小型饮水机设计说明书.doc

饮水机结构设计说明书姓 名： 学 号： 20112003425 专 业： 设计11-2班 学 院： 机械工程学院 完成日期： 2015年12月25日 目录一、 饮水机设计背景以及意义-二、 工作原理-三、 设计方案-四、 材料分析及成形加工研究-五、 设计构思展开-六、 设计草图及零部件设计- -七、 设计评价-八、 设计说明-九、 设计总结-一、饮水机设计背景以及意义1）传统饮水机采用一个开关控制烧水，需要人为控制开合，开启后一旦忘记关闭则整天都处于循环烧水状态，浪费电能。新型饮水机采用定时器开关和普通循环烧水开关结合的方式，由实际所需选择不同开关，从而达到减少电能浪费的优点。2）传统饮水机热水胆容量大小无法改变，如只需饮用少量热水时，也必须按照其内胆容积大小烧水，剩余的热水残留于内胆中，等待下次继续加热，这样造成残余水多次循环加热后而产生对人体有毒有害的物质。新型饮水机采用液位控制器调节不同的烧水容量，喝多少就加热多少水，可以减少水的反复加热问题，减少有毒物质的产生，节约电能。3）传统饮水机内胆直接与水箱相连，接热水后冷水直接注入热水胆内，冷热水混合，减少了热水的利用率。新型饮水机在接水处设一总开关，接完水后电磁阀处于关闭状态，冷水不注入内胆内，提高热水的利用率，减少水的加热次数，达到节约电能的效果。4）传统饮水机在加热结束后没有信号提醒饮用者可以用水，往往在反复循环烧水多次后饮用者才意识到可以喝水，从而造成电能浪费。新型饮水机增加音乐告知器，当加热结束后，系统发出音乐提示使用者及时接水，防止水的反复加热，减少电能的浪费以及保证水质的安全无毒。二、工作原理及性能分析饮水机的工作主要分两个部分，一是加热电路部分，二是水路部分。加热电路的工作由电热管、温控器、三个开关、以及电源组成。当向热水胆内注水结束后，加热电路导通，电热管发热，冷水逐渐升温，水烧至额定温度95 C，温控器触点断开，电热管停止工作。如果时间过长没有接水，热水温度逐渐下降，降至85C时，温控器触点再次闭合，电路导通，水重新加热至95C，如此往复循环。水路部分，电磁阀控制进水口的进水，冷热出水口控制出水问题。水位控制器控制电磁阀的关闭和开启。当热胆内水位低于所调定的水位时，电磁阀导通，进水口进水；当热胆内到达指定水位时，电磁阀关闭，进水口不再进水。该饮水机工作性能稳定。使用过程中内部电路正常。不会发生长时间干烧、漏水、短路、浪费电能等问题，具有安全节能可靠的特点。图 饮水机电路原理三、设计方案饮水机使用时，按下加热开关，电源为“加热”指示灯提供电源，作通电指示。同时，电源分成两路：一路构成加热回路，使电热管通电加热升温；另一路为“加热”指示灯提供电压作加热指示。当热罐内的水被加热到设定的温度时，温控器触点断开，切断加热及加热指示回路电源，“加热”指示灯熄灭，保温指示灯开启，电热管停止加热，同时水开音乐警报器开启，发出提示音乐。当水温下降到设定温度以下时，温控器触点接通电源回路，电热管重新发热，如此周而复始地使水温保持在85-95之间。饮水机装置采用三个开关形式控制整体加热回路。一个是采用计时器开关：当旋动计时器开关，选择所需时间后，电磁阀通电开启，开始往内胆内注入冷水，电源接通红灯亮，电热管发热，饮水机开始对水进行加热，热水胆的水升温，升至95度时，温控器触点断开，自动切断电源，电热管停止发热，指示灯颜色由红色跳为绿色，此时音乐告知器响起，饮水机只在计时器所调节的时间内进行加热工作，时间到点后，计时器停止工作，切断电源，系统停止工作。计时器开关选择的加热时间从五分钟到一个小时不等。另一个是普通饮水机开关：可以进行多次循环烧水。当按下加热开关时，电磁阀通电开启，开始往内胆内注入冷水，电源接通红灯亮，电热管发热，热水胆的水升温，升至95度时，温控器触点断开，自动切断电源，停止发热。当水温下降到85度时，又自动接通电源，电热管发热，使水温保持在85-95度之间。音乐告知器每次鸣叫3声，然后自动关闭，不会因不断的响声而吵到用户。第三个是接水开关，即电路总开关，接水的时候开关断开，防止电热管继续加热产生空烧情况，同时也防止冷水注入内胆产生冷热水混合，按下热水阀即可供热水，接水完毕开关闭合。四、材料分析及成形加工研究1.材料与工艺调查1）饮水机内部结构 2）饮水机结构部件：在饮水机结构设计中，主要是五金结构件与塑料结构件两大类的设计范畴，下表给出它们的特点概括，同时也就是结构件设计发展的选材参考依据。