机械创新设计之冷热组合风扇.docx

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机械创新设计之冷热组合风扇

冷热组合风扇设计

姓名：

学号：

班级：

机械

指导教师：

目录

摘要1

第一章绪论2

第二章风扇的行业状况与市场分析3

2.1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5

3.1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7

4.1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10

第五章基于pro.e的实体设计和虚拟装配11

5.1pro.e实体设计概述11

第六章心得体会与设计总结12

6.1设计心得12

6.2设计小结12

参考文献13

摘要

夏季，人们常用电风扇驱走酷热，到了冬季，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；

（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：

YSY

2.级数：

4级

3.额定功率：

0.12KW

4.额定电压：

220/110V

5.额定转速：

1150r/mm

6.额定频率：

50Hz

7.净重：

0.37Kg

4.2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：

3~4mm

4.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：

1.5mm

4.3控制开关

1.电源开关:

“开”与“关”两种状态

2.功能开关：

“冷”与“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：

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

5.1pro.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，pro.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。

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