便携式吸尘器结构设计(共39页)

1、辽宁工程技术大学应用技术学院毕业设计（论文）用纸PAGE 毕 业 设 计（论文(lnwn)）题 目_ 毕业设计（论文(lnwn)）英文题目 姓名(xngmng) 专 业 年 级 指导教师 职 称 提交日期 答辩日期 辽宁工程技术大学应用技术学院年 月 日指 导 教 师 评 语（指导教师评语要从选题、内容、论点、论据、结论、实验数据的可靠性、技术路线、工艺流程、工作量、图件的质量、创新性、科学态度、外文资料和计算机应用等方面予以评述，并指出论文中存在的不足。）指导教师评定成绩： 签字： 年 月 日评 阅 教 师 评 语（评阅教师应针对选题方向、研究思路、设计能力、设计内容等方面做出评价，写出具体

2、评阅意见，并提出论文的不足和改进意见。）评阅教师评定成绩： 签字： 年 月 日答辩小组意见（该栏由答辩小组组长根据答辩情况填写意见）答辩成绩： 组长签字： 年 月 日答辩委员会意见（总成绩按指导教师评定成绩满分30分、评阅教师评定成绩满分20分，答辩成绩50分，三项成绩相加折算成5级分制填于总成绩栏，按优（90-100分）、良（89-80分）、中（79-70分）及格（69-60分）、不及格（60分以下）五个级别填写）辽宁工程技术大学应用技术学院 毕业设计（论文）答辩委员会于 年 月 日评定了 专业学生 的毕业设计（论文）毕业设计（论文）答辩委员会意见：指导教师评定成绩评阅教师评定成绩答辩成绩总

3、成绩答辩委员会主席（签章） 年 月 日辽宁工程技术大学应用技术学院毕业设计（论文）用纸III摘要(zhiyo)本设计是一项综合实训课题(kt)，要求外观合理，结构紧凑。本文从吸尘器的历史开始，介绍了吸尘器的发展情况、种类、工作原理、结构设计。最后对吸尘器做出相应的分析，从外观设计到内部结构的设计，用UG构造出吸尘器的各部分(b fen)元件的三维图，如风机、电机、PCB板、主体等。最后对设计出来的元件进行装配，构造出装配的爆炸图，并用CAD画出吸尘器主体结构的二维图，文中还着重介绍了电机的选择和实体外观选择等。关键词：吸尘器；便携；装配Abstract This design is a com

4、prehensive training task, request the appearance of reasonable, compact structure. This paper starts from the cleaners history, introduced the cleaner development situation, type, working principle, structure design. Finally, analyze the cleaner, from design to the design of the internal structure,

5、a three-dimensional map of each part component cleaner with UG structure, wind machine, motor, PCB board, subject. Finally, the design of the components for assembly, assembly exploded diagram is constructed, and a two-dimensional diagram cleaner body structure using CAD painting, this paper has mai

6、nly introduced the choice and the appearance of solid motor selection.Key words: vacuum; portable; assembly辽宁工程技术大学应用技术学院毕业设计（论文）用纸目录(ml) TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc391237654 摘要(zhiyo) 前言(qin yn)随着经济的发展，科学的进步。各种科技以及好的创意逐渐进入了我们的生活中。人们的生活水品由此进行了很大的提升。人们越来越希望在一个健康、舒适的家居环境或者工作环境中生活，工作。与此同时，买房，装修房子越

7、来越被人们所重视，但是，每次装修完成后，都会有各种各样的垃圾，废品等留下来。这就使得我们为打扫卫生而烦恼，纠结着。其次，随着生活水品的提高，越来越多的人都买上了自己的小轿车，但是，受小轿车狭小空间的限制，一般情况下，车内的死角都容易藏满灰尘，细菌等细小物质，很难清除。在这种情况下，便携式吸尘器应运而生(yng yn r shng)，成为了家庭和小轿车用户们的首要选择。便携式迷你吸尘器体积小，容易携带，所以使用起来特别方便。最简单使用的就是手提式吸尘器，它轻巧，灵敏，在工作时，只需要我们轻轻一按开关，便可将各个死角的细菌，灰尘统统吸走。还有一种吸尘器是也很方便，不过他并不是手持式，而是挎在我们的

8、腰间使用的，称为吊带式吸尘器。当使用大吸头时，可以吸取地面上的任何物品（水渍除外），宽头式吸尘器也是比较常用的一钟吸尘器，这种吸尘器头部带有一个小刷子，能够轻易将各种细缝中的灰尘打扫干净。故1们打扫有缝隙的物品时，经常使用这种吸尘器。而且，当我们要吸一些不方便打扫的地方时，比如沙发底部，天花板，窗帘等一系列地方时，可以将宽头换成软吸管，这样就能将我们人手够不着的地方轻易打扫干净。当我们需要清理一些重要的电子产品的键盘或者是为我们的爱宠清洁时，我们只需要把洗头换成一种能在受力情况下自动调节方向的小刷子就能轻松满足我们的清洁需要。现在的吸尘器基本上都具有以下的一些优点：外观时尚，总体尺寸较小，操作

9、简单，同时噪声污染较小，有着强劲的吸力。这些优点都非常被人们所看中(kn zhng)。同时吸尘器的这一趋势也成为当前产品开发者，产品结构设计师们在创作一个新产品时所要考虑的主要问题。下面我将通过自己所了解和掌握的知识来设计一个吸尘器。1 吸尘器的发展历史及国内市场调研1.1 吸尘器的发展(fzhn)历史在1901年，最早的吸尘器的原始祖先出现了，但是它不是(b shi)真正意义的“吸”尘器，严格来说是“吹”尘器。1901年，美国的一个公司发明(fmng)了一种车厢式除尘器，在英国的伦敦莱斯特广场的帝国音乐厅当中展示其功能。当时这种除尘器的主要原理是靠压缩空气将灰尘吹如除尘器之中。在展示完之后，

