电动剃须刀的结构设计

本科毕业设计（论文） 题 目： 电动剃须刀的结构设计 学 院：_专 业：_姓 名：_学 号：_指导教师：_2016年5月11日 摘 要 电动剃须刀使我们日常生活中常见的重要的生活工具之一。电动剃须刀主要由外壳(包括电池盒)、电机、上盖、下盖和剃须头等等组成。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。 本次毕业设计的题目是电动剃须刀机械结构的设计，该电动剃须刀机械结构的设计，在一定程度上面能够对后续的关于该设备的研发有一定的参考价值，后续也要不断地完善该电子产品的相关机械性能。关键词：电动剃须刀；上盖；结构；设计Abstract This article is about the mechanical structure of electric razor design, first of all on the mechanical structure of electric razor made brief overview; followed by analysis of the electric shaver mechanical standard parts selection principles and calculation methods; then calculated based on these design criteria and selection method in accordance with the given parameters requires selection of design; then the choice of mechanical structure of electric razor, the major components are checked. In the end, the installation and maintenance of the mechanical structure of the electric razor is simple. At present, the mechanical structure of the electric razor is moving in the direction of high quality, high speed and low friction. In the design, manufacture and application of mechanical structure of electric razor, at present our country and the overseas advanced level compared to still have a large gap, the domestic in the design manufacturing mechanical structure of electric razor process there are a lot of problems. The topic of this graduation design is the design of the mechanical structure of electric razor, the electric shaver mechanical structure design, in the certain degree above can has certain reference value to the follow-up of the equipment research and development, but also the follow-up to constantly improve the electronic products related to the mechanical properties. Key words: mechanical structure of electric razor; quality; structure; electronic products 目 录摘要IAbstractII1 