吹風(fēng)機(jī)三維造型設(shè)計(jì)【SW三維圖】
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摘要
在現(xiàn)代機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件結(jié)合三維CAD技術(shù)開發(fā)的的產(chǎn)品精度高、質(zhì)感好、形象逼真、色彩豐富。SolidWorks自1993年問世以來，以其優(yōu)異的性能，強(qiáng)大的功能，靈活的可靠作性和創(chuàng)新性，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、建筑、電子、航天、化工等工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域，在與同類軟件的激烈競(jìng)爭(zhēng)中確立了其三維CAD主流設(shè)計(jì)軟件的地位。該軟件簡(jiǎn)單實(shí)用，操作方便，是許多工程技術(shù)人員的首選，也是目前最為流行的三維CAD軟件之一。
本設(shè)計(jì)以SolidWorks為平臺(tái)，對(duì)吹風(fēng)機(jī)進(jìn)行了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及建模，主要進(jìn)行了吹風(fēng)機(jī)的外型設(shè)計(jì)、元件的尺寸選擇及計(jì)算、主要結(jié)構(gòu)件的受力分析等。本設(shè)計(jì)根據(jù)吹風(fēng)機(jī)的原理完成了吹風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品造型，而且在Solidworks中進(jìn)行了模擬仿真運(yùn)動(dòng)及受力試驗(yàn)分析，不僅提高了設(shè)計(jì)效率，也大大縮短了設(shè)計(jì)周期。
在本次吹風(fēng)機(jī)的三維建模中，我分別用到了拉伸、切除、掃描、放樣、鏡像、陣列等方法繪出了外殼、電機(jī)、扇葉、馬達(dá)等重要部件。
關(guān)鍵字：三維建模 吹風(fēng)機(jī) SolidWorks
Abstract
In modern mechanical product design, application of computer software with the accuracy of
product development of 3D CAD technology is high, good texture, vivid and colorful. SolidWorks since its inception in 1993, with its excellent performance, powerful function, flexible reliable and innovative, widely used in the field of machinery, construction, electronics, aerospace, chemical engineering design, in the fierce competition with the similar software established the 3D CAD main flow status of software design. The software is simple, easy to operate, is the choice of engineering and technical personnel, is currently one of the most popular 3D CAD software.
The design uses SolidWorks as the platform, the hair dryer for product structure design and modeling, mainly for the hair dryer design, the size of the component selection and calculation, the main structure of the stress analysis. This design according to the principle of blower completed the hairdryer structure design and product modeling, and on the software of Solidworks, the motion simulation and stress test analysis, not only improve the design efficiency, and greatly shortened the design cycle.
The hair dryer in the three-dimensional modeling and I were used tensile, resection, scanning, lofting, mirror and array of methods to draw the important parts of the casing, a motor, fan blades, a motor.
Keywords: 3D modeling blower SolidWorks 目 錄
摘要 I
1緒論 1
1.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 1
1.2 SolidWorks軟件簡(jiǎn)介 1
1.2.1 SolidWorks功能描述 2
1.2.2 COSMOSworks簡(jiǎn)介 3
1.3造型設(shè)計(jì)概念 3
1.4 本次設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容、目的 4
2 產(chǎn)品概述 4
2.1 吹風(fēng)機(jī)定義 4
2.1.1 吹風(fēng)機(jī)工作原理與用途 4
2.1.2 吹風(fēng)機(jī)構(gòu)造組成 4
2.2吹風(fēng)機(jī)的分類 5
3 吹風(fēng)機(jī)產(chǎn)品調(diào)研分析 5
3.1吹風(fēng)機(jī)發(fā)展史 5
3.2吹風(fēng)機(jī)的行業(yè)現(xiàn)狀 5
3.3吹風(fēng)機(jī)未來趨勢(shì) 5
4吹風(fēng)機(jī)的外觀設(shè)計(jì) 7
4.1吹風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)理念 7
4.2吹風(fēng)機(jī)外觀色彩 7
4.3吹風(fēng)機(jī)外觀形狀 8
5 吹風(fēng)機(jī)三維造型繪制 9
5.1殼體造型 9
5.1.1新建零件文件 9
5.1.2草圖繪制 9
5.1.9完成外殼創(chuàng)建 11
5.2吹風(fēng)機(jī)的裝配 13
5.2.1新建組件文件 13
5.2.2裝配零件 13
5.2.3裝配效果圖 14
6 基于SolidWorks的動(dòng)畫制作技術(shù) 15
6.1 SolidWorks軟件動(dòng)畫制作原理 15
6.2 SolidWorks軟件動(dòng)畫制作的方法 16
6. 2.1 簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫 16
6.2.2 路徑動(dòng)畫 16
6.2.3 視像屬性動(dòng)畫 16
6. 2.4 基于相機(jī)的動(dòng)畫 16
6.2.5 使用模擬單元的動(dòng)畫 17
6.2.6 裝配體動(dòng)態(tài)剖切動(dòng)畫 17
?6.2.7 VBA編程動(dòng)畫 17
致 謝 20
III
1緒論
1.1 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)是指利用計(jì)算機(jī)及其圖形設(shè)備幫助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。 在設(shè)計(jì)中通常要用計(jì)算機(jī)對(duì)不同方案進(jìn)行大量的計(jì)算、分析和比較，以決定最優(yōu)方案；各種設(shè)計(jì)信息，不論是數(shù)字的、文字的或圖形的，都能存放在計(jì)算機(jī)的內(nèi)存或外存里，并能快速地檢索；設(shè)計(jì)人員通常用草圖開始設(shè)計(jì)，將草圖變?yōu)楣ぷ鲌D的繁重工作可以交給計(jì)算機(jī)完成；由計(jì)算機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生的設(shè)計(jì)結(jié)果，可以快速作出圖形，使設(shè)計(jì)人員及時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)作出判斷和修改；利用計(jì)算機(jī)可以進(jìn)行與圖形的編輯、放大、縮小、平移和旋轉(zhuǎn)等有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)加工工作。