10、英国的一位土木工程师布斯发现这种除尘原理有不足之处。他觉得原理不应该使用吹的方式，应该反过来使用吸的方式。于是，它做了个简单的试验。用一块手帕堵住小吸管的一头，在另一侧吸气，很快手帕上就有了很多灰尘。这就是现代吸尘器的原理。于是，他使用大功率的电泵，加大了吸力，然后通过布袋之类的东西过滤杂质，便很块便制作出了吸尘器。这就是最早的吸尘器的来源。第二年，布斯的公司又圆满的完成了清洁爱德华七世的加冕时的地毯，受到了当时的一致好评，从此名声大振，销量大大增加。在此之后的4年，布斯相将吸尘器普及到普通家庭之中，但是由于吸尘器的重量太大（大约90斤）而宣告失败。1907年，美国俄亥俄州的发明家斯班格拉制造

11、出了一种更轻便的吸尘器，其原理是利用电扇所造成的真空来吸取灰尘，但是由于他资金有限，无法批量生产，就把专利转让给了皮毛制造商胡佛。1908年，真正意义上的吸尘器出现了。当时的胡佛通过制造出一种带轮的真空吸尘器，取名为“0”星吸尘器。这种吸尘器由于吸尘能力好，原理合理，所以销量很好，而且至今原理都未发生过太大变化。此后，在1913年瑞典斯德哥尔摩的温勒戈林发明了横罐形真空吸尘器，2002年，iRobot开发出智能吸尘器人。1.2 吸尘器的国内发展以及销售情况自从改革开放以来，随着人们生活水品的提高，对环境质量的要求也越来越高。因此，清洁行业在这个背景下迅速发展。据不完全统计，目前国现在的清洁用品

12、制造商、分销商和代理商大概有4000多家，其中有500万家以上的商业和工业清洁的用户，普通市民所使用的清洁产品就基本上不计其数了。由于工商业清洁用品的快速发展，现在在这个业上的产值据不完全统计大约有200亿人民币，同时国际厂商在中国的投资额目前也不少，约有30亿元人民币。我国不仅是人口大国，同时也是制造业的大国，世界上大约有8成的吸尘器产自于中国，中国制造已经深入了世界人民的心中。欧美国家由于经济发达，人民对生活质量要求很高，于是像吸尘器这一类的清洁用品深受他们的喜爱。所以我国出口的吸尘器基本上都是销往欧美的发达国家。同时，由于我国的经济快速发展，目前我国以上世界上第二经济大国，人民的生活水平

13、的提高，人们对吸尘器的需求也越来越大。同时，随着城镇化的推进，越来越多的农村人口也是潜在的吸尘器消费者。由此可见，因此，在不久的未来我国将既是吸尘器的主要生产地，也将是吸尘器的主要消费地。这对于我国的经济发展是十分有利的。由此可见，吸尘器在我国的发展前景是非常广泛的。自从1990年以后，随着经济的飞速发展，吸尘器的销量每年都在以35左右的速度增长。如今的吸尘器不但功能齐全，外观漂亮，而且价格(jig)也越来越实惠。现在，中国吸尘器市场主流品牌主要有海尔、飞利浦、伊莱克斯、LG、三洋、龙的、美的、小狗、好运达、松下等。2007年是中国吸尘器发展最为迅猛的一年，中国吸尘器累计产量为43,632,6

14、64.00台，与2006年同期相比增长了21.63%。其中(qzhng)江苏省吸尘器产量最高，2007年江苏省吸尘器的产量是15,318,582.00台，比2006年同期增长了24.98%；其次是广东省，吸尘器的产量是14,251,981.00台，比2006年同期增长了15.09%。2008年由于金融危机的出现，中国家电行业迅猛的发展势头有所减缓(jin hun)。但是，小型的家电的发展势头依然不减，反而更加凶猛，其中以海尔，LG等大牌子的企业增长最为明显。2008年销售额达到1101.9亿元，与2007年市场规模相比，增长13.4%；总体增长速率有所减缓，但是其销售量达到了320.2百万台，

15、比2007年增长14.2%。2009年，吸尘器的出口量位居小家电出口额的第一名，全年出口总金额为20.24亿美元，是家电产品出口总金额的6.8%，相比于前几年来说，是非常好的出口成绩。特别是最近几年，由于我国消费者水货水品的提高，大部分的家庭都对自己的家居环境有了更高的要求。于是，吸尘器的销量非常好，每年都基本上在以15左右的幅度高速增长。目测在未来几年力，国内的吸尘器市场还将飞速发展。现在吸尘器在中国还处于发展的前中期，大部分的中国人民对吸尘器还不是特别的了解。但是，随着经济的发展，人们生活水平的提高，吸尘器的价值就会凸显出来，只要我们一明白了吸尘器的功能与我们的日常生活是密不可分的，那么吸

