360度自由回转电风扇的设计.docx

360度自由回转电风扇的设计 摘要：随着生活水平的提高，人们对日常生活用品的要求也越来越高。例如，电风扇是一种常用的生活用品，但传统的电风扇也有着一些不足之处。现在我将对传统电风扇进行改装，采用上下分离电扇立地竿的方法，实现0-360度之间的回转运动。 关键词：改造 回转 360度 任意角度 机构创新 前言 炎热的夏天总是让人受不了，为了在炎热中获得一丝凉爽，人们发明了一代又一代的制冷产品：手摇蒲扇，冰块，电扇，空调等等。空调虽然制冷效果好，但是其价格昂贵，功率高，耗能大。因此电扇具有其不可替代的作用，也被人们普遍使用。经过实地市场调研和相关资料的查阅，发现传统的电风扇存在一些缺陷和不便利处，为了能使电风扇能更好的满足人们的需求，我在传统电风扇的基础上进行改装了，形成一种新型的电风扇，该电扇新增加了360度自由回转的功能。 摇头装置 根据查阅相关资料得知，传统电风扇的摇头机构如下图所示： 电机轴的前端固定有扇叶，后端与减速机构相联；电机的高速旋转经过减速机构降速，同时也改变了轴旋转方向。电风扇的摆头机构在原理上是四连杆机构。在减速机构输出轴的末端有一转臂，该转臂与减速机构的输出轴一同旋转．并通过连杆使摆臂绕摆动轴摆动，其摆动角度在90度左右。摆臂在一般的电风扇中被制成一个环形零件，并空套在轴上，在其圆周的外缘开有一“ v”形槽，当拨块与槽分离时．摆臂的摆动只是空转；当拨块插人“v”型槽中时，拨块与摆臂一起绕轴做摆动，由于拨块与电动机的底座相固定．所以电动机也随之做相同的摆头运动 这就是常用的电风扇的摆头机构。 为了实现360度的旋转，就必须对现有的机构进行改进，由以上可知摇头机构的工作原理是通过四杆机构来传动，下图是四杆机构的简图： 如图1所示，L1为定位盘偏心距；L2为摇头齿轮轴心与风扇电机支承轴之间的距离；L3为连杆长杆；R为摇头齿轮轴的偏心距。 如图2所示，摇头齿轮转动，带动连杆和风扇摇摆。若连杆和风扇有确定的摇摆运动，摇头齿轮旋转一周，则四连杆机构会在左右端极限位置各构成一个三角形(理论上，四杆可重叠构成直线)。 电扇头摇到左边极限位置时，连杆L3轴线与摇头齿轮偏心距R成一条直线，四连杆机构构成△ABC2三角形(或直线ABC1D1)，有 扇头摇到右边极限位置时，连杆L3轴心又与摇头齿轮偏心距R成一直线，四连杆机构构成△ABC3三角形(或BAD4C4直线)，有 可见，(1)式是实现摇摆的必要条件。如图2所示，摇头角δ 即φ角的变化值，在△ABC和△BDC中， 在左右极限位置， 角α分别为0度和180度，角φ分别出现最小值和最大值： 摇头角δ的大小为： 综合上述分析可得，使用四杆机构的电风扇摇头装置所能实现的最大摇头角度为180度，要实现360的旋转，必须采用其他方法。 360度旋转装置 基本思想：为了实现360度旋转，在电扇的立地竿中间增加一个控制装置，该控制装置包含上下两个壳体，分别与电风扇的上下竿体连接，壳体中间安装一个马达，在马达的带动下控制装置可以带动电扇作转动。如下图所示： 基于以上思想，我设计了一套连接部件。与下面部分竿体连接的壳体如下图： 1 3 2 上图中，孔1与马达的轴端相连，孔2与电风扇下端的竿体相连，凹槽3内装滚珠，与上端壳体相配合。 与上面部分竿体连接的壳体如下图所示： 4 上图中，凹槽将与下壳体所装的滚珠相配合，孔4与马达的凸台部分配合。 上下壳体的连接配合如下： 如上图所示，马达与上壳体以及电风扇上端竿体固定，当马达转动时，就会带动上壳体以及电扇的上端转动，而下壳体以及电扇的下端是不动的。 此时电风扇已经实现了扇头的旋转，但还没有对旋转角度的控制。为此，设计使用限位开关控制马达正反，进而控制电风扇0-360度的来回旋转。 实现电机的正反转控制的电路图原理如下所示： 上下壳体的结构也需进行改造，上壳体应增加一个触发片，下壳体增加一个装置来固定限位开关，当触发片随上壳体一起转动时，到达一定位置触发限位开关，电动机反向转动，从而实现电风扇的回转运动。（如下图所示） 5 图中的凹槽5用来固定限位开关，限位开关可以在凹槽的0-360度的任意位置固定。因此，如果要改变电风扇来回摆动的角度，只需要简单的改变限位开关在凹槽中的相对位置，由此即可实现电风扇360度范围任意角度之间回转运动。? 总结 电风扇是日常生活中很常用的家用电器，给人们带来很多便利的同时也存在着一些不足之处，通过对传统电风扇的改造可克服这些不足。本人通过市场调研发现：现在的市场上还没有这方面的产品，如果对此创意进行完善和修改，相信能够有一定的市场空间。以上设计肯定有很多的不合理之处，比如说电风扇旋转过程中碰到障碍物就会使马达卡死，有烧毁的危险，因此应该增加离合装置来