引言1 1.1研究的目的和意义1 1.2本课题研究的内容2 1.3国内外发展现状4 1.4电动剃须刀的背景2 1.5电动剃须刀的种类42 机械结构的设计6 2.1结构方案图的确定8 2.2工作原理9 2.3电动剃须刀的结构设计8 2.3.1上盖的结构设计9 2.3.2下盖的结构设计9 2.3.3外盖的结构设计9 2.3.4电动剃须刀的刀头9 2.4机械传动部分的设计计算11 2.4.1电机的计算133 电动剃须刀中主要零件的三维建模13 3.1外盖的三维建模14 3.2剃须刀上盖的三维建模15 3.3剃须刀下盖的三维建模17 3.4电动剃须刀的三维建模184 设计总结19结 论21致 谢22参考文献23 1 绪论1.1 研究的目的和意义 当今任何一个国家，若其要在综合国力上取得优势地位，就必须在科学技术上取得优势。90年代以来，随着以计算机技术为支柱的信息技术的发展，世界经济格局发生了巨大的变化，逐步形成了一个统一的一体化市场，经济循环加大、加快，市场竞争日趋激烈。同时，工业产品由传统的机械产品向机电一体化产品、信息电子产品开发时把面向产品的创新性、外观造型、人机工程等的设计提高到了一个新的高度，从而也迫切要求对产品设计的研究能有进一步的突破，以提高企业形象、产品设计水平和市场竞争力。正因如此，工业设计领域的研究逐渐受到了国内学者的关注。特别是近几年来，随着计算机软硬件技术的日新月异，计算机图形学、计算机辅助设计、多媒体等技术的发展和CAD/CAM、UG软件应用的逐步深入，现代产品设计理论与方法的研究有了长足的进步。随着现代化工业的高速发展，产品的功能、结构日趋复杂，新产品的更新换代周期不断缩短，设计工作在产品的整个生命周期中占据了越来越重要的地位。事实上，虽然开发中设计本身所花的费用仅占产品总成本的5%左右，但新产品的开发费用中约有80%取决于设计过程，因而产品的设计阶段己被视为提高整个生产效率的瓶颈，对于生产系统的整个生产率起着举足轻重的作用。因此，伴随着现代化工业的发展，计算机辅助设计也得到了迅速的发展和普及。而参数化技术是当前UG技术需要的研究的领域之一。参数化设计一般是指设计对象的结构比较定型，可以用一组参数来约定尺寸关系，参数的求解较简单，参数与设计对象的控制尺寸有显式的对应，设计结果的修改受到尺寸驱动。参数化设计技术以其强有力的草图设计、尺寸驱动修改图形功能，成为初始设计、产品建模及修改系列设计、多方案比较和动态设计的有效手段。为了能够更直观、更全面地反映设计意图，可在计算机内部建立相应的三维实体模型。并且，在三维模型的基础上可以进行零件装配等高级的计算机辅助设计工作。而UG是美国参数技术公司研制的CAD/CAM软件，它具有以上强大功能，因此本课题具有很重要的实际研究意义。本课题设计的电动剃须刀结构设计正是运用UG的独特造型设计功能来实现的。 我国生产的电动剃须刀机械结构结构简陋，剃须效率始终不高，虽然经过几十年的发展，近期产品的质量较早期有所提高。但受国产配套件质量及设计水平等的影响，我国目前生产的电动剃须刀机械结构的总体水平与进口产品及港口用户的要求仍有较大差距，电动剃须刀机械结构的生产也是如此，为满足市场需求，开发出一种新型的电动剃须刀机械结构势在必行！ 相信此种电动剃须刀机械结构的出现将会大大提高胡须的剃须能力和质量，为企业的生产的年产能方面，以及经济效益方面能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了电子产品工业的不断发展。 综上所述，结合自身所学和本次所选课题的难易度，觉得无论是在知识层面还是在软件的运用技能上面，该课题很适合我，加之本课题来源于当今社会机械工业胡须剃须设备的创新和更新换代基础之上，通过设计出电动剃须刀机械结构，从而来满足当今社会胡须剃须设备不足的缺陷，并且能够在一定程度上为后续的电动剃须刀机械结构的发展起到一定的参考价值和借鉴作用。1.2 本课题研究的内容 本次设计主要针对电动剃须刀机械结构进行设计，从电动剃须刀机械结构的整体方案出发，然后具体细化出具体内部结构，其具体内部结构主要包括以下几个方面：（1）到图书馆里查阅大量相关知识的资料，搜集出各类电动剃须刀机械结构的原理及结构，挑选相关内容记录并学习。