科学与财富

基于 solid works 的普通医用眼罩可循环使用的防雾除湿设备

作者:佚名 来源:科学与财富 202021期 时间:2020-11-19

摘 要:近期通过了解国家“抗疫”的艰难形势,与工作在一线岗位的“天使们”,提出一种通过内循环除湿原理,对医护人员经常佩戴的眼罩进行防雾除湿功能的设计。并运用soli...

  摘 要:近期通过了解国家“抗疫”的艰难形势,与工作在一线岗位的“天使们”,提出一种通过内循环除湿原理,对医护人员经常佩戴的眼罩进行防雾除湿功能的设计。并运用solidworks软件对所设计的产品进行三维模型建立,以及功能展示。結果证明本设计合理,防雾除湿设备运行情况良好。既能有效的改善眼罩镜片出现雾气的问题,又能改善医护工作者不分日夜“抗疫”工作带来的眼部与身心的疲惫感。

  Based on solid works, the general medical eye mask can be recycled Anti fog dehumidification equipment

  Liu Hailong, Li Shiming, Guo Rui, Liao Yuhan (Hubei Institute of technology, Huangshi, Hubei)

  [Abstract]: In recent years, through understanding the difficult situation of national "anti epidemic" and working with "angels" in front-line posts, this paper propos- es a design of anti fog and dehumidification function of eye mask often worn by medical staff through the principle of internal circulation dehumidification. And use the solid works software to build the3D model of the designed product, as well as the function display. The results show that the design is reasonable and the anti fog dehu- midification equipment works well. It can not only effectively improve the problem of foggy eye mask lens, but also improve the fatigue of eyes and body and mind brought by medical workers' day and night "anti epidemic" work.

  1、引言

  一场突如其来的疫情防控狙击战在中华大地骤然打响,这是一场没有硝烟的持久战,关系到每个人的生命健康。在这场持久战中,厚重的防疫工具在一个个“冲锋陷阵的战士”身上不亚于“九天玄铁”。传统且有效的防疫眼罩却成了牢笼,密不透风使人难受。佩戴一天的眼罩不仅闷热, 还会产生大量水雾。

  因此如何在较小的空间内,让“抗疫”工作者们更加清晰舒适的工作,便成为一个急待解决的问题。本文针对这种问题设计了一种眼罩防雾除湿系统,通过 solid works 对所设计的机构进行建模,并实现运动仿真。

  2、眼罩防雾设备设计思路

  本次“抗疫”工作时时紧张,不少志愿者“孩子们”也纷纷上阵。他们从来没有机会体验如此紧张的救护工作,同时对于“抗疫”工作者们的工作环境也难以适应和接受。而且,整整一天都佩戴着这种密闭的眼罩,对眼睛的伤害是毋庸置疑的,再加之人体散热所产生的热气一时无法排出,在其中会产生大量的雾气,从而导致视线一片模糊。那么,设计出一款适宜这种高风险,高强度的,同时又能自动散发热量,清新眼部的医用眼罩防雾除湿系统是迫在眉睫的。

  经查阅资料显示,普通医用眼罩的防雾性能是很差的,持续佩戴一天可能会导致头晕眼花;“四珠”眼罩,由于通过4个小孔对眼罩进行透气,使其隔离性能不佳,只适用于防御传染性不高的病毒;至于防雾湿巾,对某些皮肤敏感的工作者来说不仅不是福音,反而是杀手,若不慎入眼,后果不堪设想。

  3、眼罩防雾设备设计

  3.1???? 工作原理

  使用移动电源驱动电路系统,在按压12*12mm 开关后,为空心杯716电机提供动力,将电能转换为空心杯716电机转动的机械能,带动电机上固定的气泵内两个小风扇转动;此时由于小风扇的转动,使进气管内部产生负压强,将眼罩中带有汗渍与有害物质的气体吸入气泵中;同时由于小风扇的转动,使气泵与滤芯之间的连接管道内产生较大压力,能够有效的将吸入气泵的空气挤入滤芯中;空气进入滤芯后,通过熔喷布与吸水树脂吸附,将汗渍与有害物质保留在滤芯中;通过出气管,将过滤后的干燥,干净的空气重新回到眼罩中。

  3.2???? 结构设计

  3.2.1? 底板与壳体设计

  底板后侧贴合额头曲面设计,带给人更多的舒适感;底板上有33*15*0.2的方槽,用于电路板的定位;前面一排凸起间距7mm 为电机架, 后面一排凸起间距8mm 为滤芯架。

  壳体上表面为圆弧形,利用了以最少材料创造最大空间的原理,将内部器件保护紧密;壳体上层的小块能与底板的凸起相互配合,起到把电机与滤芯卡紧的作用;壳体右侧有触摸开关,按下后驱动电路系统,使内循环除雾系统工作。

