机械制造及自动化专业毕业论文基于PROE的加湿器设计.docx
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机械制造及自动化专业毕业论文基于PROE的加湿器设计
摘要
本课题是加湿器设计。
利用三维软件,综合运用所学的基木理论、基木知识和相关的机械设计专业知识,完成加湿器的工业设计及特定零件的模具设计。
主要内容包括加湿器主题元素的确定、运用Pro/Engineer对产品进行造型、产品渲染、零件装配、运用CAD结合Pro/Engineer绘制加工图纸、设计总结。
关键词:
加湿器,机械设计,外观设计,建模
Abstract
Thistopicisthehumidifier.Using3Dsoftware,comprehensiveuseoftheschool'sbasictheory,basicknowledgeofmechanicaldesignandrelatedprofessionalknowledge,tocompletethehumidifierindustrialdesignandparticularpartsofthemolddesign.Themaincontentsincludehumidifierthemeelementisdetermined,usingPro/Engineerforproductmodeling,rendering,partsassembly,usingCADcombinedwithPro/Engineerdrawingprocessingdrawings,designsummary.
KeyWords:
Humidifier,mechanicaldesign,industrialdesign,modeling
第1章绪论
1.1加湿器定义
增加空气中水蒸气含量的器件。
加湿器是一种增加房间湿度的家用电器。
加湿器可以给指定房间加湿,也可以与锅炉或中央空调系统相连给整栋建筑加湿。
1.2加湿器分类
加湿器(humidifier)是一种增加房间湿度的家用电器。
加湿器可以给指定房间加湿,也可以与锅炉或中央空调系统相连给整栋建筑加湿。
加湿器从使用方面来讲可分为工业用加湿器和家用加湿器两个大的类别。
超声波加湿器
1.2.1超声波加湿器
超声波技术是世界上一种比较成熟的技术,已被广泛应用在各种领域。
超声波加湿器采用每秒200万次的超声波高频震荡,将水雾化为1-5微米的超微粒子和负氧离子,通过风动装置,将水雾扩散到空气中,使空气湿润并伴生丰富的负氧离子,达到均匀加湿,能清新空气,增进健康,一改冬季暖气的燥热,营造舒适的生活环境。
1.2.2纯净型加湿器
直接蒸发型加湿器通常也被称为纯净型加湿器。
纯净加湿技术则是加湿领域刚刚采用的新技术,通过分子筛蒸发技术,除去水中的钙、镁离子,彻底解决“白粉”问题。
通过水幕洗涤空气,在加湿的同时还能对空气中的病菌、粉尘、颗粒物进行过滤净化,再经风动装置将湿润洁净的空气送到室内,从而提高环境湿度和洁净度。
所以非常适用于有老人和小孩的家庭使用,还可以预防冬季流感病菌。
超声波加湿器和纯净型加湿器是建议给儿童购买的首选产品,安全系数高,净化空气,除菌加湿能力强,增进健康,给孩子一个舒适的环境。
纯净型加湿器
1.2.3电加热式加湿器
热蒸发型加湿器也叫电加热式加湿器。
其工作原理是将水在加热体中加热到100℃,产生蒸汽,用电机将蒸汽送出。
电加热式加湿器是技术最简单的加湿方式。
1.2.4浸入式电极加湿器
浸入式电极式加湿器(immersedElectrodehumidifier)是利用浸入水中的大面积的电极作为端子,以水作为加热媒介,当电流经由水转移电能时,产生热量,使水沸腾,产生蒸汽.其特点是成本低,便于安装和使用.但是精度较低,而且需要定期更换加湿桶维护。
1.2.5冷雾加湿器
此种加湿器利用风扇强制空气通过吸水介质时与水接触、交换来增加空气的相对湿度。
此种加湿器的特点是能随空气的相对湿度自动调节,即空气相对湿度低的时候加湿量大,空气相对湿度高时,加湿量低;缺点是加湿量低(约为超声波加湿器的1/5),噪声相对于超声波加湿器大,但这种加湿器耗能少,噪音低。
1.3加湿器原理
