基于solidworks的吹风机造型设计--毕业设计.doc
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基于solidworks的吹风机造型设计--毕业设计.doc
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诚信声明
本人郑重声明:
所呈交的毕业设计《基于solidworks的吹风机造型设计》是本人在指导老师的指导下,独立研究、写作的成果。
设计中所引用是他人的无论以何种方式发布的文字、研究成果,均在设计中以明确方式标明。
本声明的法律结果由本人独自承担。
作者签名:
指导教师签名:
年月日
摘要
从1890年第一台吹风机的面世到今天,经过了100多年的改进和发展,已经成为小家电领域中不可或缺的一部分,但经过调查发现,吹风机行业普遍存在几点问题:
大部分吹风机噪音过大、手柄过长不易携带,造型普遍、颜色单一。
本次设计研究的内容主要是通过Solidworks软件拉伸、放样、渲染等功能来实现对吹风机的三维造型设计,并将普通吹风机出现的部分问题进行改进和优化。
对于吹风机噪音过大的问题,本文将选用一种动力强劲噪音小的电机,并将吹风机出风筒改小,增大风速,针对手柄过长不易携带的问题,本设计将普通一体式手柄改为可折叠易携带的手柄,然后将外壳设计为流线型、并进行颜色搭配。
关键词:
吹风机;Solidworks;三维造型设计;
Abstract
Solidworkssoftwareistheworld'sfirstthree-dimensionalCADsystemdevelopedbasedonwindows[1].Thetraditionaltwo-dimensionalplanegraphicscannotcarryoutthefulldetailsoftheobjectandthethree-dimensionaldesignisacompletesolutiontothetwo-dimensionalproblemcannotbesolved.Thisgreatlyreducesthedesigntimeandcost,withthecontinuousdevelopmentofSolidworkstechnology.Solidworkssoftwareisincreasinglypowerful,thecomponentsaregraduallydiverse.Solidworkspowerful,easytolearnandeasytouseandthethreecharacteristicsoftechnologicalinnovation,makingSolidWorksaleading,mainstreamthree-dimensionalCADsolutions.Thecontentofthisdesignistorealizethethree-dimensionalmodelingoftheblowerthroughSolidworks.Throughthedesignofdryer3Dmodeling,letmeSolidWorksthebasictheory,designmethodsandskillsskilledinheart,makemyfuture3Ddesignquicklywillbecombinedwiththeoreticalknowledgeandpracticalapplication,transformedintoproductiveforces.
KEYWORDS:
Hairdryer;Solidworks;3Dmodelingdesign;
目录
摘要 I
Abstract II
第一章绪论 1
1.1研究背景 1
1.2吹风机发展趋势 1
1.3研究方法和内容 2
1.4SolidWorks软件的介绍 2
第二章吹风机的设计方案 3
2.1产品设计定位分析 3
2.1.1吹风机设计理念 3
2.1.2吹风机外观色彩 3
2.1.3吹风机外观形状 4
2.2设计方案的提出 5
2.1.1设计方案一 5
2.1.2设计方案二 5
2.3设计方案的确定 6
2.4材料的选择 7
2.5电机的选择 7
第三章吹风机三维造型绘制 9
3.1壳体的三维造型设计 9