  底板与壳体使用滑槽连接,关闭时,只需轻轻一推,听见“咔”的一声, 便连接成功。

  3.2.2 固定塞连接设计

  硅胶材质的固定塞,能通过变形塞入底板与眼罩上壁的孔洞中,中间的空洞用来塞入出气管或进气管,不仅能起到固定底板的作用,还能带来很好的密封性,让眼罩的空间更加安全。

  3.2.3 气泵设计

  气泵壳体使用 ABS 塑料,其中的密封圈使用氟化橡胶,壳体卡扣连接,用密封圈对其密封。

  两片扇叶使用304食品级不锈钢材料,大大减轻了扇叶质量,减少电机阻力,从而减少电量消耗。

  4、设计过程

  本次设计中大量运用了曲面与三维曲线造型,先对已有的普通医用眼罩进行建模,然后在此基础上,对自主设计的模型进行建模。

  4.1 普通医用眼罩建模

  使用逆向建模方法,参考网购普通医用眼罩外形对其建模。

  首先利用拉伸与切除拉伸命令对眼眶的大体外形进行建模,利用抽壳命令使壁厚为均值2mm。

  然后将眼罩前表面平面向后偏移2mm,将前表面形状向中间偏移2mm,使用拉伸不合并实体特征对镜片进行建模。

  接着利用眼罩后表面外侧轮廓与内侧轮廓分别对两条圆弧曲线进行扫描曲面,使用三维草图投影形成的曲面轮廓,并通过填充曲面对三维草图填充,最后使用缝合取名命令,将曲面缝合成实体,形成贴合面部的橡胶圈。

  使用投影曲线,将两二维草图曲线相交,形成三维曲线,再将三维曲线套合样条曲线,使线条更加光滑。截面为14*1.5mm 矩形,如此形成的松紧带更加自然,真实。

  4.2 内循环防雾除湿设备设计

  利用医用眼罩橡胶圈上侧曲面,并利用边线为路径,以直线为截面进行扫描曲面;在眼罩前面绘制圆弧与直线形成封闭形状,使用拉伸命令,拉伸到后侧曲面,取消合并实体;利用分割与抽壳命令,绘制出殼体与底板。

  使用拉伸与旋转命令绘制出电路板、12*12开关、716空心杯电机、电源、滤芯、气泵等。

  参考鼓风机风扇外形,使用逆向重建模技术,通过放样命令,对扇叶进行曲面建模,并将曲面偏移2mm,利用三维草图投影出曲面边线,将三维曲线使用填充曲面命令绘制曲面,使用缝合曲面合并实体,将形成的实体环形阵列。

  利用两个二维草图相交形成三维草图,使用扫描命令将同心圆截面扫描成管路实体。

  使用旋转命令,在管路末端绘制固定塞截面。

  5、结束语

  本次设计的是一种医用防护眼罩防雾除湿设备,与其医用眼罩相比不同的是,它不仅仅可以有效在这次“抗疫”中发挥抵御病毒的重要作用, 同时可以无毒无害地进行防雾除湿工作,为医疗工作者带去许多便利和安全的保障。同时,此医用眼罩防雾除湿设备可循环利用,仅需定期更换滤芯即可。本产品能够更好的体现环保,绿色,高效的理念。

  参考文献:

  [1] 蔡于红。塑料转叶零件模具设计研究[J]。现代塑料加工应用,2006,(01):32-41。

  [2] 郑修本。机械制造工艺学[M]。北京:机械工业出版社,1999:248。

  [3] 王格芳,陈国顺,王学明,方兴桥。基于实物逆向工程技术的装备零件设计方法[J]。兵工自动化,2009年04期

  [4] 田竹友,简斌;逆向工程中数据的处理[J];北京机械工业学院学报;2004年02期

  [5] 中研华泰研究院,中国防护眼镜眼罩市场现状分析与投资前景研究报告2019-2025年。2019年5月

  作者简介:

  刘海龙(2000- ),男,湖北理工学院2018级材料成型及控制工程专业学生;

  通讯作者:李士明(1983-),男,硕士,讲师。湖北省黄石市湖北理工学院机电工程学院;

  郭瑞(1999-),男,湖北理工学院2018级材料成型及控制工程专业学生;

  廖宇涵(2001- ),女,湖北理工学院2019级机械类专业学生。

  基金项目:本文系湖北理工学院2020年省级大学生创新创业训练计划项目“一种普通医用眼罩可循环使用的防雾除湿设备的研发”(项目编号 S202010920056)成果之一。

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