机械创新设计之冷热组合风扇分析

1、冷热组合风扇设计姓 名：学 号：班 级：机械指导教师:摘要仁第一章绪论2.第二章风扇的行业状况与市场分析 32.1风扇的行业现状3.2.2倾斜固定风扇的市场分析3第三章冷热组合风扇的构思与原理53.1作品创新设计背景5.3.2设计理念6.3.3设计原理6.3.4创新设计特点6.3.5工作流程模拟 6.第四章部分零件结构及系统设计74.1单相异步电动机 7.4.2叶片结构8.4.3控制开关9.4.4外壳造型1.0第五章基于pro.e的实体设计和虚拟装配 1 15.1 pro.e 实体设计概述 1.1第六章心得体会与设计总结126.1设计心得1.26.2设计小结1.2参考文献13夏季，人们常用电风

2、扇驱走酷热，至厅冬季，人们又常用电暖扇取暖，而台 式电风扇和台式取暖器的外形很相似， 基于此，利用创新思维和技巧设计出将二 者的功能相结合的冷热组合电风扇， 实现夏扇冷风，冬出热风的效果，通过对市 场需求的调查与分析，大胆提出了这一创新设计理念，对相关零部件进行结构和 系统设计，并用三维绘图软件pro.e作图零件并虚拟装配，同时根据人机工程学 的知识，使其造型美观、安全可靠、经济实用，让人能体验到风扇的使用价值， 实现低能低碳的效果。关键词：组合，叶片，电热片，控制开关第一章绪论风扇已是千家万户的必需生活用品， 如何能利用外型结构，能更人性化，更 方便人们使用风扇，达到节约能源的目的，这个就是

3、本设计的重点内容。众所周 知，随着我国教育事业的不断发展，继而推动各种院校的兴起，必然导致越来 越多的住宿生，也就带来学生宿舍的增长。然而，就在这样一种社会进步与发展 的趋势与我国人均资源紧张的相向矛盾下， 往往越能节能，利用有限空间发挥尽 可能大的使用功能，成为了人们最求的目标。面对一年又一年的高校扩招，学生 宿舍的建设更是重点，如何利用仅有的空间来办更多的事就理所当然的成为当今 高校和学生们的关注。据调查现在社会上多数的高校，他们全只是片面的考虑到学生宿舍楼的通风条件，根本又或者是很少会从学生宿舍内部的空间布置去考虑。因此，我们从学生宿舍内部的布置来合理设计出这样一套冷热组合风扇，在国内外

4、是实属罕见 的！第二章风扇的行业状况与市场分析2.1风扇的行业现状随着我国经济的持续发展和人民生活水平的不断， 广大人民群众对家居生活 环境的期望值也在同步上升，这反过来刺激了我国家电行业的快速发展，其中， 电风扇和家用空调器已成为城镇居民消费纳凉的两大主流产品。目前我国城镇居民百户电风扇拥有率己达 200%，电风扇是目前我国最为大 众化的纳凉家电产品，由于它吹出的是室温风而非冷风，严格讲并不能划入冷风 机范畴，但它能加快人体汗液蒸发，降低体表温度，加之价格便宜和耗电量较少， 因而获得广泛使用。目前，新一代电风扇业已问世，它能模拟自然风（山风、湖风），设有微风档，双风叶能360度摇头，电耗仅为

5、40瓦，超薄壁扇电机厚度仅 16毫米，并具红外、超声、无线电等迢控功能。尽管如此，当室温接近或高于 体温、相对湿度过大时，电风扇的功效会显著降低，久吹人体反而会感到种种不 适。2008年受金融危机影响，我国电风扇同比下降了 11%，2009年家电下乡促 使家电产品产量明显提升，其中家用电风扇产量增长达9.6倍。电风扇的热销很大 程度上得益于产品外观的新颖和功能的人性化。电风扇企业要想在市场上站稳立 足并引领潮流，在产品的外观和功能上下些功夫，不失为快速提高市场份额的好 方法。随着市场的发展、消费者审美习惯的转移以及健康节能观念的不断深入等， 电风扇在功能和外观上的适时变换也是大势所趋。2.2倾

