小型飲水機設計說明書.doc

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飲水機結構設計 說明書 姓 名： 學 號： 20112003425 專 業(yè)： 設計11-2班 學 院： 機械工程學院 完成日期： 2015年12月25日 目錄 一、 飲水機設計背景以及意義------------------------------- 二、 工作原理----------------------------------------------- 三、 設計方案----------------------------------------------- 四、 材料分析及成形加工研究------------------------------- 五、 設計構思展開------------------------------------------ 六、 設計草圖及零部件設計----------- --------------------- 七、 設計評價---------------------------------------------- 八、 設計說明---------------------------------------------- 九、 設計總結---------------------------------------------- 一、飲水機設計背景以及意義 1）傳統(tǒng)飲水機采用一個開關控制燒水，需要人為控制開合，開啟后一旦忘記關閉則整天都處于循環(huán)燒水狀態(tài)，浪費電能。新型飲水機采用定時器開關和普通循環(huán)燒水開關結合的方式，由實際所需選擇不同開關，從而達到減少電能浪費的優(yōu)點。 2）傳統(tǒng)飲水機熱水膽容量大小無法改變，如只需飲用少量熱水時，也必須按照其內膽容積大小燒水，剩余的熱水殘留于內膽中，等待下次繼續(xù)加熱，這樣造成殘余水多次循環(huán)加熱后而產生對人體有毒有害的物質。新型飲水機采用液位控制器調節(jié)不同的燒水容量，喝多少就加熱多少水，可以減少水的反復加熱問題，減少有毒物質的產生，節(jié)約電能。 3）傳統(tǒng)飲水機內膽直接與水箱相連，接熱水后冷水直接注入熱水膽內，冷熱水混合，減少了熱水的利用率。新型飲水機在接水處設一總開關，接完水后電磁閥處于關閉狀態(tài)，冷水不注入內膽內，提高熱水的利用率，減少水的加熱次數(shù)，達到節(jié)約電能的效果。 4）傳統(tǒng)飲水機在加熱結束后沒有信號提醒飲用者可以用水，往往在反復循環(huán)燒水多次后飲用者才意識到可以喝水，從而造成電能浪費。新型飲水機增加音樂告知器，當加熱結束后，系統(tǒng)發(fā)出音樂提示使用者及時接水，防止水的反復加熱，減少電能的浪費以及保證水質的安全無毒。 二、工作原理及性能分析 飲水機的工作主要分兩個部分，一是加熱電路部分，二是水路部分。加熱電路的工作由電熱管、溫控器、三個開關、以及電源組成。當向熱水膽內注水結束后，加熱電路導通，電熱管發(fā)熱，冷水逐漸升溫，水燒至額定溫度95 C，溫控器觸點斷開，電熱管停止工作。如果時間過長沒有接水，熱水溫度逐漸下降，降至85C時，溫控器觸點再次閉合，電路導通，水重新加熱至95C，如此往復循環(huán)。水路部分，電磁閥控制進水口的進水，冷熱出水口控制出水問題。水位控制器控制電磁閥的關閉和開啟。當熱膽內水位低于所調定的水位時，電磁閥導通，進水口進水；當熱膽內到達指定水位時，電磁閥關閉，進水口不再進水。 該飲水機工作性能穩(wěn)定。使用過程中內部電路正常。不會發(fā)生長時間干燒、漏水、短路、浪費電能等問題，具有安全節(jié)能可靠的特點。 圖 飲水機電路原理 三、設計方案 飲水機使用時，按下加熱開關，電源為“加熱”指示燈提供電源，作通電指示。同時，電源分成兩路：一路構成加熱回路，使電熱管通電加熱升溫；另一路為“加熱”指示燈提供電壓作加熱指示。