CAD技術(shù)就是利用計(jì)算機(jī)的軟硬件服務(wù)設(shè)計(jì)者對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行規(guī)劃、分析計(jì)算、綜合、模擬、評(píng)價(jià)、繪圖和編寫技術(shù)文件的設(shè)計(jì)活動(dòng)，其特點(diǎn)是將設(shè)計(jì)人員的思維、綜合分析和創(chuàng)造能力與計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)算、巨大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和快速圖形生成等能力很好的結(jié)合起來。這樣在工程設(shè)計(jì)和機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，許多繁重的工作，例如非常復(fù)雜的數(shù)學(xué)和力學(xué)計(jì)算，多種設(shè)計(jì)方案的提出，綜合分析比較與可對(duì)計(jì)算、處理的中間結(jié)果做出判斷、修改，以便更有效的完成設(shè)計(jì)工作。因而CAD技術(shù)能極大的提高工程機(jī)械和機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量，減輕設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)，縮短設(shè)計(jì)周期，降低產(chǎn)品成本，為開發(fā)新產(chǎn)品和新工藝創(chuàng)造有利的條件。
現(xiàn)代CAD設(shè)計(jì)軟件已經(jīng)不再是替代于手工繪圖的一種工具，而是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)手段的變革。隨著計(jì)算機(jī)軟硬件的技術(shù)日益完善，CAD技術(shù)得到迅猛的發(fā)展。CAD技術(shù)由傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單二維繪圖發(fā)展到今天基于特征的三維參數(shù)化造型和變量化造型設(shè)計(jì)技術(shù)，它深刻影響社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)技術(shù)。
一個(gè)完整的CAD系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)硬件和軟件兩大部分所組成的。CAD系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，是由硬件和軟件協(xié)調(diào)作用的結(jié)果，硬件是實(shí)現(xiàn)CAD系統(tǒng)功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，然而如果沒有軟件的支持，硬件也無法發(fā)揮作用的，二者缺一不可。
CAD技術(shù)作為20世紀(jì)杰出的工程技術(shù)成就之一，現(xiàn)已受到世界各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的普遍高度重視，已被廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、航海、機(jī)械、電子、建筑、紡織以及藝術(shù)等各個(gè)工程和產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域，并產(chǎn)生了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前，CAD技術(shù)的應(yīng)用水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志，也是衡量一個(gè)企業(yè)的技術(shù)水平的重要標(biāo)志。
1.2 SolidWorks軟件簡(jiǎn)介
SolidWorks軟件是在總結(jié)和繼承了大型機(jī)械 CAD 軟件的基礎(chǔ)上, 在 Windows 環(huán)境下實(shí)現(xiàn)的全參數(shù)化三維實(shí)體造型軟件， 它具有強(qiáng)大的零件設(shè)計(jì)、 鈑金設(shè)計(jì)、 管理設(shè)計(jì)、 繪制二維工程圖、 支持異地協(xié)同工作等功能， 能使零件設(shè)計(jì)、 裝配設(shè)計(jì)和工程圖保持時(shí)刻的全相關(guān)和同步。同時(shí)SolidWorks具有良好的開放性和兼容性。它不僅可以向下兼容二維AUTOCAD，使得以前采用AUTOCAD軟件進(jìn)行的設(shè)計(jì)得以繼續(xù)使用和轉(zhuǎn)化，同時(shí)還可以與許多其它專業(yè)軟件（如有限元分析軟件Ansys、數(shù)據(jù)加工軟件Camworks、數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)SmarTeams、三維實(shí)體設(shè)計(jì)軟件UG、PRO/E等）無縫集成為功能十分強(qiáng)大的CAD/CAE/PDM系統(tǒng)，完全能勝任大型工程與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、分析、制造和數(shù)據(jù)管理。目前，各類用戶不僅在SolidWorks的強(qiáng)大功能進(jìn)行各類專業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)也在不斷探索SolidWorks的二次開發(fā)技術(shù)，從而力求擴(kuò)展SolidWorks的功能并使其用戶化、專業(yè)化。
1.2.1 SolidWorks功能描述
草圖：SolidWorks草圖可以插入?yún)⒖紙D片，圖線可以自由拖動(dòng)，自動(dòng)解算，自動(dòng)標(biāo)注，自我修復(fù)。
配置：SolidWorks獨(dú)特的配置功能迅速展示不同設(shè)計(jì)方案，以及零件不同狀態(tài)，比如：能夠迅速獲得零件毛坯形態(tài)和尺寸，不僅僅為設(shè)計(jì)，更延伸到對(duì)工藝過程的支持。
陣列：除了常見的規(guī)則陣列，更含有草圖驅(qū)動(dòng)、特征驅(qū)動(dòng)、曲線驅(qū)動(dòng)、數(shù)據(jù)文件驅(qū)動(dòng)等多種陣列能力，比如：僅僅用一個(gè)曲線驅(qū)動(dòng)陣列，就能模擬電纜拖鏈的動(dòng)態(tài)占位效果。
多實(shí)體建模：多實(shí)體建模為復(fù)雜模型建造帶來更多的實(shí)用手段，甚至能像裝配那樣移動(dòng)、重組實(shí)體，完美地實(shí)現(xiàn)零件插入零件的復(fù)合造型。
特型造型：SolidWorks獨(dú)特的特型造型功能極大提高了藝術(shù)造型的能力與效率，比如：僅僅使用平直線條的簡(jiǎn)單造型，迅速就能轉(zhuǎn)化為曲面模型。
鈑金：強(qiáng)大的鈑金功能含有多種造型模式，能完成復(fù)雜鈑金件的快速建模，比如：放樣鈑金造型能夠展平含有復(fù)雜曲面的鈑金件，為相關(guān)工藝準(zhǔn)備提供迅捷支持。
曲面造型：全面而富于特色的曲面工具，豐富的選項(xiàng)，甚至能完成動(dòng)物、運(yùn)動(dòng)鞋那樣的復(fù)雜模型，僅僅一個(gè)填補(bǔ)曲面的功能，令許多費(fèi)力費(fèi)時(shí)的曲面修補(bǔ)變得如此輕松。
焊件功能：僅僅選擇路徑即可快速完成型材組構(gòu)焊件，自動(dòng)生成下料清單，并統(tǒng)計(jì)材料類型與長(zhǎng)度等等。
材質(zhì)紋理：快速獲得重量、重心等數(shù)據(jù)，甚至不用渲染，僅僅使用表面紋理即可獲得滿意的真實(shí)視覺效果。
尺寸關(guān)聯(lián)：通過建模過程中設(shè)定的關(guān)鍵數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。比如：當(dāng)改變軸承的型號(hào)時(shí)，相關(guān)的軸徑、軸承座等零件自動(dòng)變化，無須單獨(dú)修改。
