坐式電扇反求創(chuàng)新設計【落地風扇】(CAD圖紙+SolidWorks三維模型+說明書),落地風扇,電扇,創(chuàng)新,立異,設計,落地,風扇,cad,圖紙,solidworks,三維,模型,說明書,仿單 本科畢業(yè)設計(論文) 題目： 坐式電扇反求創(chuàng)新設計 院 系： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 號： 姓 名： 指導教師： 2016年3月 摘要 坐式電扇主要的使用環(huán)境以桌面為主，如辦公室的辦公桌、宿舍的學習桌、書房的寫字臺。現(xiàn)在坐式電扇使用率高主要是因為坐式電扇的價格便宜，普通人都能夠買的起。相比空調更加節(jié)能環(huán)保，使用起來也方便，操作簡單，體積小，便于擺放在很多位置。對此電風扇進行創(chuàng)新研究，使其結構更合理人性化，功能更多，方便生活，改善我們的生活辦公環(huán)境。隨著生活水平的提高，對室內空氣環(huán)境也有一定的改善，超聲波空氣加濕器有很大的輔助作用，加裝溫度濕度表，這樣更有利于對室內環(huán)境的監(jiān)控，隨時進行調整，是我們居住的環(huán)境更加舒適。 本次設計的題目是坐式電扇反求創(chuàng)新設計，通過大學所學的知識，提出了坐式電扇的結構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，構建了坐式電扇總的指導思想，從而得出了該坐式電扇的優(yōu)點是工作靈活，運行平穩(wěn)以及功能多樣化。 關鍵詞：坐式電扇；結構；空氣加濕器；平穩(wěn) I Abstract Sit fan mainly the use of the environment to the desktop, such as office desk, dormitory study desk, study desk. Now sit fan high usage rate is mainly because the sitting type fan is cheap, ordinary people can afford to buy. Compared to air conditioning, more energy saving and environmental protection, easy to use, easy to operate, small size, easy to put in a lot of location. This electric fan to carry out innovative research, so that the structure of a more rational and humane, more functional, convenient life, improve our living environment. With the improvement of living standards, on the indoor air environment has improved, the ultrasonic air humidifier has great supporting role, equipped with temperature and humidity table, so that is more conducive to the indoor environment monitoring, at any time to adjust is our living environment more comfortable. The topic of this design is a sitting type fan reverse innovative design, through the University of the school knowledge proposed must be