16、尘器的时代就来临了。在90年代以前，吸尘器对与人们大众来说还是奢侈品，现在吸尘器不但外形优美，而且功能齐全，更重要的是价格实惠。因此，很快便在人们的生活中普及开来。国内外在在研究一种一种吸尘机器人，这种机器人越来越智能化，同时也更人性化，但是由于其成本太高，技术尚未完全成熟而尚未普及开来。自主式和人工智能化是未来吸尘机器人的主要发展方向。在现实环境中实现具有良好的自适应性行为的机器人的关键是2点。一是必须要结合现有的基于自适应控制控、预测控制、模糊(m hu)逻辑、神经网络等移动机器人运动规划和控制技术。二是要研究对环境障碍物具有安全可靠的防碰撞功能的智能运动规划与控制器及高效的传感融合算法。

17、只有同时兼顾以上两点，才能实现真正的自适应性的机器人。电源对于(duy)吸尘机器人来说就像是血液对于人类一样，为机器提供能量的同时，还应该能够自行充电，这样才能在最大限度节省人力的情况下完成吸尘的工作，真正意义上的体现其自主性及其智能化。1.3 吸尘器分类(fn li)中国吸尘器市场主流品牌主要有海尔、飞利浦、伊莱克斯、LG、三洋、龙的、美的、小狗、好运达、松下等,主要的，按照吸尘器的装配和分类可分为：立式：电动机主轴垂直于地面卧式：电动机主轴平行于地面便捷式：可分为手持式、肩式、杆式下面我们将对这些品牌的一些造型和总体的特点进行分析,如图2-1所示:美的卧式吸尘器在亚欧市场较为常见的吸尘器类

18、型，占整体市场的80%以上。其特点是外形小巧，存放方便。卧式吸尘器也分为“尘盒式吸尘器”和“尘袋式吸尘器”。 美的桶式吸尘器 商用吸尘器，多为保洁公司，酒店，写字楼所使用，特点是容量大，能吸水。飞利浦立式吸尘器 美洲市场较为常见，适用于大面积的地毯清洁，近几年逐步增多，多为充电式，特点是体型小巧，使用方便，工作部位能独立拆装，能实现便携式洗尘。 图2-1 各类吸尘器三星(snxng)便携式吸尘器仿生外观设计，高贵典雅，大吸力，低噪音，手持式设计，轻巧方便，六种吸头，把手部位(bwi)利用人体工程学原理，手握更舒适。适用于车载和小型办公室的清洁，得到了广大年轻人的青睐。 2 吸尘器的原理(yun

19、l)及外观设计2.1 便携式吸尘器的工作(gngzu)原理 便携式吸尘器在接通电源后，风机叶轮在电动机的高速驱动下，高速旋转，带动叶片对空气不断做功，将叶轮钟的空气高速排除风机，又因为储物仓内是一个封闭的空腔，因此吸尘器储物仓内的空气不断排出，使其内部形成瞬时真空，吸尘器内部与大气之间形成一个相当高的负压差(y ch)，在此压差的作用下，吸入含灰尘的空气，经过滤器的过滤，排出清净空气，将灰尘留在储物仓内。负压差越大，则吸尘能力也越好。（如图3-1）图3-1 吸尘器工作(gngzu)原理2.2 吸尘器的外观设计2.2.1 吸尘器的市场定位这次设计的吸尘器的关键词是便携、美观、实用，但是现在市场上

20、的的大部份的吸尘器都受到了电源线的限制，一般的车载式吸尘器只能在车上使用，因为其电源线插头的特殊性，因此很难做到家用和车用的两重性。因此，车载式吸尘器的实用性并不是预期中的那么高；再者，虽然吸尘器在如今的市场很普遍，品牌也很多。在众多品牌当中，小品牌公司主要抓住的还是视觉上的优势。比如：外观造型夸张，视觉冲击性强、但是质量上来说就相对于较差一点。例如：产品筋板连接处有明显缩水痕迹），价格低廉，因为其成本低，生产基数大；大品牌公司则讲究的是简单实用、质量好，但是价格一般都较高因为大品牌一般成本高，做工精细，比较人性化设计。经过前面的分析后，在外观方面，要求工业部设计的外观不要过于的花哨，但是得有

21、一定的外观独特性，要给人眼前一亮的感觉；而在功能方面，为了实现家用和车用的双向互用性，我采取了不用电源线的想法，利用较好的充电电池来实现其便捷性能。在外观的整体上我们借鉴了像上面三星的那款手提式吸尘器的造型，我们在原有的基础上做了一些改进，最后工业设计部门设计了如下图3-2的ID外观图。图3-2 吸尘器ID外观(wigun)图2.2.2 确定(qudng)设计方案在拿到外观ID图时，我们并没有立即开始建模，而是针对这款设计与工业设计部进行了一个整体的分析、交流(jioli)，考虑的问题有一下几点：外形的美观程度及其亮点设计的可行性，能否实现，是否好分型有没有明显的倒扣部位，内部空间能否实现组件

22、的布置2.2.3 吸尘器的外观造型在和工业设计部的同学交流完之后，确定无其他问题将会发生的情况下，下一步那就是开始进行吸尘器的外观三维造型设计，以下是外观造型的简略步骤：1) 根据实际情况，粗略地确定长、宽、高的总体尺寸，然后对吸尘器把手的尺寸进行了详细的研究；2) 构造主要的轮廓线，构建整个模型的大体框架图；3) 通过UG软件的各种曲面功能(gngnng)（构造曲面，修补曲面）来实现外观造型；4) 根据内元部件的大小以及位置，适当的缩放吸尘器大小，使得内部结构更加紧凑，合理；如图3-2为曲面(qmin)造型完成的效果图：图3-2 曲面造型(zoxng)完成的效果图2.3 面分析面分析原则如图