（2）通过具体的设计任务要求，认真分析电动剃须刀机械结构的结构与参数；（3）确定电动剃须刀机械结构的总体方案；（4）确定电动剃须刀机械结构的具体结构组成；（5）电动剃须刀机械结构的装配图、零件图的绘制；（6）设计说明书的编写和整理；1.3 国内外发展现状 当今任何一个国家，若其要在综合国力上取得优势地位，就必须在科学技术上取得优势。90年代以来，随着以计算机技术为主的信息技术的发展，世界经济格局发生了巨大的变化，逐步形成了一个统一的一体化市场，经济循环加大加快市场竞争日趋激烈，从而也迫切要求对产品设计的研究能有进一步的突破，为了缩短产品的设计周期、提高生产的质量、降低生产成本，就需要在产品的设计阶段进行预测。计算机辅助设计，将难以用语言表达的复杂的机械结构，应用多媒体技术以多样化的方式表现在屏幕上，达到了以直观和形象的形式学习机械设计知识的目的。90年代后随着CAD技术的发展，其系统性能提高，价格降低，UG开始在设计领域全面普及，成为必不可少设计工具，UG之所以在短短的时间内发展如此迅速，是因为它是人类在20世纪取得的重大科技成就之一，它几乎推动了一切领域的设计革命，彻底改变了传统的手工设计绘图方式，极大的提高了产品开发的速度和精度。应用UG技术业时行产品设计，能使设计、生产维修工作快速成而高效地时行，所带来的经济效益是十分明显的。UG技术的发展与应用水平己成为和衡量一个国家的科学技术现代化和工业现代化的重要标志。近几年来，随着计算机技术的飞速发展，UG技术己经由发达国家向发展中国家扩展，而且发展的势头非常迅猛因为当今世界工业产品的市场竞争，归根结底是设计手段和设计水平的竞争，发展中国家的工业产品要在世界市场占有一席之地，就必须采用UG技术。我国UG技术的研究和开发工作起步相对较晚，自80年代开始，CAD技术应用工作才逐步得到了开展，随后UG也有了应用，国家逐步认识到开展UG应用工程的必要性和可靠性，并在全国各个行业大力推广UG技术，同时展开UG技术的开发和研制工作。随着UG技术的不断研究，开发与广泛应用，对UG技术提出越来越高的要求，因此UG从本身技术的发展来看，其发展趋势是集成化、智能化、和标准化。也只有不断完善，创新才能在日益激烈的竞争中立于不败之地。 1978年，美国的施耐化公司将新开发的电动剃须刀机械结构应用到该公司的子公司-一个专业生产电动剃须刀的电子公司，经过几年的运行，为该公司创造了不菲的利润。随着技术的发展，能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代电动剃须刀机械结构的经验基础上，开发出了性能更佳，质量更好的电动剃须刀机械结构。当前，全世界各大机械人厂商为了提高产品的竞争力，都大力进行电动剃须刀机械结构的研发工作。现在国外等著名电动剃须刀机械结构的品牌中，都有电动剃须刀机械结构的销售，全世界电动剃须刀机械结构的应用越来越广泛。有一点值得注意的是，电动剃须刀机械结构的市场，由最初的日本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此电动剃须刀机械结构是当今胡须生产加工企业比配的设备已经成为主要趋势。西方资本主义国家有巨大的电动剃须刀机械结构销售市场，该工业是西方资本主义国家的机械工业之一。 目前国外特别是美国正在考虑发展电动剃须刀机械结构的功率最大化，产能最优化的问题。自“九五”期间电动剃须刀机械结构的开发和研制已经被列入美国的重大科技攻关计划，以跟踪世界技术的发展和开发适合美国机械工业发展的电动剃须刀机械结构。 我国从1980年开始生产电动剃须刀机械结构，于3年后自行设计制造出不同功力的电动剃须刀机械结构之后，为了适应胡须生产厂家的需要，二十世纪初期，又制造了各种大功率的电动剃须刀机械结构。为了满足剃须刀生产工业发展需要，我国于1970年研制了大型电动剃须刀机械结构。也曾设计制造顶部单缸液压电动剃须刀机械结构，并装有自动调整装置，经过多年实践摸索，于80年代研制轻液压电动剃须刀机械结构，经运转实践证明效果很好。近几年又研制出PX1400/170电动剃须刀机械结构，其设计能力为1750th/，实际达到2508th/，是设计值的1.6倍。1.4 电动剃须刀的背景 电动剃须刀：利用电力带动刀片，剃剪胡须和鬓发的整容电器。1930年在美国问世。电动剃须刀按刀片动作方式分为旋转式和往复式两类。