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电脑散热器设计
文章来源:www.biyezuopin.cc   发布者:毕业设计网站   发布时间:2018-11-04 13:05:04   阅读:186
font-family: 仿宋; font-size: 10.5pt;">0.2-0.4

3.2 控制部分

1、电机控制线路图,如图(6)

6  电机线路图

2、电路的作用

由于有刷电机的转速受到载荷大小的影响,采用这种电机的风扇在使用过程中容易因为灰尘和润滑不良等原因素造成转速下降甚至停转,对CPU等昂贵部件的安全构成威胁。在电脑故障中,因为风扇转速下降导致的电脑死机、蓝屏和重启动等故障经常发生,其中也有因风扇停转而导致芯片烧毁的案例

变频电机很少出现这些问题,因为其转速只与所设定的频率有关,而与载荷和供电电压无关,无需转速反馈控制,即可实现恒定转速,因此风扇运转的稳定性和可靠性大大增强。

3.3 其他

叶轮扇形

箱体:方形,固定散热口,保护内部部件

4 零部件清单

名称

数量

规格/代号

是否标准件

散热器外壳

1张

 

风机外壳

3张

 

风机叶轮

2根

 

 

电机

3个

DC3162

支撑板

2张

 

电机卡座

3块

 

螺钉

10颗

M6*10

软管

3根

φ20×80

双头螺柱

2根

M6*10

直线电流

500mm

12v

粘结胶

1管

 

档位开关

1个

2档

棒料

1块

 

立铣刀

 

1把

D4R0-0740

 

1把

D4R0-0843

 

1把

D4R0-1357

 

1把

D12R0-2682

 

1把

D16R0-3290

 

盘铣刀

1把

D125R0

 

35°尖刀

1把

 

 

丝锥M4

1把

 

 

外圆刀90°

1把

 

 

端面刀

1把

 

 

 

5工艺设计

5.1 支撑板加工工艺

1)线切割下料板料为310X310mm

2)用φ10立铣刀加工基准面确定基准。

3)测量工件确定毛坯余量。

4)将工件长宽加工至尺寸。

5)加工支撑板两孔系,选择刀具为φ18立铣刀。

6)用φ3.5麻花钻钻孔,φ4的丝锥攻M4螺纹

加工切削参数计算过程如下:

1转速

S=1000×V/(πD)

其中S——主轴转速

V——切削速度(m/min,加工铝件V=20-80m/min)

π≈3.14

D——刀具直径  

S=1000×25/(3.14×10)

≈800

2进给速度

F=S×Fz×n

其中:F——进给速度(mm/min)

S——主轴转速

Fz——每齿进给

n——刀具齿数

F=800×0.2×4

=640

其余计算参照以上过程。

5.2 底板加工工艺

(1) 线切割下料板料为310X310MM

(2) φ125盘铣刀加工基准面确定基准。

(3) 测量工件确定毛坯余量。

(4) 将工件长宽加工至尺寸。

(5) 加工底板孔系,选择刀具为φ3.5钻头。

(6) φ4丝锥进行攻丝

加工切削参数计算过程如下:

公式如下:

1)转速

S=1000×V/(πD)

其中:S——主轴转速

V——切削速度(m/min,加工铝件V=20-80m/min)

π≈3.14

D——刀具直径

 

S=1000×25/(3.14×18)

≈450

2)进给速度

F=S×fz×n       

其中:F——进给速度(mm/min)

S——主轴转速   

fz——每齿进给

n——齿数

F=450×0.2×4

 =360

其余计算参照以上过程

5.3 支架加工工艺

1)线切割下料板料为310X310MM

2) φ10立铣刀加工基准面确定基准。

3) 测量工件确定毛坯余量。

4)用φ11立铣刀加工基准面确定基准。

5) 将工件长宽加工至尺寸。

加工切削参数计算过程如下:

公式如下:

1)转速

S=1000×V/(πD)

其中:S——1000×V/(πD)

S——主轴转速

V——切削速度(m/min,加工铝件V=20-80m/min)

π——3.14

D——刀具直径

S=1000×25/(3.14×10)

 ≈800

2)进给速度

F——S×fz×n       

F——mm/min(进给速度)   

S——主轴转速

fz——每齿进给   

n——齿数

F=800×0.2×4

 =640

其余计算参照以上过程

 

 

