（机械工程专业论文）selfcut自助理发器开发设计.pdf

s e f f c u f 自助理发器开发设计 摘要攀五虎 s e l f c u t 自助理发器开发设计 摘要 s e l f c u t 自助理发器是论文作者所选的实际工程中的设计j t ：发 项目。 本文在第一章绪序论中分析了目前理发业及理发工具具体状 况，探讨了s e l f c u t 自助理发器的开发设计背景和本文的主要研究 内容。依次在二、三、四章中对此开发产品做了结构设计、电路设 计、工业造型设计和工艺分析和摩擦磨损分析等。 结构设计是一个产品成功与否的关键。本文在第二章的结构设 计和电路设计中，首先对此产品的结构进行了分析并提出具体方案， 指出了结构设计的特点、要素及应该在设计中要避免的问题和缺陷。 提出了s e l f c u t 自助理发器的设计基本原理和机构以及电路设计方 案。 好的产品必须要有好的外观和造型。在第三章的工业设计中， 本文将最新理念应用在理发工具的外形设计中。从人性化、美学化 等出发，绘出最基本的s e l f c u t 自助理发器轮廓线，再应用计算机 三维软件做出立体造型，通过快速成型技术证明设计的最优化和可 行性。 只有好的结构设计和外观，没有好的工艺保证，最终也不会成 为优秀产品。本文在第四章里，主要对s e l f c u t 自助理发器的塑料 件的设计从工艺方面进行了可行性的论述和分析。并对关键的板金 件做了详细的工艺设计和分析，为了设计可靠和最优化，本文做了 大量试验，从而得出最佳尺寸和工艺过程。 摩擦磨损是一个从事家用电器的工程师所不能忽视的地方。本 文从理论知识和工程实践等方面讲述了防止s e l f c u t 自助理发器摩 擦磨损的发生。 最后，论文对所设计开发的产品进行了总结，并对未来的工作 进行展望。 关键词：自助理发器，结构设计，工业设计，工艺分析，摩擦磨损 s e l f c u t 自助理发麟开发设计a b s t r a c t李五蹴 r e s e a r c ha n df r s l g no fs e l f c u tc l l p p e 酞 a b s t 装a c t s e l f c u t c l i p p e r i sa n e x p l o i t a t i o n a n dr e s e a r c hi t e m t h a tt h e d i s s e r t a t i o ns e l e c t sa c c o r d i n gt op r a c t i c a b l en e e d i nt h ef i r s t c h a p t e r o fi n t r o d u c t i o n ，t h ed i s s e r t a t i o n a n a l y s i s e s c u r r e n th a i r - d r e s s i n ga n dh a i rc l i p p e rs t a t u s ，p r o b e si n t ot h ee x p l o i t a t i o n a n dd e s i g n sb a c k g r o u n d so fs e l f c u tc l i p p e r , p u t sf o r w a r dt h em a j o r c o n t e n t sf o rt h i sd i s s e r t a t i o n a c c o r d i n gt ot h ei t e m sp u tf o r w a r di nt h i s c h a p t e r , t h ed i s s e r t a t i o n c o n d u c t st h es t r u c t u r ed e s i g n ，c i r c u i td e s i g n ， i n d u s t r ym o l dd e s i g n ，t e c h n i c sa n a l y s i sa n d f r i c t i o n a b r a s i o na n a l y s i sf o r s e l f c u tc l i p p e r a c c o r d i n g l y i nc h a p t e r t w o ，t h r e e ，f o u rb e l o w s t r u c t u r ed e s i g ni st h ek e yf o rs u c c e s so fan e wd e s i g n e dp r o d u c t t h ed i s s e r t a t i o na tf i r s ta n a l y s i s e ss e l f e u tc l i p p e r ss t r u c t u r e ，a n dp u t s f o r w a r dc o n c r e t el a y o u tf o rt h i sp r o d u c ti nt h es e c o n dc h a p t e r , a n dp o i n t o u tt h