工程创新思维与方法大作业

工程创新思维与方法

新

型

吊

扇

题目新型吊扇

专业及班级工业工程1001

一,选题名称：

新型吊扇

二，选题背景

1 研究的必要性：

随着生活水平的不断提高，人们越来越重视身体和精神方面的享受。寒冷的冬天，暖气进入千家万户，炎热的夏天，+-8风扇，空调逐渐进入人们的生活。随着天气的逐渐转热，制冷设备又掀起一波畅销热潮。

目前，电风扇市场上的产品价位主要集中分布在100元~800元之间，以台式扇、落地扇、升降扇、气流扇、空调扇等机型为主。艾美特、美的等一线品牌的电风扇产品在市场上，分布都比较齐全。相对于一线品牌而言，二线品牌的企业在产品的分布上就或多或少的存在着“隐形空间”，诸如富士宝偏重于空调扇产品的研发与推广。要想在艾美特、美的主导的市场上分一杯羹，产品型号的完善分布是不可忽缺的重要环节。电风扇企业可从两方面着手：

（1）、从做价格产品向做产品价格过渡：做产品价格意味做有核心技术、有竞争力的产品，可以提高产品售价；

(2)、从做产品价格再向做品牌产品过渡：做品牌产品意味做有自主品牌、自主知识产权的产品，可以获得持续的产品销售溢价。

电风扇的功能正在向便捷，健康，节能等方面发展。在外观上更加新颖，亮丽，富有美感。当然这些都是针对城市这个大市场的。

各类风扇各有千秋。吊扇是最传统的，历史最悠久的风扇，它有着风力均匀，自然的优点，受到广大顾客的喜爱。其缺点也是十分突出的：不便于移动，扇叶上附着的灰尘不便于清除。台式扇相比吊扇而言，易于移动，扇叶上的灰尘便于清除，缺点是风力太过集中，长时间对着吹对身体极为不好。周围很多人都抱怨台式扇把人吹的腰疼，肩膀阴天不适等。因此在农村很多人还是倾向于用吊扇。

由于吊扇扇叶上的灰尘不便于清除，给用户带来了很多困扰。扇叶上那令人讨厌的灰尘总给人一种不卫生的感觉。签于此，发明一种易于除尘的吊扇是很必要的。

2 同类产品分析：

(1)吊扇的工作原理：吊扇主要由扇叶、扇头、悬吊装置及调速器组成。吊扇的扇叶普遍采用1.5-2mm的铝板冲压成型，多为三叶长条形结构。扇头是吊扇的核心部件，由定子、转子、滚珠轴承和上下端盖等组成。吊扇电动机目前一般多采用单相交流电容运转式电动机。它与台扇和落地式电风扇不同之处是采用封闭式外转子结构。这种结构的特点是定子固定在电动机中间，外转子绕定子旋转，从而带动与之相连接的扇头和外壳一起转动。风叶安装在扇头外壳上，随着扇头外壳的旋转送风。吊扇的调速器通常是采用电抗式调速开关盒来控制的，开关分别接到电抗器的各个抽头上，以调节加于电风扇电机的端电压，使电机在不同电压下获得不同的转矩，从而得到不同的转速，达到调速的目的。目前很多家庭采用电子调速器来实现电风扇无级调速，使用时，先打开电源，使电风扇电机在高速挡启动，待启动完毕后，用户可根据需要调节风量。

(2)吊扇的性能：吊扇的风力均匀柔和，自然清新不会给人带来各种身体上的不适，特别适合老年人使用。现在的吊扇更加美观轻盈，节能省电，使用更加便捷，款式多样，能够满足用户的个性化需求。

(3)吊扇的结构特点:吊扇结构紧凑，占用空间小。扇叶和扇头分离，易于运输，安装方便。

现有吊扇的不足之处在于扇叶上附着的灰尘难以清理。我们的新型吊扇很好的克服了这一不足之处，它利用遥控实现扇头的升降，便于处理扇叶上的灰尘进行清理。扇头的升降通过可伸缩杆，弹簧和电磁继电器实现，在电磁继电器闭合时在磁性力作用下，伸缩杆卡扣收缩，扇头在自身重力作用下下降，弹簧起到缓冲作用，下降到最低点断开电磁继电器。清理完毕后，在外力，弹簧力，重力作用下上升，最终在卡扣的作用下扇头固定好。

三、方案总体描述，拟实现的功能与应用场合及特点

1 总体描述：

我的产品是基于上课时，老师说的风扇的打扫问题而展开的。现在的风扇清理是一个

比较严重的问题。针对这个问题，我利用所学过的知识，提出了一下设想：

我们将风扇的叶片做成可以伸缩的，当我们使用时，我们可以通过电控按钮将风扇的叶片伸展出来，当不用的时候，叶片可以收回去。这样就避免过大的面积与空气接触，这样风扇上面的灰尘就会少很多。我们为了便于清理风扇，将风扇的杆设置成可以伸缩的。工作过程是这样的:伸缩杆通过卡扣连接，正常情况下，卡扣张开伸缩杆处于收缩状态；清理电扇叶时，通过遥控开关使电磁继电器处于通电状态，此时电磁铁具有磁性，在磁力作用下，卡扣收缩，伸缩杆在扇头重力与弹簧弹性力作用下伸长，使扇头下降，然后进行灰尘清理工作。清理完后，断开电磁继电器，用力伸缩杆上升。