6、斜固定风扇的市场分析据近几年，我国电风扇市场发展迅速，产品产出持续扩张，国家产业政策鼓 励电风扇产业向高技术产品方向发展，国内企业新增投资项目投资逐渐增多。 投 资者对电风扇市场的关注越来越密切，这使得电风扇市场推广策略与营销渠道开 发的发展研究需求增大。市场容量远未饱和按照通常的观点来看，电风扇不但早 已普及，而且需求量也已受到了空调的制约。 而实际上，电风扇的市场容量远远没有饱和第一，电风扇和空调之间本身就存在着较大的功能性差异，因为“降温”的 概念并不能完全替代“自然防暑”和“通风”的概念。第二，电风扇往往会被认为是普及率最高的家电产品，而实际情况却并非如 此。例如，今年3月，根据两家市

7、场调查公司对上海部分家庭的电风扇拥有情况 进行的调查显示，每百户家庭中的电风扇拥有量仅为169.3台（其中约24%的电风扇还是在去年“非典”时期购买的），竟然低于空调的拥有量（172.5台）。第三，近几年来，电风扇的外销量一直呈稳中有升的态势，而且在数量上也成倍地超过了空调，如去年电风扇的出口数量是空调 （整机）的10倍。第三章冷热组合风扇的构思与原理3.1作品创新设计背景夏日炎炎来临之际，由于经济或是成本的因素，风扇取代高成本的空调得到 广泛运用。特别是台式风扇，因其结构简单且重量较轻而得到广泛的运用， 然而, 当冬日的气息来临，人们只能收起这质轻便携式的台式风扇， 换上造型结构皆貌 似台式

8、风扇的台式蜂窝型取暖器。如此，可以总结出：在同一个环境下，需根据 气温冷暖情况交换使用台式风扇与台式取暖器。 所以，通过一定的创新构思与技 法，将二者的功能进行综合，设计出适用于同一环境不同时间的冷热组合风扇。夏季用风扇冬季用取暖器3.2设计理念质量高，耗能低，体积小，轻型便捷，安全可靠。3.3设计原理采用组合创新技法，将夏季用风扇送冷风功能与冬季用取暖器送热风功能进 行组合，在风扇叶片上镶嵌蜂窝型电热片， 及对控制开关增添转换功能，并根据 人机工程学，对造型重新描绘，设计出能实现冷热双重功能的新型冷热组合风扇， 实现夏扇冷风，冬出热风的设计效果。3.4创新设计特点（1）冷热双重功能同时实现；

9、（2）风扇叶片巧妙镶嵌设计；（3）控制开关能方便转换；（4）造型安全，实用，美观。3.5工作流程模拟拨动电源开关，拨至“开”状态，拨动“功能”开关旋钮，按至“冷”方位， 再拨动”档位“开关，可旋至“零档”，“一档”，“二档”，“三档”，冷热组合风 扇送出冷风，档位的变化控制电机的稳定调速以调节风速大小；拨动“功能”开 关旋钮，按至“热”方位，再拨动“档位”开关，可旋至“零档”，“一档”，“二 档”，“三档”，冷热组合风扇送出热风，档位的变化控制蜂窝型电热片的通电叶 片数量以调节风速的大小；拨动电源开关，拨至“关”状态。第四章部分零件结构及系统设计:4.1单相异步电动机1.型号：YSY2.级数：

10、4级3.额定功率：0.12KW4.额定电压：220/110V5.额定转速：1150r/mm6.额疋频率：50Hz7.净重：0.37Kg4.2叶片结构不改变风扇叶片动力性能参数，镶嵌蜂窝形状电热片，此为本作品的核心创 新设计。1叶片光滑度：适中2叶片弧度：轻微小量弧度3. 叶端间隙：34mm4. 叶片数目：3片5. 叶片间距：120°6. 叶片倾角：6°7. 叶片曲率：光滑8. 电热片厚度：1.5mm4.3控制开关1电源开关：“开”与关”两种状态2功能开关：“冷”上亍“热”两种功能3.档位开关：“一档”、“二档”、“三档”三种档位4.4外壳造型1. 材料：ABS塑料2. 颜色

11、：浅绿3. 成形工艺：注塑模工艺4. 人机工程与造型配合程度：适中5实用性：良好6安全性：极高（倒下自停联动装置）第五章基于pro.e的实体设计和虚拟装配5.1 pro.e 实体设计概述pro.e实体设计是具有国际先进水平的三维设计软件，它使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限制，不论是经验丰富的专业人员，还是刚接触pro.e实体设计的初学者，pro.e实体设计都能提供便利的操作。其采用鼠 标拖放式全真三维操作环境，具有无可比拟的运行速度、灵活性和强大功能，使 设计更快，并获得更高的交互性能，真正使得实体设计做到了简单易用。采用pro.e实体设计软件进行设计具有以下优点：第一，pr