3.1.1创建新基准面 9
3.1.2外壳主体部分绘制 9
3.1.3外壳手柄部分的绘制 9
3.2扇叶的三维造型设计 10
3.2.1扇叶骨架的绘制 10
3.2.2扇叶叶片 10
3.3挡板的三维造型设计 12
第四章零件的装配及其装配图 13
4.1电机与叶片的配合 13
4.2总配合图 13
4.3设计效果图展示 14
4.3.1底座的工程图 15
4.3.2风扇的工程图 15
4.3.3电机的工程图 16
4.3.4爆炸视图 16
第五章吹风机的运动仿真 17
总结 18
参考文献 19
致谢 20
插图目录
图2.1方案一 5
图2.2方案二 6
图2.3设计方案的确定 7
图3.1外壳主体的绘制 9
图3.2手柄的绘制 10
图3.3扇叶骨架的绘制 10
图3.4扇叶草图 11
图3.5扇叶草图 11
图3.6扇叶圆周阵列 12
图3.7挡板的草图拉伸 12
图4.1电机与叶片的配合 13
图4.2总配合图 14
图4.3底座的工程图 15
图4.4风扇工程图 15
图4.5电机工程图 16
图4.6爆炸视图 16
图5.1运动仿真图 17
第一章绪论
1.1研究背景
1890年一位美国犹太人受到吸尘器的启发发明了第一个吹风机,当时的吹风机又大又笨重。
直到1920年美国拉辛通用汽车公司和汉密尔顿海滩有限公司改进了吹风机,将其中的大部分材料用塑料取代,使得吹风机真正的变得实用起来。
后来GCE改变的原有设计,在其内部安装了马达;到了1982年德国飞利浦公司又采用新型合金材料,使得吹风机变得轻便有坚固,到了现在吹风机经过了100多年的发展,吹风机逐渐走向个性化,环保化,功能也越来越多,外形更是多种多样。
近年来吹风机行业在飞速发展当中,已经成为小家电领域中不可或缺的一部分,如今在此行业中外资品牌把持着大半利润,不过国内品牌也在逐渐追赶当中。
经过调研发现在这如火如荼的吹风机行业中普遍存在如下几点问题.,很多吹风机功能还局限于吹出冷热风,大部分吹风机扇叶噪音过大;电源线不是太短就是太长,太短可活动范围小,太长又缠绕在一起;还有很多吹风机温度控制不稳定,有时不是过高就是过低;还有的吹风机不方便携带;最后还有一个普遍存在的问题就是损害发质。
1.2吹风机发展趋势
通过调研吹风机使用的环境是多地域,如日常生活中大多数人在浴室,已有部分人外出旅游也会携带。
更具使用环境大致可分为家用吹风机、美发用吹风机、以及工业用吹风机不等,未来的发展方向必定更加细分。
如今技术日新月异,纳米材料开发和用途的广泛,都跟随着社会整体需求在适应,尤其是节能、安全和效率、健康以及多功能性,电吹风产品技术也在跟随着创新和实用新型组合,而且人们生活水平的提高,不同人群对吹风机需求程度不同,未来的吹风机设计方向更加多元化,吹风机功能不再局限于吹风冷热风,如负离子电吹风,负离子主要体现健康一面,负离子广泛应用,自然免不了不电吹风实用组合,负离子电吹风,对保护美发、护法、养发等,有着独到的作用。
同时负离子在对人身体内部酸碱均衡起着药物无法取代的作用。
负离子电吹风,吹出的风对空气起着杀菌消毒,又能沉降空气中的尘埃。
红外电吹风的问世,大大的促进了电吹风的医疗功能,红外对治疗关节炎、伤寒感冒,有着奇特的功效。
红外电吹风对头发保护和头皮的保护,是传统电吹风无法比拟的功能。
红外电吹风在电磁兼容影响极小,所以红外电吹风的健康功能是技术一次革命。
陶瓷发热电吹风,更多体现效率和安全,陶瓷电吹风,充分应用纳米技术,材料高分子组合,其发热的效率是传统的电吹风的两倍以上。
传统的电吹风安全系数只是陶瓷电吹风的三分之一都不到的。
综上所述吹风机未来发张方向大致以下几点:
吹风机的外观更加个性化,从而照顾不同人的不同需求;出现无线吹风机,使其活动范围加大,增加便携性;开发出静音吹风机,减少噪音污染以伤害;集成更多新技术,减少对发质损害,关注个人健康;产品绿色环保化,减少对环境的污染。
1.3研究方法和内容
本次设计就是通过SolidWorks造型设计的基本理论、方法和技巧对现有的吹风机进行改进和优化。
研究的内容就是通过SolidWorks来实现对吹风机的三维造型设计。
主要工作有分析吹风机三维造型设计的特性,吹风机外观造型的拟定,创建吹风机三维造型,产生装配效果图。
利用SolidWorks画出吹风机外壳以内部零件等,将会涉及到基本建模,特征操作,创建装配体,工程视图设计等知识。