6制造与装配

6.1 支撑板

1)用锯条进行下料并测量毛坯尺寸

2)用φ60盘铣刀铣基准面

3)用φ10立铣刀铣平面以及轮廓

4)用麻花钻及φ3.5钻头进行钻孔

5)用立铣刀进行镗孔

6)用φ4丝锥进行攻丝

7)用锉刀去毛刺

所用刀具为φ60盘铣刀、φ10立铣刀、φ3.5钻头、φ4丝锥

6.2 底板

1)用锯条进行下料并测量毛坯尺寸

2)用φ125盘铣刀铣基准面及平面

3)用φ10立铣刀铣轮廓

4)用φ3.5钻头进行钻孔

5)用φ4丝锥进行攻丝

6)用锉刀去毛刺

所用刀具为:φ125盘铣刀、φ10立铣刀、φ3.5钻头、φ4丝锥

6.3 支架

1)用锯条进行下料并测量毛坯尺寸

2)用φ10立铣刀铣基面

3)用φ11立铣刀铣平面

4)用锉刀去毛刺

所用刀具为:φ11立铣刀、φ10立铣刀

6.4装配

1装配过程与方法

(1) 底板的装配

(2) 整体支架的装配

(3) 支撑板的装配

(4) 进口风机电机和侧盖板的装配

(5) 前后盖板的装配

(6) 上盖板的装配

2运动情况

电机带动叶轮旋转,叶轮在旋转中产生风量,风量由进风口进入,在由出风口散出,达到散热的效果。


7存在的问题

(一存在的问题

1、孔的定位基准加工的不是很高,装配时特别困难。

2、风机壳设计太薄了,导致加工中难装夹,而且易变形。

3、加工时没有考虑叶片的正反方向,导致加工错误。

4、设计时未考虑实际情况,导致支撑板未加工。

(二解决办法

1、由于风机壳太薄,在加工的时候只有找合适的垫片辅助,并且在加工的时候小心。

2、叶片方向错误,但是不影响电机带动它运转,所以只能继续使用。

3、由于时间不足,加上支撑板加工难,最后只能去掉支撑板。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8总结

经过了几个月的时间,工件终于完成了。在这几个月中,让我们体会到加工设计的不容易,一个成功的产品要经过许多的程序与步骤才能成功。在设计的时候也要去考虑每个产品的合理性,不能盲目设计,同时也要根据自己的实际情况。

我们小组设计的是散热器,最终确定的是“离心式散热器”,经过无数次的修改,设计的离心式散热器的外形大概出来了。在本次设计中,我们先去图书馆查找资料,制定目标,用word文档写出详细的设计报告;设计零件,描绘图纸,制定出清单表与公艺卡片;对零件进行加工与装配;对本次设计做总结与心得体会。

在加工过程中,我们出现了几个问题,比如:孔的定位基准加工的不是很高,装配时特别困难;风机壳设计太薄了,导致加工中难装夹,而且易变形;加工时没有考虑叶片的正反方向,导致加工错误;设计时未考虑实际情况,导致支撑板未加工。虽然问题都克服了,但是在解决这些问题上我们花了太多的时间。

在加工中,我们小组成员,也学习和巩固了许多的知识。钻孔、钳工、操作锯床是我们以前学习过的内容;铣床与线切割是我们学习到的新知识。相信在小组成员的不断努力下,我们加工出来的产品,一定会得到大家的肯定。虽然在设计离心式散热器中遇到了许多困难,但是小组成员一直不放弃,为着能够设计出好的散热器,设计出自己心中理想的散热器,一直努力着。

在这次设计中,我们要感谢郑浩老师、杨小利老师和陈德航老师的。如果没有老师们的悉心指导与监督,我们也完不成这次的设计任务。同时,也让我在以后的学习和生活中明白了许多。在此,特别感谢老师。


