可折叠式笔记本电脑散热器的设计

可折叠式笔记本电脑散热器的设计 (2012届) 题 目 可折叠式笔记本电脑散热器的设计 学 院 机电工程学院 专 业 机械制造与自动化 班 级 机制092班 学 号 姓 名 指导教师 2011年12月25日 毕业综合项目成果 目 录 摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 引言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 1 笔记本电脑散热器的简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 2 笔记本电脑散热器的工作原理„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 3 可折叠式笔记本电脑散热器的规格„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 4 可折叠式笔记本电脑散热器的散热底座设计„„„„„„„„„„„„„„„„2 4.1 散热装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 4.2 折叠装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 4.2.1 桌面折叠装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 4.2.2 桌脚折叠装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 4.3 调节装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 4.4 防滑装置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 5 可折叠式笔记本电脑散热器的创新设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 5.1 可折叠设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 5.2 可调节角度设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 5.3 两用设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 6 可折叠式笔记本电脑散热器的三维造型„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 6.1 主要零件图造型„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 6.1.1 左散热区域„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 6.1.2 右散热区域„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 6.1.3 散热风扇„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 6.1.4 防滑横栏„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 6.1.5 风扇后罩„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 6.1.6 支撑杆„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 6.1.7 右底板„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 6.1.8 USB接口„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 6.2 三维装配图„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 7 笔记本电脑散热器的选购„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 8 使用笔记本电脑散热器的注意事项„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 9 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12 谢辞 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 可折叠式笔记本电脑散热器的设计 摘要:当今社会，电脑已被广泛使用，随之而来的笔记本电脑散热器也掀起了一股热潮。