自定義資源：含有多種項(xiàng)目的自定義資源極大地提高設(shè)計(jì)效率，比如：在軸上開一個(gè)圓頭建槽，或是在管端生成一個(gè)法蘭，僅僅通過拖放、選參數(shù)、確定等三到五次鼠標(biāo)點(diǎn)擊即可完成。
裝配：僅僅是拖放即可自動(dòng)建立合適的配合關(guān)系，智能零部件與扣件還能自動(dòng)調(diào)整參數(shù)以適應(yīng)裝配需要，天生就具備動(dòng)態(tài)模擬的能力，甚至能模仿真實(shí)碰撞致動(dòng)的效果。多達(dá)四十萬件的大型裝配也通過了測(cè)試。使用圖塊，在裝配中更方便地進(jìn)行自頂而下的設(shè)計(jì)工作，使得總體布局草圖兼?zhèn)浜?jiǎn)潔靈活而詳細(xì)的能力。
工程圖：零件與裝配體的工程圖都是自動(dòng)投影生成，自動(dòng)填寫標(biāo)題欄，可控地自動(dòng)投影尺寸，還能根據(jù)不同的配置，給出零件不同狀態(tài)的工程圖，為工藝準(zhǔn)備帶來極大便利。并且完全支持圖層、線型等二維CAD能力，并能生成二維CAD可讀的文件。
數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：SolidWorks配有豐富的數(shù)據(jù)接口，含有自動(dòng)修復(fù)模型能力，它所能夠打開以及轉(zhuǎn)出的數(shù)據(jù)格式也許是最多的，比如：它能直接打開PRO/E文件，并讀取特征使之成為可編輯的SolidWorks模型。
另外除了這些基礎(chǔ)的功能，專業(yè)版或者高級(jí)版還有許多的輔助高級(jí)功能，比如:專業(yè)版中包含PDMWorks（工作組級(jí)數(shù)據(jù)管理工具）、SolidWorks Toolbox（支持自定義的零件庫）、eDrawings Professional（完全版設(shè)計(jì)交流工具）、Photoworks（具有專業(yè)水準(zhǔn)的渲染工具）、Featureworks（獨(dú)特的，把別的CAD模型轉(zhuǎn)化為自有參數(shù)模型的工具）、SolidWorks Animator（動(dòng)畫制作工具）、3D Instant Website（在網(wǎng)頁上發(fā)布三維模型）等等；高級(jí)版中包含COSMOSWorks Designer（專業(yè)級(jí)有限元分析工具）、COSMOSMotion（運(yùn)動(dòng)分析工具）、SolidWorks Routing（管路線纜輔助設(shè)計(jì)工具）等功能。
1.2.2 COSMOSworks簡(jiǎn)介
COSMOS是一套強(qiáng)大的有限元分析軟件。早期的有限元技術(shù)高高在上，只有一些國(guó)家的部門如宇航，軍事部門可以使用，而此后的一些有限元分析軟件也都存在界面不友好、難學(xué)難用的缺點(diǎn)，且要求的設(shè)備昂貴。雖然用的范圍大了一些，但也都是集中在大學(xué)和一些研究機(jī)構(gòu)，只有少數(shù)專業(yè)人員才能有機(jī)會(huì)接觸，普通的工程師可望而不可及。然而自COSMOS出現(xiàn)后，有限元分析的大門終于向普通工程師敞開了，把高高在上的有限元技術(shù)平民化，它易學(xué)易用，簡(jiǎn)潔直觀，能夠在普通的PC機(jī)上運(yùn)行，不需要專業(yè)的有限元經(jīng)驗(yàn)。普通的工程師都可以進(jìn)行工程分析，迅速得到分析結(jié)果，從而最大限度地縮短設(shè)計(jì)周期，降低測(cè)試成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加大利潤(rùn)空間。
做為世界上最快的有限元分析軟件，COSMOS采用FFE技術(shù)使得復(fù)雜耗時(shí)的工程分析時(shí)間大大縮短。COSMOS提供了多場(chǎng)/多組件的復(fù)雜裝配分析，從而大大簡(jiǎn)化工程師的勞動(dòng)，使得分析能夠更好地模擬真實(shí)情況，結(jié)果也就更精確。
COSMOS主要功能模塊（產(chǎn)品）： COSMOSWorks ， COSMOSDesignSTAR ，COSMOSMotion ，COSMOSFloworks ，COSMOSM GeoStar 。其中COSMOSWorks 、COSMOSMotion、 COSMOSFloworks做為標(biāo)準(zhǔn)插件集成在SolidWorks中，整個(gè)的使用界面完全是Solidworks的風(fēng)格，只須簡(jiǎn)單的操作，便可進(jìn)行分析。
COSMOS/Works是完全整合在SOLIDWORKS 中設(shè)計(jì)分析系統(tǒng)的，提供壓力、頻率、約束、熱量，和優(yōu)化分析。為設(shè)計(jì)工程師在SolidWorks的環(huán)境下，提供比較完整的分析手段。憑借先進(jìn)的快速有限元技術(shù),工程師能非常迅速地實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模的復(fù)雜設(shè)計(jì)的分析和驗(yàn)證，并且獲得修正和優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的必要信息。分析的模型和結(jié)果和Soli -dWorks共享一個(gè)數(shù)據(jù)庫，這意味著設(shè)計(jì)與分析數(shù)據(jù)將沒有繁瑣的雙向轉(zhuǎn)換操作，分析也因而與計(jì)量單位無關(guān)。在幾何模型上，可以直接定義載荷和邊界條件，如同生成幾何特征，設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)庫也會(huì)相應(yīng)地自動(dòng)更新。計(jì)算結(jié)果也可以直觀地顯示在SolidWorks精確的設(shè)計(jì)模型上。這樣的環(huán)境操作簡(jiǎn)單、節(jié)省時(shí)間，且硬盤空間資源要求很小。
COSMOS/WORKS是SolidWorks家族最熱銷的分析解決方案，尤其適合于那些有分析需求但是缺乏相關(guān)有限元專業(yè)知識(shí)的工程師們的需要。COSMOS/WORKS集功能強(qiáng)大、計(jì)算精確和簡(jiǎn)單好用三大特點(diǎn)為一身，能夠讓工程師們?cè)谝惶熘畠?nèi)開始設(shè)計(jì)分析，并且迅速得到分析結(jié)果。COSMOS/WORKS能夠提供廣泛的分析工具去檢驗(yàn)和分析復(fù)雜零件和裝配，它能夠進(jìn)行應(yīng)力分析、應(yīng)變分析、變形分析、熱分析、設(shè)計(jì)優(yōu)化、線性和非線性分析。使用COSMOS/WORKS，工程師可以最大限度地縮短設(shè)計(jì)周期，降低測(cè)試成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加大利潤(rùn)空間。
COSMOS/WORKS提供的功能強(qiáng)大而又快速、精確的設(shè)計(jì)分析工具，確保工程師的設(shè)計(jì)分析更加輕松。
1.3造型設(shè)計(jì)概念
造型設(shè)計(jì)是工程設(shè)計(jì)與美學(xué)藝術(shù)相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。它不在是單純的外形設(shè)計(jì)，而是一種更為廣泛的的設(shè)計(jì)與活動(dòng)。其中不僅包括形態(tài)與藝術(shù)的結(jié)合，而且包括了與實(shí)現(xiàn)此種形態(tài)有關(guān)的材料、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、工藝等方面的技術(shù)性設(shè)計(jì)。在這整個(gè)過程當(dāng)中不僅是形態(tài)、機(jī)構(gòu)構(gòu)造、工藝與使用功能上的統(tǒng)一，也是與設(shè)計(jì)人員心理生理上的協(xié)調(diào)。功能、造型形象以及物質(zhì)技術(shù)條件是構(gòu)成造型設(shè)計(jì)的三大基本要素。
1.4 本次設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容、目的
