风扇摆头装置设计

风扇摆头装置设计设计者张文力杨靖赟赵航郑杨机械工程学院机自专业10班一．设计题目及要求题目：风扇的摆头装置要求：电机的转速1540/s，实现风扇摆头的转动周期为10s，并满足设计合理，容易加工，经济等原则。二．设计方案的拟定和比较1.减速装置定轴轮系减速方案优点：结构简单，便于安装操作，容易理解，计算简单方案缺点：减速不明显，若想明显减速则齿轮的尺寸将会很大，大大影响装置的大小。行星轮系减速机构优点：改变转速明显，且不需把齿轮设计太大，减速效果明显机构缺点：不易操作，难理解，装配略繁琐。比较及结果：定轴轮系比行星轮系较为简单，但行星轮系的减速效果明显且尺寸较小，故减速装置选择星星轮系减速。摆动装置（1）曲柄摇杆机构机构评价：机构能实现杆件的摆动，但其摆动具有急回特性，不能满足风扇摆头的匀速摆动，因此此方案放弃。（2）凸轮机构机构运动解释：通过凸轮转动带动从动间上下运动，在通过从动件带动一杠杆，从而实现杠杆的摆动。机构评价：此机构基本能满足摆头转动的要求，但凸轮制作繁琐，且当转速较大时会产生机构的震动，容易损坏装置。（3）曲柄滑块机构说明：曲柄的转动带动滑块的滑动，在由滑块带动杠杆作来回摆动。机构评价：既能满足摇杆的平稳运动，又能使装置平稳。最后方案：减速装置：用星星轮系减速摆动装置：曲柄滑块带动杠迅速摆动制定机械系统的运动循环图此图为机构运动最简形式，机构运动行程为A→B→A→C→A为整个运动的一个循环过程，摆角大约为40~50度。所选机构的运动尺寸综合变速箱齿轮尺寸m=2α=20度ha*=1Z1=44d1=88mmdb1=82.692mmZ2=34d2=68mmdb2=63.899mmZ2'=35d2'=70mmdb2'=65.778mmZ3=44d3=88mmdb3=82.682mm外变速齿轮Z4=24d4=48mmdb4=45.105mmZ5=40d5=80mmdb5=75.175mm连杆长：70mm宽：6mm厚：2mm运动方案布置图及机构运动简图设计所用方法及及其原理的简要说明方法：三维仿真及运动分析原理：行星轮系大传动比特性及曲柄滑块机构的运动特性数学模型，计算公式，计算过程及说明，计算结果根据要求摇头周期T=10s，齿轮z5与连杆相连相当于曲柄所以曲柄的转动周期即为摇头周期，T=2π/ω5,所以ω5=π/5rad/s,即6r/min.根据给定电动机转速要求（1540r/min)，设计混合轮系来进行减速,应满足i5H=ω5/ωH=6/1540=3/770。先设计定轴轮系i45=ω4/5=z5/z4=40/24=5/3,再设计行星轮系使其减速i1H=1-i13H=1-z2z3/z1z2'=1/154,所以z2z3/z1z2'=153/154,故经计算得z1=44，z2=34，z2’=35，z3=44。经计算混合轮系i5H=3/770与设计要求相符合运动分析解析法滑块质心位移-时间图像滑块质心速度-时间图像滑块质心加速度-时间图像图解法速度分析Vc=Vb+VcbVb=W1*Lab=π/5*0.01=π/500m/s选取10mm代表π/1000m/s为标度尺，做出上述图。经量得pc=12.706mm计算得Vc=12.706/10*π/1000=3.992*10-3m/s加速度分析ac=abn+abt+acbn+acbtacn=w12*Lab=π2/2500m/s2选取10mm代表π²/5000m/s²为标度尺。做出上述图，经量得pc=16.993mm计算得ac=16.993/10*π²/5000=3.354*10-3m/s2速度分析Vc=Vb+VcbVb=W1*Lab=π/5*0.01=π/500m/s选取10mm代表π/1000m/s为标度尺，做出上述图。经量得pc=15.579mm计算得Vc=15.579/10*π/500=9.789*10-3m/s加速度分析ac=abn+abt+acbn+acbtabn=w12*Lab=π2/2500m/s2选取10mm代表π²/5000m/s²为标度尺。做出上述图，经量得pc=14.113mm计算得ac=14.113/10*π²/5000=2.786*10-3m/s2特殊位置：当杆和滑块同处于水平位置时，滑块速度为0，加速度为最大，与连杆的加速度相同为π2/2500m/s2；当杆运动到与水平位置成90度角时，滑块速度与连杆速度相同为π/500m/s，加速度为0.谢谢！！