1、本科毕业论文（20 届）便携式真空吸尘器三维造型设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文- -1摘 要便携式真空吸尘器是最近几年科技、生活发展的产物。由于个人对生活空间的精致要求，居室、衣柜、车箱乃至衣服口袋和鞋内等微小的空间都成为大家关注的话题。对于卫生标准日渐高要求的今天，除尘也已经成为一个关键的词语。对生活环境和空间的卫生要求，把便携式真空吸尘器推向了一个新的进程。近几年来，随着全球吸尘器需求量的增加，我国吸尘器生产有了较快的发展，其中大部分产品质量较稳定，但仍有相当数量商品质量有待进一步改善，尤其是配套电机的质量、产
2、品的使用可靠性和寿命及噪声等问题。本文简单介绍了便携式真空吸尘器的产生和应用前景，并对便携式真空吸尘器的关键技术即吸尘技术、噪音控制技术、主体结构设计和电路设计分别进行了研究，设计了具有体积小、功率大、吸力强劲的便携式真空吸尘器，该吸尘器滤尘袋可洗，并可根据不同情况更换附件，移动快捷方便。关键词：吸尘器；主体设计；噪音控制本科生毕业论文- -2AbstractPortable vacuum cleaner is a product of the development of technology life. Personal living space of the refined requir
3、ements, each space has become a topic of concern. Such as the pockets of a small space, for example room, wardrobe, car, shoes and even clothing. Today, the health standards have become increasingly demanding. Dust has become a key word. The portable vacuum cleaner to a new process, because the requ
4、irements of space on the living environment and health.With the global increase in demand for vacuum cleaners, vacuum cleaner production in China has been rapid development in recent years. Most products have a more stable quality, but there are still a considerable number of goods which exists qual
5、ity problems, especially the quality of the electrical package, product reliability, life and noise issues to be further improved. A brief introduction of the generation and application prospects of the portable vacuum cleaner, study the key technologies of portable vacuum cleaners. Key technologies
6、, including cleaning technology, technology to reduce noise, design of the main structure and design of circuit. Design features of portable vacuum cleaners are small、high-power 、strong suction，bag filter dust can be cleaned，can be replaced in accordance with the annex to different situations and mo
7、ving fast and convenient. In the end, the paper discusses the development trends of the portable vacuum cleaner.Keywords: vacuum cleaner; main design; noise control.本科生毕业论文- -3目 录第 1 章 绪论 .41.1 吸尘器的发展历史 .41.2 行业的发展情况 .51.3 便携式真空吸尘器的产生背景 .6第 2 章 主体设计 .72.1 工作原理 .72.2 设计要求 .72.3 电机的选定 .82.3.1 吸入效率的选定
8、.82.3.2 风量的选定 .82.3.3 输入功率的选定 .82.3.4 电机结构的选定 .92.3.5 电机换向器的选定 .102.3.6 电机的电动势保护 .102.4 壳体的设计 .112.4.1 壳体的三维设计 .112.4.2 软件介绍 .112.4.3 创建吸尘器的外壳主体 .112.4.4 材料的确定 .142.4.5 壳体材料的加工工艺 .15第 3 章 零部件的设计 .153.1 手柄的设计 .153.2 进风口的设计 .153.3 肩带挂钩的设计 .163.4 壳体连接孔设计 .17本科生毕业论文- -43.5 出风罩固定连接螺柱 .173.6 前罩的设计 .183.6.