本次設(shè)計(jì)研究的內(nèi)容就是通過Solidworks來實(shí)現(xiàn)對(duì)吹風(fēng)機(jī)的三維造型設(shè)計(jì)。主要工作有分析吹風(fēng)機(jī)三維造型設(shè)計(jì)的特性，吹風(fēng)機(jī)外觀造型的擬定，創(chuàng)建吹風(fēng)機(jī)三維造型，產(chǎn)生裝配效果圖。在此期間我將利用Solidworks畫出吹風(fēng)機(jī)外殼以內(nèi)部零件等，將會(huì)涉及到基本建模，特征操作，創(chuàng)建裝配體，工程視圖設(shè)計(jì)等知識(shí)。本次設(shè)計(jì)目的就是通過對(duì)吹風(fēng)機(jī)三維造型設(shè)計(jì)，讓我對(duì)Solidworks造型設(shè)計(jì)的基本理論、方法和技巧熟練于心，使我將來進(jìn)行三維設(shè)計(jì)時(shí)能夠迅速的將理論知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用結(jié)合，轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
2 產(chǎn)品概述
2.1 吹風(fēng)機(jī)定義
2.1.1 吹風(fēng)機(jī)工作原理與用途
吹風(fēng)機(jī)通過通電，電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)風(fēng)葉旋轉(zhuǎn)。在通過風(fēng)力把電熱絲產(chǎn)生的熱量由風(fēng)筒前端吹出。此時(shí)吹出的是熱風(fēng)；若選擇開關(guān)不使電熱絲通電發(fā)熱，則吹出的是冷風(fēng)。吹風(fēng)機(jī)就是此來實(shí)現(xiàn)烘干和整形頭發(fā)的目的，但也可供實(shí)驗(yàn)室、理療室及工業(yè)生產(chǎn)、美工等方面作局部干燥、加熱和理療之用。
2.1.2 吹風(fēng)機(jī)構(gòu)造組成
吹風(fēng)機(jī)的種類繁多，但是結(jié)構(gòu)大同小異，基本上都是由外殼、電動(dòng)機(jī)、風(fēng)葉和電熱元件組成。外殼主要是保護(hù)層，其次作為裝飾之用，其要求造型美觀、、殼體牢固、重量輕便，主要由金屬薄板沖制后表面鍍鉻或用工程塑料壓制而成。電機(jī)主要有永磁式電動(dòng)機(jī)和串激式電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)此類速高，多用于軸流式電吹風(fēng)；而感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，多用于離心式電吹風(fēng)。風(fēng)葉一般用塑料制成，設(shè)計(jì)要求出風(fēng)量大、轉(zhuǎn)換功率高、噪音小。電熱元件大多數(shù)用鎳鉻絲纏繞在瓷質(zhì)或云母支架上構(gòu)成，大多數(shù)電熱元件上裝有過熱保護(hù)裝置，并可調(diào)節(jié)加熱溫度。也有新型的吹風(fēng)機(jī)用PTC元件作電熱元件,因?yàn)槠浔旧砭陀羞^熱保護(hù)功能。
2.2吹風(fēng)機(jī)的分類
按外殼材質(zhì)分類：金屬型和塑料型；
按送風(fēng)方式分類：離心式吹風(fēng)機(jī)和軸流式吹風(fēng)機(jī)；
按功率分類：有250W/350W/550W/750W/1000W/1500W/17000W不等；
按電動(dòng)機(jī)種類：永磁式電動(dòng)機(jī)、串激式電動(dòng)機(jī)以及感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)
按使用方式分類：手持式吹風(fēng)機(jī)、支座式吹風(fēng)機(jī)以及掛壁式吹風(fēng)機(jī)
3 吹風(fēng)機(jī)產(chǎn)品調(diào)研分析
3.1吹風(fēng)機(jī)發(fā)展史
1890年一位美國(guó)猶太人受到吸塵器的啟發(fā)發(fā)明了第一個(gè)吹風(fēng)機(jī)，當(dāng)時(shí)的吹風(fēng)機(jī)又大又笨重。直到1920年美國(guó)拉辛通用汽車公司和漢密爾頓海灘有限公司改進(jìn)了吹風(fēng)機(jī)，將其中的大部分材料用塑料取代，使得吹風(fēng)機(jī)真正的變得實(shí)用起來。后來GCE改變的原有設(shè)計(jì)，在其內(nèi)部安裝了馬達(dá)；到了1982年德國(guó)飛利浦公司又采用新型合金材料，使得吹風(fēng)機(jī)變得輕便有堅(jiān)固，到了現(xiàn)在吹風(fēng)機(jī)經(jīng)過了100多年的發(fā)展，吹風(fēng)機(jī)逐漸走向個(gè)性化，環(huán)保化，功能也越來越多，外形更是多種多樣。
3.2吹風(fēng)機(jī)的行業(yè)現(xiàn)狀
近年來吹風(fēng)機(jī)行業(yè)在飛速發(fā)展當(dāng)中，已經(jīng)成為小家電領(lǐng)域中不可或缺的一部分，如今在此行業(yè)中外資品牌把持著大半利潤(rùn)，不過國(guó)內(nèi)品牌也在逐漸追趕當(dāng)中。經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)在這如火如荼的吹風(fēng)機(jī)行業(yè)中普遍存在如下幾點(diǎn)問題.，很多吹風(fēng)機(jī)功能還局限于吹出冷熱風(fēng)，大部分吹風(fēng)機(jī)扇葉噪音過大；電源線不是太短就是太長(zhǎng)，太短可活動(dòng)范圍小，太長(zhǎng)又纏繞在一起；還有很多吹風(fēng)機(jī)溫度控制不穩(wěn)定，有時(shí)不是過高就是過低；還有的吹風(fēng)機(jī)不方便攜帶；最后還有一個(gè)普遍存在的問題就是損害發(fā)質(zhì)。
3.3吹風(fēng)機(jī)未來趨勢(shì)
通過調(diào)研吹風(fēng)機(jī)使用的環(huán)境是多地域，如日常生活中大多數(shù)人在浴室，已有部分人外出旅游也會(huì)攜帶。更具使用環(huán)境大致可分為家用吹風(fēng)機(jī)、美發(fā)用吹風(fēng)機(jī)、以及工業(yè)用吹風(fēng)機(jī)不等，未來的發(fā)展方向必定更加細(xì)分。如今技術(shù)日新月異，納米材料開發(fā)和用途的廣泛，都跟隨著社會(huì)整體需求在適應(yīng)，尤其是節(jié)能、安全和效率、健康以及多功能性，電吹風(fēng)產(chǎn)品技術(shù)也在跟隨著創(chuàng)新和實(shí)用新型組合，而且人們生活水平的提高，不同人群對(duì)吹風(fēng)機(jī)需求程度不同，未來的吹風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)方向更加多元化，吹風(fēng)機(jī)功能不再局限于吹風(fēng)冷熱風(fēng)，如 負(fù)離子電吹風(fēng)，負(fù)離子主要體現(xiàn)健康一面，負(fù)離子廣泛應(yīng)用，自然免不了不電吹風(fēng)實(shí)用組合，負(fù)離子電吹風(fēng)，對(duì)保護(hù)美發(fā)、護(hù)法、養(yǎng)發(fā)等，有著獨(dú)到的作用。同時(shí)負(fù)離子在對(duì)人身體內(nèi)部酸堿均衡起著藥物無法取代的作用。負(fù)離子電吹風(fēng)，吹出的風(fēng)對(duì)空氣起著殺菌消毒，又能沉降空氣中的塵埃。紅外電吹風(fēng)的問世，大大的促進(jìn)了電吹風(fēng)的醫(yī)療功能，紅外對(duì)治療關(guān)節(jié)炎、傷寒感冒，有著奇特的功效。紅外電吹風(fēng)對(duì)頭發(fā)保護(hù)和頭皮的保護(hù)，是傳統(tǒng)電吹風(fēng)無法比擬的功能。紅外電吹風(fēng)在電磁兼容影響極小，所以紅外電吹風(fēng)的健康功能是技術(shù)一次革命。 陶瓷發(fā)熱電吹風(fēng)，更多體現(xiàn)效率和安全，陶瓷電吹風(fēng)，充分應(yīng)用納米技術(shù)，材料高分子組合，其發(fā)熱的效率是傳統(tǒng)的電吹風(fēng)的兩倍以上。傳統(tǒng)的電吹風(fēng)安全系數(shù)只是陶瓷電吹風(fēng)的三分之一都不到的。綜上所述吹風(fēng)機(jī)未來發(fā)張方向大致以下幾點(diǎn)：
吹風(fēng)機(jī)的外觀更加個(gè)性化，從而照顧不同人的不同需求；出現(xiàn)無線吹風(fēng)機(jī)，使其活動(dòng)范圍加大，增加便攜性；開發(fā)出靜音吹風(fēng)機(jī)，減少噪音污染以傷害；集成更多新技術(shù)，減少對(duì)發(fā)質(zhì)損害，關(guān)注個(gè)人健康；產(chǎn)品綠色環(huán)保化，減少對(duì)環(huán)境的污染。
4吹風(fēng)機(jī)的外觀設(shè)計(jì)
4.1吹風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)理念
隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們的生活水平在不斷提高，生活方式也在逐漸改善。今天，在物質(zhì)豐富的情況下，創(chuàng)意、美觀和知識(shí)已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的主導(dǎo)因素，制造商們都在努力，讓消費(fèi)者在眾多的產(chǎn)品中能夠發(fā)現(xiàn)自己的產(chǎn)品，并且忠誠于自己的產(chǎn)品，而唯一的方法就是永遠(yuǎn)以顧客的需求為上。隨著產(chǎn)品功能競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)越來越小，在精神需要方面的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，來自人們生活的感情信息逐漸成為了產(chǎn)品設(shè)計(jì)的最重要的依據(jù)之一。吹風(fēng)機(jī)自1890年代發(fā)展至今，形狀功能已經(jīng)發(fā)生很大變化，其中不乏許多優(yōu)秀的代表作。而在這科技日新月異的時(shí)代，我們需要更多更優(yōu)秀的設(shè)計(jì)來引領(lǐng)這個(gè)行業(yè)。
4.2吹風(fēng)機(jī)外觀色彩
色彩是最有表現(xiàn)力的要素之一，不同的色彩帶給我們的不同的感情。當(dāng)我們看到吹風(fēng)機(jī)外觀的時(shí)候，我們可能不是理性地對(duì)其色彩產(chǎn)生感覺，但是對(duì)它有一種追直接的感情反應(yīng)。色彩具有極強(qiáng)的感情色彩和表現(xiàn)特征，具有強(qiáng)大的精神影響。實(shí)驗(yàn)表明：當(dāng)人們看到一個(gè)物體時(shí)，最初20秒內(nèi)，色彩的成分占80%；兩秒后色彩占60%，形體占40%；五秒鐘后，色彩和形體各占50%，以后這種狀態(tài)將持續(xù)下去。此外，著名的“七秒鐘定律”又告訴我們，面對(duì)琳瑯滿目的商品，人們只要七秒鐘，就可以確定對(duì)這些產(chǎn)品是否有興趣，而這七秒之中，色彩的作用達(dá)到了67%。美國(guó)視覺藝術(shù)心理學(xué)家布魯墨認(rèn)為：“色彩喚起各種情緒，表達(dá)感情，甚至影響我們正常的生理感受。”的確，合理而巧妙的配色，往往能夠喚醒消費(fèi)者的購買欲望，讓產(chǎn)品在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。蘋果公司的成功也讓我們深刻的感受到色彩的感情魅力。因此，色彩在吹風(fēng)機(jī)外觀效果中起著重要的作用。 色彩作為吹風(fēng)機(jī)外觀的要素之一，不僅具備審美性和裝飾性，而且還具備符號(hào)意義和象征意義，這樣才能滿足人們深刻的感情體驗(yàn)。作為視覺審美的核心，色彩深刻地影響著人們的視覺感受和情緒狀態(tài)。人類對(duì)色彩的感覺最強(qiáng)烈、最直接，印象也最深刻。產(chǎn)品的色彩來自于色彩對(duì)人的視覺感受和生理刺激，以及由此而產(chǎn)生的豐富的經(jīng)驗(yàn)聯(lián)想和生理聯(lián)想，從而產(chǎn)生復(fù)雜的心理反映。在吹風(fēng)機(jī)外觀的色彩設(shè)計(jì)中，應(yīng)該考慮包括色相明度、純度以及色彩對(duì)人的生理和心理的影響，色彩還應(yīng)服從于產(chǎn)品的主題，使產(chǎn)品更具生命力，給人強(qiáng)烈的心理感受。不同的色彩及其組合會(huì)給人帶來不同的感受：紅色熱烈、藍(lán)色寧靜、紫色神秘、白色單純、黑色凝重、灰色質(zhì)樸，它們表達(dá)出不同的情緒成為不同的象征。此外，對(duì)色彩的感受還受到所處時(shí)代、社會(huì)、文化、地區(qū)及生活方式、習(xí)俗的影響，反映著人們追求時(shí)代潮流的傾向。
4.3吹風(fēng)機(jī)外觀形狀
好的設(shè)計(jì)外形是銷量的保證，如今在這個(gè)物欲橫流的社會(huì)中更是如此。如何才算是一個(gè)好的設(shè)計(jì)，這取決形狀與色彩的配合。要有好的形狀設(shè)計(jì)，首先與眾不同，這樣才能大同小異的吹風(fēng)機(jī)中脫穎而出；其次要緊跟時(shí)尚潮流，這樣避免更不上時(shí)代而被淘汰；還有就是要生活化，再此基礎(chǔ)上加以升華以感性賦予產(chǎn)品，使其外觀成為充滿人文關(guān)懷的“空筐結(jié)構(gòu)”，不同的觀眾均可以自由地依據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)，在這個(gè)“空筐結(jié)構(gòu)”中，裝進(jìn)自己所感受到的內(nèi)容。還有情趣化的外觀，，體現(xiàn)可愛、活潑、漂亮的風(fēng)格，現(xiàn)今很多此類產(chǎn)品大受年輕一代人的喜愛。
5 吹風(fēng)機(jī)三維造型繪制
5.1殼體造型
5.1.1新建零件文件
打開Solidworks新建零件文件選項(xiàng)，在“子類型”選項(xiàng)組中選擇“零件”單選項(xiàng).在。如圖5-1-1所示：
圖5-1-1 新建零件文件
5.1.2草圖繪制
單擊“草圖”命令，選擇曲面造型，設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度（180度），選擇FRONT平面作為草繪平面，選擇RIGHT平面作為參照平面，方向向右，進(jìn)入草繪界面，繪制如圖5-2-1所示曲線，點(diǎn)擊“確定”按鈕，點(diǎn)擊預(yù)覽窗口出現(xiàn)圖5-2-2所示曲面，點(diǎn)擊確定。旋轉(zhuǎn)出吹風(fēng)機(jī)殼體
圖5-2-1 草繪樣條曲線
圖5-2-2 旋轉(zhuǎn)曲面
5.1.9完成外殼創(chuàng)建
1) 點(diǎn)擊“拔?！泵睿x擇“底面”作為草繪基準(zhǔn)平面，參照方向?yàn)橛?，單擊“草繪”按鈕進(jìn)入草繪平面，繪制如圖5-9-2所示橢圓，單擊“確定”鈕完成草繪。點(diǎn)擊“倒圓角”命令，倒出如圖5-9-4所示的圓角；
2) 點(diǎn)擊“倒角”命令，倒出如圖5-9-5所示的圓倒角；
3) 完成效果圖展示如圖5-9-6。
圖5-9-1 拔模曲面
圖5-9-3 拉伸曲面
圖5-9-4 倒圓角
圖5-9-5 整體效果
5.2吹風(fēng)機(jī)的裝配
5.2.1新建組件文件
點(diǎn)擊“新建”按鈕，選擇“裝配體”如下圖
圖5-1 新建組件
5.2.2裝配零件
依次裝配畫好的零件：殼體、電機(jī)底座、電機(jī)、風(fēng)扇葉、后蓋、前端網(wǎng)格、檔板、開關(guān)按鈕，各零件圖如下圖所示：
圖5-2前殼 圖5-3 風(fēng)殼
圖5-4開關(guān) 圖5-5風(fēng)葉
圖5-6后蓋 圖5-7前端網(wǎng)格
圖5-8電機(jī) 圖5-9擋板
5.2.3裝配效果圖
接著對(duì)裝配圖中各零件進(jìn)行著色，設(shè)置透明度，產(chǎn)生如下效果圖。
圖5-10裝配效果圖
6 基于SolidWorks的動(dòng)畫制作技術(shù)
本文為便于SolidWorks軟件的設(shè)計(jì)產(chǎn)品交流，從SolidWorks軟件動(dòng)畫制作原理入手，對(duì)其動(dòng)畫制作方法進(jìn)行了探討，在此基礎(chǔ)上，論述了SolidWorks中動(dòng)畫制作的基本方法，并以機(jī)械式剪板機(jī)的實(shí)例論證了利用MotionMaaager運(yùn)動(dòng)算例制作動(dòng)畫的效果，得出動(dòng)畫制作有利于產(chǎn)品的協(xié)同設(shè)計(jì)、縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，促進(jìn)產(chǎn)品的宣傳和銷售。
??? SolidWorks軟件是基于Windows操作系統(tǒng)的三維CAD軟件，在航空航天、電子通訊、汽車、模具等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。在SolidWorks 2008以前的各個(gè)版本中，Animator是一個(gè)與SolidWorks完全集成的動(dòng)畫制作插件，目前，Animator已成為SolidWorks軟件的核心模塊，并更名為MotionManager運(yùn)動(dòng)算例。MotionManager將動(dòng)態(tài)裝配體運(yùn)動(dòng)、物理模擬、動(dòng)畫和COSMOSMotion整合到了單個(gè)易于使用的界面中，能夠更方便地制作產(chǎn)品的演示性動(dòng)畫。筆者以SolidWorks為平臺(tái)，對(duì)SolidWorks軟件動(dòng)畫制作技術(shù)進(jìn)行了深入研究。
?
