多自由度口腔清洁系统的研究(附件)
本课题以研究机械传动型电动牙刷的机械结构为主体目标，运用三维软件设计多自由度智能口腔清洁系统中完成水平颤动拂刷法的机械传动机构，利用3D打印技术制作主要传动机构模型，对系统的智能控制模块进行设计，同时制作APP以完成信息的收集与演示。具体工作如下根据课题要求对所设计的电动牙刷确定了所要设计的牙刷类型；确定牙刷的自由度；从总体上确定电动牙刷机械部分的设计方案；拟定电动牙刷控制系统总体方案；根据清洁系统的工作要求和结构特点，进行了电动牙刷的总体设计，确定了电动牙刷的外形尺寸和工作空间，拟定了电动牙刷各传动部分的总体传动方案，合理布置了电机和齿轮的相对位置，对电动牙刷械系统的各组成部分进行具体的设计；计算并确定各主要零部件的尺寸；确定各个部分的具体结构；利用三维软件绘制整个牙刷结构的简单模型并利用3D打印技术将其打印出来；按清洁系统最终实现要求对系统的智能控制模块进行设计，合理选用相应传感器；制作APP以实现信息的收集与演示。关键词 电动牙刷，机械结构，多自由度，3D打印，控制系统，APP
目 录
1 绪 论 1
1.1 电动牙刷概述 1
1.2电动牙刷的历史与演变 1
1.3 国内电动牙刷发展行情 2
2 课题的提出及主要任务 4
2.1 课题的提出 4
2.2 课题的主要任务 4
2.3 困难及解决方法 4
3 电动牙刷的设计方案 5
3.1 电动牙刷的基本功能构成及工作原理 5
3.1.1 电动牙刷的基本功能构成 5
3.1.2 所设计电动牙刷的工作原理 8
3.2 电动牙刷的基本结构及三维建模 9
3.2.1 外壳 9
3.2.2 马达 11
3.2.3 马达轴 12
3.2.4 移动体 13
3.2.5 内壳 16
3.2.6 移动轴 18
3.2.7 顶盖 19
3.2.8 齿轮托板 20
3.2.9 齿轮伸出轴 22
3.3 转轴受力计算及电机选择 23
3.4 小结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
23
4 3D打印 24
4.1 3D打印概述 24
4.2 3D打印原理技术 24
4.3 3D打印国内外发展状况 25
4.4 3D打印材料的选择 26
4.4.1 材料分类 26
4.4.2 树脂的定义及分类 28
4.4.3 光敏树脂的特性 28
4.5 小结 28
5 传感器的选用 29
5.1 传感器概述 29
5.2 传感器分类 29
5.3 传感器特性及应用 29
5.3.1 传感器的基本特性 29
5.3.2 传感器的应用领域 30
5.4 电动牙刷中传感器的选择 30
5.5 小结 33
6 APP的制作 33
6.1 APP概述 33
6.2 APP所需功能 34
6.3 APP的制作 35
6.4 小结 37
结论 38
致谢 39
参考文献 41
1 绪 论
1.1 电动牙刷概述
近几年来电动牙刷的发展速度极为迅速，在国内外掀起了一阵阵关于口腔保健领域内的革命热潮。虽然电动牙刷在我国消费市场内的人气还不算高，在人们日常生活中应用也尚未普及，但从口腔卫生领域不断地发展趋势来看，不需要多久时间，电动牙刷会成为改变口腔领域和大众保健的关键因素之一[]。
电动牙刷的主要功能是致力于保护牙齿清洁和残留物扫除，它主要由干电池，微型直流电机，金属屏蔽罩，运动轴，牙刷头和牙刷套管等几个基本部件组成[]。通过相关调查所得出的数据和信息，我们可以得出在日常生活中，合理使用电动牙刷进行口腔清洁会比仅仅使用普通牙刷的用户获得更加科学有效好的清洁效果，而且还能彻底地清除牙齿上的残留污渍，洁白牙齿，还能有效减少牙龈炎的发生几率[]，这也是为什么电动牙刷能在欧美许多国家逐渐流行起来的原因。
1.2电动牙刷的历史与演变
在很久以前，我们的祖先就有保护口腔卫生的意识。在发明牙刷之前，许多古代文明都使用了树枝或用细小的木头摩擦牙齿的方法来清洁牙齿。除了这一种古老的口腔护理方法之外，当时人们还会利用白垩或者小苏打研磨牙齿以达到清洁牙齿的目的，这也是另一种比较流行的做法。
