基于家電產品分析的壁掛式洗碗機設計

胡艷華　龔穎

摘要：文章通過對家電的造型與結構的分析，探討了對洗碗機的改良設計，設計出更符合市場和用戶的洗碗機產品。分析家電的特征，將合適的造型元素與結構元素應用在洗碗機的設計上，從而確定了壁掛式洗碗機的設計。本文所述壁掛式洗碗機的優點在于：它結構簡單，采用懸臂掛鉤的安裝方式，更省空間，本設計主要針對小口之家、普通消費者等。必要的碗籃和進出水口等元素是設計的重點，外殼體的設計也是這款洗碗機的一大亮點。

關鍵詞：家電特征;洗碗機;壁掛式;節省空間

中國分類號：TB472 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2019）06-0084-02

1 洗碗機概述

自約瑟芬·科克倫發明了洗碗機，便解放了人們的雙手。在這個物質飛速發展的時代，洗碗機也逐漸面向更多的消費者。而我國洗碗機市場發展較緩慢，目前市場上的洗碗機體型較大、結構復雜、價格昂貴，且安裝方式多為嵌入式、箱體式，對于一些小家庭而言，家里的空間小，消費有限，對洗碗機的使用和認知較少，洗碗機并不實用。笨重且厚實的洗碗機明顯已經不再適合市場，而且目前市場上洗碗機功能較全面，智能化趨于飽和，未來的洗碗機必然在不減少功能的基礎上，打造出體積更小、更方便的產品，就像美的推出的嵌入式洗碗機和海爾推出的“小貝”等一樣，都是體積較小。未來洗碗機將向造型豐富化、人情化、更省空間、結構更優以及安裝方式上更方便等方面發展。

2 家電產品造型分析

家電產品大多為方形的體塊，落地放置的產品較高，壁掛的產品大多較長，產品的造型決定了產品節省空間[1]。

中國最早的冰箱是1956年由北京雪花冰箱廠研制的，其造型為長方體形狀，豎立放置，設有一拉開式門。時至今日，冰箱長方體的造型仍在沿用，但不同的是冰箱變高了。冰箱為什么會變高呢？因為人們需求容量的增大，那么在不改變冰箱占地面積的情況下，會將外形設計成豎長條狀，如此便有效地利用了空間。

早期的空調多為立柜式的落地空調，體積較大，家用一般擺放在客廳和主臥里，現在這種空調仍在使用，但不適用于小家庭;后來有了窗式空調，窗式空調由墻壁上的掛機和室外的箱體兩部分組成，安裝方便，價格便宜;空調進一步創新設計，有了吊頂式空調，室內機直接吊裝在天花上，不占任何室內空間。不可否認，空調的內部結構的優化和升級才有了新的空調造型的產生，但從空調原有的落地式向現有新生的中央空調轉型中，可以看出人們對于家電產品的造型需求——節省空間。

3 家電產品結構功能分析

一些家用產品的結構與功能相似，例如供水系統、加熱系統、制冷系統、消毒系統等等。家用洗衣機產品，無論是波輪式還是滾筒式，產品上都要安裝進水口管道和排水口管道，洗衣機進水管安裝主要分為兩個方面，一是與洗衣機進水閥連接安裝;二是與水龍頭連接安裝，全自動洗衣機以電磁閥進水水位開關來進行控制進水、排水以及電機的同斷。家用熱水器同樣也需要進出水系統的設置，一般情況下的熱水器箱體下側都會接有兩個不銹鋼或鋁合金導管，導管分別導流熱水和冷水，導管與一個三通管相連接，三通管另一端連接花灑，通過三通上開關的調節可以實現冷熱水的調節。

4 基于調研分析的壁掛式洗碗機造型和結構設計

4.1 壁掛式洗碗機造型設計

洗碗機造型如圖1和圖2所示，箱體是由洗碗機的外殼和內膽組成，外殼是在箱體外面，外殼的造型可以做改進?；诩译姰a品的造型分析，本產品外殼造型設計成長條的圓柱形狀，類似于儲水式的熱水器箱體，背面為平面，有利于貼合墻面;洗碗機采用前拉開式的打開方式，前蓋上有透視窗和電子顯示屏，可清楚地看到洗碗機的工作情況，開關、電源、起動以及功能組按鍵設置在前蓋的左側;噴臂設置在內膽上方，類似于淋浴噴頭，形狀為長條形，自上而下噴出高壓水流沖洗餐具;碗籃是柵欄形狀，背面設有懸臂勾，底部設有進水口和出水口。

4.2 壁掛式洗碗機結構設計

碗籃設計成如圖3所示，碗籃的第一作用是用來放置碗、盤、杯子等餐具，碗籃作為置物載體的同時，能把碗與碗、盤與盤之間獨立地分開，將碗豎直并排放置，使每一個要清洗的個體之間留有一定的空隙，以防止因為碗、碟貼合太近而存在清洗死角，從而導致噴臂噴出的強水流會無法沖洗到，不能完全清洗干凈餐具。

