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飲水機結(jié)構(gòu)設(shè)計 說明書 姓 名： 學 號： 20112003425 專 業(yè)： 設(shè)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(shè)計背景以及意義------------------------------- 二、 工作原理----------------------------------------------- 三、 設(shè)計方案----------------------------------------------- 四、 材料分析及成形加工研究------------------------------- 五、 設(shè)計構(gòu)思展開------------------------------------------ 六、 設(shè)計草圖及零部件設(shè)計----------- --------------------- 七、 設(shè)計評價---------------------------------------------- 八、 設(shè)計說明---------------------------------------------- 九、 設(shè)計總結(jié)---------------------------------------------- 一、飲水機設(shè)計背景以及意義 1）傳統(tǒng)飲水機采用一個開關(guān)控制燒水，需要人為控制開合，開啟后一旦忘記關(guān)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(guān)和普通循環(huán)燒水開關(guān)結(jié)合的方式，由實際所需選擇不同開關(guān)，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(nèi)膽容積大小燒水，剩余的熱水殘留于內(nèi)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(chǎn)生對人體有毒有害的物質(zhì)。新型飲水機采用液位控制器調(diào)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(fù)加熱問題，減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，節(jié)約電能。 3）傳統(tǒng)飲水機內(nèi)膽直接與水箱相連，接熱水后冷水直接注入熱水膽內(nèi)，冷熱水混合，減少了熱水的利用率。新型飲水機在接水處設(shè)一總開關(guān)，接完水后電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，冷水不注入內(nèi)膽內(nèi)，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(jié)束后沒有信號提醒飲用者可以用水，往往在反復(fù)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(jié)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(fù)加熱，減少電能的浪費以及保證水質(zhì)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(guān)、以及電源組成。當向熱水膽內(nèi)注水結(jié)束后，加熱電路導(dǎo)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(dǎo)通，水重新加熱至95C，如此往復(fù)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(guān)閉和開啟。當熱膽內(nèi)水位低于所調(diào)定的水位時，電磁閥導(dǎo)通，進水口進水；當熱膽內(nèi)到達指定水位時，電磁閥關(guān)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(nèi)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(shè)計方案 飲水機使用時，按下加熱開關(guān)，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(gòu)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(nèi)的水被加熱到設(shè)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(shè)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(fù)始地使水溫保持在85-95℃之間。 飲水機裝置采用三個開關(guān)形式控制整體加熱回路。一個是采用計時器開關(guān)：當旋動計時器開關(guān)，選擇所需時間后，電磁閥通電開啟，開始往內(nèi)膽內(nèi)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(diào)節(jié)的時間內(nèi)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(guān)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(guān)：可以進行多次循環(huán)燒水。當按下加熱開關(guān)時，電磁閥通電開啟，開始往內(nèi)膽內(nèi)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(guān)閉，不會因不斷的響聲而吵到用戶。第三個是接水開關(guān)，即電路總開關(guān)，接水的時候開關(guān)斷開，防止電熱管繼續(xù)加熱產(chǎn)生空燒情況，同時也防止冷水注入內(nèi)膽產(chǎn)生冷熱水混合，按下熱水閥即可供熱水，接水完畢開關(guān)閉合。 四、材料分析及成形加工研究 1.材料與工藝調(diào)查 1）飲水機內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2）飲水機結(jié)構(gòu)部件： 在飲水機結(jié)構(gòu)設(shè)計中，主要是五金結(jié)構(gòu)件與塑料結(jié)構(gòu)件兩大類的設(shè)計范疇，下表給出它們的特點概括，同時也就是結(jié)構(gòu)件設(shè)計發(fā)展的選材參考依據(jù)。 分類 五金結(jié)構(gòu)件 (壓鑄、冷沖、繞制等) 塑膠結(jié)構(gòu)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(chǎn)生 ③產(chǎn)能低以及成本增加 ④形狀復(fù)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(fù)雜形狀 ③適合大批量生產(chǎn) ④成本低 3）飲水機結(jié)構(gòu)件成型方法： 飲水機結(jié)構(gòu)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(cè)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(nèi)襯、內(nèi)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(zhì)調(diào)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(zhì)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(zhì)的提高。 所以，在選擇飲水機配件制造的時候，應(yīng)該嚴格挑選優(yōu)質(zhì)原料，在生產(chǎn)方面做到衛(wèi)生質(zhì)量第一。 2．