KA-J5001L型連接頭結(jié)構(gòu)改良設(shè)計建模

許小娟

（蘇州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 蘇州 215009）

KA-J5001L型連接頭結(jié)構(gòu)改良設(shè)計建模

許小娟

（蘇州高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 蘇州 215009）

隨著人們生活水平的提高，小家電諸如榨汁機的普及，使人們越來越重視實用功能外的噪音問題。小家電的噪音來源有很多，本文研究的KA-J5001L型榨汁機噪音來源主要有電機本身的噪音、過濾網(wǎng)刀盤組件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音以及整機振動產(chǎn)生的噪音等。連接頭本身的結(jié)構(gòu)問題導(dǎo)致動平衡數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，直接影響到噪音問題。本文從改變連接頭的結(jié)構(gòu)研究入手，研究哪種結(jié)構(gòu)能夠使連接頭的動平衡數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定或趨于小值。

榨汁機；噪音；連接頭；結(jié)構(gòu)

1 小家電噪音控制概述

榨汁機是小家電中較為普遍的家用電器之一。隨著科技的發(fā)展，人們物質(zhì)生活的豐富與提高，用戶對榨汁機的要求也越來越高。除了考慮榨汁機的使用功能外，人們越來越多地注重榨汁機這種小家電的噪音問題，因為噪音問題與人類的健康息息相關(guān)。

目前，國內(nèi)外對小家電的噪音問題并沒有引起足夠的重視，也沒有關(guān)于小家電噪音控制方面的學(xué)術(shù)研究論文可以供我們參考。不管是國內(nèi)品牌還是國外知名品牌，企業(yè)更多的是注重小家電的使用功能和外形結(jié)構(gòu)，希望能從視覺方面和使用功能方面吸引消費者的眼球，從而使消費者購買該產(chǎn)品。而在噪音方面，各個企業(yè)給予關(guān)注較多的則是電機的噪音問題，對于家電本身零部件的生產(chǎn)加工精度、裝配精度和結(jié)構(gòu)設(shè)計合理性帶來的噪音問題研究幾乎僅僅以合格為標(biāo)準(zhǔn)。因為這些問題的改良都必定會帶來產(chǎn)品生產(chǎn)成本的提高，所以，現(xiàn)在小家電的噪音問題是相當(dāng)普遍的。

2 KA-J5001L型榨汁機連接頭的結(jié)構(gòu)

本文研究的主要內(nèi)容是KA-J5001L型榨汁機連接頭的結(jié)構(gòu)改良問題，希望通過改變連接頭的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)整機降噪的目的。通過整機測試，KA-J5001L型LEXY榨汁機噪音主要來自于電機本身的噪音、過濾網(wǎng)刀盤組件旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的噪音以及整機振動產(chǎn)生的噪音等。過濾網(wǎng)組件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)噪音主要分為三組結(jié)構(gòu)，分別為：濾網(wǎng)組件，即濾網(wǎng)片和濾網(wǎng)架；連接頭組件，即連接頭和連接頭鑲塊；濾網(wǎng)座組件，即濾網(wǎng)座和中心刀。

噪音來源的第二項，即整機的關(guān)鍵零部件——連接頭。它的結(jié)構(gòu)、裝配、旋轉(zhuǎn)等直接影響到整機噪音，而連接頭本身的結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致動平衡數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，直接影響到噪音問題。

連接頭起到連接刀盤和電機的作用，是核心部件。離心式榨汁機的工作原理就是使錐形濾網(wǎng)高速旋轉(zhuǎn)，被刀盤粉碎的水果因為離心力的作用被甩到濾網(wǎng)壁面上，其中被炸出的果汁通過濾網(wǎng)直接進入汁流道，而其它較大的不能通過濾網(wǎng)的渣滓就會在離心力的作用下沿著濾網(wǎng)壁向上運動，直至進入渣桶，這樣就實現(xiàn)了汁渣分離。因此，離心力的大小直接關(guān)系到汁渣分離的效果，而離心力的大小又跟濾網(wǎng)的轉(zhuǎn)速成正比。濾網(wǎng)的轉(zhuǎn)速越高，對電機軸和連接頭的配合精度要求也就越高。只有連接頭轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，才會降低整機噪音。