洗碗機底部設有進水口和出水口。進水口連接頭接通自來水龍頭，開機啟動后自動進水，自來水經處理后從內膽頂部設置的噴臂上的噴水孔中噴出，如圖4所示，對碗的內壁和外壁進行沖洗。兩個噴臂出水的順序可編成程序，先一起噴水，然后逐個噴臂間歇式噴水沖洗，再精細清洗，最后再一起噴水沖洗，每個噴臂在噴水的過程中都會自轉，提高清洗的范圍，從而提高了清潔的效果。完成清洗后就可以關閉水龍頭，清洗過程中可自由控制水量[2]。出水口連接廚房或衛浴室的下水管道，但要注意的是需要對餐具進行初步處理后再放入洗碗機內清洗，需要清洗的餐具就可以被清洗掉少量的飯粒和油污，而殘渣和油污等通過出水口管道合流入下水道，不會出現因大量的食物殘渣而堵塞下水管道的問題。

從洗碗機的后視圖，如圖5所示，可以看到洗碗機的外殼體上設有兩個4mmx26mm的金屬懸臂，安裝時先用螺絲將金屬底托固定在適合的墻面上，然后使洗碗機機體與墻面水平平行，懸臂與金屬底托對齊，緩慢下移，放在壁架上即可。洗碗機掛在墻上，減小了占用廚房或衛浴室的使用空間。

5 基于調研分析的壁掛式洗碗機尺寸設計

5.1 腔體的空間尺寸設計

由于針對的用戶人群是小家庭以及普通消費者，初定碗、盤等餐具的數量為6-8只，一般家里比較常用的是菜盤子、糖果盤、水果盤等，并以陶瓷的盤子居多，市面上盤子的尺寸（直徑）一般為26cm，不同的用途尺寸會有不同（英寸8×2.54=20.32cm、市寸8×3.33=26.64cm）。筷籠設置在與碗平行的一邊，無需考慮筷籠的尺寸對整體長度的影響。

取普通盤子的高度為45mm，數量為3;

取普通碗的高度為90mm，數量為5;

取安全余量為80rTinl[3]：

由此可以知道內腔總長為：

L1=90 x5+45×3+80=665mm

取腔體寬度340mm，腔體高度340mm。

5.2 碗籃的尺寸設計

根據內腔總長以及安全余量等可得，

其中隔欄與隔欄之間的最大距離為95mm;

根據已知條件得碗籃總長度：

L2450+135=585mm，取L2=595mm。

5.3 懸臀尺寸計算

取餐具總大質量為2x8=16kg;

內腔殼體為8 kg，外殼體和透視玻璃蓋板為10kg;

當洗碗機在滿載工作時，加入了1.3L的水量，水重1.3kg;

整個洗碗機在工作時的動態質量為：

1 6+10+8+1.3=25.3kg;

則洗碗機的總重量為253N;

取懸臂的切面尺寸為4x26mm，取兩個懸臂之間的間距為L3=465mm;

已知F=253N，鋼材[4]的許用切應力[σ]=560MPa;

根據校驗L3的長度合理。

5.4 整體的尺寸設計

總長度由內腔總長、左側控制面板和右側邊緣的和確定，

根據內腔體的空間尺寸可得：

L總=665+150+50=865mm

寬度h>34mm，取寬度44mm。

6 材料的工藝分析

6.1 金屬構件的工藝分析

洗碗機的不銹鋼金屬外殼采用陽極氧化染色，表面通過打磨工藝制作出磨光效果;由于內膽對洗碗機的內部結構起到支撐和保護作用，則對內膽的材質性能要求更高，內膽采用304不銹鋼，板材沖壓后采用滾花工藝[5];金屬拉桿采用鋁合金，一方面使整體質量更輕，另一方面鋁合金富有金屬的光澤，表面采用輕微拉絲工藝，使整體效果顯得更有質感。

6.2 塑膠材料的工藝分析

噴臂和碗籃采用食品級PP材料（聚丙烯，英文名稱Polypropylene.是一種半結晶的熱塑性塑料。具有較高的耐沖擊性，機械性質強韌，抗多種有機溶劑和酸堿腐蝕）。采用注射成型，注射成型是塑料制品的一種方法，將熔融的塑料利用壓力注進塑料制品模具中，冷卻成型得到想要的各種塑膠件。

7 結論

通過對家電產品造型和結構的分析，結合洗碗機產品所具備的結構和功能，設計了一款壁掛式洗碗機，洗碗機可壁掛安裝在廚房或衛浴室的墻面上，更加節省空間，另外造型偏長圓柱形，經濟實用，滿足力學要求，在保證了洗碗機的質量和安全性的前提下，應用一系列家電產品中的符號元素，提出優化的洗碗機設計方案。

參考文獻

[1]朱道鑫.當代產品設計的市場意識與用戶需求關聯性探討[J].工業設計，2019，1.

[2]趙偉東，趙建勛，供水組件及洗碗機[P].中國專利：CN102860805A，2013，44，10.

[3]張峻霞，王新亭.人機工程學與設計應用[M]，北京：國防工業出版社，2008，1.

[4]東北大學，北京科技大學.材料力學（第四版）[M].北京：高等教育出版社， 2008.

[5]邱瀟瀟，許熠瑩，延鑫.工業設計材料與加工工藝[M].北京：高等教育出版社， 2009，8.