6.1 SolidWorks軟件動(dòng)畫制作原理
??? SolidWorks軟件動(dòng)畫制作就是先建立三維模型，然后通過零部件的外觀漸隱與色彩改變、零部件位置變化或相機(jī)位置改變等方法得到豐富多彩的視覺變化效果。
6.2 SolidWorks軟件動(dòng)畫制作的方法
6. 2.1 簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫
??? 對(duì)實(shí)際產(chǎn)品來說，其運(yùn)動(dòng)可分解為平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)等基本運(yùn)動(dòng)的組合。因此在制作動(dòng)畫之前，需要對(duì)零部件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解，確定運(yùn)動(dòng)零部件的先后次序和零部件運(yùn)動(dòng)改變前的先后位置，然后在SolidWorks軟件中切換至動(dòng)畫制作狀態(tài)，根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)度，沿時(shí)間線拖動(dòng)時(shí)間欄到某一位置，最后移動(dòng)裝配體零部件到該時(shí)刻應(yīng)到達(dá)的新位置。
6.2.2 路徑動(dòng)畫
??? 對(duì)于有復(fù)雜軌跡的運(yùn)動(dòng)來說，利用前述方法就比較困難，必須用路徑配合來制作動(dòng)畫，首先確定零部件運(yùn)動(dòng)所經(jīng)過的系列位置點(diǎn)，然后根據(jù)這些位置點(diǎn)繪制樣條曲線或3D曲線，最后添加路徑配合，通過更改路徑數(shù)值使零部件沿著指定的路徑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。這種方法靈活性較大，可用于生成飛機(jī)翱翔等比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)仿真動(dòng)畫。
6.2.3 視像屬性動(dòng)畫
??? SolidWorks軟件提供的視像屬性非常豐富，包括零部件的視向角度、隱藏和顯示、透明度、外觀變化，這些視像屬性既可以單獨(dú)動(dòng)畫，也可隨零部件的運(yùn)動(dòng)而同時(shí)發(fā)生變化，其操作方法是沿時(shí)間線拖動(dòng)時(shí)間欄到某一位置，然后改變零部件的視像屬性。
6. 2.4 基于相機(jī)的動(dòng)畫
??? 通過移動(dòng)相機(jī)來更改相機(jī)位置、視野、目標(biāo)點(diǎn)位置等相機(jī)屬性，或使用相機(jī)視圖方向來實(shí)現(xiàn)模型運(yùn)動(dòng)，其實(shí)質(zhì)是通過相機(jī)的運(yùn)動(dòng)生成模型視像變化的動(dòng)畫?；局谱鞣椒òǎ孩偈褂面I碼點(diǎn)設(shè)置位置、景深及光源等動(dòng)畫相機(jī)屬性；②通過添加一輔助零件作為相機(jī)橇，將相機(jī)附加到相機(jī)橇的草圖實(shí)體上，利用相機(jī)橇移動(dòng)相機(jī)實(shí)現(xiàn)在動(dòng)畫過程中觀看相機(jī)視圖。
6.2.5 使用模擬單元的動(dòng)畫
??? SolidWorks軟件提供了馬達(dá)、彈簧、引力等簡(jiǎn)單物理模擬工具，它們不考慮零部件大小、質(zhì)量、摩擦力等方面因素，但能夠?qū)α悴考呐鲎策M(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，依據(jù)動(dòng)力學(xué)關(guān)系和裝配體的約束條件來決定零部件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，生成視覺動(dòng)畫。
6.2.6 裝配體動(dòng)態(tài)剖切動(dòng)畫
??? 利用更改透明度或者隱藏零部件能粗略觀測(cè)裝配體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，利用MotionManager能夠記錄模型即時(shí)更新的狀態(tài)，配合裝配體“切除”特征，能夠動(dòng)畫顯示裝配體動(dòng)態(tài)剖切效果，更清晰地顯示產(chǎn)品的具體結(jié)構(gòu)。要建立動(dòng)態(tài)剖切的效果，首先需要一個(gè)輔助零件來控制切除的深度，隨著該零件的位置移動(dòng)，拉伸切除逐漸作用于整個(gè)裝配體，達(dá)到動(dòng)態(tài)切除的視覺效果。
?6.2.7 VBA編程動(dòng)畫
??? SolidWorks軟件為用戶提供了開放的、功能完整的二次開放接口，用戶可以利用Microsoft Visual Basic for Applications(VBA)來改變模型參數(shù)值，使模型發(fā)生實(shí)時(shí)更新，將模型進(jìn)行更新的整個(gè)過程動(dòng)態(tài)錄制下來就形成了動(dòng)畫，該方法非常靈活，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的動(dòng)畫制作。
結(jié)束語
通過這次自行車的SolidWorks設(shè)計(jì)，我對(duì)SolidWorks的二維建模、三維建模、動(dòng)力學(xué)分析等相關(guān)模塊有了很深的了解。在設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)一些小部件的繪制，鞏固了數(shù)字化設(shè)計(jì)課程所學(xué)知識(shí)。自行車的整體設(shè)計(jì)充分的將之前所學(xué)結(jié)合起來，從小到大、從簡(jiǎn)到繁、從雜到精地系統(tǒng)地學(xué)習(xí)與運(yùn)用了一遍。我認(rèn)為這樣的鍛煉時(shí)很有必要也是非常重要的，在我們學(xué)習(xí)工程中是不可或缺的一部分。
經(jīng)過3個(gè)月辛苦忙碌，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題基本告一個(gè)段落。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要通過對(duì)吹風(fēng)機(jī)外殼的三維造型設(shè)計(jì)，讓我系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)了Solidworks的三維設(shè)計(jì)功能，從Solidworks的草圖設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)建模特征、特征編輯和操作、工程建模特征、掃描混合類特征、程序和族表、裝配體創(chuàng)建等內(nèi)容。而且該課題的研究在實(shí)際生活中具有很大的應(yīng)用意義，三維造型設(shè)計(jì)在現(xiàn)在生活中應(yīng)用范圍廣泛，也是工業(yè)生產(chǎn)不可缺少的一部分，所以對(duì)將來從事此類工作有很大幫助?？傮w而言設(shè)計(jì)完成的主要工作有下：
查閱了各種三維設(shè)計(jì)相關(guān)資料，對(duì)三維設(shè)計(jì)內(nèi)容、意義方面有了比較深的認(rèn)識(shí)和理解。闡述了設(shè)計(jì)問題是在怎么樣的情況下提出的，描述了設(shè)計(jì)要完成的任務(wù)，說明了課題研究的目的、意義和采用的研究方法等。
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致 謝
本課題是在我的導(dǎo)師史衛(wèi)成老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。在三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中史老師對(duì)我進(jìn)行了耐心的輔導(dǎo)，幫我解答了設(shè)計(jì)中的疑難問題，并給我介紹相關(guān)的理論、專業(yè)方面的書籍以及在設(shè)計(jì)課題方面難題，使我的設(shè)計(jì)得以順利完成。史老師以其淵博的專業(yè)知識(shí)、獨(dú)到的見解、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，時(shí)刻感染著我。在設(shè)計(jì)過程中，他對(duì)我提出了許多的相關(guān)問題，并總是耐心地給我進(jìn)行詳細(xì)的講解，并對(duì)我的設(shè)計(jì)提出了許多寶貴的意見和建議，使我的設(shè)計(jì)更加完善！
在多次的接觸過程中，史老師還教育我在任何事上都要認(rèn)真負(fù)責(zé)，不可有隨便的想法，為我今后走向社會(huì)打好了心理上的準(zhǔn)備。還要感謝系里的各位老師。正是系里的各位任課老師對(duì)我的精心教育和指導(dǎo)，才使我打下了專業(yè)基礎(chǔ)，為我設(shè)計(jì)的完成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外我還要感謝在全班的給予了我極大幫助的各位同們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意!，謝謝你們!
