2）还可以采取空间连杆机构直接实现电扇的左右摆动和上下仰俯的复合运动。 四．功能分化 为完成电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，应设计设计相应的左右摆念头构完成电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。 扇头的仰俯角调节，这样可以增年夜电扇的吹风规模。因此需要设计扇头俯仰角调节机构（本计划设计为外置条件旋钮）。 五、机构的选用 1、驱动方法采取电念头驱动。为完成电扇的左右摆动的吹风过 程，采取弧形的轨道装置，轨道中间用一个半圆的滚轮，它结 构简单，制造容易，工作可靠，实现电扇平稳的摇头，并且可 以根据轨道的弧长控制电扇摇头的角度。电扇的上下俯仰运动 用外置手动按钮。
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：陈朋 专业：14级机械工程 学号：20624 指导教师：刘念聪 日期：20 16 年12月28 日
目录 第一章：要求和任务................................................... 错误!未定义书签。一．设计原始数据 .................................................................... 错误!未定义书签。二．设计方案提示 .................................................................... 错误!未定义书签。三．设计任务 ............................................................................ 错误!未定义书签。四：注意事项 ............................................................................ 错误!未定义书签。第二章：机构的选用 ................................................................ 错误!未定义书签。 一、摆头机构： ........................................................................ 错误!未定义书签。 二、传动机构 ............................................................................ 错误!未定义书签。第三章：机构的设计 ................................................................ 错误!未定义书签。 一、四杆机构的设计 ................................................................ 错误!未定义书签。 二、凸轮机构的设计： (11) 三、传动机构的设计 ................................................................ 错误!未定义书签。第四章：机构的运动分析 ........................................................ 错误!未定义书签。 一、四杆机构的运动分析： .................................................... 错误!未定义书签。 二、圆柱凸轮机构运动分析： ................................................ 错误!未定义书签。第五章：方案的确定................................................... 错误!未定义书签。 一、比较两种方案并选取方案： ............................................ 错误!未定义书签。 二、机构简图 ............................................................................ 错误!未定义书签。总结 ............................................................................................ 错误!未定义书签。参考文献 .................................................................................... 错误!未定义书签。
目录 1．台式电风扇摇头装置的功能与设计要求 (3) 1.1工作原理及工艺过程 (3) 1.2功能分解 (3) 1.3原始数据及设计要求 (3) 1.3.1 原始数据 (3) 1.3.2 设计要求 (3) 1.4设计任务 (3) 2．执行机构的设计 (4) 2.1（方案Ⅰ） (4) 2.2（方案Ⅱ） (4) 2.3（方案Ⅲ） (5) 2.4（方案Ⅳ） (6) 3．执行机构的辅助构件设计 (6) 3.1滑销控制机构（方案Ⅰ） (6) 3.2齿轮控制机构（方案Ⅱ） (7) 4．减速机构的设计 (7) 4.1蜗杆减速机构（方案Ⅰ） (7) 4.2锥齿轮减速机构（方案Ⅱ） (7) 4.3行星轮系减速机构（方案Ⅲ） (7)