12、o.e实体设计采用工程应用的特征（如孔、槽、螺纹、圆角、倒角 等）作为构造零件的基本单元，改变了传统二维CAD以几何设计为主的方式，使 设计过程更加直观，设计人员可以将更多的精力用在创造性的产品构思上，提高 了设计效率。第二，三维装配设计使设计人员可以准确进行结构和曲面复杂的部件设计。 通过施加约束与配合关系，采用拖放方式操作，使得零件装配就像搭积木一样方 便，对装配、子装配的零件、装配特征、约束及辅助视图以记录树形式进行管理， 可以完成装配件爆炸、剖切、干涉检查、运动仿真、最小间隙计算、零件列表等 活动，避免了需要试制样机再验证更改完善设计的周期过长、劳动强度高等弊端。第三，pro.e实体设

13、计能自动处理从相片真实感到线框的渲染风格。设计环 境下集成的真实纹理、贴图和表面凸痕效果可用于体现诸如螺纹和隔栅等设计细 节。可生成具有相片真实感的图象和生成任意数量的平行光、点光源或聚光光源； 其特殊效果包括雾化效果和胶体效果。同时智能动画提供了复杂的关键帧动画功 能，包括三维动画轨迹编辑和渲染效果图以GIF和PDF文件的形式输出，非常适合做设计作品的模拟演示及与他人的直接沟通。正是pro.e实体设计的以上众多优点，本次创新设计我选择了它。第六章心得体会与设计总结6.1设计心得这次设计思想来源于大学的生活，所以所具有的功能也是为大学宿舍生活的 方便而设置的。因此就产生了制作冷热组合风扇的想法

14、。首先是和几个同学一起 商讨了该方案的可行性，最后得到了一致的肯定。但是在很多课程的安排下，时 间比较紧凑，所以比较多的方面缺少详细的思考和信息， 但是我还是能够克服重 重困难，大体上完成了这次的设计。至于所遇上的问题，例如在制图的时候，要 经常趁舍友没有用电脑的时候再用他的电脑来制图，首先要画风扇的零件图，然后再装配。由于电脑出了问题，所以用 cad出不了二维图，只能用pro.e出三维 图，缺少了一部分的线条，只能说这不是办法中的办法。但是通过这次的创新设 计，真的学会了很多知识，还加深了对一些制图软件的了解，并得到一定的提升。 而这些都不重要，重要的是让我们明白，创新就在我们生活的周边，无

15、处不在， 只是我们没有用心去发现，用心去探讨。因此我就想，21世纪正是一个讲求科技创新的世纪中华民族的崛起渴望着 拥有创新精神与创新能力的人才。虽然说，人才的培养重要的还是个人的努力， 但是毋庸置疑的是，环境的力量仍不容忽视。而学校、科技俱乐部、各类科技创 新奖励机制乃至整个社会就正是这样的环境。我是幸运的，因为我身处这样一个 积极的环境，但是在许多地方，有许多我的同龄人则未必有如此的幸运。 正如我 的室友所说：“有一些地方，学校并不鼓励（创新活动）。”我想，倘使有一天， 整个国家都能够积极倡导培养科技创新型人才， 全社会都能够鼓励扶持科技创新 活动，那么，中华民族的崛起便是指日可待的。6.2

16、设计小结经此次创新设计，重新认识了“创新”的含义。我认为，理解“创新”，需从三个方面。第一，创新具有能得到广泛群体认同的价值性。从“发明”诞生以来，任何产品的产生，都是依附着价值的实现，没有价值的产品不是产品，更不能成为创 新的范畴。第二，创新具有独特匠心的新颖性。采用全新的理念或是技术进行设计，及 在已有技术的基础上重新设计，达到机构创新、结构创新、造型创新的效果，能 突破常人下意识感觉，才能堪称创新。第三，创新具有能得到广泛运用的实用性。 任何创新产品的出现，其最终归 宿将是运用实际生活，服务于广泛或是部分群体，以方便人的生活起居，工作学 习，及审美研究。而此次冷热风扇的创新设计，功能更多的倾向于体现创新的价值型与实用 性，造型的效果给人以新颖性。同时，我还认为，创新并不是构思理念上天马行空，也不是理论上文字阐述， 更不是一篇设计说明书的信笔涂鸦。“创新”牵连着“设计”、带动着“制造”、 运行于“自动化”，这就需要着重考虑几个问题。第一，有限空间的尺寸协调