3 連接頭結(jié)構(gòu)設(shè)計改良的意義

通過整機性能測試以及用戶模擬測試，目前榨汁機KAJ5001功能板存在一些問題。在測試中，功能板整機振動比較大，噪音偏高。通過拆分功能板不同的零件組合，發(fā)現(xiàn)噪音和振動的來源主要是電機，濾網(wǎng)組件和汁流道。而且電機軸與連接頭的配合精度低，轉(zhuǎn)動時連接頭有明顯的擺動現(xiàn)象，因此降噪和減少整機振動首先要降低電機噪音和振動，提高電機軸與連接頭的配合精度。

KA-J5001L型榨汁機六卡槽連接頭在理論上要求連接頭組件（連接頭+連接頭鑲塊）動平衡精度≦50mg，但實際動平衡的實驗數(shù)據(jù)并不理想。連接頭鑲塊材料為黃銅，結(jié)構(gòu)簡單，與軸上端以螺紋連接，配合部分是除螺紋端的銅鑲件與電機軸。故在改善及穩(wěn)定動平衡實驗數(shù)據(jù)方面主要考慮對連接頭的結(jié)構(gòu)進行改良設(shè)計。在結(jié)構(gòu)改良上面尋求突破，追求動平衡值的穩(wěn)定性，從原來的連接頭六卡槽圓周均布改為五卡槽、四卡槽、三卡槽結(jié)構(gòu)圓周方向均布。

原六槽結(jié)構(gòu)連接頭在用戶使用完畢清潔時能夠方便地進行卡位裝配，將刀盤通過六槽連接頭順利卡入，簡單旋轉(zhuǎn)一定的小角度就可以達到與電機連接的目的，非常方便。為了達到用戶卡位方便，加上參照飛利浦競品結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致了六槽連接頭注塑模具相對普及，但該結(jié)構(gòu)影響了產(chǎn)品的動平衡數(shù)據(jù)穩(wěn)定性，而且開發(fā)模具的成本也較高。

因此，結(jié)構(gòu)改良相當(dāng)有必要，簡化模具復(fù)雜度，考慮開發(fā)經(jīng)濟性問題，提高零件生產(chǎn)后的動平衡實驗數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。當(dāng)然，在連接頭改良結(jié)構(gòu)的同時仍舊考慮用戶使用榨汁機后清潔完成卡位裝配刀盤問題，使得用戶在使用時仍能覺得榨汁機操作方便，得心應(yīng)手。

KA-J5001L型榨汁機六卡槽連接頭在加工完成后需要選擇一批樣本零件做動平衡實驗。表1和圖1、圖2分別是在兩批注塑件分別選出的20個樣本零件的動平衡數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)分析圖。

表1 動平衡數(shù)據(jù)記錄表

圖1 六槽批次一動平衡數(shù)據(jù)分析圖

圖2 六槽批次二動平衡數(shù)據(jù)分析圖

批次一的動平衡數(shù)據(jù)從圖形分析上看，動平衡最大值為80.4，最小值為27.6，合格動平衡數(shù)值要求為50.0，參與試驗零件20個，合格率僅為60%。動平衡數(shù)據(jù)測試沒有達到理想效果。

批次二的動平衡數(shù)據(jù)從圖形分析上看，動平衡最大值為168.2，最小值為27.5，合格動平衡數(shù)值要求為50.0，參與試驗零件20個，合格率僅為50%。動平衡數(shù)據(jù)上下波動很大，數(shù)據(jù)及其不穩(wěn)定，測試沒有達到理想效果。

原因分析：動平衡值是關(guān)乎零件旋轉(zhuǎn)振動噪音的主要依據(jù)，動平衡值越小越好，越小就越趨于穩(wěn)定。由于六槽連接頭圓周分布較多，注塑件模型較為復(fù)雜，造成動平衡數(shù)據(jù)不是很穩(wěn)定。