本文介绍的是一款可折叠式笔记本电脑散热器，它既是笔记本电脑散热底座，又是笔记本电脑桌，与市场上普通的散热器相比，该款可折叠式笔记本电脑散热器增加了杯子、鼠标的区域，桌腿可以调节，具有可折叠，携带方便等优点，此设计主要围绕散热器的散热要求出发，并分析了此可折叠式笔记本电脑散热器的优缺点，完成了该可折叠式笔记本电脑散热器的三维外观设计。 关键词: 散热器 两用 创新 引言 随着我国国民经济与生活水平的发展，对笔记本电脑散热器的需求量也日益增加，市场上普通的散热器就只有散热这一个功能，已经满足不了消费者的需求，而现在本课题所设计的散热器有两个功能，既是笔记本散热器，又是笔记本电脑桌，此散热器的便携性也较高，可以折叠，折起来只有笔记本大小，而以前消费者使用的只有散热功能的散热器已经由于功能单一而逐渐被淘汰。 该散热器可以实现两用的功能，具有功能多，增加了杯子和鼠标的区域，桌脚可以折叠，携带方便的优点，缺点是有些摇晃，稳固性还不够高，但是基本不影响使用，可更加符合广大消费者的需求。 1 笔记本电脑散热器的简介 随着性能的提升，笔记本发热问题也日益严重，笔记本散热一直是笔记本核心技术中的瓶颈，有时笔记本电脑会莫名其妙的死机，一般就是系统温度过高导致，但由于体积限制，笔记本不可能像台式机一样使用巨大的散热器和散热风扇，而往往只能采用热管等被动散热方式，这就导致热量大量聚集在了笔记本底部，降低了使用舒适度和运行稳定性，为了解决这一问题，人们就设计出了笔记本电脑散热器，散热器可以使笔记本内部所产生的热量尽快的扩散到电脑外部，不影响笔记本的使用功能，不会使电脑的线路出现腐蚀现象，保证笔记本电脑的正常工作。 2 笔记本电脑散热器的工作原理 笔记本电脑散热器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座，提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 - 1 - 散热性能，这种风冷散热方式包括吸风和吹风两种。两种送风形式的差别在于气流形式的不同，吹风时产生的事紊流，属于主动散热，风压打但容易受到阻力损失，例如我们日常夏天用的电风扇。吸风时产生的是层流，属于被动散热，风压小但气流稳定，例如机箱风扇。理论上说，开放环境中，紊流的换热效率比层流的大，但是笔记本底部和散热底座实际组成了一个封闭的空间，所以一般吸风散热方式更符合风流设计规范。 3 可折叠式笔记本电脑散热器的规格 表1 可折叠式笔记本电脑散热器规格表 总体尺寸 风扇尺寸 电压 风扇转速 重量 560×315×36mm 60×60×10mm 5V(USB) 600r/m 1.49kg 4 可折叠式笔记本电脑散热器的散热底座设计 4.1 散热装置 市场上的笔记本散热器的散热底座多数是有内置风扇的，风扇型的散热底座构造其实也不复杂。当然，风扇的数量和质量也决定了散热底座的噪音和震动大小，风扇多固然增加散热效果，但是相应的耗电及噪音震动也增加了，所以一般以2~3个为宜，一般是由金属或者塑料外壳加上内置的2~4个风扇构成。而该款可折叠式笔记本电脑散热器除了有两个超静音风扇之外，扇叶比较大，无需太高转速也能获得足够风量，还有15个散热孔来辅助散热，确保笔记本底部空气的流通，使散热效果能够达到更好的状态。并且静音风扇在一米的距离感觉不到声音，坐在旁边不会让人感觉烦躁。 图1 散热器电脑板正面三维图 4.2 折叠装置 4.2.1 桌面折叠装置 一般人们所用的笔记本电脑散热器是不可折叠的，只能在家里或者学校里使用，在外出时不便于携带，可能已经满足不了一些消费者的使用需求，所以针对于这个问题， - 2 - 该可折叠式笔记本电脑散热器在底座结构上进行了一些改变和创新。 该散热器的分为两个区域，左边区域是用来放置笔记本电脑，右边区域还可分为两个小区域，上区域是杯座和插笔槽，用来放置水杯和笔之类的，下区域用来放置鼠标垫，放置鼠标区域尺寸为145×180mm，左右区域中间由销钉连接，可以进行折叠，折叠起来只有36mm厚，差不多等于一台笔记本的大小，方便外出携带，满足了更多消费者的需求。 图2 散热器右区域三维图 - 3 - 图3 整体折叠图 4.2.2 桌脚折叠方式 市场上所售卖的笔记本散热器主要是以放在桌子上为主而设计的，没有在电脑桌下面设计桌脚，而该款可折叠式笔记本电脑散热器在底下设计了可使散热器固定的桌脚，并且该桌脚可以折叠于散热器桌子底部，大大节省了空间，为了减轻质量，该款散热器采用的是类似空心的，同时起到稳固的作用。 