sitting type fan structure composition, working principle and main parts design of the theoretic calculation and strength check, construction of the sit type fan total guiding ideology, and comes to a conclusion that the advantages of the sitting type fan is flexible, smooth operation and functional diversification. Keywords: seat type fan; air humidifier; stable structure; 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1課題的來源與研究的目的和意義 1 1.2本課題研究的內容 3 1.3研究的意義 4 2 坐式電扇總體結構的設計 5 2.1方案設計 6 2.2工作原理 7 2.3 搖桿的結構設計 9 3 機械部分的設計計算 10 3.1上下擺動電機的選型計算 12 3.2旋轉直流電機的設計計算 13 3.3螺栓的選型計算 14 3.4超聲波空氣加濕裝置工作原理 15 4 坐式電扇中主要零件的三維建模 16 4.1風扇外殼的三維建模 18 4.2 按鈕身的三維建模 20 4.3飛輪盤的三維建模 21 4.4坐式電扇的三維建模 21 5 坐式電扇中主要零件的強度分析與校核 22 5.1滾動軸承強度的校核計算 22 結 論 23 參考文獻 24 致 謝 25 1 緒論 1.1 課題的來源與研究的目的和意義 我國生產的坐式電扇結構簡陋，工作效率始終不高，雖然經過幾十年的發(fā)展，近期產品的質量較早期有所提高。但受國產配套件質量及設計水平等的影響，我國目前生產的坐式電扇的總體水平與進口產品及港口用戶的要求仍有較大差距，坐式電扇的生產也是如此，為滿足市場需求，開發(fā)出一種新型的坐式電扇勢在必行！ 相信此種坐式電扇的出現(xiàn)將會大大提高它在辦公室、居家使用的量，為生產坐地企業(yè)的生產的年產能方面，以及經濟效益方面能夠帶來顯著的進步，同時也在某種程度上推進了機械工業(yè)的不斷發(fā)展。并且此種坐式電扇的出現(xiàn)，對室內空氣環(huán)境也有一定的改善，超聲波空氣加濕器有很大的輔助作用，加裝溫度濕度表，這樣更有利于對室內環(huán)境的監(jiān)控，隨時進行調整，使我們居住的環(huán)境更加舒適。 隨著國際標準化（SIO）的實施，世界坐式電扇以采用新材料、新技術、新工藝、新結構為基礎,19世紀80年代，美國的HUGER公司將新開發(fā)的坐式電扇應用到世界各地市場，經過幾年的運行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤。繼美國HUGER公司之后，德國的DESTO公司也看到了坐式電扇的利潤所在，投入了相當大的人力和精力來開發(fā)研制坐式電扇，并且與二十世紀中期投入到了北美等市場。當前，全世界各大機械人廠商為了提高產品的競爭力，都大力進行坐式電扇的研發(fā)工作?，F(xiàn)在國外等著名坐式電扇的品牌中，都有坐式電扇的銷售，全世界坐式電扇的應用越來越廣泛。有一點值得注意的是，坐式電扇的市場，由最初的日本，歐洲，已經滲透到北美市場，因此坐式電扇是當今棒料生產加工企業(yè)比配的設備已經成為主要趨勢。西方資本主義國家有巨大的坐式電扇銷售市場，機械人工業(yè)是西方資本主義國家的機械工業(yè)之一。 目前國外特別是美國正在考慮發(fā)展坐式電扇的功率最大化，產能最優(yōu)化的問題。自“九·五”期間坐式電扇的開發(fā)和研制已經被列入美國的重大科技攻關計劃，以跟蹤世界技術的發(fā)展和開發(fā)適合美國機械工業(yè)發(fā)展的坐式電扇。 