9参考文献

1、离心式与轴流式通风机编写组.《离心式与轴流式通风机》.出版社:水利电力出版社.1979年10月

2、邓祖才  任国强. 《机械制图与识图》.出版社:西南交通大学出版社.2015年5月

3、郑文虎.《刀具材料和刀具材料的选用》.出版社:国防工业出版社.2011年8月20日

4、宋育红  王春玲.《机械设计基础》.出版社:北京理工大学出版社.2012年1月

5、郑志祥.《机械零件》.出版社:北京高等教育出版社.1987年

6、李慧  马正先.《机械零部件结构设计实例与典型设备装备工艺性》.出版社:北京化学工业出版社.2015年3月

7、李军利.《机械零件铣削加工》.出版社:北京机械工业出版社.2011年8月

8、潘承怡  向敬忠  宋欣.《机械零件设计》.出版社:清华大学出版社.2012年8月

9、贺庆文  佟海侠.《铣床加工》.出版社:化学工业出版社.2010年12月

10、王静等编著.《机械制图与公差测量实用手册》.出版社:机械工业出版社.2011年1月

11、成心德.《叶片式泵·通风机·压缩机(原理、设计、运行、强度)》.出版社:机械工业出版社.2011年7月

12、第一机械工业部编.《风机产品样本》.出版社:机械工业出版社.1972年10月

13、赖福新.《电机控制系统》.出版社:上海交通大学出版社.1995年1月

14、才家刚.《图解电机选、用、修现代技术问答》.出版社:机械工业出版社.2012年1月

15、刘帅  李小明  郑浩等.《UG  NX10产品建模设计基础教程》.出版社:西南交通大学出版社.2016年1月

16、陈鹏  夏宝林  杜昌义等.《机夹具设计》.出版社:西南交通大学出版社.2014年2月

17、杨仙.《数控机床》.出版社:机械工业出版社.2012年4月

18、杨丁  夏宝林等.《数控加工实训教程》.出版社:西南交通大学出版社.2014年3月

19、李世维.《机械基础》.出版社:高等教育出版社.2006年7月

20、吴国明.《机械制造工艺学》.出版社:西南交通大学出版社.2014年3

,

1 绪论 2

1.1 设计目的 3

1.2 设计要求 3

1.3 设计原理 4

2 总体设计 5

2.1 传动分析 5

2.2 方案设计 5

2.3 对比分析 8

2.4 最终方案 9

3 详细设计 9

3.1 电机功率 9

3.2 控制部分 10

3.3 其他 10

4 零部件清单 11

5工艺设计 12

5.1 支撑板加工工艺 12

5.2 底板加工工艺 13

5.3 支架加工工艺 14

6制造与装配 16

6.1 支撑板 16

6.2 底板 16

6.3 支架 17

6.4装配 17

7存在的问题 18

8总结 19

9参考文献 20

10附件 22

 

1 绪论

现代生活,电脑已经成为人们生活中不可缺少的一部分。无论笔记本电脑还是台式电脑,人们在选择的时候都会考虑到它的散热性能,一个好的散热系统能够保证电脑的高速正常运行,给CPU足够的空间进行高负载的活动,才能享受计算机技术给我们生活带来的无穷魅力,可见一个好的散热系统,对电脑而言是多么的重要。但是,计算机部件中大量使用的是集成电路,而众所周知,高温是集成电路的大敌。高温不但会导致系统运行不稳,使用寿命缩短,甚至有可能使某些部件烧毁。导致高温的热量不是来自计算机外,而是计算机内部,或者说是集成电路内部。散热器的作用就是将这些热量吸收,然后发散到机箱内或者机箱外,保证计算机部件的温度正常。多数散热器通过和发热部件表面接触,吸收热量,再通过各种方法将热量传递到远处,比如机箱内的空气中,然后机箱将这些热空气传到机箱外,完成计算机的散热。是由IBM公司发明的,因为现在所用的PC机就是它发明的,后来IBM公司技术公开化,所以就有的后来的PC机市场。 记过漫长的发展过程成为了现在的大的PC机市场,有了更加先进和高效的电脑。自从有的CPU这个核心就有的散热器,他是和CPU一起诞生的。21世纪以来,我国采暖散热器进入一个高速发展时期,新产品不断涌现,诞生了一批机械化、自动化程度很高的大型企业,采暖散热器生产技术水平和产品质量也不断提高。 作为新型采暖散热器代表之一的铜铝复合散热器,以其重量轻、散热性好、节能、美观耐用、环保等特点深受广大消费者的欢迎。

1.1 设计目的

目前,笔记本散热一直是笔记本核心技术中的瓶颈。有时笔记本会因为系统温度过高,导致莫名其妙的死机,为了解决这个问题,人们设计了散热器,散热器的好坏可以影响电脑的使用寿命。改变流动方向并且管道断面面积增大使气流减速,将动能转换成压力能。有较好的主动散热特征。为了给笔记本更好的散热和提高使用的舒适性,外置散热器就不可或缺。

1.2 设计要求

1、产品属于电器类应优先考虑电压问题。

2、大小应与底部装置相协调。

3、滑块的刚性一定要能够承受风机及其部件。

4、确保空气能流通,达到散热要求。

5、产品体积应控制在可行范围,各零件大小要适中。

6、确保加持器的刚性能够承受风机及其部件的连接。

7、分析产品详细清单(标准与非标准件)。

8、设计意向暂定笔记本等小功率电脑散热。

 

 

 

1.3 设计原理

工作原理是按能量转化来实现的,即:电能→电磁能→机械能→动能。其电路原理一般分为多种形式,采用的电路不同,风扇的性能就会有差异。

散热器都需要通过风扇的强制对流来加快热量的散失,因此一款风扇的好坏,对整个散热效果起到了决定性的作用。配备一个性能优良的CPU风扇也是保证整部电脑顺利运转的关键因素之一。

散热,其实就是一个热量传递过程——传导、对流、辐射等几种方式。通常在台式机中主要是风冷技术,这包括CPU、显卡、电源及机箱的散热风扇等,在笔记本电脑中,风冷依旧的主要的散热方式,绝大数的散热方式是:风扇+热管+散热板的组合。目前很多笔记本电脑采用铝镁合金的外壳,对散热也起到了一定的作用。大家都知道,在笔记本电脑底部一般都有散热通风口,或吸入或吹出,对笔记本电脑的散热都非常重要。笔记本电脑在设计的时候也考虑到散热问题,往往会用垫脚将机身抬高,但是在温度过高的时候,就显得比较勉强。 笔记本的散热底座的散热原理主要有两种:

1、单纯通过物理学上的导热原理实现散热功能。将塑料或金属制成的散热底座放在笔记本的底部,抬高笔记本以促进空气流通和热量辐射,可以达到散热效果。

2、在散热底座上面再安装若干个散热风扇来提高散热性能。

2 总体设计

离心式散热器是由叶轮支撑板、外壳、电机等部件组成。

叶轮:用于负责散热部分

支撑板:用于分隔与固定叶轮与电机连接处

外壳:用于保护内部部件及移动方便

电机用于带动叶轮旋转达到散热效果

2.1 传动分析

轴传动:在长度一定时,传动轴断面尺寸的选择应保证传动轴有足够的强度和足够高的临界转速。所谓临界转速,就是当传动轴的工作转速接近于其弯曲固有振动频率时,即出现共振现象,以致振幅急剧增加而引起传动轴折断时的转速。传动轴承受的力是轴向力和扭矩的复合力系,由于存在可在轴向滑动的装置且有较好的润滑,传动轴在运行过程中所受的轴向力相对于扭矩来说,是比较小的,可不考虑其对传动轴强度和可靠性的影响。.

2.2方案设计

方案一:离心式散热器

1)设计要求

保证电机有足够的容量;保证电机与叶轮连接;确保电机扭矩能够带动风机;保证风机有足够的散热能力。

2)结构设计图,如图1。

1结构设计图

3)工作原理

传统的散热器安装方式是气流朝下,即垂直于CPU。改进风道设计之后,风扇改为侧向抽风,底部进风,让气流已循环的方式通过CPU。这样的设计优先解决了电脑CPU周围空气流动的难题,见图2。

2 工作原理图

4)产品特点

1、所占用空间小,安装方便,实用。

2、携带方便,美观。

方案二:单风机散热器

1)设计要求

保证电机不与叶轮相卡;保证电机在风机内安放合理;确保电机在风机内安装线路合理。

2)散热器风扇好坏的重要性

散热器都需要通过风扇的强制对流来加快热量的散失,因此一款风扇的好坏,对整个散热效果起到了决定性的作用。配备一个性能优良的CPU风扇也是保证整部电脑顺利运转的关键因素之一。

3)结构设计图

产品由进风口、出风口、叶轮、风机壳等组成,详见图3

3 结构图

4)工作原理

马达带动叶轮转动,叶轮从抽风口,抽取风,以此达到散热的效果。

5)产品特点

优点:产品可以实现恒定的转速因此不会出现转速下降或停转现象所以性能较高;产品的材料强度性能都较高(铜质的散热片散热效果强);产品的电机叶轮都设计在箱体内部,因此显得很美观安装也很方便。

缺点:产品成本偏高;电机存放于内部不易维修。

方案三:侧面出风式散热器

(1)设计要求

保证电机在风机侧面安放合理;保证叶轮的旋转;确保电机安装固定无误;确保电机有足够的扭矩。

2)结构设计

产品运转过程。电机带动叶轮旋转,风量从进风口进入,由出风口,散出。

3)工作原理

利用叶轮的高速运转使电脑所散发的热气通过进风口经过箱内从出风口推出去。根据动能转换势能原理利用高速旋转的叶轮将气体加速再减速来改变流向,详见图4。

4  工作原理图

4)产品特点

优点:设计空间小,因此安装空间也小;电机在外,维修很方便;叶轮都设计在箱体内部,因此显得很美观安装也很方便。

缺点:电机在外,收拾不便;占位比较大,影响美观效果。

2.3 对比分析

方案一与方案二、三对比其特点

1、使用寿命更长。

2、使用更方便,安装空间更实用。

3、使用范围更广。

4、可搭配多种散热。

5、加工简单。

6、更美观耐用。

7、综合性能更高。

8、散热更方便。

2.4最终方案

最终方案方案一

 

 

 

3 详细设计

 叶轮:离心式压缩机中惟一对气流作功的元件。转子上的最主要部件。叶轮既指装有动叶的轮盘,是冲动式汽轮机转子的组成部分。又指轮盘与安装其上的转动叶片的总称

散热风机:设计了两个风机在内,加上两个叶轮有很强的风可以达到很高的散热效果。

外壳:使用的是铝材料性能强度也很高不容易损坏。

3.1 电机功率

1、电机选择

1 电机参数

型号

功率

电压

效率

额定

转速

电流

扭矩

XYD-15A

60-150

12-48

83%

1500-4500

6-18

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