ef e a t u r e sa n de l e m e n t so fs e l f c u tc l i p p e r a l s o ，i tb r i n g sf o r w a r d h o wt oa v o i dt h ep r o b l e m sa n dd e f e c t sd u r i n gd e s i g n i n gan e w p r o d u c t a tt h el a s to ft h i sc h a p t e r , t h ed i s s e r t a t i o np u t sf o r w a r db a s i cp r i n c i p l e ， f r a m e w o r ka n dc i r c u i tl a y o u tf o rs e l f c u t c l i p p e r e x c e l l e n tp r o d u c ts h o u l dh a v eae x c e l l e n to u t s i d es h a p ea n dm o l d i nt h et h i r dc h a p t e r , t h ed i s s e r t a t i o nu s e st h en e w e s tt h e o r ya n d c o n c e p t i n t ot h ed e s i g no fs e l f c u tc l i p p e r so u t s i d es h a p e t h ed i s s e r t a t i o na t f i r s td r a f t s2 - dc o n t o u rl i n e ，t h e nm a k e st h em o l di np c t h ep cm o l di s b e e nc o n f i r m e d b yp r o t o t y p i n g s l at e c h n o l o g yi n o p t i m i z i n g a n d f e a s i b i l i t y 三型生坐塑塑墅璧壁! 型墼! 鼓 垒! 翌跫! ! 至燕生 an e w p r o d u c tw i l ln o tb ee x c e l l e n tw i t h o u tt e c h n i c se n s u r i n ge v e n t h o u g hi t ss t r u c t u r ed e s i g na n do u t s i d es h a p ea r ev e r yg o o d i nt h ef o u r t h c h a p t e r , t h e d i s s e r t a t i o nd i s c u s s e sa n d a n a l y s i s e s t h e f e a s i b i l i t y o f t e c h n i c sf r o mp l a s t i c p a r t s i tp a r t i c u l a r l yd e s i g n sa n da n a l y s i s e st h e p l a n km e t a lp a r t so fk e y sf r o mt e c h n i c s t h ed i s s e r t a t i o nd o e sm a n y t r i a l si no r d e rt og e tm o s tr e a s o n a b l ed i m e n s i o na n d t e c h n i c sf o rd e s i g n r e l i a b i l i t ya n do p t i m i z a t i o n t h ef r i c t i o na n df r e ta r ep r o b l e m st h a t an e w d e s i g n e rw h o ；u s t e n g a g e si nh o m ee l e c t r i ca p p l i a n c ee a s i l yi g n o r e s t h ed i s s e r t a t i o na t f i r s td i s c u s s e st h eb a s i ck n o w l e d g ea b o u tf r i c t i o na n d a b r a s i o n t h e nh e d i s c u s s e st h e i m p o r t a n c ea g a i n s tf r i c t i o na n da b r a s i o ni n p r a c t i c e h e a 1 8 0e n u m e r a t e saf e we x a m p l e st o r e a s o nt h eg r e a ts i g n i f i c a t i o na n d b e n