目前加湿器按用途主要分为家用加湿器和工业用加湿器两种类型。
超声波加湿器采用超声波高频震荡1.7MHZ频率,将水雾化为1-5微米的超微粒子,通过风动装置,将水雾扩散到空气中,使空气湿润并伴生丰富的负氧离子,能清新空气,增进健康,营造舒适的环境。
据专家介绍,超声波加湿器的优点是,加湿强度大,加湿均匀,加湿效率高;节能、省电,耗电仅为电热加湿器的1/10至1/15;使用寿命长,湿度自动平衡,无水自动保护;兼具医疗雾化、冷敷浴面、清洗首饰等功能。
直接蒸发型加湿器也通常被称为纯净型加湿器。
纯净加湿技术则是加湿领域刚刚采用的新技术,纯净加湿器通过分子筛蒸发技术,除去水中的钙镁离子,彻底解决“白粉”问题。
热蒸发型加湿器也叫电热式加湿器。
其工作原理是将水在加热体中加热到100度,产生蒸气,用风机将蒸气送出。
所以电加热式加湿器是技术最简单的加湿方式,缺点是能耗较大,不能干烧,安全系数较低、加热器上容易结垢。
市场前景不容乐观。
电热式加湿器一般和中央空调配套使用,一般不单独使用。
以上三者相比较,电加热加湿器在使用中没有“白粉”现象,噪声低,但耗电大,加湿器上容易结垢;纯净型加湿器无“白粉”现象也不结垢,功率小,具有空气循环系统,能够过滤空气且杀灭细菌。
超声波加湿器加湿强度大且均匀,耗电量小,使用寿命长,兼具医疗雾化、冷敷浴面、清洗首饰等功能。
所以,超声波加湿器和纯净型加湿器还是建议的首选产品。
1.4家用加湿器
家用加湿器产品集加湿,美容,清新和装饰于一体的新型电器.产品有别于传统加湿器,融合多种元素,不再是单一的家电产品.机器的人性化设计:
采用风量强劲且噪音低,寿命长的罩极电机及创新独有的"零噪音设计"电路.让用户使用更加方便,睡得更加安静,采用独有"零噪音设计"的电路,当机器缺水后,风机,变压器,线路板全不工作,使你的机器更加省电,安静,节能环保.采用专利的防溢水,漏电的结构设计,使用机器安全,适合家庭使用。
1.4.1特点
家用加湿器内部雾化动力源为超声波雾化器,将水雾化超微粒子,通过风动装置均匀的扩散到空气中,均匀加湿空气,有效的防止家具因空气干燥而出现裂纹;冷雾还有美容功效,补充肌肤水分,在家即可轻松进行美容护理;高频震荡产生的负离子,能清除静电,净化空气,让您永远生活在一个健康舒适的环境当中。
产品采用超声波雾化的技术,不需添加化学剂,不需加热,将水转化为雾水,同时释放大量的负离子。
款式与外观新颖,设计思维独特,可作为室内装饰品.采用低噪音结构消除噪音,特别适合老人,宝宝使用。
缺水自动停机装置,使用安全。
1.4.2加湿器与健康
为了改善室内的干燥环境,许多家庭都用上了加湿器,而在人们享受着湿润空气的同时,室内的各种细菌也在这样的环境中生长繁殖,这些细菌就是引发肺炎和呼吸道疾病的元凶。
这种被医生们称为“加湿器肺炎”的疾病,与夏季常见的“空调病”相似,都是由于有害微生物经空气进入了人体的呼吸道并引发了炎症造成的。
漂浮在空气中以及散落在灰尘里、物品上的各种微生物,一旦温度、湿度适宜时,它们就会快速地生长、繁殖,抵抗力相对较弱的老人、儿童等人群吸入细菌后容易感染。
冬季室内的常见微生物除细菌外,还有霉菌、放线菌,这些都可引发肺炎或呼吸道疾病,而该类病症引起的痰咳,也会加速细菌的传播。
空气加湿器若不正确使用,同样也会对人体造成一定的伤害。
1.5三维造型设计的现状和发展
计算机绘图技术的发展和计算机性能的不断提高,引发了工程设计的新理念,三维实体造型设计也应运而生,并以其无可比拟的优越性显示出强大的生命力。
Pro/E、UG等三维绘图软件不仅可以较方便地绘制二维视图,还可以形象逼真地绘制三维视图。
利用这些软件的强大功能,对图形进行适时修改、动画控制和模拟生产过程,使计算机三维实体绘图成为越来越方便的方法。
三维CAD造型技术也称建模技术,它是CAD技术的核心。
建模技术的研究、发展和应用,代表了CAD技术的研究、发展和应用。
从20世纪60年代至今,三维建模技术的发展经历了线框建模、曲面建模、实体建模、特征建模、参数化建模、变量化建模,以及当今正在研究的产品集成建模、行为建模等发展过程。
三维CAD以三维造型设计为基础,只要形成了三维模型,各种二维视图唾手可得。
