【文章內容簡介】 26vi 第一章 引言 電風扇發(fā)展現(xiàn)狀和前景展望 近年來，相較人們對空調的普遍關注，電風扇市場就有點門庭冷落。但空調高耗電量且封閉空間的弊端，使得通風效果相對較好、功耗相對較低的電風扇仍然存在很大的市場。所以有必要研究電風扇的發(fā)展。 電風扇又稱電扇，用于散熱，夏天用它來清涼為好,還可用來驅散室內熱氣。1882年，美國紐約的克羅卡日卡齊斯發(fā)動機廠的主任技師休伊斯卡茨霍伊拉，最早發(fā)明了商品化的電風扇。 1908年，美國的?？税l(fā)動機及電氣公司，研制成功世界上最早的齒輪驅動左右搖頭的電風扇, 這種電風扇防止了不必要的三百六十度轉頭送風，而成為以后銷售的主流。如今，電風扇已一改人們印象中的傳統(tǒng)形象，在外觀和功能上都更追求個性化，塔式氣流扇尊貴典雅，卡通臺扇嬌巧可愛，而電腦控制、自然風、睡眠風、負離子功能等這些本屬于空調器的功能，也被眾多的電風扇廠家拿來做文章，并在此基礎上增加了照明、驅蚊等更多的實用功能。據(jù)統(tǒng)計，市場成熟度頗高的電風扇行業(yè)在國內仍然存在著相當大的市場容量，但由于這個行業(yè)技術比較陳舊，外觀固定單一，市場上常見的落地扇、轉頁扇、臺扇、壁扇、樓頂扇、吊扇這幾個傳統(tǒng)類型電風扇的外觀和功能的同質化現(xiàn)象十分嚴重，嚴重影響和制約了這個市場的發(fā)展和提升。但近年來一些主流企業(yè)開始有所覺察，他們通過積極創(chuàng)新，突破老式的傳統(tǒng)設計，紛紛開發(fā)出了一系列更富創(chuàng)新力，更具差異化個性的新產品，以求繼續(xù)做大蛋糕和進行產品升級。 電風扇的結構 , 臺扇由扇葉、網(wǎng)罩、扇頭、調速機構、底座等部分組成, 扇頭是臺扇中最復雜、最重要的部件，由電動機、前后端蓋及搖頭機構等構成, 而吊扇主要由扇頭、上下罩、吊桿、吊攀以及獨立安裝的調速器組成。轉頁扇由于導風輪的作用，使其送出的風風力柔和，舒適宜人。 圖 臺扇的基本結構 電風扇工作原理 電風扇工作時（假設房間與外界沒有熱傳遞）室內的溫度不僅沒有降低，反而會升高。讓我們一塊來分析一下溫度升高的原因：電風扇工作時，由于有電流通過電風扇的線圈，導線是有電阻的，所以會不可避免的產生熱量向外放熱，故溫度會升高。但人們?yōu)槭裁磿杏X到涼爽呢？因為人體的體表有大量的汗液，當電風扇工作起來以后，室內的空氣會流動起來，所以就能夠促進汗液的急速蒸發(fā)，結合“蒸發(fā)需要吸收大量的熱量”，故人們會感覺到涼爽。 風扇在轉動時，扇葉后面空氣的流速要慢于扇葉前面空氣的流速，這樣后面空氣的壓力就比前面的大，這個壓力差，就推動空氣向前，形成風了。第二章 電風扇搖頭機構的設計 電風扇搖頭機構設計概述搖頭機構由減速機構、連桿機構、控制機構與過載保護裝置組成，形式有兩種:離合式與撥式。隨著時代的發(fā)展, 電風扇的搖頭機構也不僅僅限于這些, 例如就有一種電風扇搖頭機構，包括電動機、齒箱總成、搖頭連桿，電動機及齒箱總成安裝在Ｙ型支架上，Ｙ型支架固定在連接頭上，其中搖頭連桿一端與Ｙ型支架連接，另一端通過傳動機構與齒箱總成連接。