9、1 材料的选择 .183.6.2 壁厚的选择 .183.6.3 支撑筋的选择 .193.6.4 密封圈的选择 .193.6.5 尘袋架设计 .213.6.6 滤袋设计 .21第 4 章 噪音控制 .224.1 噪音的危害 .224.2 噪音的产生 .224.3 降低噪音的几种方式 .224.3.1 空气动力性噪音 .224.3.2 机械噪音 .234.3.3 电磁噪音 .234.3.4 噪音级的计算 .254.3.5 电机消声器的设计指标 .254.3.6 消声器的设计 .254.3.7 温升控制 .28第 5 章 电路设计 .295.1 调速机构选择 .295.2 电路图设计 .295.3
10、元件分布图设计 .305.4 印刷电路板设计 .30小 结 .31致 谢 .31参考文献 .32本科生毕业论文- -5第 1 章 绪论1.1 吸尘器的发展历史吸尘器的前身是吸气机。19 世纪时，吸气机这个词语专指各种使用吸管抽吸空气或其他气体的工业设备 1。把吸气机革新为一种能够吸附灰尘的机器的构思，是美国人麦克加菲(I.G.MacGaffey)在 1869 年最先想出来的主意。1901 年英国人布斯发明世界上第一台电动吸尘器，1907 年 J .M.斯潘格勒研制出移动式真空吸尘器 2。19 世纪，几位发明家发明了一种会吸污物的机器，但这种机器非常笨重，都使用一个用手来开动的折式风箱，需要较多
11、的人力来使其运转。通常一个人抽风箱，另一个对准接口。1901 年英国土木工程师布斯到伦敦莱斯特广场参观美国一种车箱除尘器的示范表演，大受启发，他将一块手帕蒙在椅子扶手上，用口对着手帕吸气，结果使手帕上附上了一层灰尘，于是，他效仿这个原理，制成了第一台电动吸尘器。不过，这个吸尘器很大，需要用马车将其拉到路上，然后用 800 英尺长的巨蟒似软管伸到房屋里,把灰尘吸掉。1907 年美国俄亥俄州的发明家 J .M.斯潘格勒制成轻巧的吸尘器，他当时在一家商店里做管理员，为子减轻清扫地毯的负担，制成了一种吸尘器，用电扇造成真空将灰尘吸入机器，然后吹入口袋。由于他本人无能力生产销售，1908 年把专利转让给
12、毛皮制造商胡佛。当年胡佛便开始制造一种带轮的 O 型真空吸尘器如图 1.1 所示一个香皂盒，一个风扇，一个枕套和一个扫帚柄，销路相当好，这种最早的家用吸尘器设计比较合理，发展至今也无太大原理上的改动 3。图 1.1 简易电动吸入式吸尘器 图 1.2 透明外箱吸尘器1979 年，年轻的英国设计师戴森（James Dyson 1947-）发现使用传统袋式吸尘器的过程中，当集尘袋塞满脏东西后，就会堵住进气孔，切断吸力的问题，并且这个问题是自吸尘器 1908 年问世以来就未解决，他决定克服这个缺陷。在研制了 5127 个模型后，他终于发明了不需集尘袋的双气旋真空吸尘器，引发了真空吸尘器市场的革命。19
13、83 年，戴森设计制造了自己的第一台吸尘器“G-Force” 。它的原理是先将气流加速到 200 英里/小时，把较大的绒毛碎片变小些，再以 924 英里/小时的超音速将大小适合的灰尘微粒通过离心力旋入垃圾袋中。此后，戴森开始在欧洲寻找合作伙伴。然而，由于集尘袋生产和销售在当时的欧洲是个不小的产业，产值有 10 亿英镑。在市场利益的驱动下，业内人士纷纷选择维持现状，对戴森的新发明敬而远之。戴森竟找不到一个合作者，他的公司曾一度接近破产。但戴森把永不放弃当作人生信条。1985 年，他带着吸尘器产品去日本寻找合作伙伴。没想到在日本双气本科生毕业论文- -6旋吸尘器受到意想不到的欢迎。1986 年，日
14、本开始销售 G-Force。1991 年，这一发明获得了日本举办的国际设计博览会大奖。在日本，拥有一台 G-Force 成为有钱人身份的象征。经过了 8 年的时间，吸尘器的销售额增加了 100 倍。开始了吸尘器界的传奇演绎。直到今天， “戴森”作为国际的家电设计制造公司，仍然是以吸尘器的开发、设计与制造为主。作为吸尘器界的领军者，戴森从一开始就以体现了产品外观设计与工程技术的完美结合为目的。 “让我们的生活得到真正的进步，你不仅需要成为设计师，还需要成为一个工程师。 ”以这个理念为基本，戴森设计了一个透明的 PVC 外箱以显示吸尘器的工作原理，并提示使用者什么时候该倾倒垃圾（这一款设计也成为市