查询相关牙刷历史史料，我们可以知道，古代的中国皇帝明孝宗其实早在1498年就发明出了世界上第一把简易的牙刷，其制作方法是用野猪身上又短又硬的猪鬃毛直接安装入一只带有缺口的骨制手把上，并且将骨制手的另一端端打磨光滑，使人能够易于把握。另一方面，在西方国家，他们在古文明时期的传统清洁牙齿的主要方法则是利用一些较为柔软的碎布来揉刷牙齿表面，以达到出去污渍的效果。可以确定的是，这个原始的方法至少在古罗马时期就已经存在。而西方的第一把牙刷则是在17世纪初期才算真正出现，并且在19世纪中期才开始在民众的生活中渐渐普及同时在之后的时期广泛地流行开来。直到1938年，大型企业杜邦化工推出了一种以合成纤维为主要原材料的牙刷，其中多数合成纤维为尼龙材料。从这个时间段开始，这种多材料相结合的牙刷代替了以动物鬃毛为制作原料的简易牙刷在社会中流行起来。然而值得注意的是，直到该年的2月24日才真正开始上市第一只完全以尼龙纱线作为刷毛材料的牙刷[]。
根据相关的历史材料记载，从1498年到1953年这个时间段内，广大的人们群众一直是利用牙粉、牙刷等简易口腔清洁物品来洁净牙齿。终于到1954年，一名瑞士牙医研究发明出世界上第一只电动牙刷，这是一只完全由Broxo SA公司自主研究发明出的电动牙刷，并且Broxo SA公司自豪地将这只牙刷命名为Broxodent。[]由于在那个时候电动牙刷的发明和制造成本非常之高，作为普通百姓来说Broxodent牙刷太过昂贵根本用不起，所以消费者只是将它当做是一件价格较为高昂的医疗用器械，因此在当初那个时期电动牙刷并没有像现在一样在社会中广泛地流行起来[]。
虽然直至现在已经过去了64个年头，但是一直在经历持续演变历程的电动牙刷的基本造型却没有太大的变化，依旧将最初的造型款式保留了下来，并且随着科学技术水平的飞速进步，现在人们使用的电动牙刷在其性能方面已经变得越来越强劲，同时也变得越来越完善，在实用性方面与前期刚研究出来相较也是有了飞速的进展。例如，从曾经传统的有线电源驱动型，再到后来的插座式充电型，发展到现在的无线式充电款型，款式的不断革新，这都是电动牙刷演变进化的表现[]。在如今的日常用品消费市场当中，越来越多的人选择使用电动牙刷，尤其是注重个人生活品质、乐意接受新奇事物的青年人和儿童。因为电动牙刷的使用门槛相较于前期已经变得越来越低，其在价格方面也越来越便宜，这些因素让电动牙刷开始在人们心中留下了非常不错的印象，同时一定程度上促进了电动牙刷在基层消费市场间的普及，这让电动牙刷的使用范围不断增大。根据当前的发展速度，电动牙刷仿佛出现了逐渐取代手动牙刷的趋势，比如人们常用的超声波电动牙刷由于其强劲的清洁能力已经大大解决了传统机械式牙刷清洁力不足的弊端，但是想要完全取代传统产品依旧需要在技术方面持续研究探索[]。简而言之，新式电动牙刷的技术距离完全成熟还需要一段时日的发展和沉淀。
目 录
1 绪 论 1
1.1 电动牙刷概述 1
1.2电动牙刷的历史与演变 1
1.3 国内电动牙刷发展行情 2
2 课题的提出及主要任务 4
2.1 课题的提出 4
2.2 课题的主要任务 4
2.3 困难及解决方法 4
3 电动牙刷的设计方案 5
3.1 电动牙刷的基本功能构成及工作原理 5
3.1.1 电动牙刷的基本功能构成 5
3.1.2 所设计电动牙刷的工作原理 8
3.2 电动牙刷的基本结构及三维建模 9
3.2.1 外壳 9
3.2.2 马达 11
3.2.3 马达轴 12
3.2.4 移动体 13
3.2.5 内壳 16
3.2.6 移动轴 18
3.2.7 顶盖 19
3.2.8 齿轮托板 20
3.2.9 齿轮伸出轴 22
3.3 转轴受力计算及电机选择 23
3.4 小结 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
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4 3D打印 24
4.1 3D打印概述 24
4.2 3D打印原理技术 24
4.3 3D打印国内外发展状况 25
4.4 3D打印材料的选择 26
4.4.1 材料分类 26
4.4.2 树脂的定义及分类 28
4.4.3 光敏树脂的特性 28
4.5 小结 28
5 传感器的选用 29
5.1 传感器概述 29
5.2 传感器分类 29
5.3 传感器特性及应用 29
5.3.1 传感器的基本特性 29
5.3.2 传感器的应用领域 30
5.4 电动牙刷中传感器的选择 30
5.5 小结 33
6 APP的制作 33
6.1 APP概述 33
