合工大机电一体化系统设计小作业.docx

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合工大机电一体化系统设计小作业

飞科ＦＳ－７１９剃须刀的拆解与分析

　　　　　　　　　——机电一体化系统设计

学　　校：

　　合肥工业大学　　　　

专业班级：

　　机电１０－３班　　

指导教师：

　　　宋守许　　　　　

小组成员：

石方亮２０１００７０４（组长）

曹　强２０１００６８９

谭　伟２０１００７１７

李　凯２０１００７０６

穆晶晶２０１００７０５

成　　绩：

２０１３年１１月３日

小组成员分工：

项目组织和策划：

石方亮

资料收集与归纳：

穆晶晶、李凯、谭伟

产品的拆解与分类：

曹强

机械运动部分研究：

曹强、谭伟、穆晶晶

实体图和机械运动图绘画：

曹强

电子电路部分研究：

石方亮、李凯

电路图绘画：

石方亮

说明书编写：

谭伟、石方亮

石方亮20100704：

95分

曹强20100689：

93分

谭伟20100717：

89分

李凯20100706：

90分

穆晶晶20100705：

88分

一、选题

经过几周的反复实践和摸索，我们组对我们的选题进行了一系列的尝试和修改，原先打算研究点钞机的拆解和分析。

但是出于各种原因，比如点钞机价格较高、内部结构太过复杂，而且我们的时间和精力有限，最终我们选择了飞科系列的剃须刀来完成我们的机电产品的拆解与分析，该剃须刀为FS-719系列，是我们一组员使用过的机电小产品。

产品图片如下所示：

之所以改变原选定题目选择剃须刀这个机电产品，有以下几方面原因：

首先，原定点钞机实物不易得到，给进一步的拆解分析带来直接不便。

而且，点钞机的机械部件和电子部件都比较复杂，的确与我们的研究能力不相符合；

其次，剃须刀是我们身边都有的机电产品，对自己使用的东西进行研究使我们兴趣更加浓厚，也更既熟悉其用途和一些原理；

再者，剃须刀虽然看似简单小巧，但是它里面的机械运动和电子电路却是很丰富的，使我们可以拆解研究的对象。

二、产品分析

电动剃须刀主要由外壳、电动机、网罩（包括外刀片，固定刀）、内刀片（可动刀）和内刀刀架组成。

外壳多用塑料，网罩采用不锈钢，内刀片多用碳素钢制成。

电动剃须刀的工作原理实质上是剪切原理。

内刀片和网罩内表面密切配合，胡须和毛发从网罩外面伸入其孔槽内，内刀片高速旋转或往复动作，与网罩形成相对运动，从而将伸入的胡须和毛发剪切掉。

电动剃须刀可按内刀片的动作特点，分为旋转式和往复式两种，FS-719为旋转式。

所用电源有干电池、蓄电池和交流充电等，FS-719为交流充电

电动剃须刀利用电动机带动动刀刃对定刀刃作相对运动，将进入网孔的胡须或毛发剪断。

剃须效果的好坏主要由定刀刃和动刀刃之间的吻合精度来决定。

刀刃和动刀刃的球面弧度要配合恰当，同时两刀刃之间要有1mm左右的压距和一定的剪切角度。

压距太小，剃须不锋利，且有拔毛之感；如果压距太大，则耗电大且刀刃磨损严重，同时还会发出尖锐的异常叫声。

定刀采用网状。

不同的厂家其网状图案各有不同，但都能使定刀刃、动刀刃保持一定的剪切角度，并能使毛发进入率高。

定刀刃的生产工艺不同，其使用效果也就不同。

采用冲压、腐蚀、再冲压加工工艺的定刀刃，其刀刃锋利度较差，肤感一般，网纹变化少，线条粗糙，使用寿命不是很长。

动刀片在动刀架上均匀分布，而且要求动刀架无明显的径面跳动，能够保持动刀架旋转平衡，再配以相应的转速，使定刀刃和动刀刃之间的相对运动处于剃须的最佳状态，这样无论动刀片数量多少，都可以达到剃须锋利的目的。

如图所示：

而飞科FS-719剃须刀是使用磨砂面设计的，刮胡子的时候接触时很舒适，一点都没有不自然感，它使用的是双环刀片，双环极速贴面刀网且双头独立浮动的设计令它剃得干净利落，不伤面，没有扎到面的感觉，要使用的时候，触摸式的电子开关会操作很方便。

