打磨机设计说明书

1产品设计课程设计说明书设计题目：带碎屑袋的手持打磨机设计工程机械学院工业设计25010801班设计者：王璐希杨兵兵魏马丁指导老师：张伟社2目录一.市场调查1．手持式打磨机概述··········································第3页2．现有的手持式打磨机的缺陷··································第3页3．使用打磨机的安全要点······································第3页4．打磨机设计要点············································第3页二、设计过程1．现有的打磨机内部结构分析：·································第4页2．逆推法建立打磨机功能树····································第9页3．绘制结构功能图············································第10页4．相似性评价整合功能元的解··································第11页5.单一指标筛选··············································第14页6.方案组合···················································第16页三、方案筛选1．原理解相容性评价··········································第17页2．方案评价··················································第18页（1）评价目标权重计算（2）建立手持打磨机评价表（3）原理方案确定（4）原理方案优化3．最终方案确定··············································第21页四、最终方案展示··········································第25页五、心得体会··············································第26页六．参考文献···············································第27页3一、市场调研：1.手持式打磨机概述手持式电动打磨机是一种机械化工具，它以电动机作为动力，通过传动机构驱动工作头进行工作。手持式电动打磨机，结构轻巧，携带方便。手持式电动打磨机具有以下特征：（1）结构复杂。电动工具既要满足手感要求，还要考虑美感；不同地区客户的区域性差异、不同的手型大小都得考虑在内。因而90%的外观都是复杂的自由曲面。（2）安全性要求高。图1-1：打磨机图片（3）设计周期短。企业为了在市场中能占据优势，每一款产品从市场调研、概念设计、结构设计到定型、模具图及二维图，需要在短时间内完成2.现有的手持式打磨机的缺陷：（1）从飞轮、被打磨的物体中高速飞溅出颗粒，飞轮的转速可能大于1600米/分钟，可能对使用者造成意外伤害；（2）如果打磨产生的火花点燃附近的可燃物，会发生爆炸或火灾；（3）长期重复使用和不舒服的工作姿势，导致骨胳与肌肉的功能紊乱；（4）砂轮片外露，容易割伤使用者；（5）噪声导致听力下降；（6）吸入打磨产生的粉尘，造成人体伤害。。3.使用打磨机的安全要点（1）砂轮片:A.如果砂轮片破损严重或有裂纹，必须立即更换；B.如果砂轮片曾经被摔过或重击过，即使无裂痕，也绝对不能使用；（2）防护罩:A.如果防护罩不在正确位置，打磨机不能使用；（3）打磨机的使用:A.总是双手使用手持式打磨机；B.使双手远离高速旋转的砂轮；C.重复使用；D.适当用力；E.避免长时间处于振动状态；F.尽量保持腕关节平直；G.尽量减少不舒服姿势；图1-2：打磨机使用配套工具4.打磨机设计要点（1）定位：设计目标的确定首先取决于市场的定位，即专业工具还是家用工具。这两种工具最4明显区别在于使用寿命。专业电动打磨机可能每一天被使用4～6个小时，而且每天都可能被使用。而家用工具可能一个月才使用一次，甚至一年一次。重要的是，专业人员依靠专业工具谋生，工具的失效就意味着时间或金钱的损失。（2）技术要求：和其它工业产品的开发过程一样，在打磨机的设计过程中，设计师、工程师和市场营销人员相互合作，不断地交换思想。因此，设计项目的初始阶段就要清楚的了解技术要求。设计的过程在一开始可能是定位于创造全新的产品。然而通常情况下，设计过程往往是对现有产品进行革新。（3）人机因素：手持式打磨机的使用方式决定人的因素是设计的关键问题。使用者要牢牢把握工具，实现用力推或压，并精确地控制工具的运动。工具可能被举过头顶，也可能置于膝下或身体一侧。工具可能间歇工作，也可能不间断地工作。这些因素决定工具设计中的人机工程学是极为重要，尤其是在使用者和工具长期直接接触的手柄。手柄设计的成败直接决定产品的兴衰。因此手柄的触感和把持的舒适感必须优良。设计者通过人机工程计算，合理布置手柄的位置，使得使用者的前臂和轴向力在一条直线上。手柄设计的舒适感是关键要素之一，但不是全部。其它人机工程因素必须考虑，如工具重量，重心平衡，开关位置，扣动开关的力度，震动和噪音，操作者视线，碎屑飞溅方向，风口朝向等等。以上任何方面的缺失都会导致该工具在使用者心目中的负面影响。因此必须通盘考虑人机因素，使工具能够帮助使用者干净利落地完成工作。（4）安全安全是电动打磨机设计必须考虑的重要因素。使用打磨机有很多潜在的危险，如磨头的断裂，漏电等等。即使工具在非工作状态，依然存在危险，大部分电动工具具有较大的重量，因此工具从高处跌落很可能使人受伤。要解决这个问题，首先要知道使用者弃用安全装置的原因。然后尽可能地改善设计，另一类安全措施就是强制使用安全装置。不管设计者付出多大努力，电动工具的安全性还是由使用者正当的操作来决定。