5．方案的确定 (8) 5.1原动机的选择 (8) 5.2传动方案确定 (8) 5.3有关参数及相关计算 (8) 5.3.1相关计算 (8) 5.3.2传动构件的尺寸确定 (8) 6．尺寸与运动综合 (9) 6.1执行机构尺寸设计 (9) 6.2验算曲柄存在条件即最小传动角 (10) 6.2.1曲柄存在条件 (10) 6.2.2最小传动角验算 (11) 7.系统总图 (11) 8.总体评价 (11) 8.1课题总结 (11) 8.2存在问题 (12) 参考文献 (12)
1．台式电风扇摇头装置的功能与设计要求 1.1工作原理及工艺过程 1.2功能分解 电风扇的工作原理是将电风扇的送风区域进行周期性变换，达到增大送风区域的目的。显然，为了完成电风扇的摆头动作，需实现下列运动功能要求： （1）风扇需要按运动规律做左右摆动，因此需要设计相应的摆动机构。 （2）风扇需要转换传动轴线和改变转速，因此需要设计相应的齿轮系机构。 对这两个机构的运动功能作进一步分析，可知它们分别应该实现下列基本运动： （3）左右摆动有三个基本运动：运动轴线变换、传动比降低和周期性摆动。 （4）转换运动轴线和改变传动比有一个基本动作：运动轴线变换。 此外，还要满足传动性能要求：改变电风扇的送风区域时，在急回系数K＝1.015、摆动角度φ=85°的要求下，尽量保持运动的平稳转换和减小机构间的摩擦。 运动功能图 1.3原始数据及设计要求 1.3.1 原始数据 风扇直径为φ300mm，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=85°与急回系数k=1.015。
目录一：设计要求 二：功能分解 三：机构选用 四：机构组合 五：功能的实现 六：机构的设计 七：传动方案设计 八：方案评价及相关计算 九：小结 十：致谢 十一：参考文献
一：设计要求 设计台式电风扇的摇头装置要求能左右旋转并可调节俯仰角。以实现一个动力下扇叶旋转和摇头动作的联合运动效果。 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杆摆动）。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见表1.1 方案号 电扇摆动角度ψ/（°）行程速度变化系数K 表1.1 二：功能分解 显然为完成风扇左右俯仰的吹风过程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，需要设计相应的左右摆动机构（本方案设计为双摇杆机构）。 为完成风扇可摇头，可不摇头的吹风过程。因此必须设计相应的离合器机
构（本方案设计为滑销离合器机构）。 扇头的俯仰角调节，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（本方案设计为外置条件按钮）。 三：机构选用 驱动方式采用电动机驱动。为完成风扇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。机构选型表3.1 1，减速机构选用
表3.1 图一3.2 锥齿轮减速机构 图二 3.3 蜗杆减速机构 由于蜗杆蜗轮啮合齿轮间的相对滑动速度较大,摩擦磨损大,传动效率较低,易出现发热现象,常需要用较贵的减磨耐磨材料来制造蜗轮,制造精度要求高，刀具费用昂贵，成本高。锥齿轮可以用来传递两相交的运动，相比蜗杆蜗轮成本较低。所以在此我们选用锥齿轮减速。
台式电风扇摇头装置设计 Prepared on 24 November 2020
题目台式电风扇摇头装置设计 目录 摘要 设计台式电风扇的摇头装置要求能左右旋转并可调节俯仰角。以实现一个动力下扇叶旋转和摇头动作的联合运动效果。本文分析了台式电风扇的摇头装置设计任务及结构工艺特点,介绍了工作过程,工作原理, 阐述了功能分解，机构选用，离合器的选用，机构设计，传动方案设计及相关计算等。 关键字：摇头风扇；工艺分析；机构
引言 飞梭弹指度，四年的大学生活接近尾声时，我们进行了为期近四个月的毕业设计。毕业设计是对大学四年来我们所学到的基础知识和专业知识的一次系统性的总结与综合运用，同时也是培养我们分析问题和解决问题能力的良好的机会，而且毕业设计也是大学教学的最后一个重要环节。因此，认真踏实地做好这次毕业设计不仅意味着我们能否顺利毕业，而且对今后我们走上工作岗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意义。另外，毕业设计还可以培养我们独立思考，开发思维和协调工作的能力，这对今后踏入社会以后能否尽快地适应社会也有很大的帮助。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。 这是因为工业、农业、国防和科学技术的现代化程度，都会通过机械工业的发展程度反映出来。人们之所以要广泛使用机器，是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品的质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务，在现代化建设的进程中起着主导和决定性的作用。所以通过大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机器，就能大大加强和促进国民经济发展的力度，加速我国的社会主义现代化建设。 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统。