我國從1953年開始生產坐式電扇，于1958年自行設計制造功率不同坐式電扇之后，為了適應坐式電扇生產廠家的需要，后續(xù)又推出了更多品牌和功能的坐式電扇。 為了滿足坐式電扇生產工業(yè)發(fā)展需要，我國于1970年研制了大型坐式電扇。經運轉實踐證明效果很好。同年，福建的金明公司更是大量引入外來技術人才，全身心地投入到了坐式電扇的研發(fā)中，利用豐富的人力資源和設備，研發(fā)出了多種可夾持不同直徑棒料的切割機，與同年12也投入市場，獲得了非常大的經濟利潤。近幾年又研制出PX1400/170坐式電扇，其設計能力為1750t/h，實際達到2508t/h，是設計值的1.6倍。 目前機械式坐式電扇將逐漸被全自動坐式電扇所代替。傳統(tǒng)的機械式的坐式電扇已經不能完全滿足當今市場的需要，迫切需要各種多功能的坐式電扇來滿足市場需求，如是福建金明公司加大人力開發(fā)出了五個規(guī)格十四種類型的坐式電扇，然而我國機械人業(yè)所需的坐式電扇全部依賴進口，這使得國產機械人配備坐式電扇后，成本增加很大，而裝備自行開發(fā)生產坐式電扇，其成本提高不大，說明坐式電扇的市場前景令人樂觀。傳統(tǒng)的坐式電扇的產品圖如下圖1、圖2所示： 圖1 圖2 1.2 本課題研究的內容 本次設計主要針對坐式電扇進行設計，從坐式電扇的整體方案出發(fā)，然后具體細化出具體內部結構，其具體內部結構主要包括以下幾個方面： （1）通過網絡和圖書館查找各種關于坐式電扇的相關資料，對坐式電扇進行方案的比較和預定。 （2）分析坐式電扇的結構與參數(shù)。 （3）確定設計總體方案。 （4）確定具體設計方案。 （5）坐式電扇圖紙的繪制。 （6）說明書的編寫和整理。 1.3 研究的意義 由于機械工程的知識總量已經遠遠超越個人掌握所有，一些專業(yè)知識是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識分割，使視野狹隘，可以多多參加技術交流，和參加科研項目，縮小范圍，提升新技術的進步和整個塊的技術，提高外部條件變化的適應能力。封閉的專業(yè)知識的太狹隘，考慮的問題太特殊，在工作中協(xié)調困難，不利于自我提高。因此，自上世紀第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎理論，拓寬領域，對專業(yè)合并的分化。機械工程可以增加產量，提高勞動生產率，提高生產的經濟效益為目標，并研制和發(fā)展新的機械產品。在未來，新產品的開發(fā)，降低資源消耗，清潔的可再生能源，成本的控制，減少或消除環(huán)境污染作為一個超級經濟目標和任務。機器能完成人的手和腳，耳朵和眼睛等等器官完全不能直接完成的任務。現(xiàn)代機械工程機械和機械設備創(chuàng)造出更多、更精美的越來越復雜，很多幻想成為過去的現(xiàn)實。人類現(xiàn)在能成為天空的上游和宇宙，潛入海洋，數(shù)十億光年的密切觀察，細胞和分子。電子計算機硬件和軟件，人類的新興科學已經開始加強，并部分代替人腦科學，這是人工智能。這一新的發(fā)展已經顯示出巨大的作用，但在未來幾年還將繼續(xù)創(chuàng)造出不可思議的奇跡。人類智慧的增長并沒有減少手的效果，而是要求越來越精致，手工制作，更復雜的工作，從而促進手功能。又一方面實踐促進人腦智力。在人類的進化過程中，以及在每個人的成長過程中，大腦和手是互相促進和平行進化。 大腦和手之間的人工智能和機械工程的近似關系，唯一不同的是，智能硬件還需要使用機械制造。在過去，各種機械離不開人類的操作和控制，反應速度和運算精度的進化是非常緩慢的大腦和神經系統(tǒng)，人工智能將消除這種限制。相互促進，計算機科學和機械工程進展之間的平行，將在更高層次的新一輪發(fā)展的開始使機械工程。在第十九世紀，機械工程的知識總量仍然是有限的，大學在歐洲，它與一般的土木工程是一門綜合性的學科，稱為土木工程，下半場的第十九個世紀成為一門獨立的學科。在第二十世紀，隨著機械工程和知識增長的發(fā)展開始分解，機械工程專業(yè)，有分支機構。