洗碗機的開發(fā)與設(shè)計研究

摘要第1章緒論根據(jù)2011年第六次全國人口普查數(shù)據(jù)顯示，我國共有家庭40152萬戶，城鎮(zhèn)居民家庭己超過2億戶，但洗碗機的普及率不到0.1010。之所以家用洗碗機美國是目前洗碗機普及率最高的國家，1996年已達54.9%。其1997年的市場替換量為390.7萬臺，1998年是366.8萬臺。美國是洗碗機生產(chǎn)大國，其產(chǎn)量占世界首位，近年產(chǎn)量一直保持在300萬臺以上。主要生產(chǎn)公司有GE,1960年松下電器公司開發(fā)出日本第一臺洗碗機，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年洗碗機行業(yè)才出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機，但不大，1995年達18.9萬臺，1996年增至30萬臺以上。普及率遠比歐美各國低。商的競爭方向是小型、高性能、縮短洗凈時間和降低運轉(zhuǎn)噪聲等。根據(jù)加拿大2007年家庭能源使用調(diào)查報告即SHEU-2007發(fā)現(xiàn)61%的加拿大人家庭使用洗碗國消費者與歐美市場接軌，可以在國內(nèi)購買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)然價格也是國際接軌的，每公斤售價在50-200元，一般還需要大約半個月的等待時間。而國內(nèi)生產(chǎn)廠家本身就少，品第2章洗碗機概述而且整機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微電1998年第一臺全自動柜式洗碗機在小天鵝誕生。目前具有生產(chǎn)線的除小天鵝外現(xiàn)有的洗碗機種類按裝取餐具的方式的不同分為頂開門式(上掀蓋式)和前2.2洗碗機基本結(jié)構(gòu)(1)程控器洗碗機采用的程控器有機械式和電腦式兩種.它是全自動洗碗機表2.1洗碗機控制面板按鍵功能說明按鍵作用實現(xiàn)方式電源開關(guān)接通/切斷電源按下接通，再按則斷開程序選擇鍵洗滌程序選擇強力一標準一經(jīng)濟一漂洗一玻璃洗一快速洗一預(yù)沖洗定時鍵洗滌時間設(shè)定時間顯示：0^24,每按一次增加1小時半載鍵半載選擇臂工作)的水位時(洗碗機的最高水位)時，高水位開關(guān)的常開觸點閉合，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，從三維方向射出水柱對長具進行清洗。漂洗劑更易發(fā)揮作用，以提高餐具的洗凈度，增加光亮度。該裝置能定時定量自動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水進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)束后污水的自動排放。輪，沿軌道滑動，可方便地推拉。2.3洗碗機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，對于一些牢固污漬的清洗，還需要專用洗滌劑的輔助。洗滌劑一般污過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洗碗機三維結(jié)構(gòu)圖第3章洗碗機結(jié)構(gòu)的設(shè)計3.1洗碗機總體內(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。直流永磁式電動機的優(yōu)點是轉(zhuǎn)速高，造價低，重量輕，制造工藝簡單及物美價廉。交流串激式電動機的優(yōu)點是轉(zhuǎn)速高和啟動轉(zhuǎn)矩大，比較適合制造大功率的機器；它的缺點是換向器對電信設(shè)備有一對電信設(shè)備造成干擾；它的缺點是啟動性能井，轉(zhuǎn)速低及重量大。綜合考慮選擇直流永磁式電動機。以下為烘干機的電路圖：電熱電熱絲電動機電源波輪是對餐具施壓機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)動快慢、在洗滌箱內(nèi)安裝方式等都對洗滌性能有直接影響。下面的波輪對比圖介紹了不同的洗滌水流。目前市場大部分廠家的波輪轉(zhuǎn)速在110-160rpm之間。有些廠家為了進一步增加洗滌效果，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)。 凸形波輪動水速高波輪擺動水流凹形波輪心用水流式波輪擺動水流回轉(zhuǎn)桶式波輪向心水流圖3-3波輪對比其形狀與攪拌器漿葉有區(qū)別。漿葉多為多葉敞開式，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S形，工作時會產(chǎn)聚散水流，可以更好的開發(fā)洗碗機市場，讓更多的消費者去購買洗碗機了。因此就將魔力S形波輪與雷達式波輪結(jié)合起來，于是就產(chǎn)生了新型內(nèi)凹S形輪，將輪的凸起筋設(shè)計成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)計陽展捕陽展捕減振沖簧期膠硫變模圖3-6懸掛系統(tǒng)示意圖1實際轉(zhuǎn)速有1300-1450rpm之間。這個電機是根據(jù)洗碗機的工作要求和運行環(huán)如有些餐具無法放入碗籃等。目前洗碗機存在的主要問題是餐具清洗不徹方法一對洗碗機的特殊要求》,對洗碗機樣機進行噪音測試，測試結(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噪聲測試結(jié)果輻射噪聲，因此振動測試主要集中在箱門一側(cè)。振動測試位置分布，如圖4-2通過外殼的振動測試，發(fā)現(xiàn)振源(噪音潺主要來自于洗碗機的下部，并且振動的主要頻率也是100Hz和200Hz左右。從外殼的振動測試結(jié)果表明，振動主要預(yù)測結(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)量塊簡化托盤、碗欄組件、水杯、電機的質(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洗碗機內(nèi)膽幾何模型和有限元模型4.3洗碗機的噪聲優(yōu)化設(shè)計利用Optistruct軟件通過加入加強筋的方式對內(nèi)膽底板進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在優(yōu)化內(nèi)膽底板時，需要綜合考慮底板的對稱性和排渣的通暢性。以底板的固有頻率為目標函數(shù)，施加對稱約束和方向約束。通過計算得到結(jié)構(gòu)優(yōu)化的結(jié)果，如圖4-4所示。其中一個表示筋深度10mm,另一個表示0,中間表示(0-10)mm之間。由于這個結(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)合實際，前面原來小橫筋去掉，加3條縱筋，后面原來寬筋去掉，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)果前后對比0圖4-6優(yōu)化前后振動響應(yīng)比較[1]莊開達.家用洗碗機的外觀與工業(yè)設(shè)計[J].家用電器科技，2002(3):41-42[2]陳志強.單片機全自動洗碗機控制器[M].微計算機信息，1995(1):47-51[3]晏敬東.產(chǎn)品創(chuàng)新管理