机 械 原 理 课 程 设 计 台式电风扇摇头装置设计 起止日期： 2014 年 6 月 24日 至 2014 年 6 月 29日 学生姓名学号 学生姓名学号 学生姓名学号 班 级 机械1203班 成绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 2014年06 月 29 日 目 录 一．设计要求 (3) 二 设计任务 (3)
三．功能分解 (4) 四．选用机构 (4) 4-1.减速机构选用 (5) 4-2.离合器选用 (5) 4-3.摇头机构选用 (8) 4-4.机构组合 (9) 五．机构的设计 (10) 5-1.铰链四杆机构的设计 (10) 5-2.四杆位置和尺寸的确定 (11) 5-3.传动比的分配 (13) 六．摇头装置三维实体图 (15) 七．摆角调节 (17) 八．总结 (17) 九．参考文献 (19) 台式电风扇摇头装置方案 一．设计要求 设计台式电风扇的摇头装置要求能左右旋转。以实现一个动力下扇叶旋转和摇头动作的联合运动效果。 台式电风扇的摇头机构，使电风扇作摇头动作。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与急回系数K的设计要求及任务分配见表。 方案号电扇摇摆转动
摆角ψ/（°）急回系数K 二. 设计任务 ⑴按给定的主要参数，拟定机械传动系统总体方案； ⑵画出机构运动方案简图； ⑶分配蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定他们的基本参数，设计计算几何尺寸； ⑷确定电扇摇摆转动的平面连杆机构的运动学尺寸，它应满足摆角Ψ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，验算曲柄存在的条件； ⑸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．功能分解 常见的摇头机构有杠杆式、滑板式和揿拔式等。风扇要摇摆转动克采用平面连杆机构实现。以曲柄摇杆机构的曲柄作为主动件（即风扇转子通过蜗轮蜗杆带动连杆传动），则其中一个摇杆的摆动即实现风扇的左右摆动。机架可取80~90 mm。本方案具体机构选用如下： 摆转动力由电动机提供，由于功率大，转轴运转速度快，故需减速装置将电机的速度减慢传给摇头机构（本方案选用标准直齿轮和蜗杆涡轮二级减速装置）。 采用空间连杆机构直接实现风扇的左右摆动（本方案选用平面四杆机
电扇摇头装置课程设计 Prepared on 24 November 2020
机 械 原 理 课 程 设 计 台式电风扇摇头装置设计 起止日期： 2014 年 6 月 24日 至 2014 年 6 月 29日 学生姓名学号 学生姓名学号 学生姓名学号 班级 机械1203班 成 绩 指导教师(签字) 机械工程学院（部） 2014年06 月 29 日 目 录 一．设计要求 (3) 二 设计任务 (3)
三．功能分解 (4) 四．选用机构 (4) 4-1.减速机构选用 (5) 4-2.离合器选用 (5) 4-3.摇头机构选用 (8) 4-4.机构组合 (9) 五．机构的设计 (10) 5-1.铰链四杆机构的设计 (10) 5-2.四杆位置和尺寸的确定 (11) 5-3.传动比的分配 (13) 六．摇头装置三维实体图 (15) 七．摆角调节 (17) 八．总结 (17) 九．参考文献 (19) 台式电风扇摇头装置方案 一．设计要求 设计台式电风扇的摇头装置要求能左右旋转。以实现一个动力下扇叶旋转和摇头动作的联合运动效果。 台式电风扇的摇头机构，使电风扇作摇头动作。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与急回系数K的设计要求及任务分配见表。 方案号电扇摇摆转动
摆角ψ/（°）急回系数K 二. 设计任务 ⑴按给定的主要参数，拟定机械传动系统总体方案； ⑵画出机构运动方案简图； ⑶分配蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定他们的基本参数，设计计算几何尺寸； ⑷确定电扇摇摆转动的平面连杆机构的运动学尺寸，它应满足摆角Ψ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，验算曲柄存在的条件； ⑸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．功能分解 常见的摇头机构有杠杆式、滑板式和揿拔式等。风扇要摇摆转动克采用平面连杆机构实现。以曲柄摇杆机构的曲柄作为主动件（即风扇转子通过蜗轮蜗杆带动连杆传动），则其中一个摇杆的摆动即实现风扇的左右摆动。机架可取80~90 mm。本方案具体机构选用如下： 摆转动力由电动机提供，由于功率大，转轴运转速度快，故需减速装置将电机的速度减慢传给摇头机构（本方案选用标准直齿轮和蜗杆涡轮二级减速装置）。
