水辊清洗剂
一、 选题:电风扇摇头机构设计与选优
1、 选题背景
自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。 2、设计要求
本题目要求设计能电风扇叶片以1450r/min的速度转动送风，同时每10秒完成一次90?的摇头，且往复行程的急回系数k=1.02(方案号:3)，从而使电风扇能够匀速地向90?范围送风。
二、 原始数据及设计要求分析
1 电风扇叶轮直径=,300;
2 叶轮转速=1450r/min;
3 摇头周期T=10 s; ca1214
4 行程的急回系数k=1.02;
5 动力源是电动机;
6 摇头过程要求尽量匀速且往复行程速度变化小;
7 作为家用电器，要求噪声小、重量轻、结构紧凑，制造方便。 三、 工艺动作分解
1、电风扇工作可分为两个部分:
(1) 风扇叶轮的旋转;
(2) 风扇叶轮的摆头。
(1) 叶轮旋转 叶轮回转运动
(2) 摆头运动 往复摆动
四、机构设计步骤
1、方案选型与评价
综上分析，运动机构就是将连续旋转运动转化为连续往复摆动，可选择的的有曲柄摇杆机构，曲柄摇块机构，摆动导杆机构，摆动从动凸轮机构，，双摇杆机构，以及齿轮齿条机构。经过选择组合之后，选出一下方案: 1
图1 双摇杆机构
(1) 双摇杆机构
采用双摇杆机构，电动机工作带动叶轮做回转运动， 同时经过减速箱，蜗轮蜗杆减速后，带动连杆为双摇杆机构的主动件，将旋转运动转化为摇杆的摆动，带动叶轮主轴的摆动。
优点:四杆机构结构紧凑，重量轻
缺点:具有急回特性，不够匀速。
(2) 齿轮齿条+圆柱凸轮机构
图2齿轮齿条+圆柱凸轮机构
2
电动机转动直接带动蜗轮蜗杆运动，蜗轮再通过2k-H负号轮系机构减速再进过
锥形齿轮进行换向，进而带动同轴的圆柱凸轮转动，凸轮的推杆带动齿轮做直线往复
运动，使得与之啮合的齿轮做往复摆动90度运动。
优点:运动连续性好，采用凸轮可以准确实现预定运动。
缺点:机构复杂，制造困难，有多个齿轮会产生一定噪音。
(3)摆动凸轮
图3 摆动凸轮机构
特点:传动准确，凸轮运动精确，但是摆动角度有限，而且凸轮易磨损，不宜维护。
(4)蜗轮蜗杆加链传动，摆动导杆
图4 摆动导秆机构
特点:精确平稳，结构紧凑，但是机构急回特性明显
3
(5)斜齿轮加曲柄摇块机构
图5 曲柄摇杆机构
特点:采用斜齿轮精确传动，使运动匀速
(6)不完全齿轮齿条机构
图6 不完全齿轮齿条机构
电风扇的叶片和电机(3)固定于电机座齿轮(5)上，电机后端输出转速使锥形齿轮4转动，4齿轮与6齿轮啮合(6齿轮与5齿轮同轴但可相对转动)，6齿轮再与齿轮7啮合，齿轮7带动不完全齿轮2转动，不完全齿轮2相对的四分之一圆上有齿(如上图所示)，这样在如图示的角度，假设齿轮2逆时针转动:
2转过0-90?时:2与齿条1啮合，2与齿轮5脱离，带动齿条向做移动，齿条于电机
左右摇头摆
4
齿轮5啮合便使5逆时针转过90度;
2转过90-180?时:2与齿条1脱离，直接与齿轮5啮合，又使5顺时针转过90?;
变径管
2转过180-270?时:过程同转过0-90?时;
2转过270-360?时:过程同转过90-180?时。
特点:结构紧凑，连续性好，机构新颖。重量大，不符合小型家电的要求。 2、原动机的设计
原动件选择三相异步电动机，叶轮旋转的转速为1450r/min，所以不需要减速，所选电动机的输出转速也需要是1450r/min。;
3、传动机构的设计
蜗轮蜗杆传动可以实现大传动比减速，改变运动平面。
定轴齿轮传动 虽然传动比小，但是易于制造安装。
2k-H轮系机构传动，可以实现大传动比减速，但是制造加工相对复杂。
锥形齿轮传动 传动比较小，可以改变运动方向。
4、主要机构的设计
双摇杆机构的重量轻，体积小;
圆柱凸轮加齿轮齿条 结构新颖、紧凑，运动连续性好。 5、机械系统运动方案的拟定与比较
最终经比较，选择了方案1和方案2。
方案1(双摇杆机构)结构简单，重量轻，符合小家电要求。
图7 方案1
5
图8 方案2
方案2(圆柱凸轮+齿轮齿条):虽然结构复杂，但是方案新颖，运动连续性好。
6、机构尺寸设计
方案一:双摇杆机构
玩具滑翔机制作
根据已知条件固定杆长设计为40mm，急回系数k=1.02，摆头角度90度 使用matlab软件进行编程
程序段如下:
x0=[30 100 100 0.52]; %初步估计结果 k=1.02; %急回系数
theta=pi*(k-1)/(k+1); %转变为急位夹角 yg=40; %固定杆长度
psi=pi/2; %摇杆2摆角90? gamin=2*pi/9; %最小传动角40? x=fsolve(@qbyg,x0); %调出子函数
fprintf(1,' a = %3.4fmm \n', x(1)) %输出连杆长度 fprintf(1,' b = %3.4fmm \n', x(2)) %输出摇杆1长度 fprintf(1,' d = %3.4fmm \n', x(3)) %输出摇杆2长度 fprintf(1,' psi0=%3.4f度 \n', x(4)*180/pi) %输出摇杆2的初始角 function f=qbyg(x); %子程序
k=1.02; %急回系数
theta=pi*(k-1)/(k+1); %急位夹角
雨水口施工6
yg=40; psi=pi/2;
gamin=2*pi/9;
f1=(x(2)+x(1))^2+(x(2)-x(1))^2-2*(x(2)+x(1))*(x(2)-x(1))*cos(theta)-(2*yg*sin(p
si/2))^2;
f2=yg^2+x(3)^2-2*yg*x(3)*cos(x(4))-(x(2)-x(1))^2; f3=yg^2+x(3)^2-2*yg*x(3)*cos(x(4)+psi)-(x(2)+x(1))^2; f4=yg^2+x(2)^2-2*yg*x(2)*cos(gamin)-(x(3)-x(1))^2; f=[f1;f2;f3;f4];
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