e f i ta g a i n s tf r i c t i o na n d f r e td u r i n g p r a c t i c a ld e s i g na p r o d u c t a tl a s t ，t h ed i s s e r t a t i o ns u m m a r i z e st h e d e s i g n i n gp r o c e s so ft h e p r o d u c t ，a n dm a k e s p r o s p e c t sf o rf u t u r ew o r ko f d e s i g n i n gn e wp r o d u c t k e yw o r d s ：s e l f c u t c l i p p e rs t r u c t u r ed e s i g n ，i n d u s t r y d e s i g n t e c h n i c s a n a l y s i s ，f r i c t i o na n da b r a s i o n 渐江工数大学 学位论文原创性声明 本人郑重声踞：所提交的学位论文是本人= 毽导师的指导下，独立进行 研究工作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文 不龟含英德个人蠛集体嚣经发表装撰写避黟磷究残暴，篷不含为获褥瀑江 工业大学戏其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出 重赁贡献的个人和集体，均已在文中醵嘴确方式标瞬。本人承整本声嚼耱 法律责任。 作者签名： 誊玉，己 弱期：压r 专年f 蜀t 多日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了鳃学校有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文 被遣阅瑟僚阕。本久授权漭江王监大学霹阻将本学毽论文黪全部或部分内 容编入有关数据媵进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存 和汇编本学位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后通用本授权书。 2 、不傈密。l 了l ( 请在以上籀应方程内 “”) 作者链名：，物已日期：7 一年f 、月加固 导师签名：瑶考 日期：，帅r 年7 月f ，陵 s e l f c u t 自助理发嚣开发设计第章序论 李谶虎 第一章序论 f 摘要l 论速s e l f c u t 自助瑾发器的开发必饕性，目瞬埋发曲量生状玩和国内外螗理发工葵 的发展水平，以及本文的研究背荣和在此论文申要辫决的问题+ 1 1理发工具业目前状况和本文研究背景 i i 1 理发业的目前状况 头发长了就该剪理，这是人们日常生活的基本需要。但是，由于人员的流 动性大，理发用具的公用性强，理发店无疑成为容易传播疾病，特别是接触性 传染病的场所。在经历了s a r s 的洗礼后，理发店的卫生问题再度引起人们的关 注，主要表现在以下四个方面： ( 1 ) 理发用具污染严重超标 国内一些理发店所用工具，如洗脸池、毛巾、围布、胡刷、刀剪、推子、 坐椅等，通常不能做到及时清洗和消毒，导致病原微生物严重超标。据国家卫 生部门抽检理发用具发现，最高细菌总数超过国家卫生标准达1 4 0 0 倍；个别理 发店的公用梳子上积满了污渍，围布上布满了铁锈斑，洗头盆表面污垢不堪。 如此不洁的理发场所，为传染性疾病，如头皮癣、红眼病、肝炎等打开了方便 之门。 ( 2 ) 理发者中存在感染隐患【i 】 理发店来往人员流动性大，前来理发者中不乏患有各种传染性疾病的患者。 由于理发者健康状况不明，理发师很难判定其有无传染病。虽然有关管理部门 曾要求理发店为特殊顾客配备专用理发工具，但理发店往往只是摆摆样子，并 未实施有针对性的防护和隔离，携带病原微生物的理发用品和废弃物也得不到 消毒处理，为传染性疾病的扩散埋下隐患。 浙江工业大学工程硕士学位论文 s e l f c u t 岛劲理发器开发设计第一章黟论 李聂袭 3 ) 理发簿藏轳瓣离接蕤不裂 嚣逸一些中，j 、理发癌穿疆疯照、裁手套、劈理藤洗手的不多，戴髓犟者受 属罕见。这些基本防护隔离措施不到僦，一方话理发师身受其害，另方面理 发舜胃将病藤锾生兹臻绘其德壤发者。篷褥 奎意豹是，蕹诱套，菜赘璞发美容 业无能康证者多达三烈成。更有甚者，有的从业者本身就是骷菌( 毒) 者。 ( 4 ) 理发店空气质量差 据统计，1 9 9 1 1 9 9 9 年，国内各类公共场所总数由4 7 万多间增加了近l 倍，其中个体理发店占有较大份额。抽查结果表明，遍及全国各地比比皆是的 理发店的营业面积大多低于国家标准，由此造成理发店通风不良。微生物检查 合格率只有5 0 的状况。这种状况将为以空气传播为主的呼吸道传染病提供可 乘之机。当前，我国结核的发病率已呈上升趋势，结核病菌极有可能利用理发 店空气不易流通的弱点而播散。去年在s a r s 流行期间，人们普遍对理发店望而 却步，足见理发店的环境状况令人堪忧。设计一种自己能理发的工具，完全可 以杜绝疾病的传播。