由于本人水平有限，在設(shè)計(jì)方面欠缺和疏漏在所難免，在此懇請(qǐng)老師和專家給于指導(dǎo)改正，這次設(shè)計(jì)使我得到了很好的鍛煉，自己深感獲益菲淺。
再次感謝畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予我們幫助的所有老師、同學(xué)和朋友！
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外文翻譯資料
機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用研究
1 機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展
機(jī)電一體化是機(jī)械、微、控制、機(jī)、信息處理等多學(xué)科的交叉融合，其發(fā)展和進(jìn)步有賴于相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，其主要發(fā)展方向有數(shù)字化、智能化、模塊化、化、人性化、微型化、集成化、帶源化和綠色化。
1.1 數(shù)字化
微控制器及其發(fā)展奠定了機(jī)電產(chǎn)品數(shù)字化的基礎(chǔ)，如不斷發(fā)展的數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人；而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速崛起，為數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造鋪平了道路，如虛擬設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)集成制造等。數(shù)字化要求機(jī)電一體化產(chǎn)品的軟件具有高可靠性、易操作性、可維護(hù)性、自診斷能力以及友好人機(jī)界面。數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)將便于遠(yuǎn)程操作、診斷和修復(fù)。
1.2 智能化
即要求機(jī)電產(chǎn)品有一定的智能,使它具有類似人的邏輯思考、判斷推理、自主決策等能力。例如在CNC數(shù)控機(jī)床上增加人機(jī)對(duì)話功能，設(shè)置智能I/O接口和智能工藝數(shù)據(jù)庫，會(huì)給使用、操作和維護(hù)帶來極大的方便。隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、灰色、小波理論、混沌與分岔等人工智能技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，為機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展開辟了廣闊天地。
1.3 模塊化
由于機(jī)電一體化產(chǎn)品種類和生產(chǎn)廠家繁多，研制和開發(fā)具有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口、動(dòng)力接口、環(huán)境接口的機(jī)電一體化產(chǎn)品單元模塊是一項(xiàng)復(fù)雜而有前途的工作。如研制具有集減速、變頻調(diào)速電機(jī)一體的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)單元；具有視覺、圖像處理、識(shí)別和測(cè)距等功能的電機(jī)一體控制單元等。這樣，在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，可以利用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊化單元迅速開發(fā)出新的產(chǎn)品。
1.4 網(wǎng)絡(luò)化
由于網(wǎng)絡(luò)的普及，基于網(wǎng)絡(luò)的各種遠(yuǎn)程控制和監(jiān)視技術(shù)方興未艾。而遠(yuǎn)程控制的終端設(shè)備本身就是機(jī)電一體化產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)總線和局域網(wǎng)技術(shù)使家用電器網(wǎng)絡(luò)化成為可能，利用家庭網(wǎng)絡(luò)把各種家用電器連接成以計(jì)算機(jī)為中心的計(jì)算機(jī)集成家用電器系統(tǒng)，使人們?cè)诩依锟沙浞窒硎芨鞣N高技術(shù)帶來的好處，因此，機(jī)電一體化產(chǎn)品無疑應(yīng)朝網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
1.5 人性化
機(jī)電一體化產(chǎn)品的最終使用對(duì)象是人，如何給機(jī)電一體化產(chǎn)品賦予人的智能、情感和人性顯得愈來愈重要，機(jī)電一體化產(chǎn)品除了完善的性能外，還要求在色彩、造型等方面與環(huán)境相協(xié)調(diào)，使用這些產(chǎn)品，對(duì)人來說還是一種享受，如家用機(jī)器人的最高境界就是人機(jī)一體化。
1.6 微型化
微型化是精細(xì)加工技術(shù)發(fā)展的必然，也是提高效率的需要。微機(jī)電系統(tǒng)(Micro Electronic Mechanical Systems，簡(jiǎn)稱MEMS)是指可批量制作的，集微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號(hào)處理和控制電路，直至接口、通信和電源等于一體的微型器件或系統(tǒng)。自1986年美國(guó)斯坦福大學(xué)研制出第一個(gè)醫(yī)用微探針，1988年美國(guó)加州大學(xué)Berkeley分校研制出第一個(gè)微電機(jī)以來，國(guó)內(nèi)外在MEMS工藝、材料以及微觀機(jī)理方面取得了很大進(jìn)展，開發(fā)出各種MEMS器件和系統(tǒng)，如各種微型傳感器（壓力傳感器、微加速度計(jì)、微觸覺傳感器），各種微構(gòu)件（微膜、微粱、微探針、微連桿、微齒輪、微軸承、微泵、微彈簧以及微機(jī)器人等）。
1.7 集成化
集成化既包含各種技術(shù)的相互滲透、相互融合和各種產(chǎn)品不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)化與復(fù)合，又包含在生產(chǎn)過程中同時(shí)處理加工、裝配、檢測(cè)、管理等多種工序。為了實(shí)現(xiàn)多品種、小批量生產(chǎn)的自動(dòng)化與高效率，應(yīng)使系統(tǒng)具有更廣泛的柔性。首先可將系統(tǒng)分解為若干層次，使系統(tǒng)功能分散，并使各部分協(xié)調(diào)而又安全地運(yùn)轉(zhuǎn)，然后再通過軟、硬件將各個(gè)層次有機(jī)地聯(lián)系起來，使其性能最優(yōu)、功能最強(qiáng)。
1.8 帶源化
是指機(jī)電一體化產(chǎn)品自身帶有能源，如太陽能電池、燃料電池和大容量電池。由于在許多場(chǎng)合無法使用電能，因而對(duì)于運(yùn)動(dòng)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，自帶動(dòng)力源具有獨(dú)特的好處。帶源化是機(jī)電一體化產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。
1.9 綠色化
技術(shù)的發(fā)展給人們的生活帶來巨大變化，在物質(zhì)豐富的同時(shí)也帶來資源減少、生態(tài)環(huán)境惡化的后果。所以，人們呼喚保護(hù)環(huán)境，回歸，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，綠色產(chǎn)品概念在這種呼聲中應(yīng)運(yùn)而生。綠色產(chǎn)品是指低能耗、低材耗、低污染、舒適、協(xié)調(diào)而可再生利用的產(chǎn)品。在其設(shè)計(jì)、制造、使用和銷毀時(shí)應(yīng)符合環(huán)保和人類健康的要求，機(jī)電一體化產(chǎn)品的綠色化主要是指在其使用時(shí)不污染生態(tài)環(huán)境，產(chǎn)品壽命結(jié)束時(shí)，產(chǎn)品可分解和再生利用。
2 機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵中應(yīng)用