图（1）新型吊扇使用时的效果图

2 拟实现的功能：

在炎热的夏天，吊扇可以给你带来清新柔和的自然风，给你带来凉爽，让你舒舒服服度过炎热的夏天。添加升降功能后，便于处理扇叶上面的污垢，给你带来焕然一新的感觉，同时使房间看起来更加清洁卫生。给爱好清洁的人以视觉上的享受，让好奇的孩子们尽情享受看风扇时那种快感，再也不怕被扇叶上的灰尘迷眼啦。并且我们可以在风扇的主体上面画一些画，这样可以美化我们的房间。

3应用场合与特点：

清理扇叶上的灰尘是一种具有挑战性的工作，腿脚灵活的人勉强可以胜任这一工作，但也是相当的危险；而年迈的老人只能棍子上绑一扫把，草草一扫了事。而遥控升降吊扇可以轻松解决这一难题，使人们的新年过的喜气洋洋。因此该产品可用在广大家庭中，比起台式电风扇更加舒适安全。吊扇产生的风力均匀柔和，不会对人的身体健康带来危害，是一种安全舒适的家电产品，给人的夏天送来丝丝凉意，让人轻松舒服的度过炎热

的夏天。总之，遥控升降吊扇可用于大多数家庭，尤其是家中有老人的家庭，老人的健康是全家人的福气。考虑到高端市场主要被空调老大哥占领，遥控升降吊扇主要针对中低端市场。而全球大多数人还是处于中低收入水平，因此中低端市场大有可为。吊扇价格低廉，耗能少，安全舒适的特点是它在中低端市场占有一席之地。

四、工作原理与结构

1吊扇工作原理示意图如图1所示：

图（2）

吊扇工作原理是：通电线圈在磁场中受力而转动。能量的转化形式是：电能转化为机械能，同时由于线圈有电阻，所以不可避免的有一部分电能要转化为内能。

叶片伸缩：在吊扇的内部装上一个滑轨，里面装有液压式的支柱，当按下伸缩开关时，液压支柱将叶片伸展出去，这样就可以按下风扇转动的按钮。

遥控升降部分原理为：通过遥控开关控制电磁继电器的电路连通与断开，当电路连通时，电磁继电器具有磁性，吸引卡扣使其收缩，扇头在自身重力与弹簧弹性力的作用下下降，当下降到最低点时，断开电磁继电器开关，清理扇叶上的灰尘；清理完毕后，扇头在外力和弹性力的作用下上升，在最高点时，卡扣张开，伸缩杆

不能伸长，扇头固定。此时就可以正常工作。

图（3）可伸缩杆

2分析计算：

一层楼的高度大约在3~4米，普通吊扇悬杆长度大约为0.5米，普通人身高1.7米，初步估算伸缩杆长等于弹簧长，大约等于3~4—0.5—1.7=0.8~1.8米。

吊扇重力大约为100牛，在清除灰尘时尽量使吊扇受力平衡。因此有弹簧刚度大约为100除以0.8~1.8等于55~125。学生教学楼层高大约为4米，因此为学生教学楼安装时，伸缩杆与弹簧长取为1.8米，为普通用户安装时一般取为1米。

3.使用时的注意事项：

大家在使用的时候不要将水溅到开关上面，在清理的时候，不要用湿抹布进行清理。遥控板放置在高处，不要放到小孩可以够到的地方。擦灰尘时断开电源，以防发生触电事故。扇头下降时，远离扇头正下方，以免撞伤。

五、总结

在设计的过程中用到了课程中学到的很多思维方法。如联合组合法，将液压支柱与吊扇联合起来，想到了可升降的吊扇；逆向思维法，正常情况是想到用手臂的外延功能来清除灰尘，比如用棍棒绑扫把来清除灰尘，升降吊扇将扇头下调来清除灰尘；学科交叉联想，用到物理学中的电磁继电器和遥控开关；提问法，提出问题分析解答；打破思

维定式法，逆向思维就是打破思维定势的一种等等。创造技法，比如在原有产品上附加新的功能，联想组合法等技法。

学习完这门课程，给我最大的其实就是我们每一个人都可以进行创造，每个人都有不同的思维方式，我们可以运用不同的方法进行创造。在上课期间，同学们都能积极的发言，这样调动了大家的学习积极性。我在这门课上，学习了许多新的知识，对我以后的工作，学习，生活都有很大的帮助。我感觉这门课程在大学期间是很有必要的一门课程。这篇论文的写作，对我以后的毕业设计有一定的作用，我们再也不会盲目的去写论文了。也谢谢老师对我们的教诲。我诚恳的说声：老师，您辛苦了。

六、参考文献：

1《普通行为创造学》（第三版）庄寿强著

2《机械设计》（第四版）1996 邱宣怀著

3《机械工程材料》第二版赵程杨建民主编