理发剃头不可大意。不严格消毒的理发店，理发在剃头、 刮胡时容易引起传染病如须疮等，但没有引起人们的足够重视。经研究证实如 果给一名艾滋病毒感染者理发时损伤了皮肤，血液就会污染弟i 头刀等理发工具， 将艾滋病毒传染给健康人。 目前，理发工具的竞争日益激烈，国内的理发工具企业达上百家，生产的 产品大多雷同。w a h l 公司作为一家在理发工具专业性很强的跨国公司，必须在 产品多样性和性能先进方面，比其他企业先走步。s e l f c u t 自助理发器的： 程背景也就是在这种情况下提出的。 欧美国家的外面理发费用很大，如何在不出门的情况下自己或在亲属的帮 助下理发，以节省费用。同时，可以随时修整自己的头发，省去了经常去理发 馆的麻烦。w a h l 总部的销售人员提出：许多国家的顾客希望w a h l 的研制出在 自己家里能理发的工具。现在市场上的理发工具( 包括w a h l 的) ，只能由专业人 浙江工业大学工程颈士学位论文 s e l f c u t 自助理发嚣开发设计第一章j 笋论擎孤虎 员使翔，家璧遴发氇藜经遗蹬潮，否辩，理发不努羲。最容器发生静楚：一壤 一个坑。不能达到美襻效果。凰然w a h l 公司也设计开发了修发器，并给修发器 和电雄剪装加了限位梳。僵献根本上没有解决闻题，黼本文癸在s e l f c u t 静蠢 助理发器上彻底豹解决此问题。为顾客提供最佳的服务，也对w a h l 的在全球业 务有个很好的促进。 目前在美国，有越来越多的女性成为专业理发师。美发这一从前“阳胜阴 衰”的行业正日益成为女性们一显身手的舞台。她们的手艺更是得到了顾客们 的广泛认可。 从上个世纪8 0 年代至今，全美共有约2 2 万名理发师，其中近一半是女性。 同时，女性理发师日渐增多的趋势并没有减退的迹象。曾几何时，在这个以男 性为主的行业中，她算是一名“开拓者了”。而现在，当业内的老一辈男性理 发师们离开时，却不再有多少年轻男性愿意接他们的班，这一现象使女性理发 师的比例日益增大。在欧美国家，女性纷纷投身理发行业原因还有很多，诸如： 这样可以让自己独立；可以拥有自己的店铺；可以自由安排时间：每天都可以 在家享受晚上的美好时光等等。此外，做一名理发师也意味着可以拥有相当广 的社交圈。但女性要学理发费用特别大，如何不用去专门拜师也能给顾客学习 好理发技术，其中最主要的是学好如何掌握电推剪的操作技术。但电推剪体的 工作原理是采用交流变压器的电磁原理，机体内本身要有的电磁铁，使其积大、 重量重，学习和掌握非常困难。本文设计的s e l f c u t 自助理发器，完全可以帮 助一个人，在没有师傅的指导下，掌握理发技术。 中国是一个发展中国家，劳动力相对廉价。随着改革开放经济与科技得到 快速的发展，人们的生活水平得到显著的提高，理发的主要工具也得到普及应 用，有的已多次更新换代。电推剪现在有几十个品牌( 集中在浙、苏、粤) 价 格从几十元到几百元。目前，人们理发的开支相对于西方国家而言是比较便宜。 人们还没有感觉到在外理发给人能带来多大的经济负担。但公众场所理发带来 的疾病传播，也将会使越来越多的中国人自己在家里理发和修发。 浙江工业大学t 程顾士学位论文 s e l f c u t 自助理发嚣开发设计第章序论李激虎 醋前，绝大部分的充电式理发工熬，电桃始终嗣的是充电电沲的电。其中 最大的问题是：顾客谯发现电池没有电时，要修发理发，一定要等到烂流器绘 电池冲够定的电量。而充电既是用快速充电，也要托2 个小时以上。这样不 戆及黩客藏急。翔栗一名颞窖理发对待么准餐= 接嫠皴好了，一韬安搀妥当， 正理发理了一半，发现充电电池的理发工具没有电了，或者电力不足，如此， 颓客爨须至少等一个多，j 、辩蠢4 麓接着璎发，这对颓客瓣时闰怒多大麓浪费，零 文要设计和研制的电路必须在充电时电机能够在正常电压下工作，同时，充电 电池不停地从外部补充电力。这样，可以大薰的节省顾客的珍贵时间。这样的 产品本身在市场上也会具有极大豹竞争挫。褒当今这个理发工具行照竞争非鬻 激烈的时代，簿一个，哪怕悬细小的技术革新成工艺改进，都可能在市场竞争 中巍褥一瘊之缝。 综合以上因素，s e l f c u t 自助理发器的开发设计是顾客的需要，也是公司 发展成长的需要。 i i 2 本文研究背景 目前的理发工具的主要制造商包括w a h l ，飞利浦，松下，以及r e m i n g t o n 等大公司，所有这些公司均在中国有分公司，而其中又以w a h l 在宁波的公司做 的最大和比较成功。象飞利浦，松下主要做电子产品，如显像管和摄像机等， 在理发工具方面又以剃须刀的制造为主。r e m in g t o n 公司虽然也做理发工具， 但主要做军工，此公司在理发工具的专长主要以做鼻毛机为主。w a h l 公司是全 球最大的电动理发工具的制造商，也是最专业的制造商。此公司除了做理发工 具外，不做其它任何产业。世界第一个电推剪就是由w a h l 的创始人j a c kw a h l 所设计和制造。在电动理发工具技术方面，w a h l 公司总是比同行业早走一步。 目前的市场竞争非常激烈。各公司推出的新产品速度都在加快，s e f c u t 自助 理发器的设计开发就是在此背景下进行的。 