基于SolidWorks小型火鍋油煙機的機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計

胡素峰+馮博楷+張龍+楊學(xué)銳+蘇慶乾+卞恩凱+董曉政

摘 要：針對當(dāng)前餐飲業(yè)油煙多、污染重的問題，設(shè)計了一款小型油煙機。通過查閱資料對油煙機進行方案設(shè)計，運用SolilWorks三維軟件進行建模和虛擬裝配，創(chuàng)新性設(shè)計了一體化的風(fēng)柜和集散熱一體的風(fēng)輪。經(jīng)分析，設(shè)計的小型油煙機能夠?qū)崿F(xiàn)將油煙、水蒸氣等高效吸走，快速排出電機產(chǎn)生的熱量，又能實現(xiàn)3D打印等快速成型技術(shù)制造，綠色環(huán)保，發(fā)展前景廣闊，為當(dāng)前餐飲業(yè)和油煙機的研究設(shè)計提供參考。

關(guān)鍵詞：油煙機；機構(gòu)設(shè)計；SolidWorks

中圖分類號：TU834 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）05-0034-02

Abstract： In order to solve the problem of heavy pollution and many fumes in the catering industry， a small oil fume machine was designed. Through consulting data to design the scheme of oil fume machine， the SolilWorks three-dimensional software is applied to model and virtual assembly， and innovative design of the integrated wind cabinet and heat dissipation wind wheel are conducted. Through analysis， the design of small oil fume machine can achieve the high-efficient absorption of oil fume and water vapor， the rapid discharge of heat generated by the motor， and the rapid prototyping manufacturing （RPM） such as 3D printing. It is green， environment-friendly and prosperous， which provides a reference for the research and design of catering industry and lampblack machine.

Keywords： lampblack machine； mechanism design； SolidWorks

當(dāng)前，人們的生活水平越來越高，但在追求豐富的物質(zhì)生活時候，對社會環(huán)境卻造成了巨大的壓力。就在平時吃火鍋的時候，大量的油煙、水汽會充斥著整個空間。油煙里的有害物質(zhì)侵入人體呼吸道，導(dǎo)致人常出現(xiàn)食欲減退、心煩、精神不振、嗜睡、疲乏無力等癥狀，嚴(yán)重還會導(dǎo)致肺癌[1]。設(shè)計一款小型火鍋油煙機，即時抽走大部分的油煙、水汽，改善就餐環(huán)境，減少油煙對人身體的危害。應(yīng)用SolidWorks軟件對產(chǎn)品進行參數(shù)化三維建模，并對產(chǎn)品進行虛擬裝配和渲染，該產(chǎn)品簡易便捷、綠色環(huán)保，具有良好的推廣前景。

1 油煙機工作機理及總體設(shè)計方案

1.1 油煙機工作機理

小型火鍋油煙機是由風(fēng)機系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等組成。風(fēng)機系統(tǒng)抽風(fēng)和傳統(tǒng)油煙機一樣，通過電機帶動風(fēng)輪轉(zhuǎn)動，在進風(fēng)口和出風(fēng)口產(chǎn)生風(fēng)壓，從而實現(xiàn)油煙和水汽的吸排。油煙機的控制系統(tǒng)由四擋琴鍵開關(guān)連接有關(guān)元件構(gòu)成，四擋可進行高速、低速、控制，使油煙水蒸氣排至室外。使用時，將電源插入220V市電插座；按下琴鍵，風(fēng)道風(fēng)機運轉(zhuǎn)；當(dāng)按下停止按鍵時，各按鍵自動復(fù)位，整機停止工作，照明燈熄滅。

設(shè)計的小型油煙機機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，最大特點是具有較長的弧形導(dǎo)管，以及集出風(fēng)口和電機散熱口一體的類風(fēng)柜裝置，設(shè)計的弧形導(dǎo)管以及類風(fēng)柜裝置具有較好機械加工結(jié)構(gòu)工藝性，更易于3D打印進行快速成型[2]。

1.2 總體設(shè)計

1.2.1 設(shè)計目標(biāo)

小型火鍋油煙機總體由風(fēng)機系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成。通過機電一體化的配合實現(xiàn)就餐環(huán)境的凈化?？傮w設(shè)計目標(biāo)：（1）操作方便；（2）簡易便捷，不影響顧客進餐；（3）加工制造方便，盡可能實現(xiàn)3D打印快速成型。