23、3-3所示：图3-3 面分析原则G0：表示2个曲面的连接处位置的端点是连续的，但是2块曲面的曲率线的方向是不一致的。（斑马线错开不连续）G1：表示2个曲面连接处的端点的切线是连续的，但是其2块曲面的曲率线是断开的，不连续的，然而其2个曲面的曲率的方向一致。（斑马线连续但是有尖锐的拐角）G2：表示2个曲面(qmin)连接处的端点的曲率线的位置是连续的，但是2块曲面的曲率线是不光滑连续的。即其2个曲面的曲率线的导数是连续的。（斑马线连续且光滑）G3：表示2个曲面曲率线的切线是连续的，2个曲面的曲率线是光滑(gung hu)连续的，即2个曲面的三阶导数连续(linx)。（斑马线连续且光滑）如图3-4

24、所示: 图3-4 面分析之斑马线效果图2.4 壁厚的确定2.4.1 壁厚的作用1) 为了满足塑料制品的使用要求，必须要是塑料制品拥有一定的强度以及刚度。 2) 成型时液体塑料必需要具有良好的流动状态（比如产品壁不能够过薄）以及充填和冷却效果（如产品壁不能太厚) 。3) 为了是塑料制品能够顺利成功地从模具中顶出，合理的壁厚是十分有必要的。 4) 要满足嵌件固定及零件装配等强度的要求。 5) 保持产品应有的形状，防止制品翘曲变形。2.4.2 影响塑料壁厚设计的因素壁厚的确定主要还是依靠我们所选择的材料来决定的。因此，我们设计壁厚的主要源头就转向了材料的塑制特性以及我们的使用条件这2大因素。使用条件

25、抓药包括包括我们所要设计的结构产品的重量产品的强度机器刚度产品的绝缘性能尺寸稳定性等一系列因素。塑制条件包括材料的流动性冷却时间顶出强度及装配强度尺寸精度等因素。以上的总总因素之间有着密切的关系，具体可以总结为如下三点：结构因素塑件的形状及其大小全部取决于我们所设计(shj)的结构。以结构为起点，再综合考虑其它的因素，就能得到我们所需要的产品壁厚。强度(qingd)因素我们所选的材料的物理性能，化学(huxu)性能及其机械性能决定了我们产品的强度。塑料一般来时候都是重量小，质脆，故它所能承受的冲击强度较低。所以我们设计的壁厚应当能够满足我们的强度要求。 塑料流动性的因素塑料在高温时都是熔融状的

26、液态，故它在液态的流动性就很重要。同时选择最有利于流动的设计的壁厚，不仅能使塑料快速注满型腔，而且能够使塑料在各个方向上流动速度基本上保持一致，流动方向上碰到阻力最小流动性好的塑料就能很快冷却成型，这能降低我们的生产周期，提高我们的产量。在确定壁厚之前，首先得确定产品的材料属性，再综合考虑确定其壁厚。2.4.3 材料选用的原则1）依据本产品的应用场所来确定依据本产品的市场定位来确定依据本产品功能来确定依据本产品使用的场所来确定此便捷式吸尘器为日常消费类电子产品，考虑到本产品针对的对象是大多数消费人群，因此成本上不能够定位太高，最终将本产品质量定位为中档位，而储物仓与后盖有拆卸，装配要求，因此选

27、用的材料应当强度要好、而且不容易磨伤，划伤，表面质量要好、产片要容易易成型，再考虑到储物仓要有一定的透明度（美观外形），因此，后盖材料可能为PC、ABS、PCABS（因为这几种塑件的透光度都能达到90/100）储物仓材料选为PC,因为我们产品的定位为中档次的消费人群，因此，不能有过高的成本。在市场调研中可知，大部分吸尘器的主要材料选用的是ABS，在成本上说PC、ABS、PCABS三种材料的市场价格是PC最便宜，PCABS最贵。 1）ABS材料：ABS是工程材料，是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯构成，其具有良好的综合性能，容易配色，强度高，耐冲击强，注塑流动性好，表面易处理，优良的耐热、耐油性能和化学

28、稳定性，尺寸稳定，易机械加工。适应范围有游戏机外壳、家电制品、日常生活外壳、电子产品外壳等，常用收缩率为0.5%。1 2）PC材料(cilio)： 中文名叫聚碳酸酯，常见的透明(tumng)材料，其透明度好，透光率可达90%，强度非常好，机械强度高，耐冲击性极佳，耐热性好，成型精度高，尺寸稳定性好，适用范围有透明镜片、医疗器械、文具等，常用收缩率为0.6%。1综合以上各种情况，我决定后盖材料选用ABS，储物仓的材料选为PC。而考虑到后面还有其他的零部件（比如：风扇，电池，PCB板等）都属于比较次要的部件，对材料的要求上也不是很高，因此可以(ky)尽量降低产品的成本，所以选用更便宜的材料（如PP

29、材料），增加市场竞争力，因此在后面涉及到的其余材料都先优选PP。表31 常用塑料件料厚推荐值：单位：mm塑胶材料最小料厚小型产品料厚中型产品料厚大型产品料厚ABS0.61.001.401.42.002.00PC0.60.81.201.202.002.00PP0.60.81.201.202.002.00本产品的设计尺寸大小为（长宽高）270mm95mm150mm,属于中型产品，根据以上条件和推荐值，可以得知料厚范围为1.20mm2.00mm,而又因为该产品内腔很大也很深，考虑到里面必须要要设计加强筋。否则，外部就很容易变形，其次一旦料厚过薄时，注塑出来的产品在加强筋的部位易出现泛白现象，影响外观

