洗碗機(jī)的開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)研究

摘要第1章緒論根據(jù)2011年第六次全國(guó)人口普查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)共有家庭40152萬(wàn)戶(hù)，城鎮(zhèn)居民家庭己超過(guò)2億戶(hù)，但洗碗機(jī)的普及率不到0.1010。之所以家用洗碗機(jī)美國(guó)是目前洗碗機(jī)普及率最高的國(guó)家，1996年已達(dá)54.9%。其1997年的市場(chǎng)替換量為390.7萬(wàn)臺(tái)，1998年是366.8萬(wàn)臺(tái)。美國(guó)是洗碗機(jī)生產(chǎn)大國(guó)，其產(chǎn)量占世界首位，近年產(chǎn)量一直保持在300萬(wàn)臺(tái)以上。主要生產(chǎn)公司有GE,1960年松下電器公司開(kāi)發(fā)出日本第一臺(tái)洗碗機(jī)，比歐洲晚33年。在其后的年代里，一直處于停滯不前的狀態(tài)，直到1986年洗碗機(jī)行業(yè)才出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)，但不大，1995年達(dá)18.9萬(wàn)臺(tái)，1996年增至30萬(wàn)臺(tái)以上。普及率遠(yuǎn)比歐美各國(guó)低。商的競(jìng)爭(zhēng)方向是小型、高性能、縮短洗凈時(shí)間和降低運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲等。根據(jù)加拿大2007年家庭能源使用調(diào)查報(bào)告即SHEU-2007發(fā)現(xiàn)61%的加拿大人家庭使用洗碗國(guó)消費(fèi)者與歐美市場(chǎng)接軌，可以在國(guó)內(nèi)購(gòu)買(mǎi)到歐美主流品牌的產(chǎn)品，如塊劑以及水溶性膜包裹的粉劑等。當(dāng)然價(jià)格也是國(guó)際接軌的，每公斤售價(jià)在50-200元，一般還需要大約半個(gè)月的等待時(shí)間。而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家本身就少，品第2章洗碗機(jī)概述而且整機(jī)體積外形也有所改善。1978年米勒公司又制造出了世界上第一臺(tái)微電1998年第一臺(tái)全自動(dòng)柜式洗碗機(jī)在小天鵝誕生。目前具有生產(chǎn)線的除小天鵝外現(xiàn)有的洗碗機(jī)種類(lèi)按裝取餐具的方式的不同分為頂開(kāi)門(mén)式(上掀蓋式)和前2.2洗碗機(jī)基本結(jié)構(gòu)(1)程控器洗碗機(jī)采用的程控器有機(jī)械式和電腦式兩種.它是全自動(dòng)洗碗機(jī)表2.1洗碗機(jī)控制面板按鍵功能說(shuō)明按鍵作用實(shí)現(xiàn)方式電源開(kāi)關(guān)接通/切斷電源按下接通，再按則斷開(kāi)程序選擇鍵洗滌程序選擇強(qiáng)力一標(biāo)準(zhǔn)一經(jīng)濟(jì)一漂洗一玻璃洗一快速洗一預(yù)沖洗定時(shí)鍵洗滌時(shí)間設(shè)定時(shí)間顯示：0^24,每按一次增加1小時(shí)半載鍵半載選擇臂工作)的水位時(shí)(洗碗機(jī)的最高水位)時(shí)，高水位開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，接通排水泵，(3)噴臂噴水裝置它主要由空心轉(zhuǎn)軸和噴臂等部件組成.噴臂工作面設(shè)有不臂由于受水的反作用力而轉(zhuǎn)動(dòng)，從三維方向射出水柱對(duì)長(zhǎng)具進(jìn)行清洗。漂洗劑更易發(fā)揮作用，以提高餐具的洗凈度，增加光亮度。該裝置能定時(shí)定量自動(dòng)釋放漂洗劑或洗滌劑，分解污垢和提高餐具光亮度。電加熱管的作用是對(duì)水進(jìn)行快速加熱和利用余熱烘干餐具。主要包括排水泵、排水電磁閥，用于洗滌結(jié)束后污水的自動(dòng)排放。輪，沿軌道滑動(dòng)，可方便地推拉。2.3洗碗機(jī)去污原理的熱能作用和洗滌劑的除油去污作用。器，可以將洗滌水加熱，加熱后水溫一般在45℃-80℃。顯然，熱水中去污能力的附著力，因此，易于從餐具表而被清除。此外，對(duì)于一些牢固污漬的清洗，還需要專(zhuān)用洗滌劑的輔助。洗滌劑一般污過(guò)程中水流的噴射作用占全部清洗作用的58%,而化學(xué)清洗劑的作用僅占15圖1洗碗機(jī)三維結(jié)構(gòu)圖第3章洗碗機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1洗碗機(jī)總體內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3-1內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖3.2內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為直流永磁式、交流罩極式和交流串激式。直流永磁式電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，造價(jià)低，重量輕，制造工藝簡(jiǎn)單及物美價(jià)廉。交流串激式電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，比較適合制造大功率的機(jī)器；它的缺點(diǎn)是換向器對(duì)電信設(shè)備有一對(duì)電信設(shè)備造成干擾；它的缺點(diǎn)是啟動(dòng)性能井，轉(zhuǎn)速低及重量大。