第 29 题

小明在参观校园时观察到草坪洒水器能够自动改变喷洒方向，并由此产生复刻其功能的想法，发现问题的途径是观察日常生活。

可构思“齿轮减速＋曲柄摇杆”和“齿轮减速＋凸轮、弹簧复位摆杆”两种方案。前者由连杆直接带动喷管往复，不需另设回位弹簧，选作本题方案。

叶轮轴单向旋转，喷头却需要缓慢往复摆动，因此先用两级小齿轮带动大齿轮减速，再用曲柄摇杆机构将连续转动转换为往复摆动。摇杆与抱箍固连，带动喷管绕原铰接轴心水平摆动；杆长和铰点位置决定摆幅，抱箍相对喷管的安装角度决定两端朝向。

输入端采用D形套筒传递转动，用紧定螺钉限制轴向移动，并从顶板缺口接出；输出端采用带橡胶衬垫的抱箍夹紧光滑喷管，增大接触摩擦，防止相对滑动。轴座固定在顶板上，各轴可转动并由挡圈轴向限位；连杆与曲柄、摇杆错层安装，以免运动时相互碰撞。齿轮可用工程塑料，杆件、轴座可用铝合金，连接件采用不锈钢。

尺寸见（2）的共用草图。D形套筒孔应与原轴截面配合，按题给值标注Φ10 mm及平面至圆弧最远处8 mm；抱箍内径需计入橡胶衬垫，使压紧后适配外径Φ10 mm的喷管。喷头朝向端点为0°和90°，两者之差为所需摆幅90°。

图中减速比按输入转速与输出转速之比表示，各级4∶1、总计16∶1均为本方案自选值。安装距离和杆件尺寸按布局选取，满足曲柄整周转动、摇杆往复摆动及连接无明显干涉。