三维CAD技术在产品的三维造型、虚拟状配、工程图生成、动态干涉检验、机构运动分析和动态仿真、有限元分析等方面带来了革命性得突破,提高了设计效率和设计质量。
1.6常用三维软件的介绍
1.6.1UG
UG是美国EDS公司推出的功能强大、闻名遐迩的CAD/CAM软件。
它的内容博大精深,涉及到平面工程图、三维造型、装配、制造加工、逆向工程、工业造型设计、注塑模具设计、注塑模流道分析、钣金设计、机构运动分析、有限元分析、渲染和动画仿真、工业标准交互传输、数控模拟加工十几个模块。
它不仅功能强大,其他功能更是无与伦比,是全球应用最广泛、最优秀的大型CAD/CAM软件,被广泛应用于航天航空、汽车、家用电器、机械、模具等领域。
它具有集成的产品开发环境、相关性、并行协同性、先进性和软性等特点。
1.6.2SolidWorks
SolidWorks是由美国SolidWorks公司开发的三维机械CAD软件,它提供了强大的基于特征的实体建模功能,用户可以通过拉伸、旋转、扫描、放样、曲面加厚、圆角、变形、弯曲、抽壳以及阵列、镜像、比例等特征工具进行产品设计。
在设计过程中可以方便的添加特征、编辑特征以及将特征重新排序,对特征和草图进行动态修改,并通过拖动等方式实现实时设计修改。
在进行装配设计时,可以快捷地将零部件插入到装配体中,并利用智能化装配技术完成自动捕捉和定义装配关系。
可以动态地查看装配体的所有运动,并对运动零部件进行动态干涉检查和间隙检测。
SolidWorks支持自上而下的设计方法。
可以在装配体环境中进行零件设计,允许新零件以其他零部件为参考并声称并联关系。
甚至可以在装配体环境中开始进行产品设计,实现零件审计和装配设计的同步进行。
同时SolidWorks的工程图模块功能也很强大,它能够将零件或者装配体模型转换成各种二维工程图,它还具有强大的曲线设计、模具设计、全相关的钣金设计以及焊接零件设计功能。
1.6.3Pro/E
Pro/E是当今最优秀的三维实体建模软件之一,以参数化造型设计而闻名,可以实现造型设计、加工制造、机构分析、有限元分析、关系数据库管理、逆向工程等,Pro/E最大的优势是支持同步设计,在产品的开发的过程中,设计者在任何时候所作的修改都会调整到整个设计中,自动更新模型中所有2D、3D的尺寸与工程文件,大大提高了工作效率[1]。
1.7本文主要研究内容
(1)应用Pro/E进行加湿器零件的三维模型创建;
(2)应用Pro/E对加湿器零件进行虚拟装配设计;
第2章加湿器的原理方案拟定
外观造型设计的本质是重组知识结构、产业链,以整合资源,创新产业机制,满足人类社会健康、合理、可持续生存发展的需求。
必须以人为本,真正优秀的设计应该使产品成为消费者的朋友,只有当产品能使消费者的种种要求得到满足时,才能是好的设计,我们在赋予产品种种功能时,必须从消费者的立场出发,不能纯粹从功能主义出发,而忽略了与消费者精神上的沟通;优秀的设计同时应该是谨慎的设计,产品不同于艺术品,艺术品只是与消费者在精神上发生关系,,而产品则与消费者会在较长的一段时间内发生交往,因此必须给消费者使用制品时留有自我表现的余地;优秀的设计应突出产品的重要功能而排除非重要的部分,使消费者回归到简洁洗练的生活之中。
工业设计追求的不仅是外观的美,更要以人为本,满足人们对产品使用简单、安全、方便等需要,使生活更加简约、轻松和自如产品创新设计要体现新世纪新消费观念“符号价值”消费在市场竞争中所呈现的个性化、多元化需求,运用创意策划、购买相关专利和创新概念等无形资产优化配置运做,增强品牌的文化和个性含量、创造品牌。
纵观国际市场,凡是具有竞争力的产品“国际品牌”都包含着优良的技术与优良的设计两种要素,其技术要素的价值是潜在的,必须通过设计才能满足人们要求的使用价值。
基于此,我设计加湿器的时候,考虑到青花瓷这一独具特色的中国元素,柔性的线条,使人感到舒适自然,古朴的元素能更好的抓住消费者的眼球,综上所述,加湿器的外形大致确定。
第3章基于Pro/Engineer的产品造型及装配
3.1Pro/Engineer概述
Pro/Engineer操作软件是美国参数技术公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。