30、面的美观程度，因此综合考虑选定储物仓和后盖的壁厚均为2mm。2.5 分型的确立 A 分型线 B(B1和B2)图3-5 分型线的确定 考虑到储物仓的封闭性以及拆卸方便，因此把其单独分出是很有必要(byo)的。其中A为储物仓，B部分再对半分为左右组件B1和B2，也就是此吸尘器初步确定分型为三部分，即储物仓、左盖、右盖。3 吸尘器内部(nib)零件的选用3.1 电机(dinj)的选择在吸尘器中，电机是吸尘器的心脏，其是体现吸尘器吸尘能力大小的关键所在。在市场中，吸尘器电机的主要种类有：干吸吸尘器电机和湿吸吸尘器电机两种。在本次设计的吸尘器是针对干吸式的，而且由于做得是便捷式的，总体尺寸不是很大，因此

31、没有必要(byo)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的小型电机。电机(dinj)的主要参数如下：表41 电机的主要参数电机尺寸 27.5 X 46.5 mm输出轴径 2.305 mm输出电压7.2 V DC无载转速17198 rpm最大转矩151.74 mNm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 图4-1电机(dinj)的基本尺寸图4-2性能(xngnng)曲线 3.2 电池(dinch)的选用由于设计的吸尘器是采用可充电式的，因此为了能达到其

32、长时间使用的特性，那必须得考虑所采用的电池的寿命以及持久性。为了能达到以上的目的，我初定在电池充满电的情况下，可以使用五次，每次使用十分钟，而电机的功率为68.34W，电压为7.2V，可以得出电机的额定电流为9.5A，也就可以得出使用的电池电压为3.7V，两节电池串联使用，而电机工作一小时电池所消耗的电量为9500mAh，因为初定为使用5次，每次使用10分钟，那所需的的电量为8000mAh。通过市场调研，“18650” 型充电锂电池符合要求。表42“18650”型电池具体参数(cnsh)如下加工定制：否品牌：windfire型号:18650额定容量：4000mAh标准电压：3.7V充电电流：3

33、00-600A外形尺寸：18*65mm充电次数：1000次储存温度：-10-50使用温度：-2060要求：电池组3.3 波动(bdng)开关的选择本次设计的电源开关初步确定将其放在把手的前部(符合人机工程，方便操作，能使客户感觉到人性化设计)，结合(jih)其独特的把手外观造型，因此我决定使用拨动开关式开关。简单的来说，拨动开关就是通过拨动其执行机构（开关柄），来接通或断开整个电路。它具有滑块，因此动作灵活、性能稳定可靠等特点，广泛应用于电器、机械、通讯、数字影音、楼宇自动化、电子产品等各个领域之中。3.4 充电插口的选用表43 充电插口也是经过外部订购，具体参数如下是否提供加工定制：是品牌：

34、国产型号：DC-002应用范围：电源种类：插头/插座接口类型：D-SUB(VGA)支持卡数：单卡读卡类型：电源连接形状：长制作工艺：注塑特性：阻火/阻燃工作频率：高频接触件材质：磷铜绝缘体材质：PBT芯数：3针数：3线长：2（mm） 选用这个充电插口的原因如下：成本低，价格便宜，1毛钱一个。能满足我设计产品的使用要求。使用寿命长。节能环保。3.5 风叶的设计(shj) 风叶是和电机配合使用的，也就是通过电机带动风叶的转动来实现抽气的过程(guchng)。虽然市场上这种风叶很常见，但是每一个吸尘器的外观、大小都不一样，因此涉及到的风叶设计尺寸也有所不同。对此，该风叶也要单独注塑出来，然而考虑到成

35、本问题，其使用PP材料，料厚为1.5mm。这种设计能够加大风扇的吸力，增大储尘仓的压强差，为吸尘器提供更大的效益。其设计的外形如右图4-3所示：图4-3 电机(dinj)风叶3.6 密封圈的设计在设计的吸尘器中，密封圈能起到使储物仓内部形成封闭环境的作用，也是一个必不可少的内部组件，其是橡胶材料注塑而成的。密封圈的尺寸相对于储物仓内壁的空间略大0.5mm，与储物仓装配时过盈配合，充分密封储物仓。密封效果越好，吸尘器的吸力就越大。具体的形状如左图所示。密封圈的详细设计形状如图4-4所示：图4-4 密封圈4 吸尘器的内部结构4.1 内部结构设计(shj)4.1.1 内部(nib)零部件布置 考虑到

36、空间大小以及结构(jigu)的紧凑性，内部布置如图5-1所示：图5-1 吸尘器内部结构布置图由于塑料件产品大部分是通过塑胶模具注塑成型的，在做塑料件结构设计时，应遵循产品结构设计的总原则。除此之外，塑料还有一些基本的设计要求，如料厚、加强筋、圆角等。这个内部零件的布置方案中，虽然可以达到内部结构的紧凑，但是缺点就是电机风扇不能直接与储物仓近距离接触，因此，为了解决这个难题，我设计一个导筒来连接，其作为单独的零部件，设计的外形如图5-2和5-3所示： 图5-3 导筒1）导筒的优点：使风扇(fngshn)直接与储物仓接触，使风扇的吸力能完全，直接，不经过过多的削弱就到达储物仓。更好的保证了风力的强

