一種洗碗機門體鉸鏈機構的設計

徐 明

（青島海爾洗碗機有限公司 山東青島 266108）

0 引言

洗碗機門體鉸鏈機構是洗碗機的重要部件，它實現門體的開合及洗碗機內膽的密封，對于洗碗機的性能至關重要。洗碗機門體鉸鏈機構一般采用連桿機構，由于包含多個部件，結構復雜且裝配麻煩，可靠性降低。針對現狀設計出一種新的門體鉸鏈機構，采用彈簧和尼龍繩組合的方式，通過鉸鏈機構實現門體力與彈簧力相平衡。同時利用鉸鏈板自身結構限定門體的最大開門角度，而不是利用連桿機構。該機構具有結構簡單、制造容易、安裝省事的特點。

1 工作原理及機構

1.1 工作原理

洗碗機門體鉸鏈機構如圖1所示。

鉸鏈板結構呈L型，一端與洗碗機門體裝配在一起成為一個整體，另一端掛住尼龍繩；尼龍繩繞過滑輪，另一端掛在彈簧掛鉤上；彈簧另一端掛在立柱掛鉤上。鉸鏈板通過中間轉動孔繞著鉸鏈固定板的鉸鏈軸轉動，形成一個鉸鏈機構。

鉸鏈板受力圖如圖2所示。

鉸鏈板一端連接門體，承受門體重力G，另一端連接彈簧，承受彈簧拉力F。門體打開30～90度時，門體可以停留在任意角度，門體重力G和彈簧力F對鉸鏈板鉸鏈軸的力矩相等。門體打開小于30度時，門體能夠自動關閉，即彈簧力F對鉸鏈軸的力矩大于門體重力G對鉸鏈軸的力矩。

根據門體重力G 與彈簧拉力F對鉸鏈軸板的力矩，需要滿足如下關系：

為簡化計算，門體重力和彈簧力對鉸鏈軸力矩的力臂按照圖中l1，l2計算。

1.2 總體設計

洗碗機門體鉸鏈機構實現門體的開合及洗碗機內膽的密封。主要部件包括立柱1，彈簧2，門體3，鉸鏈固定板4，鉸鏈板5，鉸鏈軸6，尼龍繩7及滑輪8。門體鉸鏈機構整體結構如圖3所示。

2 關鍵部件設計

2.1 鉸鏈板

鉸鏈板是門體鉸鏈機構的核心部件。主要包括鉸鏈板止擋，掛鉤，鉸鏈軸和螺釘孔等結構。鉸鏈板以轉軸4為中心呈L型，連接門體和彈簧。鉸鏈板通過螺釘孔3與門襯裝配在一起，通過掛鉤2掛住尼龍繩，尼龍繩傳遞力到彈簧。洗碗機門體打開角度不能大于90度，否則容易導致洗碗機傾翻或餐具滑落。可以通過鉸鏈板止擋來限制門體打開角度不能超過90度。當門體打開到90度時，鉸鏈板止擋1與鉸鏈固定板的止擋面接觸，限制門體繼續轉動，門體最大只能打開到90度。鉸鏈板結構如圖4所示。

2.2 鉸鏈固定板

鉸鏈固定板與立柱連接在一起，支撐洗碗機內膽。鉸鏈固定板除了支撐作用外，還是鉸鏈門體工作區域，因此需要較厚的厚度才可以滿足需要。可以設計其厚度為3mm。鉸鏈固定板的主要結構包括止擋，鉸鏈軸和滑輪。鉸鏈固定板結構如圖5所示。鉸鏈固定板止擋1的作用是限制門體的轉動角度，門體打開的最大角度只能到90度。鉸鏈固定板轉軸是門體鉸鏈機構的中心，除了用于轉動外，鉸鏈軸還要防止鉸鏈門體沿其軸向向外滑出。滑輪的作用是繞尼龍繩，傳遞門體與彈簧的力。

2.3 彈簧

彈簧在門體鉸鏈機構中起重要作用，彈簧力與門體力平衡實現鉸鏈門體機構的功能。彈簧一般采用螺旋圓柱拉伸結構。

彈簧力：F=K·△L

其中，K為彈簧的剛度，△L為彈簧的伸長量。

當門體打開角度小于30度時應能自動關門，即彈簧力對鉸鏈軸點的力矩大于門體對鉸鏈軸點的力矩，因此彈簧應設定預應力。彈簧預應力及伸鎖量可以根據門體的重量設計。

2.4 立柱

立柱是洗碗機內膽的支撐機構，同時也是門體鉸鏈機構的支持。彈簧拉力F與門體的重量對鉸鏈軸產生的力矩應平衡，當彈簧參數一定的情況下，不同重量的門體，需要立柱能有不同的掛鉤位置來使彈簧拉力F與門體重力G對鉸鏈軸的力矩平衡。立柱上設有多個掛鉤，用于平衡不同重量的門體。

3 結論

本門體鉸鏈機構采用彈簧和尼龍繩組合的方式，使門體力與彈簧力相平衡。在30～90度內任一位置停留。在0～30度內自動關門。同時具有結構簡單、制造容易、安裝簡便的特點。