分类五金结构件 (压铸、冷冲、绕制等) 塑胶结构件 (注塑、发泡、吹塑等) 缺点以及问题 材料成本高以及二次加工需求 废料产生 产能低以及成本增加 形状复杂的成型困难 耐腐蚀性差 材料性能极限限制 耐热性及刚性较差 易变形（翘曲、扭曲等） 尺寸精度较差 一次性投资较大 寿命较短 优点 较高耐热性 刚性好 稳定的尺寸精度 高等的加工准确度 较高的抗腐蚀性能 可融合复杂形状 适合大批量生产 成本低 3）饮水机结构件成型方法：饮水机结构件的主要成型方法有注塑成型、冲压成型、焊接成型、挤出成型、热成型、中空成型、泡沫塑料成型。成型方法饮水机部件注塑成型机壳、聪明座、接水盒、水龙头、面板、后盖板等冲压成型金属侧板、金属后盖板、金属底盘、防护罩等焊接成型热罐、支撑架等挤出成型门封等热成型门内衬、内胆等中空成型伸缩波纹管、水瓶、吹塑桶身等压延、层压成型HIPS后盖板等4）饮水机的外观材质调查：中国饮水机行业在发展的同时，一些问题也日益显露出来。特别是饮水机行业规范标准不健全，小品牌充斥市场，“二次污染”问题严重，质量安全问题和健康问题严重等制约了行业的进一步发展和品质的提高。所以，在选择饮水机配件制造的时候，应该严格挑选优质原料，在生产方面做到卫生质量第一。2消费者对形态要求根据调查结果显示，简洁大方的占的份额最多，有52.38%；现代时尚型的占了30.16%；其余豪华气派与精致小巧的分别占了8.73%。3.产品市场现状调查目前，我国水家电产品的市场营销，特别是浙江一些饮水机企业受到资金和竞争力的局限，大多采取的是代理商模式，厂家基本上没有建立直营办事处或者销售队伍，直接将产品卖给代理商，由代理商操作终端市场。这种模式虽节省销售费用，却使得厂家在市场营销上出现真空，由于无法及时把握市场发展趋势和动态信息，最终导致企业无法制定贴近市场的营销策略和产品定位。可以说，如今的饮水机行业广东企业占据着绝对的主导地位，在品牌和市场营销上均占据优势，然而，浙江企业的实力却也不容忽视。广东饮水机企业如果想继续引领市场，就必须认真学习浙江企业对产品制造工艺质量的重视。一旦浙江企业加强了自身的品牌营销，广东企业就有可能逐渐丧失现有的市场份额。中国饮水机市场主要呈以下特点： （1） 、产品同质化，技术革新难目前中国普及率最高的饮水机仍为传统的桶装水配套产品，这类产品的技术简单，品牌众多，价格便宜，但细菌滋生隐患也逐渐引起了消费者的关注。而技术先进且健康安全的直饮机在中国市场碍于价格问题难以普及。 （2） 、品牌意识较弱，市场亟待规范由于普及型饮水机技术含量少，入门门槛低，也造成众多中小型饮水机企业层出不穷，低质量的产品频繁的出现在市场上。中国饮水机市场尚处在行业发展初期，品牌塑造的意识仍较弱，亟待品牌洗牌和市场规范。饮水机作为一个相对独立的家用电器，伴随着桶装水的消费热潮已在国内快速发展10多年。在其发展过程中，各种新型节能技术（如智能光控和程控技术等）不断出现，但都没有走出传统的循环加热模式的束缚，不能彻底消除无效待机耗能问题。 据调查，普通饮水机每天实际耗电1.21.8度，而将饮用水加热至沸腾的有用耗电量为0.1度/L；90%的办公场所饮水机和大多数家庭饮水机24h开机，其有效工作时间只占到总时间的1/3. 传统的循环加热模式，会引起所谓的“千滚水”，直接危害到人体的健康。目前，我国越来越多的居民开始关注生活的健康，其中，饮用水的质量格外重要。在中国，饮水机产品的出现到被广大消费者所接受，不过短短几年，该产品市场远未饱和，潜力巨大。许多市政公共设施建设，如车站、医院等，以及各类宾馆、酒店等来往人群密集的场所建设，都有饮水机的潜在需求，商机无限。 所以，具有时尚、实用、环保特色的饮水机才能够占领大市场。其产品的基本特点有：时尚 个性化的外观设计和功能搭配、时尚的款式和颜色；实用 有冷热功能、显示水的温度、防烫伤、节能、水开后自动报警及自动断电、易清洗；价格 分有几种不同的价格适应不同的需求者；环保 节能；五、设计构思展开随着人们的生活质量的提高，以及人们对产品各个因素的要求的提高的前提下，为了满足不同人群的使用和爱好，来设计我的产品造型。并且力求在实现美感、时代的同时结合科技元素，是产品更加现代化，最终满足大众的要求。（1）设计定位：每种人群都有自己不同的喜好，因此在设计的时候要确定好目标人群，才能在设计上有的放矢，有正确的方向感。