37、劲，使整个吸尘器的吸力更大。2）导筒的缺点：设计导筒，增加了用料，提高(t go)了我们的成本。但是经过权量利弊之后，发现(fxin)导筒优点大于缺点，值得我们使用，所以最后确定使用导管。4.1.2 加强筋的设计一般情况下，塑胶产品都会适当地设计一些加强筋，尤其是是对一些内部空间较大且材质不太好的时候，更应该要设计一些加强筋，加强筋在塑料产品中的主要作用是提高塑胶件产品强度和刚度，防止塑件变形，便于定位以及装配，同时也有利于注塑时液态的塑料能够在模具中更好的流动，但是设计加强筋的主要原则还是尽量不要影响产品壁厚的均匀性。2 由于加强筋对于塑料件来说是必不可少的功能性部件。加强筋可以简化的看做一

38、个机器的工字钢，它能够在极少增大产品的截面面积的情况下，极大的提高产品的强度以及刚度。它的功能甚似工字钢，但却没有工字钢的的缺点。比如倒扣，很难成型等一些列不利于产品的缺点。因此，加强筋对于塑料产品来说是很重要的部件。一般，一些经常会受到各种压力，拉力，弯曲，以及扭力等各种力学冲击载荷多的塑料件尤其适用加强筋。在此通说，从模具上来考虑：加强筋可以在模具中充当模具的一些内部的流道，有助于模腔的填充，使塑料的流动更加通畅，充分的帮助了塑料流到了塑料部件的各个支节部分。本产品设计加强筋的基本原则：1）加强筋往往不能凭我们的喜好随意设计，它的设计是有一定要求的。加强筋一般只能设计在我们不能接触到的塑料

39、产品的面上（即内表面上）。而且由于加强筋应当承受一定的载荷，所以它的的伸展方向应当与产品最大应力和最大偏移量的方向保持基本一致。这样更能使产品的受力更加均匀，能更好的增加产品的强度以及硬度。2）加强筋的位置需要考虑到生产的难易程度（如模腔充填、缩水及脱模等）。主要从3个方面考虑。模腔填充：如果我们做的加强筋放到模具里时，发现不是很容易填充，那么我们就得对加强筋进行修改或者移除。要是塑料在模具中不能很好的流通，那么我们的产品就不容易成型或者说是成型需要更高的成本。这种现象对于一名设计人员来说是一定要杜绝的。即使我们的设计再好，但是成本过高，也是没有任何实际意义的，我们的设计就只是三维软件中的模型

40、而已，而非是真真正正的产品实物。缩水：缩水主要是我们设计加强筋的位置不是很合理导致的，当我们设计的加强筋与周围的产品壁厚连接在一起时，局部的壁厚就会过大，导致注塑时，这部分的塑料过多，冷却速度相对于其他部分过慢。等产品完全冷却之后就会出现缩水，甚至于气泡的产生(chnshng)。因此，在设计时，应当考虑好所选位置是否合理。脱模：在现实中的产品中，很少有直接竖直的表面出现，虽然我们(w men)肉眼看上去可能是直的，但是事实上还是有一定的斜度的。塑料产品尤是如此。只有有一定的脱模斜度，那么我们的产品才能很容易的从模具中取出来。没有脱模斜度，产品或许也能从模具中取出来，但是却很容易划伤，拉上表面。

41、这对于我们的产品来说是应该极力避免的。一般来说，加强筋的厚度(hud)(t)应设计为75%85%的基体壁厚(T)。具体的还是要看具体的材料的特性而定。如果加强筋的厚度过厚，会导致产品的壁厚太厚，不利于产品外观。如果加强筋太薄，那么加强筋起不到它的应有作用，承受不了太大的力，做与不做也就没有太大的意义了。所以，合理的厚度是十分重要的。对于有表面质量要求的加强筋，如果表面为毛面,筋的厚度(t)不应超过基体壁厚(T)的50%。如果为光面，筋的厚度(t)应控制在基体壁厚(T)的30%。加强筋的长度一般来说应该与产品的长度尽量保持一致，其两端应与产品的外壁相接，或只与外壁的一端相接另一端开放（比如螺柱周

42、围的加强筋），这主要是用于增加产品局部的刚性。连续，一致的产品表面能有助于塑料在模具中的流通。当加强筋没有与产品外壁相接的话，末端部份不能突然终止，应该尽量做到过渡平缓，也就是渐次地将高度减低，直至完结，这样的话可以减少在模具中出现的填充不满、困气及烧焦痕等问题。加强筋的底部设计成圆弧过渡，而非常规的矩形过渡，这样做是为了更好的使产品脱模，同时也能使壁厚光滑，圆润的过渡。防止了缩水纹，空穴，变形挠曲以及夹水纹的产生。加强筋的设计同时还与我们所使用的塑料材料有关。不同的材料的性能是有很大差距的。材料的物理特性比如溶胶的粘度和缩水率对我们设计加强筋时影响特别大。其次，还要注意塑料的蠕动特性。在吸尘

43、器中螺钉柱、电机固定板、电池(dinch)仓以及壳体内部都设有加强筋，厚度均为1.5mm。4.1.3 自攻螺钉的选用(xunyng)塑料件的一般连接方式：超声波焊接，卡扣，螺栓(lushun)连接，胶带连接。一般设计中都可以采用卡扣辅助固定（因为卡扣方便拆卸，以及其结构简单），但是在本设计的便携式吸尘器中不宜做卡扣，因为其外观基本为曲面，而且增加卡扣设计就加大了模具的开发难度。故做卡扣连接一是难度高，二是成本高，所以不使用卡扣的连接方式。因此在紧固方面采用螺钉连接，并结合止口来固定后盖B1和B2，螺钉采用GB845系列ST2.9*13的自攻螺钉，在模型中共设有4个，间隔为120mm左右，保证整