所述的傳動機構是受齒箱總成控制的做旋轉運動的上下曲柄蓋，曲柄蓋與連桿配合推動電風扇做復合搖頭運動。由于采用機械式傳動取代了同步電機，使性能更穩(wěn)定、質量更可靠，且結構簡單、成本低。還有一種可調搖頭角度的電風扇搖頭機構, 包括連于連桿一端的搖臂輪，以及活動連于撥輪墊孔內的中心軸, 實現(xiàn)了電風扇搖頭擺動角度的方便調整且結構緊湊，適用于室內放置電風扇不同的位置要求，提高了電風扇的使用效率。所以電風扇搖頭裝置多種多樣, 而且是在不斷創(chuàng)新的。 電風扇搖頭裝置設計原則[1] 1) 各構件應最簡化, 使電風扇尾部裝在小的殼體中。 2) 各構件之間安排合理的位置,以免相互干擾。 3) 搖頭應平穩(wěn)。 4) 發(fā)動機也應跟隨搖頭裝置搖擺。 5) 應使整體結構美觀。 6) 自動擺頭、送風角度可調。7) 噪音低、可定時。 電風扇搖頭裝置方案擬定[2] 考慮到執(zhí)行機構的速度較低和電動機的經濟性，選用同步轉速為750r/min的電動機。臺式電風扇搖頭裝置的主要機構是鉸鏈四桿機構的運動?？梢杂卸喾N多樣的設計方案，—。 方案 Ⅰ (離合式搖頭機構) 該方案如圖所示圖 離合式搖頭機構 該方案()主要特點：（1）是離合式搖頭機構，結構簡單。（2）不具有急回作用。（3）不能承載較大載荷。（4）嚙合軸做變速往復運動，特別在空行程中，角速度有較劇烈的變化，使搖頭直 齒輪受到很大的慣性沖擊和震動。 方案Ⅱ (锨撥式搖頭機構) 該方案()主要特點：（1）是锨撥式機構，結構較前述方案簡單。（2）不具有急回作用。（3）不能承載較大載荷。 圖 锨撥式搖頭機構 方案 Ⅲ (平面連桿搖頭機構)[3]圖 平面四桿搖頭機構 ，電動機外殼作為其中的一根搖桿AB，蝸輪作為連桿BC，構成雙搖桿機構ABCD。蝸桿隨扇葉同軸轉動，帶動BC作為主動件繞C點擺動，使搖桿AB帶電動機及扇葉一起擺動，實現(xiàn)一臺電動機同時驅動扇葉和搖頭機構。該方案主要特點： （1）是一種平面連桿機構，機構簡單，加工方便，能承受較大載荷。 （2）有渦輪蝸桿機構，傳動比大，結構緊湊，傳動性平穩(wěn)，無噪聲，反形成具有自鎖性， 但傳動效率低，磨損較嚴重，蝸桿軸向力大。 （3）工作行程中，能使搖頭裝置控制符合要求。 方案 Ⅳ (另一種平面連桿搖頭機構)[4]圖 平面四桿搖頭機構 ，方案Ⅳ應用在傳動比大的運動機構中。由已知條件和運動要求進行四連桿機構的尺寸綜合，計算電動機功率、連桿機構設計等，繪出機械系統(tǒng)運動方案的電風扇的搖頭機構中，電機裝在搖桿1上，鉸鏈B處裝有一個蝸輪。電機轉動時，電機軸上的蝸桿帶動蝸輪, 蝸輪與小齒輪空套在同一根軸上,再由小齒輪帶動大齒輪, 而大齒輪固定在連桿上, 從而迫使連桿2繞B點作整周轉動，使連架桿1和3作往復擺動，達到風扇搖頭的目的。它具有方案Ⅲ的特點。 對比分析選擇方案 對以上四種方案進行比較, 綜合其優(yōu)缺點, 本次設計選用方案Ⅳ,原因如下:1) 采用平面連桿機構, 使結構簡單。