深究結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化在小家電中的應用

李康

福維克制造有限公司研發(fā)部，中國·上海 201799

在居家生活中，小家電是必不可少的一部分，各類小家電讓我們的生活更加方便、美好。論文著眼于小家電的設(shè)計問題，詳細探討小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾種常見模式，并就如何優(yōu)化小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計提出了幾點針對性的建議，希望能為相關(guān)工作帶來些許幫助。

小家電；結(jié)構(gòu)設(shè)計；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1 引言

研究與實踐表明，小家電的內(nèi)部結(jié)構(gòu)直接決定了其性能，如果內(nèi)部結(jié)構(gòu)科學合理，那么家電整體性能會更加優(yōu)良、穩(wěn)定。在小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計中，相關(guān)工作人員應當關(guān)注家電組合結(jié)構(gòu)，串聯(lián)式、并聯(lián)式以及其他類型的結(jié)構(gòu)設(shè)計是非?；A(chǔ)且重要的一項工作。論文聯(lián)系實際，就結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化在小家電中的應用問題做具體分析。

2 小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化的整體思路

2.1 多結(jié)構(gòu)設(shè)計

以往，最常見的小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計模式是單一的設(shè)計模式。這種設(shè)計模式雖有一定的可取性，但也會對家電的性能、功能產(chǎn)生一定的限制、影響作用，家電的性能可能不會十分穩(wěn)定。為進一步提升小家電整體性能，需對傳統(tǒng)、單一的設(shè)計模式進行優(yōu)化，采用多種結(jié)構(gòu)設(shè)計模式進行設(shè)計。這種結(jié)構(gòu)有一定的創(chuàng)新性，能讓小家電內(nèi)部機構(gòu)更加緊湊，性能更加優(yōu)良，功能更為齊全，是比較理想的一種結(jié)構(gòu)類型[1]。在采用這一設(shè)計思路開展設(shè)計工作時，關(guān)鍵是要選好小家電結(jié)構(gòu)參數(shù)，這樣才能獲得一個比較理想的設(shè)計效果，從而讓小家電的性能質(zhì)量得到保證。為此，在設(shè)計過程中相關(guān)工作人員就需認真做好各項計算工作，要根據(jù)小家電的尺寸、類型、用途等進行計算與選擇，確保結(jié)構(gòu)參數(shù)科學合理。

2.2 利用信息化手段設(shè)計

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計方法、手段也更加豐富多樣，一些設(shè)計人員開始嘗試運用信息化手段開展小家電結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計。由于信息技術(shù)更加先進靈活，對技術(shù)的處理更為精準迅速，因此在將信息技術(shù)運用于小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計后，對各項結(jié)構(gòu)參數(shù)的選取會更為靈活有效，整個設(shè)計流程也會有所簡化，設(shè)計質(zhì)量與效率將顯著提升。

通過分析當前中國普通家庭對小家電的使用需求、使用頻率后，得出在設(shè)計各類的家電結(jié)構(gòu)時，應當根據(jù)實際情況靈活選擇并聯(lián)式或者串聯(lián)式的不同設(shè)計模式，以獲得最優(yōu)的設(shè)計效果[2]。

3 小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化的具體實施

3.1 串聯(lián)式組合家電結(jié)構(gòu)設(shè)計

在串聯(lián)式的組合家電結(jié)構(gòu)設(shè)計中，關(guān)鍵是要依照特定次序來將兩個或是更多的家電結(jié)構(gòu)串聯(lián)起來。在設(shè)計過程中，相關(guān)工作人員也需根據(jù)家電的類型、用途等對一些構(gòu)件進行優(yōu)化，以提升小家電整體的性能。與并聯(lián)式結(jié)構(gòu)相比，串聯(lián)式結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點就是設(shè)計難度較低，設(shè)計流程比較簡單。例如，要想讓家用泡茶機更好地運作，那么機器的電機軸與螺桿就要實現(xiàn)同步性轉(zhuǎn)動，而要想實現(xiàn)這兩者的同步性，設(shè)計人員就需在螺桿下部位置妥善裝配對手件。那么，串聯(lián)式結(jié)構(gòu)在家用泡茶機上的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢具體表現(xiàn)在哪些方面呢？這里做一個簡單的分析。

在串聯(lián)式結(jié)構(gòu)下，若泡茶機中的推桿緩慢下移，螺母也會做出相應的下移運動，泡茶機中的電磁準停裝置可以靈活完成縮回動作，被觸發(fā)后，螺桿會迅速止轉(zhuǎn)。因此，從整體上來看，對家用泡茶機采用串聯(lián)式結(jié)構(gòu)后，泡茶機的輸出功能與瀝茶功能會得到優(yōu)化[3]。綜合以上分析可知，通過創(chuàng)新泡茶機原有的推桿以及螺母結(jié)構(gòu)，應當可以顯著優(yōu)化整個泡茶機具備的運行性能。如圖1、2所示，圖中顯示的是一種家用泡茶機，驅(qū)動板集成在垂直上下設(shè)置出口，垂直運動時在另一個單元中打開或關(guān)閉閥門，出口與驅(qū)動板之間通過定義的接口連接，整個結(jié)構(gòu)比較科學合理。

圖1 家用泡茶機整體型式

圖2 家用泡茶機組成結(jié)構(gòu)