44、体的一个密封性 。选用螺钉连接的主要原因是：1.螺钉一般都选择标注件，价值实惠。2.维修方便,坏了的同时，很容易替换，不像卡扣，坏了就没法替换了。3.螺钉连接比较牢靠，卡扣如果质量做得不好，很容易松动。在支撑方面采用了线接触的方式来代替面接触，以减少接触的面积，降低摩擦，保证良好的外观。虽然在设计时，在建模软件中很容易保持一个面的水平，但是在实际生产中，由于环境，注塑等一系列因素，很难做到真正的水平。所以说，面接触的实际意义是很小的，而且也很难保证真正的面接触。而线接触就相对于面接触来说，很容易满足，它的加工精度没有面接触那样高。终上所述，故所用线接触方式。，设计完成的内部结构展示：图5-4

45、后盖B1的内部结构设计图5-5 后盖B2的内部结构设计(shj)储物仓的结构设计如图5-6所示：图5-6 储物仓的结构设计4.2 止口及美工(migng)线的设计4.2.1 止口的设计(shj)1) 止口的作用防尘，防静电作用。能很好地避免静电或灰尘进入内部，从而有效地保护了内部电子元器件，因此在设计时应当尽量保持整圈止口的完整性。限位作用,为了能有效地保证装配的准确性，很好地避免了装配时错位、产生断差的可能性。2个止口的位置一确定，在装配的时候，我们就很容易能找对位置，完成装配。2) 止口的设计原则公止口一般做在厚度薄的壳体上，公止口在软件建模中一般是加料成型，即在原有的壁厚上加料，从而形成

46、止口。母止口一般做在厚度厚的壳体上，母止口在软件建模力一般是减料成型，即在原有的壁厚上切除(qich)一部分材料而形成的止口。根据(gnj)设计原则，设计出的止口为：公止口做在后盖B1上，母止口做在后盖B2上。公止口的尺寸(ch cun)是（宽高）0.9mm1.0mm4.2.2 美工线的设计 1) 美工线的定义美工线说白了就是一种我们在设计产品时常用的一种装饰线。塑料壳的上下壳之间的接触不可能完全无缝封闭，如果完全无缝封闭，那我们也基本上很难拆卸。而且事实上也很难做到完全封闭，因此，为了使塑料件更好的封闭，同时也为了美观和方便拆卸，就在上壳与下壳接触的外表面切除一小圈拆料，就形成了美工线。美工

47、线的种类:从作用上分，可将美工线分为模具工艺类、装饰类、产品结构类（2个产品由于参差不齐，所以相接触的面很难完全闭合）这三种。 2) 美工线的作用主要目的是为了美观而生，没有什么具体意义的美工线。美观加的美工线，等一个母的是由于它的工艺有问题，所以要喷双色漆，两种颜色分界线用美工线分界，颜色分明，很容易辨别，同时吸引人的眼球。第二个目的是为了遮罩方便，在喷漆的时候，如果有它的存在，喷漆时就很容易遮住遮罩治具（其实此类美工线的另一个称呼就是分油槽，分油槽是以掩盖分色喷油，边界的暇疵为目的而特意做出来的。当然由于做了两块塑胶，所以要对这两块塑料进行分别喷油，用另一种叫做再组装的方法也可以做到相同的

48、效果。但是相比上面的方法，就要我们多做一套模具。多做一套模具就多了一笔费用，成本就高了很多）。实际作用就是分清楚2个部件的分界位置，降低了产品的加工难度。美工线换一个通俗的名字就是遮丑线，它的目的就是把我们加工工艺所达不到要求的地方掩饰一下。举个例子，假如说2部件在装配配合时，配合处的间隙很难做到很均匀，这个时候，假如我们不做美工线，配合的位置一眼看上就知道有问题，而且很丑，严重影响外观。这时候做了美工线，就能在一定程度上使2个表面的间隙尽可能的均匀一点，降低我们的加工成本，优化我们的设计。美工线就是为了防止我们把2个部件合拢时，发现(fxin)合不拢而制作的。也就是防止段差的出现。 3) 美

49、工线的设计(shj)原则模具(mj)加工难度不高,且产品外形尺寸比较大，壁厚为2mm时，推荐0.350.35，根据设计原则，设计出的美工线大小为0.35mm0.35mm，且做在后盖B1上，即公止口壳体上。止口-美工线如图5-7所示：图5-7 止口及美工线美工线的设计原则：优先装配的部件一般做槽的结构，装配靠后的部件做凸起结构。高低相差很大的2个部件，一般把高的部件做成槽结构，低的部件做凸起结构。但是具体情况还是要看实际产品来做决定。出于安全考虑，考虑到ESD，要尽量增大静电放电到达PCB的距离。切合实际考虑：产品的外观要求以及模具工厂的加工能力决定我们是否要做美工线，比如现在的手机类产品A、B

50、外壳基本上取消了美工线。 4.3 壁厚分析塑料件料厚是在结构设计中需要考虑的最基本的设计要求，当基体厚度确定以后，那么就要在后期设计中尽量要保证料厚的均匀性，不然就会影响注塑出的产品质量。料厚的大小设计与塑料的外形尺寸息息相关，一般来说，外形尺寸大的产品料厚要大。这样才能够保证产品自身的强度。塑料件料厚决定了产品的强度、重量、装配等。塑料件料厚尽量均匀，否则会产生塑料件充填不均匀引起变形、局部产生凹陷、气泡、缩痕等缺陷。吸尘器在主体的部分选用ABS，过滤(gul)挡板、导筒选用PP，储灰仓选用PC，吸尘器属于中型产品，所以在料厚选用2mm的厚度。右图为设计的吸尘器其中一个壳在UG中进行的壁厚的