綜合考慮選擇直流永磁式電動(dòng)機(jī)。以下為烘干機(jī)的電路圖：電熱電熱絲電動(dòng)機(jī)電源波輪是對(duì)餐具施壓機(jī)械沖擊力的主要部件。波輪的形狀、直徑、突筋的數(shù)量及高矮、轉(zhuǎn)動(dòng)快慢、在洗滌箱內(nèi)安裝方式等都對(duì)洗滌性能有直接影響。下面的波輪對(duì)比圖介紹了不同的洗滌水流。目前市場(chǎng)大部分廠家的波輪轉(zhuǎn)速在110-160rpm之間。有些廠家為了進(jìn)一步增加洗滌效果，在大波輪基礎(chǔ)上加小波輪、復(fù)合波輪、摩擦球等結(jié)構(gòu)。 凸形波輪動(dòng)水速高波輪擺動(dòng)水流凹形波輪心用水流式波輪擺動(dòng)水流回轉(zhuǎn)桶式波輪向心水流圖3-3波輪對(duì)比其形狀與攪拌器漿葉有區(qū)別。漿葉多為多葉敞開(kāi)式，但帶有多條筋幅，如圖3-4所示：波輪波輪N筋圖3-4波輪示意圖本波輪的凸起輪筋形成了特殊的內(nèi)外相對(duì)S形，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)聚散水流，可以更好的開(kāi)發(fā)洗碗機(jī)市場(chǎng)，讓更多的消費(fèi)者去購(gòu)買(mǎi)洗碗機(jī)了。因此就將魔力S形波輪與雷達(dá)式波輪結(jié)合起來(lái)，于是就產(chǎn)生了新型內(nèi)凹S形輪，將輪的凸起筋設(shè)計(jì)成S形，輪面做成內(nèi)凹的，在上面密集排列數(shù)百小孔。輪筋外觀圖3-5內(nèi)凹S形集孔波輪示意圖每組彈簧以不同顏色區(qū)分，4根吊桿懸掛方式一般向內(nèi)斜8度至9度，這樣設(shè)計(jì)陽(yáng)展捕陽(yáng)展捕減振沖簧期膠硫變模圖3-6懸掛系統(tǒng)示意圖1實(shí)際轉(zhuǎn)速有1300-1450rpm之間。這個(gè)電機(jī)是根據(jù)洗碗機(jī)的工作要求和運(yùn)行環(huán)如有些餐具無(wú)法放入碗籃等。目前洗碗機(jī)存在的主要問(wèn)題是餐具清洗不徹方法一對(duì)洗碗機(jī)的特殊要求》,對(duì)洗碗機(jī)樣機(jī)進(jìn)行噪音測(cè)試，測(cè)試結(jié)果，如圖4-1所示。從噪音頻譜上可以看出，噪音較大處主要集中在100和200Hz附近，06s001000rou0001s00NdouSo0圖4-1噪聲測(cè)試結(jié)果輻射噪聲，因此振動(dòng)測(cè)試主要集中在箱門(mén)一側(cè)。振動(dòng)測(cè)試位置分布，如圖4-2通過(guò)外殼的振動(dòng)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)振源(噪音潺主要來(lái)自于洗碗機(jī)的下部，并且振動(dòng)的主要頻率也是100Hz和200Hz左右。從外殼的振動(dòng)測(cè)試結(jié)果表明，振動(dòng)主要預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)在此頻段內(nèi)，在外部或內(nèi)部各種振源作劃分，劃分后單元數(shù)為29142,用質(zhì)量塊簡(jiǎn)化托盤(pán)、碗欄組件、水杯、電機(jī)的質(zhì)內(nèi)膽整體各階模態(tài)頻率較小，前十階模態(tài)頻率最大為52.7Hz較100Hz小很多。(1)幾何模型(2)有限元模型圖4-3洗碗機(jī)內(nèi)膽幾何模型和有限元模型4.3洗碗機(jī)的噪聲優(yōu)化設(shè)計(jì)利用Optistruct軟件通過(guò)加入加強(qiáng)筋的方式對(duì)內(nèi)膽底板進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在優(yōu)化內(nèi)膽底板時(shí)，需要綜合考慮底板的對(duì)稱(chēng)性和排渣的通暢性。以底板的固有頻率為目標(biāo)函數(shù)，施加對(duì)稱(chēng)約束和方向約束。通過(guò)計(jì)算得到結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)果，如圖4-4所示。其中一個(gè)表示筋深度10mm,另一個(gè)表示0,中間表示(0-10)mm之間。由于這個(gè)結(jié)果很不規(guī)則，只能作為加筋的參考。根據(jù)上面的加筋思路，結(jié)合實(shí)際，前面原來(lái)小橫筋去掉，加3條縱筋，后面原來(lái)寬筋去掉，加2條縱筋，左右各加1條橫筋，寬度均為40mm,深度5mm,優(yōu)化后內(nèi)膽底板布局，如圖4-4(2)所示。底板第五階模態(tài)優(yōu)化前后對(duì)比，如圖模態(tài)固有頻率增加了14Hz,結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的內(nèi)膽底板的第5階模態(tài)固有頻率顯著(1)優(yōu)化前(2)優(yōu)化后圖4-5內(nèi)膽底板第5階模態(tài)優(yōu)化結(jié)果前后對(duì)比0圖4-6優(yōu)化前后振動(dòng)響應(yīng)比較[1]莊開(kāi)達(dá).家用洗碗機(jī)的外觀與工業(yè)設(shè)計(jì)[J].家用電器科技，2002(3):41-42[2]陳志強(qiáng).單片機(jī)全自動(dòng)洗碗機(jī)控制器[M].微計(jì)算機(jī)信息，1995(1):47-51[3]晏敬東.產(chǎn)品創(chuàng)新管理