防雾霾呼吸鼻模的结构设计及分析

任务书题 目 防雾霾呼吸鼻模的结构设计及分析题目来源 教师自拟学生姓名 学 号 专业班级指导教师 职 称 教 研 室毕业论文（设计）任务与要求设计一种防雾霾呼吸式鼻模，要求能解决目前市场的防雾霾口罩的密封性，及呼吸不顺畅的问题；结构设计合理，便于携带，通用性强，具体要求如下：1. 设计合理的防雾霾鼻模的结构。2. 设计合理的过滤系统，对雾霾过滤效率高。3. 绘制鼻模的三维结构图，并对主要部件进行受力分析和密封性检测。4. 撰写毕业论文一份。毕业论文（设计）工作进程起止时间 工作内容2017 年 12 月-2018年 5 月1.收集资料，确定设计系统总方案，查询有关外文资料及阅读技术文献，书写开题报告。2.防雾霾呼吸鼻模总体结构方案分析。3.防雾霾呼吸鼻模总体方案及结构的确定、详细设计与计算。4.防雾霾呼吸鼻模助吸系统的设计与计算。5.防雾霾呼吸鼻模关键部件及装配图的绘制。6.编写毕业论文。7.毕业答辩准备和答辩。指导教师（签字） 毕业论文工作组组长（签字） 学生（签字） 毕业论文（设计）起止时间： 20XX 年 12 月 27 日 至 20XX 年 05 月 25 日 注：本表由指导教师填写，于每学年第 1 学期 18 周，经毕业论文工作组审批，随毕业论文装订由学院存档。开题报告论文（设计）题目 防雾霾呼吸鼻模的结构设计及分析学生姓名 学号 指导教师1、研究目的及意义雾霾是雾和霾的统称，是一种天气现象，也称灰霾（烟霞），指空气中的灰尘、硫酸、硝酸、有机碳氢化合物等大量极细微的干尘粒子均匀的浮游在空中，使空气浑浊，视野模糊并导致能见度恶化，如果水平能见度小于 10000 米时，将这种非水成物组成的气溶胶系统造成的视程障碍称为霾(Haze)或灰霾（Dust-haze）；当水汽凝结加剧、空气湿度增大时，霾就会转化为雾。因为空气质量的恶化，雾霾天气现象便会增多，危害加重。中国不少地区把阴霾天气现象并入雾一起作为灾害性天气预警预报。近些年来，随着空气质量逐渐恶化，雾霾天气现象出现频率越来越高，它们在人们毫无防范的时候侵入人体呼吸道和肺叶中，从而引起呼吸系统疾病、心血管系统疾病、血液系统、生殖系统等疾病，诸如咽喉炎、肺气肿、哮喘、鼻炎、支气管炎等炎症，长期处于这种环境还会诱发肺癌、心肌缺血及损伤。雾霾天气易诱发心血管疾病，雾霾天气时气压低，湿度大，人体无法排汗，诱发心脏病的几率会越来越高。诱发呼吸道疾病，雾霾中含有大量的颗粒物，这些包括重金属等有害物质的颗粒物一旦进入呼吸道并粘着在肺泡上，轻则会造成鼻炎等鼻腔疾病外，重则会造成肺部硬化，甚至还有可能造成肺癌。就此，对新型的便携式防雾霾装备的研究与分析变得极为迫切。传统的防雾霾口罩已经远远不能满足广大群众的需求,我们的研究目的是要求在传统意义上的防雾霾系统上增加助吸系统，并加入双层防雾霾过滤网，包括静电吸附过滤网以及活性炭过滤网，结构上进行优化使佩戴更加舒适，携带更加便捷。在防雾霾系统的研究上将贡献出结构上以及功效上的研究新成果，开创这一领域的新概念，对今后的便携式呼吸系统的研究有着深刻的意义。二、国内外发展状况1. 国外发展趋势联合国空气环保领域的众多专家研究证实，生态级负离子（小粒径负离子）可以主动出击捕捉小粒微尘，使其凝聚而沉淀，有效除去空气 2.5 微米（PM2.5）及以下的微尘，甚至 1微米的微粒，从而减少 PM2.5 对人体健康的危害，生态级负离子对空气的净化作用是源于负离子与空气中的细菌、灰尘、烟雾等带正电的微粒相结合，并聚成球降落而消除 PM2.5 危害，巧合的是负离子在空气中做布朗运动（“之”字型运动），而布朗运动本身就是消除微小粉尘物的有效方法，负离子结合飘尘后促进飘尘布朗运动而消除飘尘，实验证明，飘尘直径越小，越易被负离子沉淀。