Pro/Engineer软件以参数化著称,是参数化技术的最早应用者,在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位,Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。
是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一,特别是在国内产品设计领域占据重要位置。
Pro/Engineer具有以下优点:
(1)参数化设计。
相对于产品而言,我们可以把它看成几何模型,而无论多么复杂的几何模型,都可以分解成有限数量的构成特征,而每一种构成特征,都可以用有限的参数完全约束,这就是参数化的基本概念。
(2)基于特征建模。
Pro/Engineer是基于特征的实体模型化系统,工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型,如腔、壳、倒角及圆角,您可以随意勾画草图,轻易改变模型。
这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。
(3)单一数据库(全相关)。
Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上,不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。
所谓单一数据库,就是工程中的资料全部来自一个库,使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作,不管他是哪一个部门的。
换言之,在整个设计过程的任何一处发生改动,亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。
例如,一旦工程详图有改变,NC(数控)工具路径也会自动更新;组装工程图如有任何变动,也完全同样反应在整个三维模型上。
这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合,使得一件产品的设计结合起来。
这一优点,使得设计更优化,成品质量更高,产品能更好地推向市场,价格也更便宜
3.2加湿器的造型设计、
3.2.1主体上部设计
3.3.3加湿器主体其它零件,由于操作与上类似,不再叙述
水箱设计
水箱盖子
喷嘴头座
喷嘴头
3.4装配各个零件
一个完整的加湿器装配完成了。
总结与展望
毕业设计是对大学几年学习生活的总结,通过这次独立的进行小型加湿器的设计,我摆脱了单纯的理论知识学习状态。
本次设计在一定程度上达到了我预先给自己提出的要求,路漫漫其修远兮,毕业设计虽然已经结束,但仍有些问题没有得到圆满解决本次毕业设计为我走出学校,走向更大的社会打下了基础。
理论与实际设计的结合锻炼了我综合运用所学的专业基础知识,解决实际工程问题的能力,同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力的水平,而且通过对整体的掌控,对局部的取舍,以及对细节的斟酌处理,都使我的能力得到了锻炼,经验得到了丰富,抗压能力及耐力也都得到了不同程度的提升。
毕业设计内容繁多过程繁琐,也因为此,我得到了比较全面的锻炼。
加湿器的加湿原理,工业设计需要注意到的问题,以及注塑机本身对模具的要求,这些课本上的知识,通过这次毕业设计,都整合到了一起。
和老师的沟通交流,使我明白了从多方面考虑问题的必要性,正是这一次设计让我积累了无数实际经验,使我的头脑更好的被知识武装了起来,也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力,更强的沟通力和理解力。
由于首次比较系统的进行产品的工业设计,很大地方的考虑都不够全面,我会在今后的工作生活中,逐步完善,争取早日成为一个合格的设计人员。
此外,本次毕业设计,使我对“发现问题,解决问题”这句话有了更深刻的理解,困难本身有时并不是最大的障碍,通常惧怕困难才是最大的问题所在,今后的工作学习中,我会以更大的信心去解决困难。
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