在第二十世紀中期趨勢分解，在時間之前和之后的第二次世界大戰(zhàn)結束時達到的峰值。由于機械工程的知識總量已經遠遠從個人掌握所有，一些專業(yè)是必不可少的。但是過度的專業(yè)知識使分割，視野狹隘，可以查看和統(tǒng)籌大局和全球工程和技術交流，縮小范圍，新技術的進步和整個塊的技術，外部條件變化的適應能力差。封閉的專業(yè)知識的專家太狹，考慮的問題太特殊，在工作協(xié)調困難，不利于自我提高。因此，自上世紀第二十年代末，出現(xiàn)了一體化的趨勢。人們越來越重視基礎理論，拓寬領域，對專業(yè)合并的分化。綜合職業(yè)分化和發(fā)展知識循環(huán)過程的合成，是合理和必要的。從不同的專業(yè)和專業(yè)知識的專家，也有綜合的知識了解不夠，看看其他學科和項目作為一個整體，從而形成一種相互強烈的集體工作。綜合和專業(yè)水平。有機械工程全面而專業(yè)的沖突；在綜合性工程技術也有綜合和專業(yè)問題。在人類所有的知識，包括社會科學，自然科學和工程技術，有一個更高的水平，更廣泛的綜合性和專業(yè)性的問題。 隨著國際標準化（SIO）的實施，世界冰糕剖切機以采用新材料、新技術、新工藝、新結構為基礎，著眼于產品零部件的標準化、系列化、規(guī)格化、通用化和專業(yè)化以及大批量生產。根據(jù)互換性、模數(shù)制、公差與配合的原理，使得組合、多變、拆裝的冰糕剖切機已經進入全面系統(tǒng)設計的階段，其功能與形式的結合更為完美。上世紀八十年代，德國的西蒙德公司將新開發(fā)的冰糕剖切機成功投入市場，經過幾年的運行，為該公司創(chuàng)造了不菲的利潤。隨著技術的發(fā)展，能源危機引發(fā)全球性的節(jié)約能源和環(huán)境保護意識的提高，在總結第一代冰糕剖切機的經驗基礎上，開發(fā)出了性能更佳，剖切能力更大的冰糕剖切機。當前，全世界各大冰糕剖切機生產廠商為了提高產品的競爭力，都大力進行冰糕剖切機的研發(fā)工作?，F(xiàn)在國外等著名冰糕剖切機的品牌中，都有冰糕剖切機的銷售，全世界冰糕剖切機的應用越來越廣泛。有一點值得注意的是，冰糕剖切機的市場，由最初的日本，歐洲，已經滲透到北美市場，因此冰糕剖切機是當今棒料生產加工企業(yè)比配的設備已經成為主要趨勢。 本論文主要研究運用SolidWorks對坐式電扇進行設計。通過對坐式電扇進行設計，來了解坐式電扇的結構組成、工作原理以及以后的發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀。該課題來自于棒料加工型機械公司的生產實際，通過設計出坐式電扇，從而來掌握坐式電扇的整個設計生產流程，培養(yǎng)工程意識。 我國生產的坐式電扇結構簡陋，運行效率始終不高，雖然經過幾十年的發(fā)展，近期產品的質量較早期有所提高。但受國產配套件質量及設計水平等的影響，我國目前生產的坐式電扇的總體水平與進口產品及港口用戶的要求仍有較大差距，坐式電扇的生產也是如此，為滿足市場需求，開發(fā)出一種新型的坐式電扇勢在必行！本文運用大學所學的知識，提出了坐式電扇的結構組成、工作原理以及主要零部件的設計中所必須的理論計算和相關強度校驗，構建了坐式電扇總的指導思想，從而得出了該坐式電扇的優(yōu)點是高效，經濟，并且校正質量高，運行平穩(wěn)的結論。 通過設計坐式電扇，要求學生掌握大學四年所學到的知識，了解機械原理，機械設計，以及傳動機構設計等方面的知識，綜合運用三維繪圖軟件，二維繪圖軟件對機械設備進行設計。通過本次畢業(yè)設計，綜合提高學生的實際應用水平和設計能力。 2 坐式電扇總體結構的設計 2.1方案設計 本次設計的坐式電扇在傳統(tǒng)的坐式電扇的基礎上面加裝了超聲波空氣加濕器，加裝溫度濕度表，這樣更有利于對室內環(huán)境的監(jiān)控，隨時進行調整，使得我們居住的環(huán)境更加舒適，本次設計的坐式電扇的方案簡圖如下圖3所示： 圖3 2.2工作原理 本次設計的坐式電扇主要由風扇外殼、按鈕身、溫濕度液晶面板、底座、超聲波空氣加濕裝置、以及驅動風扇旋轉和擺動的電機組成。