浙江丁业大学工程硕士学位论文 5 e l f c u 自助理发嚣开发没、十第一章序论 李五虎 1 2 本文的嵇 究内容及主要贡献 1 2 1 本文的主要研究内容 欧美国家的外面理发费用很大，如何在不出门的情况下自己或在亲属的帮 助下理发，以节省费用。同时。可以随时修整自己的头发，省去了经常去理发 馆的麻烦。现在市场上的理发工具，只能由专业人员使用，家里理发也要经过 培训，否则，理发不好看。最容易发生的是：一理一个坑。不能达到美容效果。 虽然设计师丌发了修发器，并给修发器和电推剪装加了限位梳。但从根本上没 有解决问题，而本文在s e l f c u t 的自助理发器上彻底的解决此问题。 理发工具的市场目前竞争非常激烈，各主要制造企业在不断推出新的产品 和概念，s e l f c u t 自助理发器就是在市场调研和保持w a h l 公司在市场上不断推 出新产品以满足顾客的需要，并使公司在此市场中立于不败之地。 目前的理发工具，无论是电推剪还是修发器，每次理发或修发总是非常难 掌握理发的长度，自己更不能给自己理发。本文主要通过刀片的设计和试验解 决每次理发时，只修掉非常小的一部分，这样可以满足顾客自己在家里修发和 理发的需要，以便非专业理发师的顾客头发不出现凹坑。 本文在第二章的s e l f c u t 自助理发器结构设计和电路设计中首先对此产品 的结构进行了分析并提出具体方案，指出了结构设计的特点、要素及应该在设 计中要避免的问题和缺陷。提出了s e l f c u t 自助理发器的设计基本原理和机构。 从功能、质量以及优化和创新等方面提出见解。 同时在第二章中的装配结构设计中，本文提出了针对具体的s e lf c u t 自助 理发器内部结构设计讲述了为减少装配成本而将零部件设计在同一侧，以便装 配工迅速、高效豹装配。同时，本文提出了总结和提出了小家电类的结构设计 的工作步骤。 在第二章的电路设计中，针对目前充电式理发工具存在的问题，设计了实 浙江i 业大学i 程硕士学位论文 s e l f c u | | 骞谚璇发器开发设 第一鬻孝谂擎鼓痰 用、可靠的电路。即：充电电池在充电时指示灯亮；充电时，电机仍可以工作； 兖邀薅电机工作用的窀不能是充电电池豹电，丽要用整滚器的憩漉。并通过试 验，验证了本文在电路设计方面的可靠毪。 目前在竞争非常激烈小家电市场中，新产品不仅要满足基本性能的需要， 也要在外形设计、人性化等方面满足顾客的需要。本文在第三章里，运用工业 设计的概念将最新理念使用在理发工具的外形设计中。从最基本的要求出发： 左右手都能用，用手感要好；手握要符合欧美男士和女士的习惯。然后再从人 性化、美学化等出发，绘出最基本的s e l f c u t 自助理发器轮廓线，再应用计算 机三维软件做出立体造型，通过快速成型技术证明设计的最优化和可行性。 在本文的第四章，本文主要对s e l f c u t 自助理发器的塑料件的设计从工艺 方面进行了可行性的论述和分析。并对关键的板余件做了详细的工艺设计和分 析，并做了大量试验，从而得出最佳尺寸和工艺过程。同时，在第五章，对该 产品的摩擦磨损进行了分析，提出了减少和防止摩擦磨损发生的措施。 1 2 2 本文的主要贡献 ( 1 ) 提出了新的理发工具概念：即理发可以在家里自己用s e l f c u t 自助理发器 进行，不需要专业理发师。 ( 2 ) 对s e l f c u t 自助理发器的结构设计进行详尽分析和论述，总结出小家电产 品的基本结构设计的概念和规律。 ( 3 ) 应用工业设计的最新理念对s e l f c u t 自助理发器的外形做了人性化和舒适 化的设计和论述。总结了小家电产品的工业设计和三维造型的模型建立步 骤和方法。 ( 4 ) 论述了s e l f c u t 自助理发器所用塑料件及板金件的选用过程和方法。对小 家电产品的材料选用提出自己的见解。 ( 5 ) 提出了减少和防止s e l f c u t 自助理发器摩擦磨损发生的措施。 浙江下业大学t 程硕士学位论文 $ e l f c u t 自助理发器并发设计第二常s e l f c u t 臼助理发器结构设计发电路墩计 擎五虎 第二章s e l f c u t 自助理发器结构设计及电 路设计 【链要】本章童要论迭s e l l c u t 助理发嚣秘结鞫设诗，在蓑君也辨述了萎电路璎希局。本 文麦。从产品结构的特点建发，论述了s e l f c u t 是助理发器她具体特点和设砖要点以及一 般产品结构设计的要素和规张 2 1 机械结构设计的任务和特点 一般机械结构件的结构要素包括结构件的几何形状、结构件之间的联接和 结构件的材料及热处理方式嘲。在进行结构设计时，设计者应了解结构要素和 设计方法，将两者密切地结合起来。 s e l f c u t 自助理发器结构设计的任务是在总体设计的基础上，根据所确定的 原理方案，确定并绘出具体的结构图，以体现所要求的功能。并将抽象的工作 原理具体化为某类构件或零部件，具体内容为在确定结构件的材料、形状、尺 寸、公差、热处理方式和表面状况的同时，还须考虑其加工工艺、强度、刚度、 精度以及与其它零件相互之间关系等问题。所以，s e l f c u t 自助理发器结构设计 的直接产物虽是技术图纸，但结构设计工作不是简单的机械制图，图纸只是表 达设计方案的语言，综合技术的具体化是结构设计的基本内容。 