图4 桌脚折叠三维图 4.3 调节装置 该可折叠式笔记本电脑散热器和普通市场上所售卖的散热器还有一个明显的区别， - 4 - 普通的散热器就只能把笔记本方方正正的摆放在上面，而不能倾斜一定的角度，有些消费者可能会坐在床上或者斜靠在椅子上，这样的话使用普通的散热器就会造成视觉疲劳或者身体的一些不舒服，考虑到这些，该可折叠式笔记本电脑散热器在结构上进行了一些改变，在底座的下面设计了一根支撑杆，只要拉出后面的支撑杆，就可以将桌面撑起，支撑杆共可调节五档，可倾斜五个不同的角度，满足了更多消费者的需求。 图5 调节角度装置图 4.4 防滑装置 当散热器有了调节功能，可以倾斜一定角度的时候，笔记本当然会因为角度的关系而向下滑落，如果不设置一些防滑的措施，笔记本电脑就会受到不同程度上的损坏，所以为了更好地解决这个问题，该可折叠式笔记本电脑散热器在桌面上设计了防滑横栏。 但是此设计也存在着一定的不足之处，对于14寸笔记本来说，这个横栏的作用比较有限，因为14寸笔记本较重，拉出横栏之后，笔记本的位置并不大妥当，比较容易滑动。 图6 防滑装置三维图 - 5 - 5 可折叠式笔记本电脑散热器的创新设计 5.1 可折叠设计 在市场上，普通的散热器单一的功能和简单的外观设计已经满足不了一些对产品比较挑剔的用户，所以该款可折叠式笔记本散热器在外观和结构上都进行了一些创新，希望能满足更多消费者的需求。 由于该散热器桌面工作展开时的体积比较大，所以为了方便用户外出携带，我们在原来的基础上进行了一些创新——折叠装置，并分成了桌面折叠和桌脚折叠两部分，桌面设计的目的主要是为了使用户携带方便，减少用户外出或者旅游时携带的数量，桌脚折叠设计的主要目的其实和桌面折叠的目的差不多，主要就是为了节省空间，方便于用户携带。 图7 可折叠设计三维图 图8 采用销钉连接图 - 6 - 5.2 可调节角度设计 对于设计的人性化，我们在角度调节方面也做了一些创新，由于平常的散热器只能平放在桌子上，不能进行一定的角度调节，所以当用户想躺在床上玩电脑或者想斜靠在椅子玩电脑时，就会觉得非常的不方便，在这里，我们设计出了可以调节角度的装置，以便用户在使用该产品的时候可以达到舒适满意的效果。 图9 调节角度图 5.3 两用设计 集散热器和电脑桌于一身的该款可折叠式笔记本电脑散热器，既可以作散热器使用，又可以当做电脑桌使用，且折叠起来只有笔记本大小，大约36mm厚，功能既多，体积又不比平常的散热器大，而且便于携带，无论是外出旅游还是外出工作，都是消费者的首选。 图10 两用设计三维图 - 7 - 6 可折叠式笔记本电脑散热器的三维造型 6.1 主要零件图造型 6.1.1 左散热区域 左散热区域采用的是拉伸的三维设计，设计成长方形，采用的材料是高强度ABS工程塑料，左上角和左下角都设计成了半径为10mm的圆角，以防止用户被碰伤。其中还有15个散热孔辅助散热，提高了该散热器的散热效果。 图11 左散热区域三维图 6.1.2 右散热区域 右散热区域的三维设计和采用的材料都与左区域相同，右上角和右下角也设计成了半径为10mm的圆角，以防止用户被碰伤。 图12 右散热区域三维图 - 8 - 6.1.3 散热风扇 散热风扇所用的材料是高强度ABS工程塑料，尺寸为60×60×8mm，转速为600r/m，噪音是23dB。 图13 散热风扇三维图 表2 可折叠式笔记本电脑散热器风扇规格表 适用配件类型 类型 尺寸 转速 噪音 材质 笔记本电脑 散热风扇 60×60×8mm 600r/m 23dB ABS高强度工程塑料 6.1.4 防滑横栏 防滑横栏是用来防止笔记本电脑滑落的装置，采用的材料是高强度ABS塑料+乌钢。 图14 防滑横栏三维图 6.1.5 风扇后罩 风扇后罩是用来隔离风扇的，避免使用者在使用时因意外碰到风扇而受伤。 图15 风扇后罩三维图 - 9 - 6.1.6 支撑杆 支撑杆是用来调节电脑上升和下降的角度。采用的材料是不锈钢。 图16 支撑杆三维图 6.1.7 右底板 右底板其实可以分为两个部分，上边的部分又可以分为杯座和插笔槽两个部分，用来放置杯子和笔，下边的部分用来放置鼠标垫，使用户用得既舒适又方便。 图17 右底板三维图 6.1.8 USB接口 USB采用四线电缆，其中两根是用来传送数据的串行通道，另外两根为下游设备提供电源，对于高速且需要速宽带的外设，USB以全速12Mbps的传送数据;对于低速外设，USB则以1.5Mbps的传输速率来传输数据。USB总线会根据外设情况在两种传输模式中自动地动态转换。 图18 USB接口三维图 - 10 - 6.2 三维装配图 本次设计的可折叠式笔记本电脑散热器的三维图如下图所示。 图19 三维总装配图 1，7-桌脚;2，13-支撑杆;3，12-风扇后罩;4-左散热板;5-左底座;6-USB接口;8-右底座;9- 右散热板;10，14-挡板;11，15-散热风扇 图20 三维分解图 7 笔记本电脑散热器的选购 由于笔记本内部空间狭小，各部件的高性能及高负荷运行，将带来过多的热量。在冬天，这些热量可以通过笔记本的散热设计适当导出，对笔记本不会带来较大的影响。但是，到了夏天，随着周围气温的升高，笔记本的散热设计不足以满足笔记本对温度的要求，所以夏季笔记本的散热将成为决定其是否能够流畅运行的关键所在。