机械原理课程设计 机械原理课程设计2013级机械设计制造及其自动化专业 学号：2013211013 姓名: 陈晓宝 2014-11-12 指导教师: 王峥庞军张孝琼131
说明书编写要求参考如下： 一、设计内容和要求： 其内容大致包括以下几个方面： （1）目录； （2）设计目的和内容（可包括设计条件、要求及原理图）； （3）设计内容 §、机械运动方案设计（可包括机构运动方案的选型与确定，机械运动方案简图、运动循环图和传动方案图等）； §、机构尺寸的设计计算与分析（可包括构件图与零件图）； §、机构运动与受力分析，机构整体的设计； （4）总结； （5）参考文献。 二、说明书格式要求 按照本科毕业设计相关格式要求；
机械原理课程设计 一、设计任务书 1、引言 1.1.1电风扇发展现状和前景展望 近年来，相较人们对空调的普遍关注，电风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、功耗相对较低的电风扇仍然存在很大的市场。所以有必要研究电风扇的发展。 电风扇又称电扇，用于散热，夏天用它来清凉为好,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风扇。 1908年，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风扇, 这种电风扇防止了不必要的三百六十度转头送风，而成为以后销售的主流。如今，电风扇已一改人们印象中的传统形象，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，也被众多的电风扇厂家拿来做文章，并在此基础上增加了照明、驱蚊等更多的实用功能。据统计，市场成熟度颇高的电风扇行业在国内仍然存在着相当大的市场容量，但由于这个行业技术比较陈旧，外观固定单一，市场上常见的落地扇、转页扇、台扇、壁扇、楼顶扇、吊扇这几个传统类型电风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升。但近年来一些主流企业开始有所觉察，他们通过积极创新，突破老式的传统设计，纷纷开发出了一系列更富创新力，更具差异化个性的新产品，以求继续做大蛋糕和进行产品升级。 1.1.2电风扇的结构 如图1.1所示, 台扇由扇叶、网罩、扇头、调速机构、底座等部分组成, 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, 而吊扇主要由扇头、上下罩、吊杆、吊攀以及独立安装的调速器组成。转页扇由于导风轮的作用，使其送出的风风力柔和，舒适宜人。 图1-1-2 电风扇装备图 1.1.3电风扇工作原理 电风扇工作时（假设房间与外界没有热传递）室内的温度不仅没有降低，反而会升高。让我们
台式电风扇摇头装置 ——交通大学机械原理课程设计 组长：任思远 组员：哲承王宇 指导老师：英 2012-5-6
台式电风扇摇头装置 一、设计题目及原始数据 设计台式电风扇摆头装置,风扇的直径为Ф300mm，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与急回系数k 的设计要求及任务分配见下表。 台式电风扇摆头机构设计数据表 二、设计方案提示 常见的摇头机构有杠杆式、滑板式和揿拔式等。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，蜗轮和小齿轮做成一体，小齿轮带动大齿轮，大齿轮与铰链四杆机构的连杆做成一体，并以铰链四杆机构的连杆作为原动件，则机架、两个连架杆都作摆动，其中一个连架杆相对于机架的摆动即是摇头动作。机架可取80～90mm。 三、设计任务 1.按给定主要参数，拟定机械传动系统总体方案，并在图纸上画出传动系统图； 2.画出机构运动方案简图和运动循环图； 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. 解析法确定平面连杆机构的运动学尺寸，它应满足摆角ψ及行程速比系数k。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，验算最小传动角（最大压力角）； 5.提出调节摆角的结构方案，并进行分析计算； 6.编写设计计算说明书； 7.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验证。
前言 进入二十一世纪以来，市场愈加需要各种各样性能优良、质量可靠、价格可靠、效率高、能耗低的机械产品，而决定产品性能、质量、水平、市场竞争能力和经济效益的重要环节是产品设计。机械产品设计中，首要任务是进行机械运动方案的设计和构思、各种传动机构和执行机构的选用和创新设计。 机械理课程设计能够培养机械类专业学生的创新能力，是学生综合应用机械原理课程所学理论知识和技能解决问题，获得工程技术训练必不可少的实践性教学环节。 我们组的设计题目是台式电风扇摇头装置，通过对设计任务的讨论分析，功能上要求完成左右摇摆和上下仰俯运动。要完成这些功能需要有主动装置、减速装置、轮轴转换、四连杆装置。针对这些装置我们先选用了许多种机构并经过分析组装成了四种方案，经过仔细的分析评价，最后选择了最合适的方案。