1.4SolidWorks软件的介绍
SolidWorks是目前市场上设计过程比较简便而方便的软件之一。
Solidworks功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点,使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。
SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。
在零件建模方面,SolidWorks提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。
通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。
通过对特征和草图的动态修改,用拖拽的方式实现实时的设计修改。
第二章吹风机的设计方案
2.1产品设计定位分析
一件产品除了好用之外,还必须给人带来心理上的愉悦感,在形态上必须要具有美感,具有艺术性,但产品并不是纯艺术品,必须对产品的材料、结构、功能等造型综合运用和谐组合,是科学、技术和美学的完美统一,漂亮的东西总是让人赏心悦目。
要想在众多产品中脱颖而出,产品的外观造型必须给人一种强烈的新鲜感,才能吸引眼球。
随着时代的发展、人民生活水平的提高,目前人们对审美的要求都非常高,尤其是对发型的要求,而在吹风机的消费群体中,年轻人是占大多数的,所以本次设计针对年轻人的需求。
功能、造型形象以及物质技术条件是构成造型设计的三大基本要素。
传统吹风机都是一体成型,导致占用空间较大,所以应用分开式成型。
年轻一族的使用人群中,大多数都偏好于彩色系,因此在色彩上主要采用彩色调,因为吹风机属于手持电器,材料上选择质量轻、易加工的塑料。
2.1.1吹风机设计理念
随着社会的发展和科学技术的进步,人们的生活水平在不断提高,生活方式也在逐渐改善。
今天,在物质丰富的情况下,创意、美观和知识已经成为经济增长的主导因素,制造商们都在努力,让消费者在众多的产品中能够发现自己的产品,并且忠诚于自己的产品,而唯一的方法就是永远以顾客的需求为上。
随着产品功能竞争的优势越来越小,在精神需要方面的竞争越来越激烈,来自人们生活的感情信息逐渐成为了产品设计的最重要的依据之一。
吹风机自1890年代发展至今,形状功能已经发生很大变化,其中不乏许多优秀的代表作。
而在这科技日新月异的时代,我们需要更多更优秀的设计来引领这个行业。
2.1.2吹风机外观色彩
色彩是最有表现力的要素之一,不同的色彩带给人们的不同的感情。
当人们看到吹风机外观的时候,我们可能不是理性地对其色彩产生感觉,但是对它有一种追直接的感情反应。
色彩具有极强的感情色彩和表现特征,具有强大的精神影响。
实验表明:
当人们看到一个物体时,最初20秒内,色彩的成分占80%;两秒后色彩占60%,形体占40%;五秒钟后,色彩和形体各占50%,以后这种状态将持续下去。
此外,著名的“七秒钟定律”又告诉我们,面对琳琅满目的商品,人们只要七秒钟,就可以确定对这些产品是否有兴趣,而这七秒之中,色彩的作用达到了67%。
美国视觉艺术心理学家布鲁墨认为:
“色彩唤起各种情绪,表达感情,甚至影响我们正常的生理感受。
”的确,合理而巧妙的配色,往往能够唤醒消费者的购买欲望,让产品在市场竞争中脱颖而出。
苹果公司的成功也让我们深刻的感受到色彩的感情魅力。
因此,色彩在吹风机外观效果中起着重要的作用。
色彩作为吹风机外观的要素之一,不仅具备审美性和装饰性,而且还具备符号意义和象征意义,这样才能满足人们深刻的感情体验。
作为视觉审美的核心,色彩深刻地影响着人们的视觉感受和情绪状态。
人类对色彩的感觉最强烈、最直接,印象也最深刻。
产品的色彩来自于色彩对人的视觉感受和生理刺激,以及由此而产生的丰富的经验联想和生理联想,从而产生复杂的心理反映。
在吹风机外观的色彩设计中,应该考虑包括色相明度、纯度以及色彩对人的生理和心理的影响,色彩还应服从于产品的主题,使产品更具生命力,给人强烈的心理感受。
不同的色彩及其组合会给人带来不同的感受:
红色热烈、蓝色宁静、紫色神秘、白色单纯、黑色凝重、灰色质朴,它们表达出不同的情绪成为不同的象征。
此外,对色彩的感受还受到所处时代、社会、文化、地区及生活方式、习俗的影响,反映着人们追求时代潮流的倾向。