當熱罐內的水被加熱到設定的溫度時，溫控器觸點斷開，切斷加熱及加熱指示回路電源，“加熱”指示燈熄滅，保溫指示燈開啟，電熱管停止加熱，同時水開音樂警報器開啟，發(fā)出提示音樂。當水溫下降到設定溫度以下時，溫控器觸點接通電源回路，電熱管重新發(fā)熱，如此周而復始地使水溫保持在85-95℃之間。 飲水機裝置采用三個開關形式控制整體加熱回路。一個是采用計時器開關：當旋動計時器開關，選擇所需時間后，電磁閥通電開啟，開始往內膽內注入冷水，電源接通紅燈亮，電熱管發(fā)熱，飲水機開始對水進行加熱，熱水膽的水升溫，升至95度時，溫控器觸點斷開，自動切斷電源，電熱管停止發(fā)熱，指示燈顏色由紅色跳為綠色，此時音樂告知器響起，飲水機只在計時器所調節(jié)的時間內進行加熱工作，時間到點后，計時器停止工作，切斷電源，系統(tǒng)停止工作。計時器開關選擇的加熱時間從五分鐘到一個小時不等。另一個是普通飲水機開關：可以進行多次循環(huán)燒水。當按下加熱開關時，電磁閥通電開啟，開始往內膽內注入冷水，電源接通紅燈亮，電熱管發(fā)熱，熱水膽的水升溫，升至95度時，溫控器觸點斷開，自動切斷電源，停止發(fā)熱。當水溫下降到85度時，又自動接通電源，電熱管發(fā)熱，使水溫保持在85-95度之間。音樂告知器每次鳴叫3聲，然后自動關閉，不會因不斷的響聲而吵到用戶。第三個是接水開關，即電路總開關，接水的時候開關斷開，防止電熱管繼續(xù)加熱產生空燒情況，同時也防止冷水注入內膽產生冷熱水混合，按下熱水閥即可供熱水，接水完畢開關閉合。 四、材料分析及成形加工研究 1.材料與工藝調查 1）飲水機內部結構 2）飲水機結構部件： 在飲水機結構設計中，主要是五金結構件與塑料結構件兩大類的設計范疇，下表給出它們的特點概括，同時也就是結構件設計發(fā)展的選材參考依據(jù)。 分類 五金結構件 (壓鑄、冷沖、繞制等) 塑膠結構件 (注塑、發(fā)泡、吹塑等) 缺點以及問題 ① 材料成本高以及二次加工需求 ②廢料產生 ③產能低以及成本增加 ④形狀復雜的成型困難 ⑤耐腐蝕性差 ① 材料性能極限限制 ② 耐熱性及剛性較差 ③易變形（翹曲、扭曲等） ④尺寸精度較差 ⑤一次性投資較大 ⑥壽命較短 優(yōu)點 ① 較高耐熱性 ②剛性好 ③穩(wěn)定的尺寸精度 ④高等的加工準確度 ① 較高的抗腐蝕性能 ②可融合復雜形狀 ③適合大批量生產 ④成本低 3）飲水機結構件成型方法： 飲水機結構件的主要成型方法有注塑成型、沖壓成型、焊接成型、擠出成型、熱成型、中空成型、泡沫塑料成型。 成型方法 飲水機部件 注塑成型 機殼、聰明座、接水盒、水龍頭、面板、后蓋板等 沖壓成型 金屬側板、金屬后蓋板、金屬底盤、防護罩等 焊接成型 熱罐、支撐架等 擠出成型 門封等 熱成型 門內襯、內膽等 中空成型 伸縮波紋管、水瓶、吹塑桶身等 壓延、層壓成型 HIPS后蓋板等 4）飲水機的外觀材質調查： 中國飲水機行業(yè)在發(fā)展的同時，一些問題也日益顯露出來。特別是飲水機行業(yè)規(guī)范標準不健全，小品牌充斥市場，“二次污染”問題嚴重，質量安全問題和健康問題嚴重等制約了行業(yè)的進一步發(fā)展和品質的提高。 所以，在選擇飲水機配件制造的時候，應該嚴格挑選優(yōu)質原料，在生產方面做到衛(wèi)生質量第一。 2．消費者對形態(tài)要求 根據(jù)調查結果顯示，簡潔大方的占的份額最多，有52.38%；現(xiàn)代時尚型的占了30.16%；其余豪華氣派與精致小巧的分別占了8.73%。 3.產品市場現(xiàn)狀調查 目前，我國水家電產品的市場營銷，特別是浙江一些飲水機企業(yè)受到資金和競爭力的局限，大多采取的是代理商模式，廠家基本上沒有建立直營辦事處或者銷售隊伍，直接將產品賣給代理商，由代理商操作終端市場。