一种洗碗机门体铰链机构的设计

徐 明

（青岛海尔洗碗机有限公司 山东青岛 266108）

0 引言

洗碗机门体铰链机构是洗碗机的重要部件，它实现门体的开合及洗碗机内胆的密封，对于洗碗机的性能至关重要。洗碗机门体铰链机构一般采用连杆机构，由于包含多个部件，结构复杂且装配麻烦，可靠性降低。针对现状设计出一种新的门体铰链机构，采用弹簧和尼龙绳组合的方式，通过铰链机构实现门体力与弹簧力相平衡。同时利用铰链板自身结构限定门体的最大开门角度，而不是利用连杆机构。该机构具有结构简单、制造容易、安装省事的特点。

1 工作原理及机构

1.1 工作原理

洗碗机门体铰链机构如图1所示。

铰链板结构呈L型，一端与洗碗机门体装配在一起成为一个整体，另一端挂住尼龙绳；尼龙绳绕过滑轮，另一端挂在弹簧挂钩上；弹簧另一端挂在立柱挂钩上。铰链板通过中间转动孔绕着铰链固定板的铰链轴转动，形成一个铰链机构。

铰链板受力图如图2所示。

铰链板一端连接门体，承受门体重力G，另一端连接弹簧，承受弹簧拉力F。门体打开30～90度时，门体可以停留在任意角度，门体重力G和弹簧力F对铰链板铰链轴的力矩相等。门体打开小于30度时，门体能够自动关闭，即弹簧力F对铰链轴的力矩大于门体重力G对铰链轴的力矩。

根据门体重力G 与弹簧拉力F对铰链轴板的力矩，需要满足如下关系：

为简化计算，门体重力和弹簧力对铰链轴力矩的力臂按照图中l1，l2计算。

1.2 总体设计

洗碗机门体铰链机构实现门体的开合及洗碗机内胆的密封。主要部件包括立柱1，弹簧2，门体3，铰链固定板4，铰链板5，铰链轴6，尼龙绳7及滑轮8。门体铰链机构整体结构如图3所示。

2 关键部件设计

2.1 铰链板

铰链板是门体铰链机构的核心部件。主要包括铰链板止挡，挂钩，铰链轴和螺钉孔等结构。铰链板以转轴4为中心呈L型，连接门体和弹簧。铰链板通过螺钉孔3与门衬装配在一起，通过挂钩2挂住尼龙绳，尼龙绳传递力到弹簧。洗碗机门体打开角度不能大于90度，否则容易导致洗碗机倾翻或餐具滑落。可以通过铰链板止挡来限制门体打开角度不能超过90度。当门体打开到90度时，铰链板止挡1与铰链固定板的止挡面接触，限制门体继续转动，门体最大只能打开到90度。铰链板结构如图4所示。

2.2 铰链固定板

铰链固定板与立柱连接在一起，支撑洗碗机内胆。铰链固定板除了支撑作用外，还是铰链门体工作区域，因此需要较厚的厚度才可以满足需要。可以设计其厚度为3mm。铰链固定板的主要结构包括止挡，铰链轴和滑轮。铰链固定板结构如图5所示。铰链固定板止挡1的作用是限制门体的转动角度，门体打开的最大角度只能到90度。铰链固定板转轴是门体铰链机构的中心，除了用于转动外，铰链轴还要防止铰链门体沿其轴向向外滑出。滑轮的作用是绕尼龙绳，传递门体与弹簧的力。

2.3 弹簧

弹簧在门体铰链机构中起重要作用，弹簧力与门体力平衡实现铰链门体机构的功能。弹簧一般采用螺旋圆柱拉伸结构。

弹簧力：F=K·△L

其中，K为弹簧的刚度，△L为弹簧的伸长量。

当门体打开角度小于30度时应能自动关门，即弹簧力对铰链轴点的力矩大于门体对铰链轴点的力矩，因此弹簧应设定预应力。弹簧预应力及伸锁量可以根据门体的重量设计。

2.4 立柱

立柱是洗碗机内胆的支撑机构，同时也是门体铰链机构的支持。弹簧拉力F与门体的重量对铰链轴产生的力矩应平衡，当弹簧参数一定的情况下，不同重量的门体，需要立柱能有不同的挂钩位置来使弹簧拉力F与门体重力G对铰链轴的力矩平衡。立柱上设有多个挂钩，用于平衡不同重量的门体。

3 结论

本门体铰链机构采用弹簧和尼龙绳组合的方式，使门体力与弹簧力相平衡。在30～90度内任一位置停留。在0～30度内自动关门。同时具有结构简单、制造容易、安装简便的特点。