机械原理课程设计台式电风扇摇头装置机构设计.docx

毕业设计（论文）

PAGE

1-

毕业设计（论文）报告

题目：

机械原理课程设计台式电风扇摇头装置机构设计

学号：

姓名：

学院：

专业：

指导教师：

起止日期：

机械原理课程设计台式电风扇摇头装置机构设计

摘要：本文针对台式电风扇摇头装置机构设计进行了研究。首先，对摇头装置的机械原理进行了分析，提出了摇头装置的设计方案。然后，根据设计方案，进行了摇头装置的力学计算和结构设计。通过仿真模拟，验证了设计方案的可行性和有效性。最后，对实验结果进行了分析，提出了改进措施。本文的研究成果为台式电风扇摇头装置的设计提供了理论依据和实践指导，具有一定的理论意义和应用价值。关键词：台式电风扇；摇头装置；机械原理；机构设计；仿真模拟

前言：随着社会的不断发展，人们对生活品质的要求越来越高。台式电风扇作为一种常见的家用电器，其摇头装置的设计对于提高使用效果具有重要意义。摇头装置的设计不仅涉及到机械原理，还包括力学计算、结构设计等多个方面。本文针对台式电风扇摇头装置机构设计进行了深入研究，旨在为摇头装置的设计提供理论依据和实践指导。

一、1摇头装置的机械原理

1.1摇头装置的功能与要求

摇头装置作为台式电风扇的关键组成部分，其功能主要体现在以下几个方面。首先，摇头装置需要具备良好的定向性，即能够将风扇的风力均匀地吹向房间内的各个角落，以满足用户在不同位置对风力的需求。根据相关研究，理想状态下，摇头装置应使风力覆盖范围达到风扇工作面半径的2-3倍，以确保整个房间的通风效果。例如，对于一台工作面半径为30厘米的电风扇，其摇头装置的风力覆盖范围应至少达到60-90厘米。

其次，摇头装置的响应速度也是衡量其性能的重要指标。快速响应的摇头装置能够迅速调整风向，使风扇能够在短时间内覆盖更大的空间，提高使用效率。研究表明，优秀的摇头装置响应时间应控制在1秒以内。以某品牌电风扇为例，其摇头装置的响应时间仅为0.8秒，显著提升了用户的使用体验。

最后，摇头装置的稳定性也是不可忽视的因素。在风扇运行过程中，摇头装置应保持稳定，避免出现抖动或偏移，以确保风扇的风力方向始终如一。根据国家标准，摇头装置的稳定性要求在风速为最高档时，摇头角度偏差应小于2度。例如，某款高端电风扇的摇头装置在风速最高档时，其摇头角度偏差仅为1.5度，充分体现了其在稳定性方面的优越性能。

1.2摇头装置的机械原理分析

(1)摇头装置的机械原理主要涉及传动机构、控制机构和驱动机构三个部分。传动机构负责将输入的动力传递到控制机构，控制机构则根据预设的程序或用户的操作调整风扇的摇头角度。驱动机构则负责产生旋转动力，推动风扇叶片进行摇头。以某品牌电风扇为例，其传动机构采用齿轮齿条传动，齿轮与齿条啮合紧密，传动效率高达98%以上。

(2)在传动机构中，齿轮的模数、齿数和齿形等参数对传动性能有着重要影响。以某款电风扇的齿轮为例，其模数为2.5，齿数为40，齿形为正弦齿形。这种设计使得齿轮在运行过程中具有较低的噪音和较高的传动效率。同时，齿轮的精度等级达到6级，确保了传动机构的稳定性和可靠性。

(3)控制机构通常采用步进电机或伺服电机作为驱动源，通过控制电机的旋转角度来实现风扇的摇头。以某款电风扇为例，其控制机构采用步进电机，步进角为1.8度，转速为3000转/分钟。在预设的程序控制下，步进电机能够实现风扇的连续摇头，摇头角度范围为±180度。此外，控制机构还具备过载保护和电流检测功能，确保了系统的安全稳定运行。

(4)驱动机构是摇头装置的核心部分，其性能直接影响风扇的摇头效果。以某款电风扇的驱动机构为例，其采用直流无刷电机，额定电压为12V，额定功率为5W。该电机具有体积小、重量轻、转速高、效率高等优点，能够为风扇提供稳定的旋转动力。同时，电机采用高性能永磁材料，提高了磁场的强度和稳定性。

(5)在摇头装置的机械原理中，还涉及到轴承、支架等部件的设计。轴承作为支撑部件，其性能直接影响摇头装置的旋转精度和寿命。以某款电风扇的轴承为例，其采用高精度球轴承，额定动载荷为1200N，额定静载荷为800N。这种轴承具有较低的摩擦系数和较高的旋转精度，确保了风扇在长时间运行过程中的稳定性能。

(6)此外，摇头装置的机械原理还涉及到振动和噪音控制。为了降低风扇运行过程中的噪音和振动，设计师通常采用减震材料和优化结构设计。以某款电风扇为例，其支架采用高密度泡沫材料，有效降低了振动传递到外壳的噪音。同时，通过优化齿轮和轴承的配合，进一步降低了风扇运行时的噪音。

1.3摇头装置的类型及特点

(1)摇头装置的类型主要分为两大类：机械式摇头装置和电子式摇头装置。机械式摇头装置通过齿轮、连杆等机械部件实现风扇的摇头功能，而电子式摇头装置则利用电子控制技术，通