饮水机的出现给人们带来了饮水的方便，我们发现目前的饮水机基本都是为家庭或者办公室使用，年龄在18-30岁的单身贵族饮水问题没有得到解决，普通饮水机体积大，而且标准桶的饮用水用太久用不完，既不方便也不卫生，所以，我这次的设计针对的群体主要为这些单身居住的年轻白领。此次我选择的是为时尚的年轻单身一族所设计的在客厅和卧室方便使用的饮水机，为时尚生活带去点滴的精彩。（2）设计目标：设计具有一定的前瞻性针对中高层消费者价格调整为500左右强调市场趋势：极致过滤，杀菌抑菌，节能环保 等高科技术 （3）设计构思：造型：1）可从水的形状入手，仿生 2）壁挂形式，节约空间，形式美观 3）采用沙漏的形式 4）可用时钟造型，即壁挂式的一种，用时钟的走动表现水的多少 5）用茶壶等一类东西为原型，模仿设计 6）可用原生态的用大树叶卷起来喝水的那种形式作为造型功能：1）加入人体体温感应，夜晚使用时卡发出微弱蓝光，方便使用 2）带有指示水的酸碱性的标识 3）解决热水器连续烧水问题 4）体现节约用水 5）提示每天的健康用水，以及每天所需饮水量情感化：1）能体现出山泉饮水的感觉2）在接水的时候有泉水叮咚的效果，可以是用音乐表现，也可以用接水头里的硬件东西体现出来。 3）配色上以年轻活泼为倾向的色彩 4）用中国文化元素六、设计草图及零部件此次设计在经过了以上调查及分析之后，确定了设计定位以及设计目标，对产品心中有了个大致的印象，开始进行创意草图的绘制，并从中挑选出合适的草图作为候选方案，将这些方案进行深化之后，绘制出创意效果图。七、设计评价1、该款设计能够非常方便单身都市男女饮水，使他们饮水更便捷和安全，而且具有足够的娱乐互动性，提高他们的生活品质。2、该款设计对防止水资源浪费做出贡献，维持环境的和谐健康发展。3、该款设计能够填补设计缺口，并且具有广大的市场空间，可以带来经济效益。4、该款设计对其人机工程学因素进行有效的改进，为人们创造舒适便捷的饮水条件。八、设计说明本作品是针对都市单身男女而设计的小型饮水机。都市男女再也不用为喝不完一大桶水而发愁了，也不用为换水而烦恼了，此款小型饮水机可以满足他们的饮水需求。在超市买大瓶矿泉水安放在入水口就可以满足他们饮用了。该饮水机上部可旋转，进行安放和取下水瓶（如使用场景展示图所示），增加了互动娱乐性。前面设有显示屏和控制面板，更加方便的进行调节使用模式和水温，已经进行反馈。这样一来人们就可以按照自己的饮水需求来对饮水机进行调节，使之能够适合不同人的饮水口味需求。按钮取水设计，不会烫伤手，更加安全和卫生。外形可爱亲切，适合年轻人品味，为生活增加一份活力娱趣。透明门的设计，使使用者透过门看到里面的接水口和废水槽，更加符合人们的使用心理。大号废水槽，水不容易很快溢出来，处理更加方便。九、设计总结本次设计从从设计调查、问题分析、设计构思、设计方案深化再到设计报告的撰写，整个的设计过程中进行到现在，基本已经完成了，在本次设计的制作过程中，让我收获了很多。通过这次设计，在老师的悉心指导下，我从市场调研开始，经过了创意草图的修改，最终效果图的确定，三维建模及渲染的完成，重新温习了前期所学习的各种专业知识，同时，我也看到了自己有些方面的不足，知道知识是无止境的。这次设计的时间相对比较充足，使得我可以按照指定的设计时间计划表一步一步的完成，了解各个设计流程的内容及要求，把设计的每一个环节都考虑周到，做到最好，为我以后从事设计工作积累了很多宝贵的经验。在设计过程中，难免的会遇到很多问题，比如一开始的建模过程中，有些复杂的结构会建不出来，但是问题总有解决办法的，在老师和同学的帮助下，终于让我顺利完成建模。回顾整个设计过程，发现自己很多方面的不足，例如自己的手绘效果图水平有待提高，还有就是对产品的加工工艺不是很了解，所以，自己在以后的学习中应该补充一些专业性的知识。产品设计的目的是为人，可实现性也是非常重要的，所以，产品不仅仅是外观上的设计，还要精确考虑其结构，产品实际生产等问题，经过和同学及其老师的讨论和查找资料，使得我又学到了课堂之外的东西。总之，通过本次设计，我不仅从思想和理论水平上对工业设计有了更深层次的理解，还从基本技能上得到了很大的提高，让我对自己的未来工业设计之路充满了信心。我一定会在今后的设计日子里，吸取这次设计中的的宝贵经验，客服自己的不足，全面提高个人的基本能力。通过自己的不断努力，让自己在未来的工业设计之路上越走越远。