2 1 1s e l f c u t 自助理发器结构设计计特点 s e l f c u t 自助理发器结构设计的主要特点是：( 1 ) 它是集思考、绘图、计算、 实验于一体的设计过程，是所有设计中涉及的问题最多、最具体、工作量最大 的工作阶段，在整个s e l f c u t 自助理发器设计过程中，平均约8 0 的时间用于结 构设计，对s e l f c u t 自助理发器产品的成败起着举足轻重的作用。( 2 ) s e l f c u t 自助理发器结构设计问题的多解性，即满足同一设计要求的机械结构并不是唯 一的。( 3 ) s e l f c u t 自助理发器结构设计阶段是一个很活跃的设计环节，常常需 浙江工业大学工程硼士学位论文 s e l f c o t 自助理发器辨发设 卜第二章s e l f c u t 自助理发器结构设计发屯路蜓汁攀五虎 反复交叉静进行。为兢，在送行s e l f c u t 鑫懿理发器结擒设计时，必须飙s e l f c u t 舞劲瑶发嚣的熬俸出发霹结梅豹基本要求先徽全瑟黪分据。在此罄勰一毫，瓣震 歼傲熊俸熟足可定义秘材料选择。 2 1 2 s e l f c u t 自助理发器构件的结构要素 结构件的几何要素： 机械结构的功能主要是靠机械零部件的几何形状及各个零部件之间的相对 位黉关系实现的。零部件的几何形状由它的表面所构成，一个零件通常有多个 表面，在这些表面中有的与其它零部件表面直接接触，把这一部分表面称为功 能表面。在功能表面之间的联结部分称为联接表面。零件的功能表面是决定机 械功能的重要因素，功能表面的设计是零部件结构设计的核心问题。描述功能 表面的主要几何参数有表面的几何形状、尺寸大小、表面数量、位置、顺序等。 通过对功能表面的变异设计，可以得到为实现同一技术功能的多种结构方案。 s e l f c u t 自助理发器的几何要素主要有电机的各个尺寸是供货商提供的，不 能再有变化。充电电池也是一样的。刀片和弹簧的几何尺寸只能在实验的基础 上获得。外观的几何尺寸有三维造型来确定。 2 1 3s e l f c u t 自助理发器构件的机构原理 如附图2 1 所示，s e l f c u t 自助理发器的机构主要由偏一t b 轴、动刀、静刀和 张力弹簧等组成。电机与偏心轴固定在一起。工作时偏心轴驱动导向块，导向 块带动上刀片( 动刀) 运动，动刀在张力弹簧的压力下与静刀作相互往复运动 切割头发。 浙江工业大学工程硕士学位论文 s e l f c u r 自助理发器羿发设计第= 章s e l f c u t 自助理发器结拘设计殿屯路墩计擎五虎 静刀 机构工作原理图 图2 1s e l f c u t 自助理发器的机构原理图 2 2s e l f c u t 白助理发器结构基本设计 小家电结构设计的内容和要求也是千差万别，但都有相同的共性部分。下 面就s e l f e u t 自助理发器的三个不同层次来说明对结构设计的要求。 1 ) 功能设计满足主要功能要求，在技术上要将其具体化。如工作原理的 实现、工作的可靠性、工艺、材料和装配等方面。 2 ) 质量设计兼顾各种要求和限制，提高产品的质量和性能价格比它是 现代工程设计的特征。具体为操作、美观、成本、安全、环保等众多其它要求 和限制。 在现代设计中，质量设计相当重要，往往决定产品的竞争 3 1 。那种只满 足主要技术功能要求的机械设计时代已经过去，统筹兼顽各种要求，提高产品 的质量，是现代机械设计的关键所在。与考虑工作原理相比，兼顾各种要求似 乎只是设计细节上的问题，然而细节的总和是质量，产品质量问题不仅是工艺 浙江工业大学工程硕上学位论文9 坠! - 皇塑发器开发谈汁 第二章s e l f c u l 自助理发器结构没计驶u 路璇计 拳五虎 鞠秘辑静阔题，提磷质爨应戆予设汗。 3 ) 优化设计和创新设计用结构设计变元等方法系统地构造优化设计空 间，用创造性设计思维方法和其它科学方法进行优选和创新。 对产鼹矮鬟熬捷裹痰无业境，枣场豹竞争强趋激烈，霰求肉个蛙他方翔发 展。因此，优化设计和刨掰设计在现代枫槭设计中的终用越来越重要，它们将 是来柬技零产品开发的竞争焦点。 结构设计中得到一个可行的结构方案一般并不很难。机械设计的任务是在 众多的可行性方案中寻求较好的或是最好的方案。结构优化设计的前提是要能 构造出大量可供优选的可能性方案，即构造出大量的优化求解空间，这也是结 构设计最具创造性的地方。结构优化设计目前基本仍局限在用数理模型描述的 那类问题上。而更具有潜力、更有成效的结构优化设计应建立在由工艺、材料、 联接方式、形状、顺序、方位、数量、尺寸等结构设计变元所构成的结构设计 解空间的基础上。 产品设计的最终结果是以一定的结构形式表现出来的。按所设计的结构进 行加工、装配，制造成最终的产品。所以，产品结构设计应满足作为产品的多 方面要求，基本要求有功能、可靠性、工艺性、经济性和外观造型等方面的要 求。此外，还应改善零件的受力，提高强度、刚度、精度和寿命。因此，产品 结构设计是一项综合性的技术工作。由于结构设计的错误或不合理，可能造成 零部件不应有的失效，使机器达不到设计精度的要求，给装配和维修带来极大 的不方便。s e l f c u t 自助理发器结构设计过程中本文考虑了如下结构设计思想。 