没电的时候，把高强度高柔韧的电源线插上剃须刀那个充电的孔，这时充电提示灯就会亮起来，提示正在充电，充电时间一般为8小时左右。

这剃须刀还有一个功能，它有个推出式修剪刀，能修剪一些长毛，是人性化、高科技化的雏形。

至于清洗方面，产品本身就富有清洁毛刷，要揭开盖子去把里面的附着物弄出来，清洗干净。

如图所示：

三、FS-719剃须刀的拆卸与分析

基于对该产品的一定了解，我们动手对剃须刀进行了拆卸分析。

在拆卸的过程中，我们主要研究了剃须刀的机械运动形式（包括机械运动部件）和电路板的线路形式（包括电器元件的认识），在这期间，我们对该产品进行了solidworks三维实体建模，还原成拆卸前的模样。

而后我们组员分工分别对机械传动部件和电子电路进行分析，画出了机构运动简图和电路图。

3.1机械传动部分的分析

产品拆开到此步骤时，我们已经能够看到剃须刀的工作部件，几乎能够知道剃须刀是如何完成刮胡须这个动作的。

微型马达带动中间小齿轮以较高的速度转动，小齿轮左右两边对称分别放置着一个较大的齿轮，不仅起到传递扭矩的作用，而且还起到了降速的作用，而这个速度在刀具上提供的剪切力将能完全适应我们刮胡须所需要的力量。

如下图所示，当开启剃须刀开关按钮时，中心小齿轮带动两边的大齿轮以相同的速度朝着相同的方向转动，保证了剃须的均匀性和连贯性，由它们构成的机械传动系统将行使剃须刀的剃须动作，是我们在机械部分主要研究的东西，我们成员对它的运动画出了这部分的运动简图。

以下两张图片使我们在拆卸的时候看到的机构传动图，分别及记录了它静止时的状态和运动时的形式：

该双头式电动剃须刀由电动机通过联轴器和齿轮，带动两个剃刀旋转。

根据以上的实物图，分析零件的作用和运动形式，我们做出了如下的机构运动简图（见下页图）：

3.2电子电路的分析

打开剃须刀外壳后，我们大概能看到产品内部的电器元部件：

220V交流电插头、印刷电路板、电动机和两节可充电式干电池。

这些电器元件不是同时工作的，既然是可充电电池，该电路必然包括充电电路和放电电路，其电路由这两部分独立完成。

充电过程：

当需要对剃须刀电池进行充电时，将电源线插入剃须刀底座上的电源孔，另一端连接家用电源，然后LED指示灯亮起，提示正在充电，其充电电路如附图所示，它的充电过程为：

220V家用电源由二极管和电阻串联的电路整流后转换成半波脉冲直流电压，然后通过由电容组成的滤波电路后，电压的脉动就大为减小了，此后电路又流经一个小型降压变压器进行降压，输出约为4V的电压，最后通过由三极管等元件组成的集成稳压电路后通往电池内部，对电池进行充电。

另外，充电时如果按动剃须刀开关按钮，剃须刀不会动作，这是利用了三极管的截止电压的性能。

剃须过程：

当需要剃须刀开始刮胡动作时，按下开关按钮，充电电池开始对外放电，电流经充电电池出来后，经过三极管使电流放大，此时三极管的发射结正向偏置，集电结反向偏置，然后通过并联在电动机上的电容和二极管来使电压大致稳定在直流电动机的额定范围里。

同样的，当剃须刀工作时，LED指示灯是不会亮起的。

印刷电路板如图：

印刷电路板上元件：

T1降压变压器；

C1、C2、C3、C4、C5、C6为电容；

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13为电阻；

V1、V2（ＰＮＰ）、V3（ＰＮＰ）、V4（ＰＮＰ）、V5、V6、V7为三极管；未说明的为ＮＰＮ；

D1、D2、D3为普通二极管；LED为一发光二级管；

SB为按钮开关。

电路板

上图为剃须刀工作时的电路图，也对应下图有组成员利用AutoＣＡＤ绘画出的电路图。

电路图说明：

按钮开关按一下电机开，再按一下电机关；充电时按开关没反应，电机不能开动。

充电时LED灯点亮。

D3：

稳压二极管

V1：

耐高压的NPN三极管

V2：

8550PNP三极管

V5、V6、V7：

NPN三极管

V3、V4：

8050PNP三极管

D3把电压稳定在5V

V2在充电时控制V4、V3截止，防止电机启动。

另外，我们附有一张剃须刀完整的电路图，见附图。

四、产品还原、装配

Solidworks三维实体图

经过原产品拆解并且进行零部件的分析后，用solidworks模拟还原真实的零部件位置、作用，然后完成产品的装配图。

部分地方已经设置为透明可见。