4 連接頭結(jié)構(gòu)改良建模軟件

原六槽連接頭結(jié)構(gòu)改良造型軟件使用犀牛Rhino。犀牛Rhino是一個“平民化”的高端軟件，性價比更高，初學(xué)者使用起來較為得心應(yīng)手。當(dāng)用該軟件建立各種機械結(jié)構(gòu)時，可以方便地在同一個視窗中觀察二維和三維的形狀，甚至可以進行360度全角度觀察。在構(gòu)建微小結(jié)構(gòu)的時候，Rhino軟件更能夠體現(xiàn)出其優(yōu)越性。

5 結(jié)構(gòu)改良連接頭的三維造型

連接頭的改良設(shè)計是從六槽圓周均布改為五槽、四槽、三槽圓周均布。為對動平衡數(shù)據(jù)統(tǒng)一作對比分析，對原六槽結(jié)構(gòu)也重新建立3D模型。

用犀牛Rhino軟件建立的連接頭3D造型如圖3、圖4、圖5和圖6所示。

圖3 六槽結(jié)構(gòu)軸測圖和仰視圖

圖4 五槽結(jié)構(gòu)軸測圖和仰視圖

圖5 四槽結(jié)構(gòu)軸測圖和仰視圖

圖6 三槽結(jié)構(gòu)軸測圖和仰視圖

實驗分析：

零件加工質(zhì)量及開槽數(shù)對動平衡值都有影響，但零件加工質(zhì)量對動平衡值影響不大，多組實驗下測量同一開槽數(shù)不同零件的動平衡值，得到其變化如圖7、8、9、10所示，可見每組零件動平衡測量值方差大，說明每組數(shù)據(jù)的波動大，但是通過多組實驗下計算同一開槽數(shù)不同零件的動平衡平均值，基本可消除同一開槽數(shù)一組零件因加工質(zhì)量不同所帶來的對這一開槽數(shù)動平衡值的影響。同時，由圖11可見開槽個數(shù)對零件的動平衡值影響明顯。

圖7 開槽零件的動平衡值變化規(guī)律

圖8 開槽零件的動平衡值變化規(guī)律

圖9 開槽零件的動平衡值變化規(guī)律

圖10 開槽零件的動平衡值變化規(guī)律

圖11 開槽個數(shù)對零件動平衡值的影響規(guī)律

6 總結(jié)

本文以犀牛Rhino軟件為平臺，對KA-J5001L型榨汁機連接頭結(jié)構(gòu)進行了改良設(shè)計。由原圓周分布的六槽結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)槲宀?、四槽、三槽的斜槽結(jié)構(gòu)。并在不影響后續(xù)實驗數(shù)據(jù)的前提下，將連接頭的鑲配件黃銅和連接頭做成一體。后續(xù)將進一步對建模零件進行加工并分析動平衡數(shù)據(jù)，以求得最合理的連接頭結(jié)構(gòu)。

[1]周新祥．噪聲控制及應(yīng)用實例[M]．第1版．北京：海洋出版社，1999．

[2]馬祥琴．家電噪音危害及消減方法[J]．湖南農(nóng)機，2010(4)：30．

[3]張磊．萊克KA-J7002ESP榨汁機：在安靜中享受夏日清涼[J]．家用電器：2010(5)：22．

[4]任璆．三維建模Rhinoceros（犀牛）軟件在幕墻設(shè)計中的應(yīng)用[J].機電工程技術(shù)：2012，41(7)：164．

The Structure Improvement Design and Modeling of KA-J5001LType Connector

Xu Xiaojuan
(Suzhou Vocational Technical School,Suzhou 215009,Jiangsu)

With the improvement of people's living standard,the popularization of small appliances such as juicer,makes people pay more attention to the noise problem beside the practical function.There are many sources of noise in small appliances.The noise sources of KA-J5001L juicer studied in this paper are from the motor itself,the rotation of filter cutter assembly and the machine vibration,etc.The structure of the connector leads to the instability of dynamic balance data and directly affects the noise problems. This paper studies on the structure types of the connector to make the dynamic balance data more stable or smaller.

juicer;noise;connector;structure

TP391.72

A

1008-6609(2017)07-0094-03

許小娟（1982-），女，江蘇蘇州人，本科，講師，研究方向為數(shù)控技術(shù)。