可调节幅度台扇

可调节幅度台扇（1河南科技大学信息工程学院河南省洛阳市471000）摘要：台扇几乎是夏日不可或缺的电器，它主要由扇头、风叶、网罩和控制装置等部件组成。扇头包括电动机、前后端盖和摇头送风机构等。但生活中我们经常会发现，台扇的摇头并没有达到我们想要的效果，比如普通台扇都是180度摇头的，而往往我们只需要它转60度或者90度就可以满足需要了，剩余的就浪费了。所以本次仅在摇头机构上做出一些改变，通过改变主轴上与底座的可转动交点和直角连杆与固定旋钮的铰链点的距离，来改变风扇的摇头角度，使得摇头幅度可调，使得资源得到充分利用。关键词：摇头机构，齿轮传动，传动比中图分类号：TP2AdjustableamplitudeStandFanCaoChong1（1InformationEngineeringCollegeHenanUniversityofScienceandTechnologyLuoyang,HenanProvince471000）Abstract:Greatfanalmostindispensableappliances,itmainlyconsistsoffanhead,blades,grillesandcontroldevicesandothercomponents.Fanheadincludesanelectricmotor,endcapandshookhisheadbeforeblowinginstitutions.Butlife,weoftenfindthatthefanshookhisheadanddidnotachieveourdesiredresults,suchastheaveragefanisshakinghishead180degrees,butoftenwejustneedtoturnit60degreesor90degreestomeettheneedsoftheremainingHewasted.Sothisonlymadesomechangesontheoscillationmechanism,bychangingthedistancebetweenthespindleandright-angleintersectionrotatablerodandfixedknobhingepointofthebase,andtochangetheangleofthefanshookhishead,shakinghisheadsothattheamplitudeisadjustable,soresourcesarefullyutilized.Keywords：Oscillationmechanism，Gear，Driveratio正文1.电风扇的结构与工作原理1.1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落地扇的基本结构1.2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。2.摇头机构介绍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)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电风扇摇头机构图2.3平面四杆摇头机构如图：电动机主轴经过减速器带动B轮旋转，在该机构中AD为机架。BC杆做旋转（周转）运动。而AB与DC均做摇摆运动，为摇杆。AB与扇头固联，AB的摇摆就是扇头的摆动。该设计主要特点：（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。2.4电风扇的运动简图图2.4电风扇的运动简图当电动机工作时，蜗杆转动带动涡轮转动，此时杆件2为原动件，4为机架，它与电风扇座相连，在A点有一滚动轴承是电风扇座与风扇头相连，使之能在电风扇座上作定轴转动，组成双摇杆机构。杆1与电动机固接，当双摇杆机构工作时，电风扇随着杆1一起摆动，实现了电风扇的摇头功能要求。3.摇头机构的设计3.1齿轮机构的几何尺寸计算传动比i分度圆d1d2d1=mz1d2=mz2模数m1m2m1=d1/z1m2=d2/m2齿顶高haha1=(ha*+x2)mha2=(ha*+x2)m齿根高hfhf1=(ha*+c*-x1)mhf2=(ha*+c*-x2)m齿高hh1=ha1+hf1h2=ha2+hf2齿顶圆直径dada1=d1+2ha1da2=d2+2ha2齿根圆直径dfdf1=d1-2hf1df2=d2-2hf2中心距a基圆直径dbdb1=d1db2=d2cosα齿顶圆压力角αaαa1=arcos(db1/da1)αa2=arcos(db2/ba2)齿宽b3.2改进后机构及其原理图2.6结构简图（1）A点相当于主轴上与底座的可转动交点；B点相当于齿轮2的中心；C点相当于齿轮2与直角连杆的铰链点；D点相当于直角连杆与固定旋钮的铰链点。齿轮2在运动中是一直延同一方向转动的，所以与最短杆BC构成的两个转动副是整转副，整个机构构成双摇杆机构，AB会在一定的角度内摆动，且知道AB相对于风扇头固定，故可知此机构能实现电风扇摇头功能。又因为AD之间的距离可以通过改变固定旋钮在滑道中的位置实现改变，且由前文说明可知，固定后的AD是与底座相对静止的。所以，整个机构能够实现电风扇摇头幅度的调整。（2）具体运动分析a).摆动角度的分析与计算图2.5中AB的摆动极限位置是BC与CD重合且BD点最远，及BD点距离最近，作出两者的图，即可测量摆动角度。1.首先在草图中作出经计算后与ABCD各点之间距离相对应的四条直线。2.作出以D为圆心，CD与BC长度之或与之差两个长度为半径的圆弧。3.作出以A点为圆心AB长度为半径的第三个圆，与第二步做出的两个圆的左侧交点记为EF.4.连接AEAF，并用通用尺寸量出两直线所构成的角的角度，得到电风扇摇头的摆动角度。据此可知，改变其中几个步骤，选取不同的AD距离，即能得到不同的摆动角，标出30度、60度、90度等摆动角所需要的距离，在滑道上标出，使用者就可以通过调节固定旋钮位置达到目的。4.装配本设计中采用了一些新的零件，另外在电风扇的外形上亦是作出了一定的改变，故在装配过程中应注意以下事项：1）电动机应固定装配在电扇头内部，以保证主轴部分的轴线相对于电扇头静止，以达到主轴摆动即为电风扇头摆动的目的；2）齿轮1与齿轮2固定装配，使之相对位置保持不变；3)直角连杆的两端与相交处必须为铰连，能够构成完整的转动副；4)立体图中的固定旋钮是为了便于观察故作于上方，实际装配过程中很有可能被安排在下方的底座部分上，实际设计可为底座上安一个立柱，立柱插入电风扇头部内，与电风扇有两点接触，一点是电动机部分与底座所构成的可转动承重轴，另外就是滑道部分，滑道固定在立柱上，这样，在确定了固定旋钮的位置后，这两个固定点就构成了双摇杆机构的固定连杆部分；5)滑道的安装也是有明确的规定，滑道中固定旋钮可移动极限位置与电动机的最短距离应该大于齿轮2中心与其和直角连杆连接处距离，最远距离应该小于双摇杆中的最长杆，才能保证齿轮能够正转一周，即构成简化后的整转副。（最长杆与最短杆的长度和小于等于其它两杆长度和）6）齿轮1顶部实际为摇头开关控制，故齿轮1需要一个可以保证它滑动的机架部分。参考文献【1】《机械原理》冯鉴，何俊，雷智翔，西南交通的学出版社【2】《机械设计》濮良贵，纪名刚，高等教育出版