15、场营销领域经典的利用知识产权来保护并获得巨大收入的案例-如图 1.2 所示） 。第一款样品是采用了银色的机身，并用黄色突出关键的部件，使吸尘器开起来更加有趣。1.2 行业的发展情况吸尘器至于家居，犹似彩电、冰箱至于家居，为诸多消费者置家必备，庞大的消费基础使各品牌扎成一堆。飞利浦、好运达占据高端市场，伊兰克斯、三洋、海尔、龙的、富达等占据中低端的大部分领地，海尔、伊兰克斯、三洋频繁轮坐市场第一把交椅，但相互间不能拉开实际距离。飞利浦、LG、好运达通过调整产品价格也开始占有越来越多的中端市场份额，好运达对其原来的中高档的吸尘器进行了全面调价，意在夺取最多份额的中端市场。低端市场吸尘器的同质化现象
16、非常严重，与厨房小电器的食品加工类产品类似。作为小家电的一个品种，吸尘器也是受到小家电市场的发展及影响的。现在我们就来看看国际和国内的小家电企业的发展及市场占有情况。如今，小家电市场已经由原来少数的国际品牌支撑的局面，迅速转变成国际、台资、港资以及本土品牌共同角逐的战场。这些品牌由于有不同的背景和竞争优势，在市场上的表现各有不同，虽然都想在小家电市场谋取一方霸业，但他们的品牌健康程度却不同。飞利浦的“让我们做得更好”深入人心，世界一流的产品设计与质量在消费者心中建立起稳固的地位，购买飞利浦小家电既能够满足消费者的生活需要，同时给消费者不同于其他品牌的优越感，飞利浦小家电不仅仅是高质量产品的代名
17、词，它更是高质量、国际化生活的象征。赛博是法国著名小家电集团，其旗下的万能、好运达、特福等在国外市场确有建树，作为最早进入中国的国际品牌之一的万能，因为没能在中国打开局面，曾一度淡出中国市场。其他品牌如好运达、特福等虽苦心经营多年，有了一定的市场份额，但是离赛博的目标还差很远。经过了与红心合资的痛苦历程，赛博发现还是应该全盘掌握市场开发的主动权。小家电中端市场，台资和港资的品牌占有相当份额。由于他们为欧美大企业的丰富的代工经验使他们也掌握了很多技术知识和市场需求，这也是他们现在能具有竞争力的主要原因。相比其他，国内小家电企业就显得有些落后了。国内的小家电品牌中龙的是个典型的例子。这家历史不长（
18、1999 年 9 月成立）的小家电企业具有非常明显的特点。雄心勃勃虽然还没有长远的规划，还没有明确的长远目标，但是它已经明确表达“未来的龙的未必只局限于小家电” 。拼命学习无论在产品设计、营销模式，还是在组织架构、管理系统方面，都在学习国际老大如飞利浦和松下，尤其是飞利浦，甚至连产品的陈列端架都有明显本科生毕业论文- -7模仿飞利浦的痕迹。选择切入点，迅速扩张主要从吸尘器入手，占领低端市场，随后迅速扩大产品闲，覆盖从个人护理、厨房小电器到家居系列的多种类别，在商场的陈列，已经从与其他国内品牌一起端架陈列上升到有一定面积的专柜陈列，在连锁超市、大卖场或电器连锁店的出样数量也逐日增加。1.3 便携
19、式真空吸尘器的产生背景便携式真空吸尘器是最近几年科技、生活发展的产物。由于个人对生活空间的精致要求，居室、衣柜、车箱乃至衣服口袋和鞋内等微小的空间都成为大家关注的话题。对于卫生标准日渐高要求的今天，除尘也已经成为一个关键的词语。对生活环境和空间的卫生要求，把便携式真空吸尘器推向了一个新的进程。目前世界各大家电机构的动向可以看出，占领这块市场已是不可改变的战略行为。现今的吸尘器发展主要还是停留在居室、工作场所以及一些大型的空间的清洁工作上，产品以桶式和卧式吸尘器为主。对于小型空间的卫生除尘，起步很晚，并且没有想早期真空吸尘器的发展那样变化多、更新快。所以，开辟这块市场成了现今吸尘器界的热门话题，