這種模式雖節(jié)省銷售費用，卻使得廠家在市場營銷上出現(xiàn)真空，由于無法及時把握市場發(fā)展趨勢和動態(tài)信息，最終導致企業(yè)無法制定貼近市場的營銷策略和產品定位。 可以說，如今的飲水機行業(yè)廣東企業(yè)占據(jù)著絕對的主導地位，在品牌和市場營銷上均占據(jù)優(yōu)勢，然而，浙江企業(yè)的實力卻也不容忽視。廣東飲水機企業(yè)如果想繼續(xù)引領市場，就必須認真學習浙江企業(yè)對產品制造工藝質量的重視。一旦浙江企業(yè)加強了自身的品牌營銷，廣東企業(yè)就有可能逐漸喪失現(xiàn)有的市場份額。 中國飲水機市場主要呈以下特點： （1） 、產品同質化，技術革新難 目前中國普及率最高的飲水機仍為傳統(tǒng)的桶裝水配套產品，這類產品的技術簡單，品牌眾多，價格便宜，但細菌滋生隱患也逐漸引起了消費者的關注。而技術先進且健康安全的直飲機在中國市場礙于價格問題難以普及。 （2） 、品牌意識較弱，市場亟待規(guī)范 由于普及型飲水機技術含量少，入門門檻低，也造成眾多中小型飲水機企業(yè)層出不窮，低質量的產品頻繁的出現(xiàn)在市場上。中國飲水機市場尚處在行業(yè)發(fā)展初期，品牌塑造的意識仍較弱，亟待品牌洗牌和市場規(guī)范。 飲水機作為一個相對獨立的家用電器，伴隨著桶裝水的消費熱潮已在國內快速發(fā)展10多年。在其發(fā)展過程中，各種新型節(jié)能技術（如智能光控和程控技術等）不斷出現(xiàn)，但都沒有走出傳統(tǒng)的循環(huán)加熱模式的束縛，不能徹底消除無效待機耗能問題。 據(jù)調查，普通飲水機每天實際耗電1.2~1.8度，而將飲用水加熱至沸騰的有用耗電量為0.1度/L；90%的辦公場所飲水機和大多數(shù)家庭飲水機24h開機，其有效工作時間只占到總時間的1/3. 傳統(tǒng)的循環(huán)加熱模式，會引起所謂的“千滾水”，直接危害到人體的健康。 目前，我國越來越多的居民開始關注生活的健康，其中，飲用水的質量格外重要。在中國，飲水機產品的出現(xiàn)到被廣大消費者所接受，不過短短幾年，該產品市場遠未飽和，潛力巨大。許多市政公共設施建設，如車站、醫(yī)院等，以及各類賓館、酒店等來往人群密集的場所建設，都有飲水機的潛在需求，商機無限。 所以，具有時尚、實用、環(huán)保特色的飲水機才能夠占領大市場。 其產品的基本特點有： 時尚 —— 個性化的外觀設計和功能搭配、時尚的款式和顏色； 實用 —— 有冷熱功能、顯示水的溫度、防燙傷、節(jié)能、水開后自動報警及自動斷電、易清洗； 價格 —— 分有幾種不同的價格適應不同的需求者； 環(huán)保 —— 節(jié)能； 五、設計構思展開 隨著人們的生活質量的提高，以及人們對產品各個因素的要求的提高的前提下，為了滿足不同人群的使用和愛好，來設計我的產品造型。并且力求在實現(xiàn)美感、時代的同時結合科技元素，是產品更加現(xiàn)代化，最終滿足大眾的要求。 （1）設計定位： 每種人群都有自己不同的喜好，因此在設計的時候要確定好目標人群，才能在設計上有的放矢，有正確的方向感。 飲水機的出現(xiàn)給人們帶來了飲水的方便，我們發(fā)現(xiàn)目前的飲水機基本都是為家庭或者辦公室使用，年齡在18-30歲的單身貴族飲水問題沒有得到解決，普通飲水機體積大，而且標準桶的飲用水用太久用不完，既不方便也不衛(wèi)生，所以，我這次的設計針對的群體主要為這些單身居住的年輕白領。此次我選擇的是為時尚的年輕單身一族所設計的在客廳和臥室方便使用的飲水機，為時尚生活帶去點滴的精彩。 （2）設計目標： 設計具有一定的前瞻性 針對中高層消費者 價格調整為500左右 強調市場趨勢：極致過濾，殺菌抑菌，節(jié)能環(huán)保 等高科技術 （3）設計構思： 造型：1）可從水的形狀入手，仿生 2）壁掛形式，節(jié)約空間，形式美觀 3）采用沙漏的形式 4）可用時鐘造型，即壁掛式的一種，用時鐘的走動表現(xiàn)水的多少 5）用茶壺等一類東西為原型，模仿設計 6）可用原生態(tài)的用大樹葉卷起來喝水的那種形式作為造型 功能：1）加入人體體溫感應，夜晚使用時卡發(fā)出微弱藍光，方便使用 2）帶有指示水的酸堿性的標識 3）解決熱水器連續(xù)燒水問題 4）體現(xiàn)節(jié)約用水 5）提示每天的健康用水，以及每天所需飲水量 情感化：1）能體現(xiàn)出山泉飲水的感覺 2）在接水的時候有泉水叮咚的效果，可以是用音樂表現(xiàn)，也可以用接水頭里的硬件東西體現(xiàn)出來。 3）配色上以年輕活潑為傾向的色彩 4）用中國文化元素 六、設計草圖及零部件 此次設計在經過了以上調查及分析之后，確定了設計定位以及設計目標，對產品心中有了個大致的印象，開始進行創(chuàng)意草圖的繪制，并從中挑選出合適的草圖作為候選方案，將這些方案進行深化之后，繪制出創(chuàng)意效果圖。 七、設計評價 1、該款設計能夠非常方便單身都市男女飲水，使他們飲水更便捷和安全，而且具有足夠的娛樂互動性，提高他們的生活品質。 2、該款設計對防止水資源浪費做出貢獻，維持環(huán)境的和諧健康發(fā)展。 3、該款設計能夠填補設計缺口，并且具有廣大的市場空間，可以帶來經濟效益。 4、該款設計對其人機工程學因素進行有效的改進，為人們創(chuàng)造舒適便捷的飲水條件。 八、設計說明 本作品是針對都市單身男女而設計的小型飲水機。都市男女再也不用為喝不完一大桶水而發(fā)愁了，也不用為換水而煩惱了，此款小型飲水機可以滿足他們的飲水需求。在超市買大瓶礦泉水安放在入水口就可以滿足他們飲用了。 該飲水機上部可旋轉，進行安放和取下水瓶（如使用場景展示圖所示），增加了互動娛樂性。前面設有顯示屏和控制面板，更加方便的進行調節(jié)使用模式和水溫，已經進行反饋。這樣一來人們就可以按照自己的飲水需求來對飲水機進行調節(jié)，使之能夠適合不同人的飲水口味需求。 按鈕取水設計，不會燙傷手，更加安全和衛(wèi)生。外形可愛親切，適合年輕人品味，為生活增加一份活力娛趣。 透明門的設計，使使用者透過門看到里面的接水口和廢水槽，更加符合人們的使用心理。大號廢水槽，水不容易很快溢出來，處理更加方便。 九、設計總結 本次設計從從設計調查、問題分析、設計構思、設計方案深化再到設計報告的撰寫，整個的設計過程中進行到現(xiàn)在，基本已經完成了，在本次設計的制作過程中，讓我收獲了很多。 通過這次設計，在老師的悉心指導下，我從市場調研開始，經過了創(chuàng)意草圖的修改，最終效果圖的確定，三維建模及渲染的完成，重新溫習了前期所學習的各種專業(yè)知識，同時，我也看到了自己有些方面的不足，知道知識是無止境的。 這次設計的時間相對比較充足，使得我可以按照指定的設計時間計劃表一步一步的完成，了解各個設計流程的內容及要求，把設計的每一個環(huán)節(jié)都考慮周到，做到最好，為我以后從事設計工作積累了很多寶貴的經驗。 在設計過程中，難免的會遇到很多問題，比如一開始的建模過程中，有些復雜的結構會建不出來，但是問題總有解決辦法的，在老師和同學的幫助下，終于讓我順利完成建模。 回顧整個設計過程，發(fā)現(xiàn)自己很多方面的不足，例如自己的手繪效果圖水平有待提高，還有就是對產品的加工工藝不是很了解，所以，自己在以后的學習中應該補充一些專業(yè)性的知識。 產品設計的目的是為人，可實現(xiàn)性也是非常重要的，所以，產品不僅僅是外觀上的設計，還要精確考慮其結構，產品實際生產等問題，經過和同學及其老師的討論和查找資料，使得我又學到了課堂之外的東西。 　總之，通過本次設計，我不僅從思想和理論水平上對工業(yè)設計有了更深層次的理解，還從基本技能上得到了很大的提高，讓我對自己的未來工業(yè)設計之路充滿了信心。我一定會在今后的設計日子里，吸取這次設計中的的寶貴經驗，客服自己的不足，全面提高個人的基本能力。通過自己的不斷努力，讓自己在未來的工業(yè)設計之路上越走越遠。