选择一款合 - 11 - 适的散热器有助于电脑顺畅运行。 笔记本散热器的种类越来越多，不过随之也出现了鱼龙混杂的局面，而散热性能取决于散热所使用的材质。众所周知，铝的散热性能仅次于银，散热效果远远胜过普通塑料、铁网等材料，因而铝制散热底座无疑是笔记本电脑散热性能的最佳伴侣。所以在选购时，要格外注意比偶基本散热器的材质。另外，在选购时还应该注意散热器的边缘是否光滑，散热器的表面是否采用了防滑设计，否则要是把手划伤了，或者笔记本从散热器上“速滑”下来，可就得不偿失了。 目前，多数笔记本散热器采用双扇叶或者三扇叶设计，但是散热效果主要取决于风扇所产生的气流，而不是扇叶的数量，所以在选购笔记本散热器的时候，不可盲目迷信三扇叶设计，有时候还是双扇叶的设计表现更为优秀。最理想的就是用自己的笔记本亲自体验一下，这样才能买到最适合的产品。 另外需要注意的是，有些双扇叶的设计之所以会有更强大的散热效果，是由于提高了风扇转速，随之而来的就是增加了噪音。所以用户在选购时，一定要特别留意散热器的噪音问题。只有在安静的环境下没有明显噪音，才适合购买。一般而言，风扇噪音在25分贝一下就非常静音了。 大多数笔记本散热器都采用USB供电，这样的设计非常方便，不过，在使用过程中却占用了宝贵的USB接口，导致无法连接其他设备，给工作或娱乐带来不便。因此，在购买笔记本散热器时，注意看是否提供多个USB借口。 细节在很大程度上体现了产品的品质，一款好的笔记本散热器必定是做工精细、设计人性化。比如，是否采用了人体工程学设计、防滑垫设计、时尚外观设计等等。 8 使用笔记本电脑散热器的注意事项 笔记本电脑散热器使用起来十分简单，首先，将笔记本散热底座平置，然后连接上供电电源，使散热底座风扇孔朝上打开前段供电开关，最后将笔记本平放于散热底座上面即可。无论什么环境下，注意留出所以散热风扇的出风口，保证空气可以携带热量快速扩散出去。 9 结论 本课题是从结构和外观方面对市面上普通的散热器进行了一定的设计和优化。经过反复调试与使用，该可折叠式笔记本电脑散热器具有可折叠、体积小、散热快、携带方便的优点，除了能够满足日常生活中人们的需求外，还能够满足那些经常外出工作或者外出旅游的用户的需求，而且，该可折叠式笔记本电脑散热器既可以当散热器适用，还 - 12 - 可以当电脑桌适用，大大的较少了用户要携带的配件数量。 通过本次设计使我对笔记本电脑散热器有了比较全面的了解，也学到了该怎么样把理论和实践有效的结合起来，把书上所学到的知识在日常生活中发挥最大的用处。在优化设计上也有了较深的体会，但在设计过程中我也遇到了很多的困难，首先是对参数化设计等方面知识的匮乏，许多理论知识在实际中该怎样去应用和对待，这些都使我在设计中一度陷入困境，其次，由于在Pro/E三维软件上方法和技巧的不熟练，也曾使我的设计停滞不前，但在倪老师和同组同学的指导和讲解下，我不但明白了原理，还掌握了方法和技巧。 在设计的过程中，让我了解了设计方法对我们学习的重要性，同时也发现了自己很多的不足之处: 1.不能有效的把理论和实践结合起来。仅仅了解书本上的知识是远远不够的，只有结合自己的实际情况运用于实践，这样才能更深的了解和学习好知识。 2.实际工作经验少。我们要在工作中不断的积累经验，学会用自己的知识去解决实际问题。 3.知识面太窄。觉得自己学到的知识太有限，以后还有待加强训练和实践。 4.同时我们要不断地向别人学习，尤其要多向老师请教，老师可以让我们少走很多弯路，同时也让我们知道很多优秀的设计方法和与众不同的设计理念。 5.在创新设计方面还有待加强。创新设计是我们未来生存的法宝，所以从现在开始一定要有意识的锻炼和培养自己在这方面的能力。 谢辞 在本次论文设计过程中，倪艳敏老师对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节都给予细心指引与教导，使我最终得以完成毕业论文设计。在学习中，老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及诲人不倦的师者风范使我终身学习的楷模，导师们高深精湛的造诣与严谨求实的治学精神，将永远激励着我。这三年中，还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意～同时，论文的顺利完成，也离不开同组其他同学的关心和帮助，在此表示由衷的感谢。在整个论文创作中，各位老师、同学和朋友给我提供了宝贵的建议和意见，使得论文顺利完成。 最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示衷心的感谢。 - 13 - 参考文献 [1] 倪昀.电动工具外观设计[J].科学出版社，2010，8:12,14. 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