2 2 1 实现预期功能的设计 s e l f c u t 自助理发器产品的设计主要目的是为了实现预定的功能要求，因此 实现预期功能的设计是本文首先考虑的问题。本文为了满足s e l f c u t 自助理发器 功能要求，做到了以下几点。 浙江工业大学工程硕士学位论文 s e l f c u t 自助理发器开发设计第一帝s e l f c u l 自助理发赫结构设计艟 u 路设计李巍虎 f 1 ) 喷确功能：缓稳设计怒要搬据其在梳器中静功能帮与其 龟零豁件穗甄 的连接关系，确定参数尺寸和结构形状。零部件主要的功能霄承受载衙、传递 运动和动力，以及保诚或保持有关零件或部翻：之间的稻对位鬻或运动轨迹等。 设计的结掬应戆掇足扶襁器整体考虑对它的功缝要求。s e l f c u t 囊助理发器就是 将电机的旋转运动转变为刀片的往复运动。最终利用上下刀片的相互运动切割 头发。 ( 2 1 功能合理的分配：产品设计时，根据具体情况，通常有必要将任务进 行合理的分配，即将一个功能分解为多个分功能。每个分功能都要有确定的结 构承担，各部分结构之间应具有合理、协调的联系以达到总功能的实现。多 结构零件承担同一功能可以减轻零件负担，延长使用寿命。在进行s e l f c u t 自助 理发器的偏心轴设计时，本文将偏心轴的固定部分设计为强度很好的p o m 塑 料，滑动摩擦部分设计为耐磨的不锈钢。如此结合，充分的利用了钢和塑料的 各自特性，达到了功能的合理分配。 2 2 2 满足强度要求的设计 ( 1 ) 等强度 零件截面尺寸的变化应与其内应力变化相适应，使各截面的强度相等。按 等强度原理设计的结构，材料可以得到充分的利用，从而减轻了重量、降低成 本。如悬臂支架、阶梯轴的设计等。在s e l f c u t 自助理发器的偏心轴的塑料部分 设计中，设计者将塑料件的中部掏走，就是为了达到等强度和减小熔积缺陷。 ( 2 ) 合理力流结构 为了直观地表示力在机械构件中怎样传递的状态，将力看作犹如水在构件 中流动，这些力线汇成力流。表示这个力的流动在结构设计考察中起着重要的 作用。力流在构件中不会中断，任何一条力线都不会突然消失，必然是从一处 传入，从另一处传出。力流的另一个特性是它倾向于沿最短的路线传递，从而 浙江工业大学工程硕士学位论文 s e l f c u t 自助理发器开发设计第二二章s e l f c u l 锺勖理发器结拇议涉及瞧路设计率五虎 在臻短路线辩近力流密集，澎成离应力诞。其它部位力流稀琉，甚至没裔力流 透过，献瘫力角度+ 乏漭，材料未麓充分髑_ 簿l 。因魏，若为了提离梅佟豹嚣l 菠， 应该尽哥糍按力滚竣短路线来设毒 。零锫鹣形状，溅少承载送蠛，获露累积变形 越小，提藏了蹩个构件熬剐癀，搜耪料褥到充分利用。 如图2 2 所示，在s e l f c u t 自助理发器设计刀头锁扣时就采用力流结构设计 使力合理分配，并使塑料的流动髓更好。 图2 2 刀头锁扣的设计示意图( 中间的十字是为了流动性和结构更好) ( 3 ) ；域小应力集中结构 当力流方向急剧转折时，力流在转折处会过于密集，从而引起应力集中， 设计中应在结构上采取措施，使力流转向平缓。 应力集中是影响零件疲劳强度的重要因素。结构设计时，应尽量避免或减 小应力集中。其方法在相应的章节会作介绍，如增大过度圆角、采用卸载结构 等。如图2 3 。本文将刀头上壳体的卡弹簧处用间档分开，就是为了将应力分丌。 浙蛆= t 业人学 程倾i ：学位论义 s e l f , c u t 自助理发嚣开发设计第二：章s e l f c u t 自助理发器结构设汁及电路设计 李五虎 ( 4 ) 使载荷平衡结构 图2 3 刀头下机壳里 在机构工作时，常产生一些无用的力，如惯性力、斜齿轮轴向力等，这些 力不但增加了轴和轴衬等零件的负荷，降低其精度和寿命，同时也降低了机器 的传动效率。所谓载荷平衡就是指采取结构措施部分或全部平衡无用力，以减 轻或消除其不良的影响。这些结构措施主要采用平扼元件、对称布置等。 在s e l f c u t 自助理发器中，如图2 4 ，偏心轴产生的离心力就是用导向块的 惯性力来平衡。 浙江工业大学工程硬卜学位论文 s e l l o u t 自助理发器开发设计 第二二章s e l f c u l 臼助理发器结构设计及电路设计李五虎 图2 4 偏心轴惯性力的导向块平衡 2 2 3 满足结构刚度的设计 为保证s e l f c u t 自助理发器零件在使用期限内正常地实现其功能，必须使其 具有足够的刚度。这一点主要是通过给塑料件，特别是各个机壳的内腔增加加 强筋以及将截面设计成大曲率曲面来实现的。如图2 5 所示，本文就事将机壳 的关键面设计为曲面，以此来增加整个产品的结构刚度。 浙江工业大学t 程硕士学位论文 s e l f c u t 自助理发器丹发设计第= 章s e l f c u t 自助理发器结构设计及电路设计李弧虎 图2 5 右机壳 2 3s e l f c u t 自助理发器零部件加工工艺的设计 零部件结构设计的主要目的是：保证功能的实现，使产品达到要求的性能。 但是，结构设计的结果对产品零部件的生产成本及质量有着不可低估的影响。 因此，在结构设计中应力求使产品有良好的加工工艺性。 所谓好的加工工艺指的是零部件的结构易于加工制造，任何一种加工方法 都有可能不能制造某些结构的零部件，或生产成本很高，或质曩受到影响。