1.2.2 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)設(shè)計目標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)中[3]對小型油煙機進行結(jié)構(gòu)的劃分，總體設(shè)計可分為3部分：（1）控制機構(gòu)設(shè)計；（2）風(fēng)柜設(shè)計；（3）吸入機構(gòu)設(shè)計，分別，對不同結(jié)構(gòu)進行設(shè)計。

2 油煙機的參數(shù)化建模和虛擬裝配

SolidWorks軟件是一款以參數(shù)化特征建模為基礎(chǔ)，可迅速實現(xiàn)多種模型的建立和改進。為此，選擇SolidWorks軟件對小型油煙機進行三維零件和整體虛擬裝配。小型油煙機主要有電機、類風(fēng)柜部件、具有弧形導(dǎo)管的吸煙部件等部分組成。該油煙機采用機電一體化原理，通過電機驅(qū)動各個裝置正常工作，將油煙、水蒸氣抽走，其總裝配體模型如圖1所示。

3 創(chuàng)新機構(gòu)設(shè)計

利用SolidWorks三維建模軟件進行設(shè)計時，充分考慮到設(shè)備的易于實現(xiàn)性和便捷性，對各個機構(gòu)的設(shè)計充分考慮到快速成型技術(shù)的需要，通過3D打印技術(shù)能夠快速制造出來。設(shè)計的這款小型油煙機，其創(chuàng)新性設(shè)計主要有下面2個部分：

3.1 一體化的風(fēng)柜機構(gòu)

考慮用餐者的方便性，小型油煙機的尺寸應(yīng)盡可能的小，同時還要結(jié)合油煙機各個機構(gòu)功能的相互配合性，再加上后續(xù)制造的方便性，將電機、風(fēng)輪和出氣系統(tǒng)集成一體。工作時，通過弧形導(dǎo)管，可以將油煙、水蒸氣，在排風(fēng)機構(gòu)轉(zhuǎn)動產(chǎn)生風(fēng)力作用下吸入風(fēng)輪，通過風(fēng)輪再排入管道。圖2為一體化的風(fēng)柜。

3.2 集散熱一體的風(fēng)輪設(shè)計

油煙機中的風(fēng)輪轉(zhuǎn)動形成轉(zhuǎn)動區(qū)負(fù)壓，將油煙和水汽吸入負(fù)壓區(qū)送入排氣管道。另一方面，在風(fēng)輪中央轉(zhuǎn)動的電機發(fā)出大量的熱，設(shè)計成散熱器型的風(fēng)輪又能夠快速地將熱量送入排氣管道。集成一體的風(fēng)輪設(shè)計既能實現(xiàn)油煙和水汽的排除，又能實現(xiàn)快速散熱，有效保護電機。風(fēng)輪設(shè)計如圖3所示。

4 結(jié)束語

針對當(dāng)前火鍋店等行業(yè)在油煙、水蒸氣處理等難題進行小型油煙機的機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計，并應(yīng)用SolidWorks軟件進行建模、虛擬裝配和仿真分析，結(jié)果表明通過優(yōu)化設(shè)計后，這類油煙機排油煙效果較好。本文設(shè)計的小型油煙機通過電機驅(qū)動各個裝置工作，實現(xiàn)油煙、水蒸氣的抽離，安全環(huán)保，操作方便，外形設(shè)計小巧，各個功能機構(gòu)搭配合理，便用3D打印等快速成型技術(shù)制造，縮短產(chǎn)品制造周期，成本較低，為環(huán)境保護刻不容緩的餐飲業(yè)提供參考。

參考文獻：

[1][EB/OL].http：//bbs.szhome.com/80-130020-detail-94868401.html.

[2]王延慶，沈競興，等.3D打印材料應(yīng)用和研究現(xiàn)狀[J].航空材料學(xué)報，2016，26（4）：89-98.

[3]李興華.機械設(shè)計課程設(shè)計[M].北京：清華大學(xué)出版社，2012.

[4]孫玨.現(xiàn)代機械設(shè)計與機械制造的相關(guān)技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（20）：167.

[5]楊松松，喻翔，趙志超.淺析機械設(shè)計及自動化節(jié)能設(shè)計理念[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（16）：165.

[6]崔大一.機械設(shè)計制造及自動化的發(fā)展探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（03）：29.endprint