摘要：现代快速的生活节奏，使人们将更多的私人时间用于处理工作，因此人们通常选择一些家用电器来处理家务以节约时间及精力。洗碗机作为一种新型家用自动化电器，解决了人工洗碗的烦恼，将人们的双手从烦琐的洗涤工作中解放出来，因此，洗碗机被称为继洗衣机后又一解放双手的产品。
关键词：洗碗机；传动系统设计
引言
洗碗机的出现极大的便利了人们餐后手洗餐具的烦琐，解决了手洗餐具费时费力、消毒状况不佳的缺点。家用洗碗机主要用于日常生活中家庭餐具的清洁，小型喷洒式洗碗机的结构主要由箱体、喷水管、水箱、碗篮、进排水阀和水泵及电动机等组成。本次设计将使用V带传动，简化洗碗机中的机械部分，以降低成本，方便节能。
一、洗碗机的概述
1.1 洗碗机的分类
洗碗机按照洗涤方式分，主要有喷淋式、水流式、超声波式和叶轮式。喷淋式洗碗机的结构分为多孔管式、下喷嘴式、上下回转喷嘴式等，工作特点都是将水喷射到餐具，利用压力喷嘴将水喷射到待洗餐具的不同方位，达到洗涤的作用。水流式洗碗机的工作原理来自于波轮洗衣机，但水流式洗碗机机槽下有波轮，波轮连接壳体下方的电动机。洗碗机启动时，波轮旋转使机槽内水流旋转从而达到洗涤目的。超声波洗碗机在机体的底部及侧面有振动元件，使洗碗机在工作时产生超声波频率，与水流共同作用，达到清洗的目的。叶轮式洗碗机在机槽下装有叶轮，工作时叶轮旋转将水朝上飞溅，以达到洗涤的目的。
1.2 洗碗机的结构
支撑系统：主要指洗碗机的外箱体，对材料选择有一定要求。
洗涤消毒及烘干系统：洗涤是通过超声、叶轮、喷淋和水流等不同方式达到洗涤目的。消毒也有多种方式，臭氧溶于水消毒、高温消毒、紫外线照射消毒等。烘干系统工作原理类似与吹风机，直接热风吹干餐具。
电气控制系统：电气控制系统是一个洗碗机的核心部分，电气系统包括硬件和软件两个系统，硬件系统包括电源开关、安全开关和控制面板等；软件系统包括程序指令。
传动系统：主要是为洗碗机提供物理作用力，带动水流高速旋转冲击餐具。
进排水系统：进水系统由电磁阀组成，程序控制开启，利用自来水压进入。排水系统由电动牵引器组成，通过程序控制，打开排水阀排水。
二、洗碗机的传动设计
2.1摩擦型带传动的选择
三角皮带属于V带传动，V带传动是摩擦型带传动中应用最广的一种。摩擦型带传动装置是由主动轮，从动轮和张紧在两轮上的环形传动带组成。传动带在静止时受预拉力的作用，带与带轮接触面间产生正压力。当主动轮转动时，靠带与主、从动轮接触面间的摩擦力，拖动从动轮转动，实现传动。摩擦型带除了V带，还有平带，多楔带和圆带。根据洗碗机的作用和功能，分析它平时的工作机制，及零部件方便更换的原则，选择生活中较普及和常见的普通V带。
2.2V带的类型与标准
V带的种类有普通V带，窄V带，宽V带，大楔角V带，齿形V带，汽车V带，联组V带和接头V带等。根据V带的规格和尺寸，可选择相对较小，可放在洗碗机机身内部的长度较小的Y型。
2.2.1V带的功率
考虑原动机和每天适时转动的时间等原因，可根据公式：
Pc=kAP（1）
kA为工况系数，可查表取值，P为所需传递的功率。查表可得工况系数kA=1，故Pc=1×360=360W，n1=1440r/min，选择Y型带。
2.2.2确定带轮的基准直径d1和d2
（1）初选小轮直径d1，d2=80mm。
（2）验算带速v。
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计算公式为v=πd1n160×1000，即是3.14×80×144060×1000=602m/s
若带速v太高，则离心力过大，使带轮与带轮之间的正压力过小，传动能力弱，易打滑；若带速v太低，则要求有效拉力F过大，使带的根数过多。对z型V带，速度v一般在5～25m/s之间，传动能力可以得到充分利用。
若v过高或过低，可调整d1或n1，因此它符合要求。
（3）计算大轮直径d2。
d2=n1 d1/n2=i1d1=i1d1=1.68×80=134mm（2）
d2应取标准值，查标准取d2=140mm。
（4）确定中心距a和带长Ld和小轮包角α。
带传动的中心距a的大小，直接关系到传动尺寸和带在单位时间内的绕转次数。中心距a大，则传动尺寸大，但在单位时间内的绕转次数减少，可增加带的疲劳寿命，同时使包角a1增大，提高传动能力。
一般中心距a0为0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2），即是154≤a0≤440。
由于要让结构紧凑，而且传送的力不大。故a0=160
初选带长Lc≈2 a0+π（dd1+dd2）2 +（dd1―dd2）4a0（3）
Lc≈2×160+3.14×（80+140）/2+（140+80）24×160（4）
Lc≈671.02mm
因为选取基准长度不同于计算长度，实际中心距a需要重新确定：
a≈a0+（Ld-Lc）2≈160+（710-671.02）/2≈180mm（5）
验算小包角α1≈180-dd2-dd1a×57.3≈180-140-80180×57.3≈161。α1>120°，因此它满足要求。
由于z=1，v=6.07m/s，ka=0.92，q=0.06kg/m，可根据式（6）确定初拉力：
F0=500Pc（2.5-ka）kazv+qv2（6）
即：
F0=500×0.36×（2.5-0.92）1×6.07×0.92+6.072×0.06=53N
因此，可得到带对轴的压力FQ为：
FQ=2z F0sin1612≈2×1×53sin80≈103.8N（7）
2.3轴的转速及功率计算
由于电动机输出功率P1=360W，可计算轴2的输出功率为：
P2=0.95 p1=0.95×360=342W（8）
轴3的输出功率：
P3=0.97 p2=0.97×342=331.7W（9）
各级转速：n1=1440r/min
发动机与轴2的传动比为i1=140/80=1.75
n2=n1/n2=1440/1.75=822.8 r/min（10）
n3= n2/n1=822.8/5.2=158.2 r/min（11）
结束语：因为本身洗碗机是通过一个简单的原理来洗碗，在机器里面用大量水流来冲洗被放置在架子上的碗碟。通过一系列改善，简化V带传动后，系统的结构将变得更加简单明了，便于检查和维修，也降低了生产成本，使其在市场上价格趋于优惠，也便于打开市场。时代进步科技生产力的提高，借此让人们享受科技便利，节省时间，节约体力。
参考文献
[1]杨家军.机械原理[M].武汉：华中科技大学出版社，2010.
[2]吴昌林.张卫国.姜柳林.机械设计[M].武汉：华中科技大学出版社，2011.
论文作者:解天武
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/3/2
标签：洗碗机论文; 水流论文; 叶轮论文; 餐具论文; 目的论文; 动轮论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;