N95 型口罩，是 NIOSH（美国国家职业安全卫生研究所 ）认证的 9 种防颗粒物口罩中的一种。“N”的意思是不适合油性的颗粒（炒菜产生的油烟就是油性颗粒物，而人说话或咳嗽产生的飞沫不是油性的）；“95”是指，在 NIOSH 标准规定的检测条件下，过滤效率达到95%。N95 不是特定的产品名称。只要符合 N95 标准，并且通过 NIOSH 审查的产品就可以称为“ N95 型口罩 ”。在一个覆盖五大洲的研究中，研究者做了 100 多项研究，综合更多的统计数据和更大的样品，计算心脏病风险与粉尘、臭氧、一氧化氮、一氧化碳和二氧化硫等空气中大多数污染物的关系。他们发现，对于除了臭氧以外的大多数空气污染物，即便是少于 7 天时间的暴露也会增加心脏病并发的概率。对于粉尘而言，空气中每增加 1 微升的浓度，将增加 2.5%的心脏病几率。这就意味着，如果一个城市中粉尘颗粒的浓度达到 10 微克/立方米，而临近城市的浓度达到 20 微克/立方米，该城市中患心脏病的几率要比第一个城市增加 2.5%。2. 国内发展趋势相对国外，我国主要有以下几种防雾霾器具：PM2.5 口罩：市场上的口罩主要分工业用、医用和民用。工业用口罩执行 GB2626-2006呼吸防护用品自吸过滤式防颗粒物呼吸器标准，医用防护口罩执行 GB19083-2010医用防护口罩技术要求标准。针对细颗粒物，分“KN”（防非油性颗粒）和“KP”（防非油性和油性颗粒）两个系列，每系列分 90，95，100 三个等级，如“KN95”表示对直径 0.075 微米的氯化钠颗粒过滤效率95%。民用口罩没有防护等级的相关标准。医用外科口罩、普通医用口罩、棉/纱质口罩对 PM2.5 的过滤效率低，只能起到一定阻隔作用，防护效果不佳；活性炭口罩主要用于防异味，不能防颗粒物。心脏或呼吸系统有困难的人（如哮喘肺气肿）、佩戴后头晕、呼吸困难和皮肤敏感者不建议佩戴口罩，尽量减少室外活动；骑行或运动时不宜戴过滤效率过高的口罩，以防造成呼吸不畅。隐形口罩：隐形口罩，类似鼻塞，一节支架的两端附着纤维滤片，将两段塞进鼻孔即可发挥作用，其中的活性碳能自动隔离粉尘，并不影响正常呼吸，隐形口罩大多为进口产品，售价从数十元到百元不等，可滤净空气污染物，包括粉尘、PM2.5、汽车尾气、花粉等。一般这样的口罩能用 3 到 4 次。这种隐形口罩对一些大颗粒物有用，也就是能挡挡灰、花粉，但可以肯定的是，构造如此简单的隐形口罩对于 PM2.5 是没用的。买此款隐形口罩的消费者，如果用于防 PM2.5，建议还是放弃吧。空气净化器：空气净化器更不用说了，五花八门，价格惊人，且不属于便携式一类。高科技离子围巾：这种围巾在羊绒中混纺了特殊的晶体结构碳镁离子材质，这些特殊的材质能很好的吸收其他物质分子摩擦所产生的静电能量，其电离能放大人体的生物电磁场，影响范围半径约 35cm，从而对直径小于 2.5 微米的微粒，尤其是含有碳源的正极颗粒具有极强的排斥作用。在围巾周围形成一个抗霾的保护区。不过事实是这样的，高科技离子围巾声称依靠电磁场来排斥有害微粒，暂不说是否真的能达到排斥作用，即便所谓的电磁场拦住了有害微粒，但人的呼吸作用或外界的力量都会让外力冲破拦截，进入呼吸系统。