前者结构简单，噪声较小，剃须力适中；后者结构复杂，噪声大，但剃须力大，锋利度高。旋转式电动剃须刀按外形结构又可分为直筒式、弯头式、带电推剪式和双头式几种。前两种结构较简单，后两种较复杂。电动剃须刀按原动机型式可分为直流永磁电动机式、交直流两用串激电动机式和电磁振动式3类。1.5 电动剃须刀的种类 目前电须刀采用的剃须系统主要有两种：网膜式和旋转式。从运动原理上讲，前者是通过刀头左右往复运动，剃掉胡须，由于刀头在往复运动中不断加速、减速，使用时震动和噪声较大；电动剃须刀旋转式剃须系统呈中央旋转运作，圆周运动能连续不断的进行单向切剃胡须，不仅使剃须更干净彻底，不会对胡须拉扯而产生不适，而且操用宁静无震动，剃得更舒适服贴。另外，电须刀是否具有浮动刀头、贴面调校等功能也是选择时应注意的。按刀头大致分为两种1.旋转式 相对来说旋转式剃须比较宁静，有种绅士的感觉。它对皮肤损害较小，一般不会引起出血。转式剃须刀在超强的动力下，无论你的胡须多么粗密都能瞬间清除。旋转式电动剃须刀按外形结构又可分为直筒式、弯头式、带电推剪式和双头式几种。前两种结构较简单，后两种较复杂2.往复式 往复式是通过刀头往复左右运动使胡须在刀头和网膜的作用下被剃掉，适合比较粗短的胡须。由于刀头在使用中不断加深，所以噪声较大。往复式剃须还装有剃长胡须和鬓角的剃刀。按外形可以分为直筒式剃须刀，弯头式剃须刀，卧式剃须刀双头式剃须刀。按剃须方式分为手动剃须刀，电动剃须刀。2 机械结构的的设计2.1 结构方案图的确定 本次设计的电动剃须刀机械结构属于电子产品的一种，电动剃须刀外观采用曲线形式，复合人体工程学，主要由上盖、下盖、剃须刀头、微小型直流电机、等等组成。该电动剃须刀机械结构采用统一动作、协调控制的原则，通过安装在剃须刀内部的微小型直流电机驱动剃须刀头转动从而来完成人们胡须的剃净，该剃须刀采用单片机控制系统控制电机的转动从来实现自动剃须。通过实际考证，此种机构可行。其总体方案图如下图1-1所示：1-1 总体方案图2.2 工作原理该电动剃须刀机械结构采用统一动作、协调控制的原则，通过安装在剃须刀内部的微小型直流电机驱动剃须刀头转动从而来完成人们胡须的剃净，该剃须刀采用单片机控制系统控制电机的转动从来实现自动剃须。2.3 电动剃须刀的结构设计2.3.1上盖的结构设计本次设计的电动剃须刀上盖采用塑料模具制作而成，采用曲线形状，这样便于人们手持，符合人体工程学原理。以下即为该电动剃须刀的零件图纸：2.3.2下盖的结构设计下盖与上盖是配合起来，才能构成电动剃须刀的主体，通常材料采用PVC，利用塑料模具注塑而成，下图即为下盖的零件图： 2.3.3外盖的结构设计 外盖是是盖在剃须刀外面的盖子，通常为了达到一致，也是采用塑料制作，一下即为外盖的零件图：2.3.4电动剃须刀的刀头 电铸网罩（也称静刀、固定刀）是电剃须刀的关键部件，不得有裂纹和变形。其电动剃须刀中刀刃是否锋利是最主要的，它关系到剃须刀的使用寿命，最好能试一下，是否安全剪剃，不要选购有拉毛刺激的剃须刀。根据不同的供电方式接通电源，使电剃刀运转，静听其运转动态，噪声低、声音和谐、平稳就是合格的电剃刀。将电剃须刀的开关反复开关几次，看其接触是否良好，如有外接电源插头，也要检查其接触是否可靠。电动剃须刀是否能把胡子刮干净，最重要因素就是刀头。刀头设计得当，可以让刮须子成为一种享受。目前，市面上出售的剃须刀的刀头大致可分为涡轮式、错刀式和网膜式三种。1.涡轮式刀头 利用旋转的多层刀片将胡子刮除，这种刀头设计是目前剃须刀最为普遍采用的。2.错刀式刀头 利用两块金属刀片交错震动的原理，将胡子推入沟槽内刮除。3.网膜式刀头 利用密集的网膜设计，产生快速的震动，将细小的胡渣刮除。刀头是否犀利，直接影响到剃须的效率。此外，刀头数目的多寡也是一个决定性的因素。早期电动剃须刀的刀头采用单刀头设计，无法彻底地将胡子刮干净。随着技术设计的进步，目前已经开发出双刀头及三刀头的设计，以获得更佳的剃须效果。双刀头的电动剃须刀一直有相当好的剃须效果，但对于细小胡渣或是下巴的曲线角度比较不容易刮除。为解决这个问题，新产品增加了“第三刀”的设计，即在两个刀头之间增加第三个刀头，在双刀头陷入肌肤时，第三个刀头将刮不到的胡渣彻底的刮除干净。同时，“第三刀”符合电动剃须刀人体工学设计，可以达到完全清除下巴死角胡子的效果。