在鋼鐵企業(yè)中，機(jī)電一體化系統(tǒng)是以微處理機(jī)為核心，把微機(jī)、工控機(jī)、數(shù)據(jù)通訊、顯示裝置、儀表等技術(shù)有機(jī)的結(jié)合起來，采用組裝合并方式，為實(shí)現(xiàn)工程大系統(tǒng)的綜合一體化創(chuàng)造有力條件，增強(qiáng)系統(tǒng)控制精度、質(zhì)量和可靠性。機(jī)電一體化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)中主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：
2.1 智能化控制技術(shù)(IC)
由于鋼鐵具有大型化、高速化和連續(xù)化的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的控制技術(shù)遇到了難以克服的困難，因此非常有必要采用智能控制技術(shù)。智能控制技術(shù)主要包括專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)等，智能控制技術(shù)廣泛于鋼鐵的產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、控制、設(shè)備與產(chǎn)品質(zhì)量診斷等各個(gè)方面，如高爐控制系統(tǒng)、電爐和連鑄車間、軋鋼系統(tǒng)、煉鋼———連鑄———軋鋼綜合調(diào)度系統(tǒng)、冷連軋等。
2.2 分布式控制系統(tǒng)(ＤCS)
分布式控制系統(tǒng)采用一臺(tái)中央機(jī)指揮若干臺(tái)面向控制的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控計(jì)算機(jī)和智能控制單元。分布式控制系統(tǒng)可以是兩級(jí)的、三級(jí)的或更多級(jí)的。利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制。隨著測(cè)控技術(shù)的，分布式控制系統(tǒng)的功能越來越多。不僅可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制，而且還可以實(shí)現(xiàn)在線最優(yōu)化、生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)調(diào)度、生產(chǎn)計(jì)劃統(tǒng)計(jì)管理功能，成為一種測(cè)、控、管一體化的綜合系統(tǒng)。ＤCS具有特點(diǎn)控制功能多樣化、操作簡(jiǎn)便、系統(tǒng)可以擴(kuò)展、維護(hù)方便、可靠性高等特點(diǎn)。ＤCS是監(jiān)視集中控制分散，故障面小，而且系統(tǒng)具有連鎖保護(hù)功能，采用了系統(tǒng)故障人工手動(dòng)控制操作措施，使系統(tǒng)可靠性高。分布式控制系統(tǒng)與集中型控制系統(tǒng)相比，其功能更強(qiáng)，具有更高的安全性。是當(dāng)前大型機(jī)電一體化系統(tǒng)的主要潮流。
2.3 開放式控制系統(tǒng)(OCS)
開放控制系統(tǒng)(Open Control System)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展所引出的新的結(jié)構(gòu)體系概念?！伴_放”意味著對(duì)一種標(biāo)準(zhǔn)的信息交換規(guī)程的共識(shí)和支持，按此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)不同廠家產(chǎn)品的兼容和互換，且資源共享。開放控制系統(tǒng)通過工業(yè)通信網(wǎng)絡(luò)使各種控制設(shè)備、管理計(jì)算機(jī)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)控制與經(jīng)營(yíng)、管理、決策的集成，通過現(xiàn)場(chǎng)總線使現(xiàn)場(chǎng)儀表與控制室的控制設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制一體化。
2.4 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)
鋼鐵企業(yè)的CIMS是將人與生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)、生產(chǎn)管理以及過程控制連成一體，用以實(shí)現(xiàn)從原料進(jìn)廠，生產(chǎn)加工到產(chǎn)品發(fā)貨的整個(gè)生產(chǎn)過程全局和過程一體化控制。目前鋼鐵企業(yè)已基本實(shí)現(xiàn)了過程自動(dòng)化，但這種“自動(dòng)化孤島”式的單機(jī)自動(dòng)化缺乏信息資源的共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理，難以適應(yīng)鋼鐵生產(chǎn)的要求。未來鋼鐵企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是多品種、小批量生產(chǎn)，質(zhì)優(yōu)價(jià)廉，及時(shí)交貨。為了提高生產(chǎn)率、節(jié)能降耗、減少人員及現(xiàn)有庫存，加速資金周轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)、管理整體優(yōu)化，關(guān)鍵就是加強(qiáng)管理，獲取必須的效益，提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。美國(guó)、日本等一些大型鋼鐵企業(yè)在20世紀(jì)80年代已廣泛實(shí)現(xiàn)CIMS化。
2.5 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(ＦBT)
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)(Ｆieｄ Bus Technology)是連接設(shè)置在現(xiàn)場(chǎng)的儀表與設(shè)置在控制室內(nèi)的控制設(shè)備之間的數(shù)字式、雙向、多站通信鏈路。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)取代現(xiàn)行的信號(hào)傳輸技術(shù)(如4～20mA，ＤC直流傳輸)就能使更多的信息在智能化現(xiàn)場(chǎng)儀表裝置與更高一級(jí)的控制系統(tǒng)之間在共同的通信媒體上進(jìn)行雙向傳送。通過現(xiàn)場(chǎng)總線連接可省去66%或更多的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)連接導(dǎo)線。現(xiàn)場(chǎng)總線的引入導(dǎo)致ＤCS的變革和新一代圍繞開放自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線化儀表，如智能變送器、智能執(zhí)行器、現(xiàn)場(chǎng)總線化檢測(cè)儀表、現(xiàn)場(chǎng)總線化PLC(Programmable Logic Controller)和現(xiàn)場(chǎng)就地控制站等的發(fā)展。
2.6 交流傳動(dòng)技術(shù)
傳動(dòng)技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中起作至關(guān)重要的作用。隨著電力技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速技術(shù)的發(fā)展非常迅速。由于交流傳動(dòng)的優(yōu)越性，電氣傳動(dòng)技術(shù)在不久的將來由交流傳動(dòng)全面取代直流傳動(dòng)，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，使復(fù)雜的矢量控制技術(shù)實(shí)用化得以實(shí)現(xiàn)，交流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速性能已達(dá)到和超過直流調(diào)速水平?，F(xiàn)在無論大容量電機(jī)或中小容量電機(jī)都可以使用同步電機(jī)或異步電機(jī)實(shí)現(xiàn)可逆平滑調(diào)速。交流傳動(dòng)系統(tǒng)在軋鋼生產(chǎn)中一出現(xiàn)就受到用戶的歡迎，應(yīng)用不斷擴(kuò)大。
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