消費者對形態(tài)要求 根據(jù)調(diào)查結(jié)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(chǎn)品市場現(xiàn)狀調(diào)查 目前，我國水家電產(chǎn)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(chǎn)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(dǎo)致企業(yè)無法制定貼近市場的營銷策略和產(chǎn)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(dǎo)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(lǐng)市場，就必須認真學習浙江企業(yè)對產(chǎn)品制造工藝質(zhì)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(chǎn)品同質(zhì)化，技術(shù)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(chǎn)品，這類產(chǎn)品的技術(shù)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(guān)注。而技術(shù)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(shù)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(zhì)量的產(chǎn)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(nèi)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(shù)（如智能光控和程控技術(shù)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(diào)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(guān)注生活的健康，其中，飲用水的質(zhì)量格外重要。在中國，飲水機產(chǎn)品的出現(xiàn)到被廣大消費者所接受，不過短短幾年，該產(chǎn)品市場遠未飽和，潛力巨大。許多市政公共設(shè)施建設(shè)，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(shè)，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(lǐng)大市場。 其產(chǎn)品的基本特點有： 時尚 —— 個性化的外觀設(shè)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(yīng)不同的需求者； 環(huán)保 —— 節(jié)能； 五、設(shè)計構(gòu)思展開 隨著人們的生活質(zhì)量的提高，以及人們對產(chǎn)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(shè)計我的產(chǎn)品造型。并且力求在實現(xiàn)美感、時代的同時結(jié)合科技元素，是產(chǎn)品更加現(xiàn)代化，最終滿足大眾的要求。 （1）設(shè)計定位： 每種人群都有自己不同的喜好，因此在設(shè)計的時候要確定好目標人群，才能在設(shè)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(shè)計針對的群體主要為這些單身居住的年輕白領(lǐng)。此次我選擇的是為時尚的年輕單身一族所設(shè)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(shè)計目標： 設(shè)計具有一定的前瞻性 針對中高層消費者 價格調(diào)整為500左右 強調(diào)市場趨勢：極致過濾，殺菌抑菌，節(jié)能環(huán)保 等高科技術(shù) （3）設(shè)計構(gòu)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(shè)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(yīng)，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(shè)計草圖及零部件 此次設(shè)計在經(jīng)過了以上調(diào)查及分析之后，確定了設(shè)計定位以及設(shè)計目標，對產(chǎn)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(shè)計評價 1、該款設(shè)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(zhì)。 2、該款設(shè)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(shè)計能夠填補設(shè)計缺口，并且具有廣大的市場空間，可以帶來經(jīng)濟效益。 4、該款設(shè)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(shè)計說明 本作品是針對都市單身男女而設(shè)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(zhuǎn)，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(shè)有顯示屏和控制面板，更加方便的進行調(diào)節(jié)使用模式和水溫，已經(jīng)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(diào)節(jié)，使之能夠適合不同人的飲水口味需求。 按鈕取水設(shè)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(shè)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(shè)計總結(jié) 本次設(shè)計從從設(shè)計調(diào)查、問題分析、設(shè)計構(gòu)思、設(shè)計方案深化再到設(shè)計報告的撰寫，整個的設(shè)計過程中進行到現(xiàn)在，基本已經(jīng)完成了，在本次設(shè)計的制作過程中，讓我收獲了很多。 通過這次設(shè)計，在老師的悉心指導(dǎo)下，我從市場調(diào)研開始，經(jīng)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(shè)計的時間相對比較充足，使得我可以按照指定的設(shè)計時間計劃表一步一步的完成，了解各個設(shè)計流程的內(nèi)容及要求，把設(shè)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(shè)計工作積累了很多寶貴的經(jīng)驗。 在設(shè)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(fù)雜的結(jié)構(gòu)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(shè)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(chǎn)品的加工工藝不是很了解，所以，自己在以后的學習中應(yīng)該補充一些專業(yè)性的知識。 產(chǎn)品設(shè)計的目的是為人，可實現(xiàn)性也是非常重要的，所以，產(chǎn)品不僅僅是外觀上的設(shè)計，還要精確考慮其結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品實際生產(chǎn)等問題，經(jīng)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(shè)計，我不僅從思想和理論水平上對工業(yè)設(shè)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(shè)計之路充滿了信心。我一定會在今后的設(shè)計日子里，吸取這次設(shè)計中的的寶貴經(jīng)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(shè)計之路上越走越遠。