2.4 机械传动部分的设计计算2.4.1 电机的计算 根据剃须机的要求，应考虑电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和额定功率、工作方式，在决定电动机功率时考虑到电动机的发热，允许过载能力启动能力等问题，现选用比较适合的微小型直流电机，这是由于Y系列直流电机的功率等级和安装尺寸与国外同类型的先进产品相当，因而具有与国外同类型产品之间良好的互换性，供配套出口及引进设备替换。选取功率为10W，额定电压：220V，频率：50HZ ,额定转速为3000rpm，额定转矩2.3N.m，型号为Y100-2，电动机选用三角型启动方法启动。 具体的电机设计计算如下:1、确定运行时间本次设计加速时间 负载速度（m/min）有速度可知每秒上升50mm，电机转速 3.负载转矩式中：4.电机转矩启动转矩必须转矩S为安全系数，这里取1.0。 根据计算和特性曲线以及电机基本参数表，我们选用电机型号为92BL-2015H1，电机额定功率为200w，额定转矩为1.3N.m，最大转矩为2.6N.m，额定转速为3000r/min。3 电动剃须刀中主要零件的三维建模3.1外盖的三维建模3.2剃须刀上盖的三维建模 3.3剃须刀下盖的三维建模 3.4电动剃须刀的三维建模4 设计总结 通过本次设计,让我学习到了许多知识，特别是对传动机构的应用方面，是我收获最大的地方。为了此次毕业设计。花费了我好多精力。同时，也让我学到了好多知识。 在相关的实际问题的讨论中，我的导师总是孜孜不倦的引导着我，帮助着我。每周一次的进度检查和问题讨论，促使我在正确的道路上大步前进，不仅工作的按时保质保量的完成得到了保证，我本人的研究能力，工作的态度也得到了充分的锻炼和提高。这些宝贵的品质影响着我，毫无疑问，它们对我以后的工作，学习，生活都会起到深远而长久的良好影响。也能为人生打下一个夯实地基础！在具体的研究设计过程中，同学们也在平日的学习与生活中提供了无私与周到的帮助，充分用他们的工作热情感染着我，鼓励着我，让我少走了很多弯路，再次一并致谢！另外也感谢我的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。 结 论 时间如流水，转眼我的毕业设计总算要完成了，通过本次设计,让我学习到了许多知识，特别是对传动机构的应用方面，是我收获最大的地方。在相关的实际问题的讨论中，我的导师总是孜孜不倦的引导着我，帮助着我。每周一次的进度检查和问题讨论，促使我在正确的道路上大步前进，不仅工作的按时保质保量的完成得到了保证，我本人的研究能力，工作的态度也得到了充分的锻炼和提高。这些宝贵的品质影响着我，毫无疑问，它们对我以后的工作，学习，生活都会起到深远而长久的良好影响。也能为人生打下一个夯实地基础！ 在具体的研究设计过程中，同学们也在平日的学习与生活中提供了无私与周到的帮助，充分用他们的工作热情感染着我，鼓励着我，让我少走了很多弯路，再次一并致谢！另外也感谢我的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。 最后，感谢学校各位领导与老师给了我在滨海学院学习生活四年以及参加这次毕业设计的宝贵的锻炼机会，它使我深刻认识到在知识的汪洋大海面前我是多么无知和微不足道。这是一个最好的时代，也是尊重知识，充分学习知识，掌握知识的时代。只有持续的不间断地学习，才不会在激烈的竞争中落后于别人，也才能用自己的真才实学为社会做出自己应有的贡献。知识是无止境的，无价的，我愿在求真的道路上下而求索！致 谢 在此论文完成之际，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。通过近半年的设计计算，查找各类电动剃须刀机械结构的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。参考文献【1】 吴宗泽主编机械设计实用手册第一版北京：化学工业出版社1999【2】 濮良贵、纪名刚主编电动剃须刀机械结构的设计第七版北京：高等教育出版社2001【3】 张裕中主编食品加工技术装备第一版北京：中国轻工业出版社2000【4】 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