因 此，对于设计者认识一种加工方法的特点非常重要，以便在设计结构时尽可能 的扬长避短f 4 j 。实际中，零部件结构工艺性受到诸多因素的制约，如生产批量 的大小会影响坯件的生成方法：生产设备的条件可能会限制工件的尺寸；此外， 造型、精度、热处理、成本等方面都有可能对零部件结构的工艺性有制约作用。 浙江t 业人学t 程硕士学位论文 s e l f c u t 自助理发游开发设计 第二章s e l f c u t 自助理发器结构设计及电路设计李武虎 因诧，缀构设计孛应充分考虑上述鬻素黠工艺馁瓣影鞠挣t 。 s e l f c u t 自助理发器的零部件主要幽塑料件和板金件组成，其工蕊性能将在 第四章中详细叙述。 2 4s e l f c u t 自助理发器装配的设计 装配是产品制造过程中的重要工序，零部件的结构对装配的质量、成本有 直接的影响。有关装配的结构设计准则简述如下： ( 1 ) 合理划分装配单元 整机应能分解成若干可单独装配的单元( 部件或组件) ，以实现平行且专业 化的装配作业，缩短装配周期，并且便于逐级技术检验和维修。 ( 2 ) 使零部件得到正确安装 保证零件准确的定位。s e l f c u t 自助理发器的偏心轴与电机的安装直截影响 着产品的质量和性能。图2 6 所示，为了保证安装合理、正确。必须用工装夹 具来保证其质量。工装夹具的定位要以电机主轴为基准。 浙 【t 业大学t 程硕士学位论文 型堡坐兰娑业墅垒! 燮! 坠 篁三兰! ! ! 生坐叟壁型垄墅笙塑堡生墨皇些丝鲨 兰蔓虚 厂 l 一 图2 6 偏心轴与电机装配示意图 ( 3 ) 使零部件便于装配和拆卸 结构设计中，应保证有足够的装配空间，如扳手空间；避免过长配合以免 增加装配难度。使配合面擦伤，如有些阶梯轴的设计；为便于拆卸零件，应给 出安放拆卸工具的位置，如轴承的拆卸等。如图2 7 ，s e l f c u t 自助理发器的小插 座、线路板、及充电电池在与机壳安装时，就必须考虑这些零部件的易装配性 及维修方便。 浙e i i i i 业大学工程硕士学位论文 s e l f c u t 自助理发器开发设计 第。章s e l f c u t 臼助蠼发 l 绌构设汁及电路设计李五虎 图2 7 电机和充电电池装配示意图 2 5s e l f c u t 自助理发器电路 s e l f c u t 自助理发器电路是由电阻、二极管、开关及电机等组成 实际工作中先电路分析【6 】，最后的电阻大小和二极管的采用都是通过实验 得到，其中实验数据见附图2 8 浙江丁业人学t 程硕七学位论文 s e l f c u t 自助理发瓣开发设计第二章s e l f c u t 自助璀发姑结掏设汁及电路设；十李五虎 电路设计和试验数据 亘l 一l 一 一f 地一卜一卜 试验数组电阻r 1电阻r 2试验结果 11 0 欧姆3 0 欧姆电机力度不好 21 2 欧姆3 5 欧姆电机力度不好 31 4 欧姆4 0 欧姆电机力度不好 41 5 欧姆4 5 欧姆电机力度不好 51 5 欧姆4 7 欧姆电机力度好 61 7 欧姆5 0 欧姆电机力度不好 图2 8 电路设计图( 表为试验数据，输出性能主要通过实验获得) 2 6 本章小结 结构设计在产品设计中起着举足轻重的作用。s e l f c u t 自助理发器结构设计 的特点、步骤和思维方式就是根据本人总结的规律和原则设计而成。机器工作 浙江工业大学工程硕士学位论文9 s e l f c u t 自助理发器开发设计 第二章s e l f c u t 自助理发器结构 5 1 计及电路 5 计李五虎 壤攥及装龊戆设计要求是s e l l o u t 塞助理发器旗定零部 牛缝秘黪l 形状豹主要因 素，其次是材料豹选择、制造工艺方露的要砑之，馒之舆有囊好的工艺牲( 加工、 装配) 。此外，零郝件鲍结构和形状的宪善对强度和剐度的提高肯很大l 句影响。 具体的s e l f c u t 自助理发器结构设计见附图2 9 本文在进行结构设计的同时，也在考的选用。在四章里本文对材料，特 别是家用电器中最主要的塑料的论述和选用。 不同类型的产品结构设计中各种具体情况的差别很大，没有必要以某种步 骤按部就班的进行。通常是确定完成既定功能零部件的形状、尺寸和布局。结 构设计过程是综合分析、绘图、计算三者相结合的过程，其过程大致如下： 1 1 理清主次、统筹兼顾：明确待设计结构件的主要任务和限制，将实现其 目的的功能分解成几个功能。然后从实现机器主要功能( 指机器中对实现能量 或物料转换起关键作用的基本功能) 的零部件入手，通常先从实现功能的结构 表i 面开始，考虑与其他相关零件的相互位置、联结关系，逐渐同其它表面一起 连接成一个零件，再将这个零件与其它零件联结成部件，最终组合成实现主要 功能的机器。而后，再确定次要的、补充或支持主要部件的部件，如：密封、 润滑及维护保养等。 2 1 绘制草图：在分析确定结构的同时，粗略估算结构件的主要尺寸并按一 定的比例，通过绘制草图，初定零部件的结构。图中应表示出零部件的基本形 状，主要尺寸，运动构件的极限位置，空间限制，安装尺寸等。同时结构设计 中要充分注意标准件、常用件和通用件的应用，以减少设计与制造的工作量。 3 ) 对初定的结构进行综合分析，确定最后的结构方案：综合过程是指找出 实现功能目的各种可供选择的结构