6.2 APP所需功能 34
6.3 APP的制作 35
6.4 小结 37
结论 38
致谢 39
参考文献 41
1 绪 论
1.1 电动牙刷概述
近几年来电动牙刷的发展速度极为迅速，在国内外掀起了一阵阵关于口腔保健领域内的革命热潮。虽然电动牙刷在我国消费市场内的人气还不算高，在人们日常生活中应用也尚未普及，但从口腔卫生领域不断地发展趋势来看，不需要多久时间，电动牙刷会成为改变口腔领域和大众保健的关键因素之一[]。
电动牙刷的主要功能是致力于保护牙齿清洁和残留物扫除，它主要由干电池，微型直流电机，金属屏蔽罩，运动轴，牙刷头和牙刷套管等几个基本部件组成[]。通过相关调查所得出的数据和信息，我们可以得出在日常生活中，合理使用电动牙刷进行口腔清洁会比仅仅使用普通牙刷的用户获得更加科学有效好的清洁效果，而且还能彻底地清除牙齿上的残留污渍，洁白牙齿，还能有效减少牙龈炎的发生几率[]，这也是为什么电动牙刷能在欧美许多国家逐渐流行起来的原因。
1.2电动牙刷的历史与演变
在很久以前，我们的祖先就有保护口腔卫生的意识。在发明牙刷之前，许多古代文明都使用了树枝或用细小的木头摩擦牙齿的方法来清洁牙齿。除了这一种古老的口腔护理方法之外，当时人们还会利用白垩或者小苏打研磨牙齿以达到清洁牙齿的目的，这也是另一种比较流行的做法。
查询相关牙刷历史史料，我们可以知道，古代的中国皇帝明孝宗其实早在1498年就发明出了世界上第一把简易的牙刷，其制作方法是用野猪身上又短又硬的猪鬃毛直接安装入一只带有缺口的骨制手把上，并且将骨制手的另一端端打磨光滑，使人能够易于把握。另一方面，在西方国家，他们在古文明时期的传统清洁牙齿的主要方法则是利用一些较为柔软的碎布来揉刷牙齿表面，以达到出去污渍的效果。可以确定的是，这个原始的方法至少在古罗马时期就已经存在。而西方的第一把牙刷则是在17世纪初期才算真正出现，并且在19世纪中期才开始在民众的生活中渐渐普及同时在之后的时期广泛地流行开来。直到1938年，大型企业杜邦化工推出了一种以合成纤维为主要原材料的牙刷，其中多数合成纤维为尼龙材料。从这个时间段开始，这种多材料相结合的牙刷代替了以动物鬃毛为制作原料的简易牙刷在社会中流行起来。然而值得注意的是，直到该年的2月24日才真正开始上市第一只完全以尼龙纱线作为刷毛材料的牙刷[]。
根据相关的历史材料记载，从1498年到1953年这个时间段内，广大的人们群众一直是利用牙粉、牙刷等简易口腔清洁物品来洁净牙齿。终于到1954年，一名瑞士牙医研究发明出世界上第一只电动牙刷，这是一只完全由Broxo SA公司自主研究发明出的电动牙刷，并且Broxo SA公司自豪地将这只牙刷命名为Broxodent。[]由于在那个时候电动牙刷的发明和制造成本非常之高，作为普通百姓来说Broxodent牙刷太过昂贵根本用不起，所以消费者只是将它当做是一件价格较为高昂的医疗用器械，因此在当初那个时期电动牙刷并没有像现在一样在社会中广泛地流行起来[]。
虽然直至现在已经过去了64个年头，但是一直在经历持续演变历程的电动牙刷的基本造型却没有太大的变化，依旧将最初的造型款式保留了下来，并且随着科学技术水平的飞速进步，现在人们使用的电动牙刷在其性能方面已经变得越来越强劲，同时也变得越来越完善，在实用性方面与前期刚研究出来相较也是有了飞速的进展。例如，从曾经传统的有线电源驱动型，再到后来的插座式充电型，发展到现在的无线式充电款型，款式的不断革新，这都是电动牙刷演变进化的表现[]。在如今的日常用品消费市场当中，越来越多的人选择使用电动牙刷，尤其是注重个人生活品质、乐意接受新奇事物的青年人和儿童。因为电动牙刷的使用门槛相较于前期已经变得越来越低，其在价格方面也越来越便宜，这些因素让电动牙刷开始在人们心中留下了非常不错的印象，同时一定程度上促进了电动牙刷在基层消费市场间的普及，这让电动牙刷的使用范围不断增大。根据当前的发展速度，电动牙刷仿佛出现了逐渐取代手动牙刷的趋势，比如人们常用的超声波电动牙刷由于其强劲的清洁能力已经大大解决了传统机械式牙刷清洁力不足的弊端，但是想要完全取代传统产品依旧需要在技术方面持续研究探索[]。简而言之，新式电动牙刷的技术距离完全成熟还需要一段时日的发展和沉淀。
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