所以，这种防雾霾的新装备对防雾霾并不靠谱。婴儿车防雾霾：此种装备是利用将外部受污染空气阻断，然后采用垂直层流式气流管理技术，将放雾霾空气清洁机置于阻隔区上部，清洁后的空气，从上往下挤压，形成单向的自上而下的气流流动，从而阻隔雾霾，但同样体积大不便于大众化，便携化。三、研究内容本文研究的主要内容如下：1）防雾霾系统的基本工作原理；2）防雾霾系统的助吸系统设计，包括多种方案的筛选与调试；3）防雾霾系统鼻模系统设计，包括导气系统、鼻模本体、固定装置；4）整体控制系统设计；四、研究方案以及步骤经分析、考量，该设计划分为以下阶段：第一阶段：1）查阅相关资料，整理出所需的信息。2）明确设计要求，借鉴其他文章研究思路。3）学习相关气压系统与机械结构的设计。第二阶段：1）整理分析方案，进行演算操作。2）初步确定方案，并对其可行性、操作性能进行分析并改进。3）对改进后的计算方法演算，确定最终分析方案。4）绘制一份完整的三位动态模拟图。 第三阶段： 测试并分析实验数据，进行改进并反思总结。五、论文提纲摘 要Abstract1 绪论1.1 相关知识与材料1.1.1 雾霾的主要危害及其方式1.1.2 目前对雾霾的主要防治措施1.1.3 人体呼吸过程与外界大气压强相关资料2 设计方案2.1 设计方案的提出2.1.1 方案一2.1.2 方案二2.2 设计方案的论证2.3 设计方案的选定3 设计实现3.1 材料及器件的选取3.2 结构设计3.2.1 鼻模结构3.2.2 助吸系统及过滤系统结构3.3 材料加工成型3.3.1 加工设备3.3.2 加工过程3.3.3 成型零件3.4 零件装配3.5 主要机构运动学分析及强度校核3.6 主要部件有限元分析3.7 功能测试3.7.1 通气量检测3.7.2 PM2.5 检测3.8 功能论证3.8.1 通气量检测结果论证3.8.2 PM2.5 检测结果论证3.9 设计成果3.10 实际意义结论五、进度计划2017 年 12 月-2018 年 1 月：收集资料，确定设计系统总方案，查询有关外文资料及阅读技术文献，书写开题报告，2018 年 2 月-2018 年 3 月：防雾霾呼吸鼻模总体结构方案分析2018 年 3 月-2018 年 4 月：防雾霾呼吸鼻模总体方案及结构的确定、详细设计与计算2018 年 4 月-2018 年 5 月：防雾霾呼吸鼻模助吸系统的设计与计算2018 年 5 月：防雾霾呼吸鼻模关键部件及装配图的绘制，编写毕业论文2018 年 5 月 25 日：答辩六、工作条件1）自学相关绘图软件；2）查阅相关防雾霾呼吸鼻模的相关文献；3）老师的专业指导。4）利用相关软件进行仿真模拟。七、参考文献1 机械优化设计（第六版）白清顺、孙靖民、梁迎春主编 机械工业出版社2 机械制造技术基础课程设计指导教程（第二版）邹青、呼咏主编 机械工业出版社3 机械制造工艺学（第三版）王先逵主编 机械工业出版社4 机械设计（第九版）濮良贵、陈国定、吴立言主编 高等教育出版社5 理论力学（第七版）哈尔滨工业大学理论力学教研室 编指导教师意见及建议（从选题、理论与实证准备、研究（设计）方法、工作安排等方面给出评价，并提出指导意见）：选题符合专业要求，学生通过此论文能将理论和实际相结合，锻炼实际动手能力，工作量饱满，现同意开题，继续进行后期工作。指导教师签名：年 月 日毕业论文工作组意见及建议毕业论文工作组组长签字：年 月 日注：1.此表由学生填写后，交指导教师签署意见，经毕业论文（设计）工作组审批后，才能开题。