通過直流電機直接驅動風扇的葉片使其轉動，如果需要電扇擺動，可以通過控制按鈕控制底部的擺動電機轉動，從而帶動飛輪盤轉動，這樣，電扇的頭部在搖桿的往復運動中就不斷地上下擺動了。 2.3搖桿的結構設計 本次設計的擺動部分主要的零件是搖桿，搖桿的設計需要考慮到它的強度和結構方面的設計，它是電風扇頭部與飛輪盤相連接的載體，在擺動部分起到至關重要的作用。本次設計的擺動桿的零件圖如下圖4所示： 圖4 3 機械部分的設計計算 3.1上下擺動電機的選型計算 根據(jù)坐式電扇上下擺動的要求，應考慮電動機的種類、型式、額定電壓、額定轉速和額定功率、工作方式，在決定電動機功率時考慮到電動機的發(fā)熱，允許過載能力啟動能力等問題，現(xiàn)選用比較適合的單相直流電機，這是由于單相電機的功率等級和安裝尺寸與國外同類型的先進產品相當，因而具有與國外同類型產品之間良好的互換性，供配套出口及引進設備替換。選取功率為0.1KW，額定電壓：220V， 頻率：50HZ ,額定轉速為1440rpm，額定轉矩2.3N .m，型號為Y100-2，電動機選用三角型啟動方法啟動。 3.2旋轉直流電機的設計計算 已知整個坐式電扇的總重量50KG,其他重量5KG，我們取總重量為55Kg，移動速度為1~2r/min。即： 具體的電機設計計算如下: 1、確定運行時間 本次設計加速時間 負載速度（m/min） 有速度可知每秒上升50mm， 電機轉速 3.負載轉矩 式中： 4.電機轉矩 啟動轉矩 必須轉矩 S為安全系數(shù)，這里取1.0。 根據(jù)以上得出數(shù)據(jù)，我們選用電機型號為92BL-4020L1，此電機廠家為機電產品。依據(jù)電動機參數(shù)和特性曲線可得： 根據(jù)計算和特性曲線以及電機基本參數(shù)表，我們選用電機型號為160BL-4030H1-LK-B，電機額定功率為0.1KW，額定轉矩為7.62N.m，最高的轉矩是9N.m，額定的轉速是3000r/min，以下是電動機的效果圖： 外形尺寸130x160，電機輸出軸徑為25mm。 3.3螺栓的選型計算 螺栓的強度在機械聯(lián)接中至關重要，特別是在重要的場合，其強度校核和計算尤其重要。其受力簡圖如上圖所示，圖中以合力代替均勻分布的作用力假設應力在剪切面內是均勻分布的，若為剪切面面積，則應力為：? 與剪切面相切，故為剪應力。 2、擠壓實用計算 在工程上也使用相似剪切的計算方法，假設擠壓應力是均勻分布的，則? 擠壓面面積為擠壓面的正投影面積。對于平鍵接觸面面積就是擠壓面面積；對于螺栓擠壓面面積就是直徑平面面積，其值為。? 3、強度條件? 剪切和擠壓的強度條件如下：? 剪切強度條件：≤ 擠壓強度條件：≤ 式中 塑性材料： ? 脆性材料： ?先按剪切強度設計：? ≤??≤ d≥ 再用擠壓強度條件設計，擠壓力為，所以? d≥ 最后得到螺栓的抗大強度和抗剪強度是合適的。 3.4超聲波空氣加濕裝置工作原理 采用超聲波高頻振蕩的原理，將水霧化為1—5微米的超微粒子，通過風動裝置，將水霧擴散到空氣中，從而達到均勻加濕空氣的目的。 4 坐式電扇中主要零件的三維建模 4.1風扇外殼的三維建模 4.2 按鈕身的三維建模 4.3飛輪盤的三維建模 4.4坐式電扇的三維建模 5 坐式電扇中主要零件的強度分析與校核 5.1滾動軸承強度的校核計算 本次坐式電扇的設計選取的軸承是深溝球軸承，具體的滾動軸承的選取過程如下： （1）滾動軸承的選擇 滾動軸承為深溝球軸承6205，KN，KN，，。 （2）壽命驗算 軸承所受支反力合力 N; 對于深溝球軸承，派生軸向力互相抵消。 ，N; 得 ； N； 按軸承B的受力大小驗算: h; h=年; 所以此軸承合格。 6 設計總結 通過本次設計,讓我學習到了許多知識，特別是對傳動機構的應用方面，是我收獲最大的地方。本次的設計的傳動機構包含了曲柄搖桿機構這一典型的機構，查找與它相關的設計資料，花費了我好多精力，同時，也讓我學到了好多知識。 在相關的實際問題的討論中，我的導師總是孜孜不倦的引導著我，幫助著我。