2) 有蝸輪蝸桿機構，傳動比大，結構緊湊，傳動性平穩(wěn)，無噪聲，反形成具有自鎖性，但傳動效率低，磨損較嚴重，蝸桿軸向力大。3) 齒輪的應用使整個傳動系統(tǒng)的傳動比減小。 4）整個機構簡單，加工方便，節(jié)省成本。第三章機構的設計 鉸鏈四桿機構的設計[5] 鉸鏈四桿機構的組成和基本形式，鉸鏈四桿機構是由轉動副將各構件的頭尾聯(lián)接起的封閉四桿系統(tǒng)，并使其中一個構件固定而組成。被固定件4稱為機架，與機架直接鉸接的兩個構件1和3稱為連架桿，不直接與機架鉸接的構件2稱為連桿。連架桿如果能作整圈運動就稱為曲柄，否則就稱為搖桿。其類型可分為: 圖 鉸鏈四桿機構 1) 曲柄搖桿機構: 在鉸鏈四桿機構中,若兩個連架桿中的一個為曲柄,另一個為搖桿, 則稱之為曲柄搖桿機構。 2) 雙曲柄機構: 在鉸鏈四桿機構中, 若兩個連架桿均為曲柄, 則稱為雙曲柄機構. 當兩曲柄的長度相等且平行 (即其他兩桿的長度也相等) 時, 稱為平行雙曲柄機構. 若雙曲柄機構的對邊桿長都相等, 但不平行, 則稱為反向雙曲柄機構。 3) 雙搖桿機構: 在鉸鏈四桿機構中, 若兩個連架桿均為搖桿, 則稱之為雙搖桿機構，其中在電風扇搖頭裝置中用到了雙搖桿機構。按組成它的各桿長度關系可分成兩類， 第一類是符合曲柄存在條件, 即符合格拉肖夫準則的四桿運動鏈, 而以其最短桿對邊的桿為機架組成的雙搖桿機構。 第二類是不符合曲柄存在條件, 即最短桿與最長桿長度之和大于其余兩桿長度之和的四桿運動鏈, 以其任意一桿為機架構成的雙搖桿機構。雙搖桿機構是鉸鏈四桿機構中常見的形式之一, 在機械中有特殊曲柄存在的條件,機構若成為雙搖桿機構, 可通過兩種途徑來實現(xiàn):(1) 各桿長度滿肖夫判別式, 即最短桿與最長桿長度之和小于或等于其它兩桿長度之和。且以最短桿的對邊為機架, 即可得到雙搖桿機構。根據(jù)低副運動的可逆性原則, 由于此時最短桿是雙整轉副件, 所以, 連桿與兩搖桿之間的轉動副仍為整轉副。因此搖桿的兩極限位置分別位于連桿(最短桿) 與另一搖桿的兩次共線位置, 即一次為連桿與搖桿重疊共線, 所示AB′C′D, 另一次為連桿與搖桿的拉直共線即圖中所示ABCD。 搖桿的兩極限位置與曲柄搖桿機構中搖桿的極限位置的確定方法相同, 很容易找到。圖 兩極限位置的確定 (2) 各桿長度不滿足格拉肖夫判別式, 即最短桿與最長桿長度之和大于其它兩桿長度之和。則無論哪個構件為機架機構均為雙搖桿機構。此時, 機構中沒有整轉副存在, 即兩搖桿與連架桿及連之間的相對轉動角度都小于360176。 四桿位置和尺寸的確定 極為位夾角為0176。的兩極限位置 由電扇電動機轉速n=750r/min，電扇搖頭周期T=10s。電扇擺動角度ψ=100與急回系數(shù)k=, 可知,級位夾角為180176。*(K1)/(K+1)=176。很小,視為0176。, ,CD共線, 先取搖桿LAB長為70, 確定AB的位置,然后讓搖桿AB逆時針旋轉100176。,即A′B′, 再確定機架A