51、检查如图5-8所示： 图5-8壁厚分析(fnx)在主体部分料厚均为黄色（2mm），筋板部位因为有拔模，所以厚度要相对薄一些但没有低于给定壁厚的最小值（1.3mm），蓝色区域为面的检查，对整体没有影响，最厚的地方就是各个筋板与外壳(wi k)连接处，最厚的地方在图上基本上不可见，因此产品整体基本保证了壁厚的均匀。产品本身平均厚度为1.9mm。保证了产品了外观的的质量。4.4 拔模分析脱模斜度与材料、产品外观、产品功能、产品外形尺寸等息息相关，脱模斜度的设计要点有以下几点：当产品外观要求比较高时，脱模斜度要适当地小；当产品外观表面光亮时，脱模斜度要适当做小；当塑胶材料含有润滑剂时，脱模斜度要适当地

52、小；当产品精度要求比较高时，脱模斜度要适当地小；当产品外形尺寸比较大时，脱模斜度要适当地小；当产品外形粗糙时，脱模斜度要适当地大；当产品外形复杂时，脱模斜度要适当地大；防止外表面受到损坏。当注塑流动性差或者增强的塑料时，脱模斜度要适当地加大，脱模斜度过小，产品容易卡在型腔中，不方便脱模；当塑料的收缩率比较大时，应选用较大脱模斜度；当塑料是透明件时，脱模斜度要适当地加大；防止外表面被划伤。当产品料厚大时，脱模斜度要适当增大；防止成型的时候收缩过大，影响外观。因为(yn wi)ABS和PC塑胶材料推荐的拔模斜度是40130，再结合(jih)拔模设计要点，一般材料的的拔模角度为1，但由于吸尘器内部的

53、加强筋都比较高，拔模角度过大，加强筋末端(m dun)就太薄了，就起不到加强的作用。所以其拔模角度为0.5。下图为产品在UG软件中对模型进行的拔模分析如图5-9所示：图5-9 拔模分析图示中绿色蓝色和黄色部分说明模型可以顺利出模，图中的蓝色部分都为外观面，拔模的话会影响整体的外观，故不采取拔模处理。在分析图中我们可以看出，后盖B1、B2和储物仓的脱模基本符合要求。（图中的红色区域是脱模方向相反的面）5 吸尘器的装配关系1）吸尘器的左壳和右壳采用止口进行定位和连接(linji)，止口的止口的主要作用为定位和防尘，内部的间隙为0.1mm。如图6-1所示：2）电源开关采用的是拨动开关，开关、壳体和开

54、关推帽之间的装配(zhungpi)关系如图6-2所示： 图6-1 止口 图6-2 开关(kigun)、壳体和开关推帽之间的装配关系如图3）由于储物仓的独特造型，很难使用类似按钮的开关来与后壳的固定，在这里我所采用的是卡扣的方式来实现其与后壳之间的固定，详细的装配关系如图6-3和6-4所示： 图6-3 上部卡扣 图6-4 下部辅助卡扣4）电池的固定方式如图6-5所示：5）卡线槽是采用了三根加强筋构成一组S型限线位如图6-6所示： 图6-5电池固定 图6-6 卡线槽6）其中在储物仓的吸灰口会设计一个挡灰片，其材质是橡胶材料，厚度为1.2mm，其作用(zuyng)不但可以为实现瞬间大压差提供了条件，

55、而且还能防止储物仓内的灰尘倒流出去。技术要求是后期利用热熔的手段将其固定在吸灰口内侧。吸尘器的内部结构及装配(zhungpi)关系示意图如图6-5所示：图6-5 吸尘器内部(nib)结构图7）电源线插口置于右壳上面，如下图6-6所示：图6-6 电源线插口位置8） pcb板置于电池旁边，主要原因是电池，pcb版，充电插口，都是捆绑在一起的，以便于工人安装。其结构如图6-7所示：图6-7 PCB板位置(wi zhi)9）LED充电(chng din)指示灯要方便充电的时候观察，同时要美观，不影响整个产品的外观与装配关系。故将LED充电指示灯置于产品的尾部。其具体布置位置如图6-8所示：图6-8 L

56、ED灯位置(wi zhi)10）螺钉一律选用GB845 st2.9x13的螺钉如图6-9所示：图6-9 螺钉大小(dxio)选用6 总结(zngji)这款吸尘器要求外观合理(hl)，结构紧凑，从最初的外观设计到内部结构设计，再到结构的整体分析，每个过程无一不体现出做设计所要求的精细。经过这次的实训设计，让我更深层次的了解了吸尘器的历史以及发展，及其内部的工作原理、国内的发展情况等等，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（脱模，内部空间是否足够等）以及空气流通的合理性等等，这些细节会影响产品的质量，所以在设计时没有局限于书本知识，更多的是利用网上的资料来帮助解决。同时在设计时，并非只是用三维软件建模就OK了，还从实际出发，着重考虑了性价比的，在保证满足使用要求的的情况下尽量选用成本较低的材料，提高产品的市场竞争力。以前总觉得一毫米已经很小了，可是没想到在设计内部结构的时候，考虑到装配关系又不能不留间隙，间隙留得过大又起不到相应的效果，因此再设计过程中，十分之一个毫米那是经常用的，记得在某个阶段，因为所用的三维软件可以在局部放大，哪怕是十分之一个毫米也会觉得很大了，当时的自己完全没有尺寸的概念了。在设计的过程中，会经常的碰到各类难题，一时无法解决，有软件方面的，也有设计方