每周一次的進度檢查和問題討論，促使我在正確的道路上大步前進，不僅工作的按時保質保量的完成得到了保證，我本人的研究能力，工作的態(tài)度也得到了充分的鍛煉和提高。這些寶貴的品質影響著我，毫無疑問，它們對我以后的工作，學習，生活都會起到深遠而長久的良好影響。也能為人生打下一個夯實地基礎！ 在具體的研究設計過程中，同學們也在平日的學習與生活中提供了無私與周到的幫助，充分用他們的工作熱情感染著我，鼓勵著我，讓我少走了很多彎路，再次一并致謝！另外也感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設計。 最后，感謝學校各位領導與老師給了我在濱海學院學習生活四年以及參加這次畢業(yè)設計的寶貴的鍛煉機會，它使我深刻認識到在知識的汪洋大海面前我是多么無知和微不足道。這是一個最好的時代，也是尊重知識，充分學習知識，掌握知識的時代。只有持續(xù)的不間斷地學習，才不會在激烈的競爭中落后于別人，也才能用自己的真才實學為社會做出自己應有的貢獻。知識是無止境的，無價的，我愿在求真的道路上下而求索！ 結 論 本次畢業(yè)設計的題目是坐式電扇反求創(chuàng)新的設計，直到今天，畢業(yè)設計總算接近尾聲了，通過這次對于坐式電扇的設計，使我們充分把握的設計方法和步驟，不僅復習所學的知識，而且還獲得新的經驗與啟示，在各種軟件的使用找到的資料或圖紙設計，會遇到不清楚的作業(yè)，老師和學生都能給予及時的指導，確保設計進度，本文所設計的是坐式電扇反求創(chuàng)新設計，通過初期的方案的制定，查資料和開始正式做畢設，讓我系統(tǒng)地了解到了所學知識的重要性，從而讓我更加深刻地體會到做一門學問不易，需要不斷鉆研，不斷進取才可要做的好，總之，本設計完成了老師和同學的幫助下，在大學研究的最感謝幫助過我的老師和同學，是大家的幫助才使我的論文得以通過。 參考文獻 [1] 徐灝等.機械設計手冊(第2、3冊)[M](第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，2003:98—100? 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Beardsly, Mechanical Engineering, Regents Publishing Company,Inc,2003.99—103 致 謝 在此論文完成之際，我的心里感到特別高興和激動，在這里，我打心里向我的導師和同學們表示衷心的感謝！因為有了老師的諄諄教導，才讓我學到了很多知識和做人的道理，由衷地感謝我親愛的老師，您不僅在學術上對我精心指導，在生活上面也給予我無微不至的關懷支持和理解，在我的生命中給予的靈感，所以我才能順利地完成大學階段的學業(yè)，也學到了很多有用的知識，同時我的生活中的也有了一個明確的目標。知道想要什么，不再是過去的那個愛玩的我了。導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，創(chuàng)新的學術風格，認真負責，無私奉獻，寬容豁達的教學態(tài)度都是我們應該學習和提倡的。通過近半年的設計計算，查找各類坐式電扇的相關資料，論文終于完成了，我感到非常興奮和高興。雖然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因為我是怎么想的，這是我付出的汗水獲得的成果，是我在大學四年的知識和反映。四年的學習和生活，不僅豐富了我的知識，而且鍛煉了我的個人能力，更重要的是來自老師和同學的潛移默化讓我學到很多有用的知識，在這里，謝謝老師以及所有關心我和幫助我的人，謝謝大家。 另外也感謝我的父母，朋友和同學們的幫助。在做設計感覺受挫，枯燥與迷茫時，是他們在悉心的為我釋放壓力，鼓勵我不要氣餒，勇敢面對。每周一次和父母的通話，與朋友和同學的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設計。 21