20、同时它的发展也是顺应时代的。对市场来说其也是属于低投入、高利润的一个产品行业。从市场定位来说，一方面，便携式真空吸尘器针对市场上的中青年一族，他们对生活的东西要求要不死板，喜欢花样多，科技含量高的产品。每一个人都希望当代先进的科技可以带给他们快捷、舒适的生活。另一方面也对应市场上特定的消费群，如有车一族等。便携式真空吸尘器的功能所确定的市场主要用于小型的空间的除尘，如汽车、衣橱、沙发等。能利于携带，方便存放。做这个产品的开发设计，有很多值得发散的设计点，如结合现今的其他一些功能相类似的产品把他们整合在同一件产品上，让使用者能够更方便的体验到科技的进步和产品给他们带来的便利。市场也对其有很大的需
21、求的。这就进一步给其的产生和发展带来了商机。这里就有一个实际的例子来说明一下。例如车载吸尘器市场，它的潜力极为惊人，有资料显示，目前全国个人机动车拥有量已经突破 800 万辆，仅北京个人机动车的拥有量就有 200 辆之多。但据调查，虽然国内高达 95%的用户有购买车载吸尘器的意向，迄今为止，由于传统车载吸尘器的种种技术和设计问题，国内车载吸尘器的购买率却不到 3%。从上面的市场格局来说，便携式真空吸尘器的发展势头是强的。把握好市场的动向，就能有目的的、针对性进行产品设计，能更好的去切入市场。于此同时，设计就显得尤为重要了。本文主要介绍便携式真空吸尘器三维造型设计。本科生毕业论文- -8第 2
22、章 主体设计2.1 工作原理吸尘器的清洁原理是借助吸气作用，从地板、地毯、墙壁、家具及其他不易用扫帚清除污垢的表面吸走灰尘和干的脏物，如线、纸屑、头发等。它的主要部件是真空泵、过滤袋(或过滤网)、软管、延长管及各种形状不同管嘴。现代吸尘器在附件上变化多样，为清除地毯污物设计出了粗毛刷、细毛刷、转动毛刷，清理墙角用的是扁形管嘴、清理地析板用磨光刷等。真空吸尘器的工作原理如图 2.1 所示。图2.1 真空吸尘器工作原理图2.2 设计要求产品各项性能要求符合中华人民共和国行业标准 QB156292和家用和类似用途电器的安全真空吸尘器的规定，并按规定程序批准的吸尘器技术文件制造。在正常运转的噪声以声功
23、率级表示，其值应不大于 84dB。吸尘器的电源开关在正常工作时经 10000 次操作后应仍能继续使用。在下面的规定进行 500 小时的寿命实验后仍能运行。规定：调节控制阀使其最大值的一半，在空气流动时，吸尘器间歇运行，每周期运行 14.5min，停止 30s。而吸尘器使用大约100 小时后就更新或进行清洁。外观要求： 电镀件表面应光滑细腻，色泽均匀，不得有斑点、针孔、气泡和脱落。油漆件的表面漆膜必须平整，漆层牢固，主要表面应无明显流漆、皱纹和脱落等缺陷。塑料制件表面光滑，色泽均匀，不应有明显的斑痕、气泡、划痕及凹陷。油漆件经盐雾试验后进行渡层，主要表面上每平方分米面积的锈迹不多于 2 个，非主
24、要表面上每平方分米面积的锈迹不多于 4 个，每个锈点、锈迹的面积不得大于 1mm2。塑料件经过湿热试验后，其表面不应该有变形和凹陷，同时要保持色泽的鲜艳，其中试件的边缘、角落、小孔不应出现变形和收缩，油漆件不应该有严重的油漆脱落。本科生毕业论文- -92.3 电机的选定2.3.1 吸入效率的选定=(P1/P2 )100% （2-1）效率（吸入效率） ； P1吸入功率；P2输入功率；表 2.1 吸入效率规格表规格 W =250吸入效率 在具体标准中 24%根据表2.1确定：=24%。2.3.2 风量的选定表 2.2 真空度规格表规格w 250 250 400 500 600 700 800真空度Pa - 4900 9310 9600 11270 12250 13700标准规定吸尘器在额定的电压，额定的频率下运转，其最小的真空度不小于表2.2中的值。根据设计要求：Hs=10000Pa ，即电机的规格要求在大于等于600w 。2.3.3 输入功率的选定根据图 2.2 所示：当 Hs=10000 PaQ=0.8m3/min； P1=16.6710-3Hs.Q （2-图2.2 空气数据曲线