二、设计过程1.现有的打磨机内部结构分析：通过对现有的手持打磨机的分析，针对打磨机的各个零件进行功能定义，并归纳、编辑。利用逆推法，首先对对现有的、不同的多款手持打磨机进行拆解，分析其每个零件的结构与功能，见表2-1。表2-1：打磨机结构分析5A.1.电动手柄2.主动轮3.电机主体4.从动轮5.手柄连杆6.操作手柄7.连杆8.砂带9.第一连板10.张紧弹簧11.第二连板6B1壳体2轴3打磨片4轴承壳5孔6定子7转子8偏心轴承9送风器10轴承11轴承壳12冷却翅片13开关14孔15控制单元16外罩17抽吸管道18柔软部分19碎屑袋20偏心轴7D892、逆推法建立打磨机功能树先分析总结手持式打磨机单个零件所实现的功能元，又由于一些功能元需要若干零件配合才能实现，也需要对一些零件进行组合，逐一罗列所有功能元之后，确保所有功10能元能够最终组合并且实现手持式打磨机的总功能，然后将各个功能元相互整合，整合为次级分功能，再将分功能整合为总共能，得到手持式打磨机的动能树，如下：固定磨具去除固体保护磨具磨掉固体传送碎屑保护碎屑除尘储存碎屑引导气体过滤控制开关打磨材料控制调节提供能源能源处理保护输送能量传动传送人力造型防护连接与支承3.绘制功能结构图为了表述手持式打磨机的技术过程以及与周围环境的关系，根据之前得到的的功能树，考虑各个功能元之间的逻辑关系，分级处理分功能、功能元，分功能与功能元通过洗衣机的功能结构图，如图2-1所示的形式，从整体把握，物质、能量、信息的流程，使同级分功能、上级分功能、下级分功能相互联系。图2-1手持式打磨机功能结构图113.分析现有产品，汇总各个功能元的解通过前面进行的各个工作步骤之后，我们得到了手持式打磨机的总共能、分功能、功能元之间的关系，也就是手持式打磨机的输入与输出以及内部的转换，接下来，针对不同分功能进行功能元求解。为了得到发散，充分的解，我们对现有的、不同的多款洗衣机进行拆解，分析其每个零件的结构与功能，并将各功能元的解进行汇总，按照不同的功能元进行分类。通过对现有的产品进行拆分，将各个零件按照其所实现的不同功能元进行汇总，通过功能元求解，经选择与变异，得到一些功能元载体的备选方案，得到下表2-2：表2-2：功能元的解汇总一级功能元二级功能元功能元的解（零件代号）去除固体去除固体B-3,D-5,A-8,E2-2,C-1保护磨具D-14,D-20,D-19,D-7,D-13,C2-3,E2-1,E1-2固定磨具C2-2,A-7,A-9,A-11,G1-15,G-)除尘传送碎屑C2-1,C2-9,C3-1,G1-6,X2保护碎屑D-18,D-12,B-16,C2-9储存碎屑C1-6,B19,G1-7引导气体C2-1,C2-9,C3-1,B9,B17,E3,E4-a,E4-b,E4-c,E4-d过滤C3-4控制控制开关D-1,B-13,D-29,E2-5,E5-6,G1-9调节D-23,D-27能源提供能源D-4,B6,B7,C1-9,A-3保护D-5,B-12输送能量D-21,D-22,D-23,D-24,D-26,B-15,E5-7,G1-10,G1-8传动D-9,D-10,B-2,B-20,G1-12.G1-13,A2,A4,G4,G5,C1-7,B-4,B-10,B8造型传送人力D-2,G1-2,G1-3,B-18,A-1,A5,A6,F-17,E5-5,G3-1,G3-2防护D-2,D-3,D-6,B-1,E5-2连接与支承D-56,B-1,B-16,A-12,E5-2,F-12124．相似性评价，整合功能元的解：由于部分功能元的解具有相似性，需要将他们进行整合，减少方案数目。(1)功能元：去除固体分析：对磨具形状相似的磨头进行整合。表2-3：磨头形式筛选评分表B-3A-8D-15C-1C2-2B-310A-8510D-158510C、-165710E2-2767910通过小组对功能元的解进行相似性评价，E2-2与C-1两个解的相似度较高，将其整合为一个解。B-3与D-15相似性较高，整合为一个解。（2）功能元：固定磨具分析：对相似的固定磨具的结构形式进行整合。表2-4：固定形式筛选评分表C2-2A7-11G1-15G2C2-210A7-11510G1-159510G285910通过小组对该功能元的解进行相似性评价，G1-15滑动底板与C2-2塑料圆盘固定磨具的结构形式高度相似，故整合为1个。G2与G1-15结构相似，故将其整合。（3）功能元：传动碎屑分析：引导气体的原理是否相似表2-5：引导气体的构建筛选评分表B9+B17+B5C2-1+C2-9+C3-1E4E3B9+B17+B510C2-1+C2-9+C3-1710E49610E397910B9+B17+B5与E3仅仅是放置位置的不同，在功能原理上是相同的，故将其整合。且E3与E4主要结构相似，故整合。（4）功能元：储存碎屑分析：形状的相似度表2-6：储存碎屑形式筛选评分表C1-6B-19G1-7C1-610B-19810G1-7891013C1-6吸尘箱与C1-17吸尘盒形状相似，而且功能相同，故整合。B-19碎屑袋子与C1-6，G1-17材质不同，功能结构相似，故整合。（5）功能元：保护碎屑分析：结构相似的进行整合。表2-7：保护碎屑结构筛选评分表B6+B7D-4C1-9A-3B6+B710D-49.510C1-99510A-395710D-18防尘罩与D-12需要整合，而且形状相同，B-16外置，在磨具安装上与D-18，D-12形状相似，故将其整合。（6）功能元：提供动能分析：对功能原理以及结构相似的进行整合表2-8：提供动能筛选评分表C1-4+C1-5+C1-7D-9+D-10B-2+B-4+B-10+B-22+B-8A2+A4E2-3+E5-3G1-13C1-4+C1-5+C1-710D-9+D-10710B-2+B-4+B-10+B-22+B-869.510A2+A477710E2-3+E