3.2 并聯(lián)式的組合家電結(jié)構(gòu)設(shè)計

對于并聯(lián)布置的小家電結(jié)構(gòu)，如果要對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，就必須關(guān)注并聯(lián)式的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計。具體來說，在設(shè)計過程中，要為每一種家電結(jié)構(gòu)配備適合的輸出構(gòu)件與輸入構(gòu)件。這里就存在兩種情況，一種是并聯(lián)結(jié)構(gòu)中的輸入構(gòu)件存在差異，而輸出構(gòu)件可以共用；一種是輸入構(gòu)件可以共用而輸出構(gòu)件存有差異。至于具體選擇哪種形式，應當根據(jù)小家電的類型、用途等實際情況靈活確定。如對于家庭中的小型攪拌機，在設(shè)計時應將優(yōu)化的點放在傳動輪這一構(gòu)件上，為使家用攪拌機能更穩(wěn)定、高效的運行，可為其布置行星輪系。在通過這樣的設(shè)計優(yōu)化后，當電機給家用攪拌機提供動力后，攪拌機就能呈現(xiàn)出兩種不同的電機轉(zhuǎn)速。除這一方式外，還可在設(shè)計過程中將家用攪拌機的行星架、中心軸進行固定，使用孔式聯(lián)軸器或者軸式聯(lián)軸器固定行星架，這樣也能將其的性能提升到一個高層次?？偟膩碚f，在進行小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要做到思路靈活，視具體情況靈活確定最為合適的設(shè)計思路[4]。

3.3 基于對偶原理的小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計

除了以上比較新穎的設(shè)計思路外，在進行小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計時也可基于對偶原理制定相應的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。例如，要想對小家電的齒輪轉(zhuǎn)動狀態(tài)進行優(yōu)化，那么工作人員可先將小家電的傳動比、傳遞功率與主軸轉(zhuǎn)速確定下來，在此基礎(chǔ)上重點攻克某些非線性設(shè)計問題，從而有效解決小家電結(jié)構(gòu)中的線性約束問題，讓小家電結(jié)構(gòu)更加科學、合理。

4 小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化措施

近年來，小家電行業(yè)競爭加劇，小家電企業(yè)要想在激烈的競爭中脫穎而出，就必須保證小家電產(chǎn)品質(zhì)量。企業(yè)則需憑借新穎的家電設(shè)計思路來優(yōu)化家電結(jié)構(gòu)，提升家電整體性能。那么，在具體的設(shè)計與生產(chǎn)活動中該如何優(yōu)化小家電結(jié)構(gòu)呢？下面就相關(guān)優(yōu)化措施做具體分析。

4.1 運用平行設(shè)計的方式

在開展小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計工作時，也可采用平行設(shè)計方式對整個結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。具體來說，就是讓小家電的輸出與輸入實現(xiàn)相互對應。以家用小型咖啡機為例來說明平行設(shè)計思路在小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計中的應用：在設(shè)計過程中，工作人員可充分發(fā)揮凸輪振動時產(chǎn)生的作用力來整平咖啡粉，與此同時促進末端齒條與大帶輪穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，這樣就能在短時間內(nèi)壓實咖啡粉，大大縮短了操作時間，提高了操作效率。研究與實踐表明，平行化設(shè)計方式是比較適用于小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計的。這是因為小家電的內(nèi)部結(jié)構(gòu)緊湊，內(nèi)部凸輪、齒條等結(jié)構(gòu)比較緊湊，排序也比較合理，在此情況下如果能合理運用這一設(shè)計方式，可讓小家電的整體性能得到顯著優(yōu)化[5]。

4.2 創(chuàng)新小家電零件結(jié)構(gòu)

小家電是由各種類型與各種功能用途的零部件組成，因此各零部件的質(zhì)量也直接影響小家電性能質(zhì)量。為此，在設(shè)計過程中，相關(guān)工作人員應對小家電零件做進一步的優(yōu)化。例如，根據(jù)實際情況適當調(diào)整零件構(gòu)造，從而也巧妙完成小家電結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改造。例如，對小家電中的螺桿、螺母等零件，可對其的轉(zhuǎn)動方式進行改造，將其設(shè)計為間接性轉(zhuǎn)動，并對螺桿采取相應固定措施，防止在螺母轉(zhuǎn)動過程中螺桿也發(fā)生移動。在設(shè)計包含有空心桿的螺母結(jié)構(gòu)時，可通過相應的設(shè)計手段讓螺母凸緣與活塞上部緊密連接，從而實現(xiàn)對整個家電結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在設(shè)計半自動式的咖啡機時，可將刀片槽連接在活塞部位，之后通過刀片完成刮粉操作。當刮粉結(jié)束后，刀片也將及時退回活塞，這樣就保證了小家電使用的安全性，同時也讓咖啡機的整體性能得到了優(yōu)化。

5 結(jié)語

綜上所述，小家電在我們的日常生活中發(fā)揮著重要作用。合理優(yōu)化小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升小家電性能質(zhì)量可讓人們的日常生活更加方便、快捷。為此，在進行小家電結(jié)構(gòu)設(shè)計時，相關(guān)工作人員應結(jié)合小家電具體的類型、用途，依據(jù)相關(guān)專業(yè)知識與實踐經(jīng)驗樹立正確的設(shè)計思路，制定科學可行的設(shè)計方案，從而實現(xiàn)對小家電結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，促進小家電性能質(zhì)量提升。