中期检查表论文（设计）题目 防雾霾呼吸鼻模的结构设计及分析学生姓名 学号 指导教师计划完成时间 2018 年 05 月 25 日按照进度安排应完成的任务2017 年 12 月-2018 年 1 月：收集资料，确定设计系统总方案，查询有关外文资料及阅读技术文献，书写开题报告，2018 年 2 月-2018 年 3 月：防雾霾呼吸鼻模总体结构方案分析2018 年 3 月-2018 年 4 月：防雾霾呼吸鼻模总体方案及结构的确定、详细设计与计算2018 年 4 月-2018 年 5 月：防雾霾呼吸鼻模助吸系统的设计与计算2018 年 5 月-2018 年 5 月：防雾霾呼吸鼻模关键部件及装配图的绘制2018 年 5 月-2018 年 6 月：编写毕业论文实际完成情况2017 年 12 月-2018 年 1 月：收集资料，确定设计系统总方案，查询有关外文资料及阅读技术文献，书写开题报告，2018 年 2 月-2018 年 3 月：防雾霾呼吸鼻模总体结构方案分析2018 年 3 月-2018 年 4 月：防雾霾呼吸鼻模总体方案及结构的确定、详细设计与计算2018 年 4 月-2018 年 5 月：防雾霾呼吸鼻模助吸系统的设计与计算2018 年 5 月-2018 年 5 月：防雾霾呼吸鼻模关键部件及装配图的绘制目前有哪些问题和困难，拟采取的解决方法整体系统的过滤效率较低，还需调试。(以上栏目由学生填写)检查中发现的问题与建议目前，工作完成情况良好，遇到问题需和老师继续沟通。毕业论文工作组组长签名： 年 月 日注：1.最后一栏由指导教师填写。2.此表随毕业论文装订并由学院存档。指导教师评分表学院：XXX 专业班级：XXXXX 学生姓名：XXXX 学号：XXXX毕业论文题目 防雾霾呼吸鼻模的结构设计及分析评 价 项 目（参考） 分值 打分01 工作态度，工作作风工作态度 02 毕业论文完成情况 20 20.003 查阅文献资料能力04 综合运用知识能力05 研究方案的设计能力06 研究方法和手段的运用能力能力水平07 外文应用能力40 33.008 文题相符程度09 写作水平10 写作规范程度11 篇幅，论文工作量论文质量12 论文的理论或实际价值40 32.0综合评定成绩 85.0评价意见1. 学习态度认真，能按时参加定期辅导，并按要求完成规定的任务工作量。2. 论文内容设计合理，工作量符合要求；通过设计过程很好了得锻炼了学生的设计分析能力，设计方案具有一定的应用价值。3. 论文写作较规范，格式符合要求。达到了本科生的毕业设计要求同意答辩。是否同意答辩 同意指导教师（签名）： 年 月 日注：此表随毕业论文装订并由学院存档。评阅教师评分表学院：XXXXXX 专业班级： XXXX 学生姓名： XXX 学号：XXXX毕业论文题目 防雾霾呼吸鼻模的结构设计及分析评 价 项 目（参考） 分值 打分01 查阅文献资料能力02 综合运用知识能力03 研究方案的设计能力04 研究方法和手段的运用能力能力水平05 外文应用能力50 36.006 文题相符程度07 写作水平08 写作规范程度09 篇幅，论文工作量论文质量10 论文的理论或实际价值50 42.0综合评定成绩 78.0评价意见本文设计了一种防雾霾系统，并对系统中主要零部件进行了有限元分析，进而用实物模型进行了功能测试实验，具有一定的应用价值。论文观点正确，论据充分，论证方法正确，可用来指导实际。但存在部分问题，如方案一和方案二原理的阐述与对比不充分，英文文献缺乏，文中部