本次设计主要针对年轻人群,经调查发现,年轻人群对红、黑、粉等颜色比较青睐,所以在进行吹风机色彩设计时,要注意色彩配合应有“色彩主调”
2.1.3吹风机外观形状
好的设计外形是销量的保证,如今在这个物欲横流的社会中更是如此。
如何才算是一个好的设计,这取决形状与色彩的配合。
要有好的形状设计,首先与众不同,这样才能大同小异的吹风机中脱颖而出;其次要紧跟时尚潮流,这样避免更不上时代而被淘汰;还有就是要生活化,再此基础上加以升华以感性赋予产品,使其外观成为充满人文关怀的“空筐结构”,不同的观众均可以自由地依据自己的生活经验,在这个“空筐结构”中,装进自己所感受到的内容。
还有情趣化的外观,,体现可爱、活泼、漂亮的风格,现今很多此类产品大受年轻一代人的喜爱。
通过以上几点的设计定位可以分为以下几点总结:
1、外观前卫
2、环保
3、色彩鲜明
4、实用
2.2设计方案的提出
2.1.1设计方案一
如图2.1所示,这种吹风机外形设计不美观,长长的手柄和外壳,看起来非常笨重。
虽然功率足够大,但是功率大,导致噪音也略大,而这种噪音却是消费者不想看到的。
图2.1方案一
2.1.2设计方案二
根据图2.2所示,这种吹风机色彩鲜明,让人有眼前一亮的感觉,但是这种略宽的出风筒不利于风快速的流动,这种直上直下的手柄也不易把握。
图2.2方案二
2.3设计方案的确定
根据以上方案的分析以及设计,做出以下设计方案的确定:
1、市面上普通吹风机外壳长度基本为200mm,由于本设计为了方便携带,所以将尺寸缩短为130mm。
2、采取设计方案二中鲜艳的色彩,外壳出风口前端采用淡雅的粉色,手柄部分采用紫色,使手柄看起来更加厚重,力量感十足,后端选用迷人的酒红色与年轻人喜欢的酒红发色相呼应。
3、将手柄改进为符合人体工学的S型并使其可以折叠,方便携带。
4、将出风筒改进为窄口,更利于快速出风。
5、将外壳造型进行优化,使其更具有现代感。
图2.3设计方案的确定
2.4材料的选择
电吹风主要由电动机、风叶和外壳结构件组成,其中,内部带电动机和风叶的材质不会发生太大的改变,外壳结构件主要由两种材质,一种是塑料,一种是金属,但金属存在很大的缺点,例如,容易导电、质量大、辐射大,所以未来的市场上金属外壳的电吹风会被淘汰,而塑料等一些轻便、安全的材料会取而代之,随着环保意识的增加,材料也会倾向于环保材质。
本次设计的材料选择PC-聚碳酸酯,它具有强度高、耐疲劳性、尺寸稳定、蠕变也小(高温条件下也极少有变化);耐热老化性:
增强后的UL温度指数达120~140℃(户外长期老化性也很好);耐溶剂性:
无应力开裂;对水稳定性:
高温下遇水易分解(高温高湿环境下使用需谨慎);绝缘性能优良等特点。
2.5电机的选择
在电吹风中,电机是电吹风的心脏,其是体现吹风机吹风能力大小的关键所在。
在市场中,吹风机电机的主要种类有:
一种是采用电阻丝降压、整流的直流电机作吹风动力,另一种是采用小型交流罩极电机作吹风动力。
在本次设计的吹风机做得是便捷式的,总体尺寸不是很大,主要以方便为主,因此没有必要选用太大的电机,在进行了综合考虑比较后,最后确定选用HC383XLG.020的小型交流罩极电机。
电机参数如下表2-1
电机尺寸
Ø 25 X 30 mm
输出轴径
Ø 2.305 mm
输出电压
7.2 V DC
无载转速
17198 rpm
最大转矩
151.74 Nm
最大的输出功率
68.34 W
最大效率
70 %
电机重量
104 g
工作温度
10 to 50 °C
储存温度
20 to 80 °C
电气连接
Terminal
表2-1电机主要参数
第三章吹风机三维造型绘制
3.1壳体的三维造型设计
在一个三维空间中,生成实体的基本法则是:
点生成线,线生成面,面生成体。
点线面法则适用于所有创建模型中的步骤。
运用SolidWorks绘图软件首先进行创建一个新的Part文件,进入主界面。
3.1.1创建新基准面
在前视基准面、上视基准面、右视基准面中选取前视基准面创建一个新的基准面。
因为一个新的草图绘制需要选取一个基准面作为参考与约束,并且进行放置。
3.1.2外壳主体部分绘制
先在上视基准面上画出壳体草图长度为130mm,然后以中心线为旋转中心,进行旋转得到外壳主体三维图如图3.1.2所示
图3.1外壳主体的绘制
3.1.3外壳手柄部分的绘制
通过在主体部分下侧建立基准面,在基准面上绘制出手柄的草图,按草图轨迹进行拉伸。