课程设计 台式电风扇摇头装置机构 姓名：_____________ 学号：_____________ 专业：_____________ 指导教师：_____________
台式电风扇摇头装置机构设计 摘要 电风扇摇头装置设计是从电风扇设计开始的，也是电风扇设计中最重要的 部分，对于电风扇的研究，国内外已有不少的研究成果，但在创新这一块做的 还不够, 还有待进一步完善。 本文首先对摇头电风扇的历史和发展现状以及其类型和特点进行了介绍，然后介绍了设计准则, 提出方案拟定, 并选择最优方案,主要是现有的电风扇摇头装置中平面摇杆机构，包括平面摇杆机构的结构、工作原理、设计原理、设计原则；其次根据已知原动机的转速, 分配传动比，选择合适的机构, 如蜗轮蜗杆机构以及齿轮机构, 根据传动比确定它们的基本参数，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, 观察所设计的尺寸是否满足所需的运动轨迹，再就制作台式电风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风扇的未来展望。 关键词：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 (5) 1.2.2 电风扇工作原理 (6) 第二章电风扇摇头机构的设计 (7) 2.1 电风扇摇头机构设计概述 (7) 2.2 电风扇摇头装置设计原则[1 (7) 2.3 电风扇摇头装置方案拟定[2] (7) 2.3.1 方案Ⅰ (平面连杆摇头机构) (8) 2.3.2 方案Ⅱ (另一种平面连杆摇头机构) (8) 2.3.3 对比分析选择方案 (9) 第三章机构的设计 (10) 3.1 铰链四杆机构的设计[5 (10) 3.1.1 铰链四杆机构的组成和基本形式 (10) 3.1.2平面双摇杆机构的分类和极限位置分析 (10) 3.1.3 四杆位置和尺寸的确定 (11) 3.2 原动机的选择和传动比的分配[6] (12) 3.2.1 原动机的选择 (13) 3.2.2 传动比的分配 (15) 3.3 蜗轮蜗杆机构的结构特点[6 (15) 3.3.1蜗轮蜗杆机构的结构特点 (15) 3.3.2 蜗轮蜗杆机构的几何尺寸计算 (15) 3.3.3 涡轮蜗杆建模 (17)
编号 丽水学院（学校） 实习设计 题目台式电风扇摇头装置机构设计 学生姓名许增文 学号30 系部 专业 班级机自082 指导教师 二〇一〇年六月
设计任务书 ⑴按给定的主要参数，拟定机械传动系统总体方案； ⑵画出机构运动方案简图； ⑶分配蜗轮蜗杆、齿轮传动比，确定他们的基本参数，设计计算几何尺寸； ⑷确定电扇摇摆转动的平面连杆机构的运动学尺寸，它应满足摆角Ψ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，验算曲柄存在的条件； ⑸编写设计计算说明书； 方案设计说明
一．设计要求 设计台式电风扇的摇头装置要求能左右旋转并可调节俯仰角。以实现一个动力下扇叶旋转和摇头动作的联合运动效果。 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杆摆动）。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见表。 电扇摇摆转动电扇仰俯转动方案号 仰角 /(°) 摆角ψ/（°）急回系数K 二．功能分解 完成风扇左右俯仰的吹风过程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，需要设计相应的左右摆动机构（本方案设计为双摇杆机构）。 为完成风扇可摇头，可不摇头的吹风过程。因此必须设计相应的离合器机构（本方案设计为滑销离合器机构）。 扇头的俯仰角调节，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（本方案设计为外置条件按钮）。 三. 选用机构 驱动方式采用电动机驱动。为完成风扇左右俯仰的吹风过程，
青岛理工大学 课程设计 题目：台式电风扇摇头装置设计 院系： 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 2012年7月
机械原理课程设计 说明书 设计题目：台式电风扇摇头装置设计汽车与交通学院系车辆工程专业102 班 设计者： 指导老师： 2012年7月8日
目录 一．设计题目 (1) 二．计划任务 (2) 三．设计提示 (2) 四．功能分解 (2) 五．机构的选用 (3) 5.1 减速机构的设计 (3) 5.2 离合器的设计和选用 (3) 5.3 凸轮机构 (4) 5.4 摇头机构的设计及选用 (4) 5.4 动力机构 (4) 5.5 俯仰装置 (5) 六．机构组合设计 (6) 七．机构的设计 (6) 7.1 铰链四杆机构的设计 (6) 7.2 四杆位置和尺寸的确定 (7) 7.3 传动比的分配 (8) 八．方案的对比及评价（最后的组合方案） (12) 九．设计体会 (13) 参考文献 (14)
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 我们选择方案E作为设计数据，摆角为ψ = 100。，急回系数K为1.03。