然后在圆柱的顶端绘制草图,并进行拉伸切除。
图3.2手柄的绘制
3.2扇叶的三维造型设计
3.2.1扇叶骨架的绘制
选择前视基准面,点击草图绘制按钮进入绘制草图界面,按照设计好的尺寸绘制其草图,然后退出草图,在特征选项中选择拉伸凸台\基体。
生成如图3.3所示
图3.3扇叶骨架的绘制
3.2.2扇叶叶片
选择右视基准面点击草图绘制按钮进入绘制草图界面,按照设计好的尺寸绘制其草图(用到的命令有:
圆、智能尺寸)。
图3.4扇叶草图
选择前视基准面,点击草图绘制按钮进入绘制草图界面——3D草图,按照设计好的尺寸绘制其草图(用到的命令有:
直线、智能尺寸)。
点击插入——曲面——填充,再点击插入——凸台/基体——加厚0.5mm如图3.5所示。
图3.5扇叶草图
点击特征——圆角将扇叶两棱边倒圆角,点击特征——圆周阵列,选择扇叶,以基准轴为圆心做圆周阵列如图3.6所示。
图3.6扇叶圆周阵列
3.3挡板的三维造型设计
选择前视基准面,点击草图绘制按钮进入绘制草图界面,按照设计好的尺寸绘制其草图(用到的命令有:
直线、智能尺寸)。
退出草图,在特征选项中选择拉伸凸台/基体。
生成如图3.7所示。
图3.7挡板的草图拉伸
第四章零件的装配及其装配图
4.1电机与叶片的配合
运行软件,点击文件---新建—装备体---确定,点击特征---插入零部件,将电机与叶片放入配合。
配合如图4.1所示
图4.1电机与叶片的配合
4.2总配合图
运行软件,点击文件---新建—装备体---确定,点击特征---插入零部件,将所需的外壳、前网格、后盖、电机配合体、底座等插入进行配合,总配合如图4.2所示。
图4.2总配合图
4.3设计效果图展示
从三视图角度出发,对本模型主要零件几个工程图,以便观察各个角度全部效果。
4.3.1底座的工程图
图4.3底座的工程图
4.3.2风扇的工程图
图4.4风扇工程图
4.3.3电机的工程图
图4.5电机工程图
4.3.4爆炸视图
4.6爆炸视图
第五章吹风机的运动仿真
为了能直观的看到各个零部件的间的相互配合,呈现出真实的运动状态,对吹风机进行运动仿真。
点击装配体---新建运动算例,选择马达---旋转马达,选择扇叶骨架外圆环面,给定速度1000.RPM,然后保存,如图5.1所示
图5.1运动仿真图
运动仿真结果表明,各个零件配合较完整,运动流畅,证明本次毕业设计方案是可行的。
总结
本次毕业设计以吹风机造型为研究对象,详细介绍了吹风机的发展史、行业现状和未来趋势,而现在社会上常见的吹风机大部分都会有噪音过大、造型普通、不环保等等问题,本次设计以普通吹风机为参照物,对常见的问题进行了优化和改进。
在设计过程中,对颜色的选择搭配,一是要符合年轻人的审美要求,从年轻人的市场出发,渲染颜色,紧跟时代潮流。
但是在颜色渲染方面,对色彩的搭配非常不协调,遇到了很多困难,在老师的帮助下,终于做出了符合大众审美的色彩造型。
对于噪声过大的问题,本文选用了小型交流罩电机,型号为HC383XLG.020,相比以往的电机种类,在运动过程中产生的振动小,动力更加强劲。
对于吹风机材料的选择,选用了PC-聚碳酸酣,由于以往的材料成型困难,吹风机吹热风时,温度升高导致外壳加速老化。
选用全新的材料克服了这方面的困难。
通过本次的吹风机三维造型设计,从最初的定题到最终的完成,都更深层次的了解了吹风机的发展、吹风机的工作原理,以及SolidWorks的熟练运用。
在设计过程中也遇到了许多的问题,比如说内部零部件的选用,结构实际的合理性、外观的合理性等等,这些细节会影响产品的质量,所以在设计时不能局限于书本知识,更多的是要利用网上的资料或者通过指导老师来帮助解决。
参考文献
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[3]solidworks2012中文版从入门到精通[M]——康士延.机械工业出版社2009
[4]SolidWorks2012中文版从入门到精通[M]——辛文彤,李志尊.北京:
人民邮电出版社2012第1版
[5]机械原理[M]——王德伦,高媛.北京:
机械工业出版社2016
[6].机械设计基础[M]——王少岩,罗玉福.大连:
大连理工大学出版社,(第五版),201
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