王濤

（立達信物聯(lián)科技股份有限公司，福建 廈門 361006）

0 引言

小家電行業(yè)隨著我國市場經(jīng)濟的高速發(fā)展，行業(yè)面對的競爭也逐漸加劇，小家電企業(yè)必須不斷提高自身的競爭力，才能使自身實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。小家電企業(yè)應該快速改變傳統(tǒng)運營方式，以新穎的家電設計吸引產(chǎn)品用戶，小家電設計需要關注家庭結構組合，同時應該合理優(yōu)化串聯(lián)式、并聯(lián)式與其他種類的家電結構。在小家電設計期間，通過結構設計提高企業(yè)的整體競爭能力，通過靈活性思路以及多樣化的設計方法，提高小家電結構設計水平。

1 小家電概述

隨著生活水平的提高，家電種類越來越多，家庭電器除了一些大家電以外，還有一些除了大功率輸出的電器以外的家電，一般這些小家電都占用比較小的電力資源，使用功率比較小，或者機身體積也比較小，所以稱為小家電。小家電也可以被稱為軟家電，是提高人們生活質(zhì)量的家電產(chǎn)品，例如目前被市場認可的豆?jié){機、電磁爐、加濕器、空氣清新器、消毒碗柜、榨汁機、多功能食品加工機、電子美容儀、電子按摩器等。

2 小家電結構設計優(yōu)化的方向

小家電設計在傳統(tǒng)觀念下一般會選擇單一設計形式，在單一形式下會對家電的性能造成一定的影響，為了保證家電的功能滿足大眾需求，在單一形式下可能會增加結構占用的空間，導致小家電的體積難以更好地被用戶使用，所以單一的設計形式一直被眾人詬病。

采用單一式家電結構很難提高家電設計整體效果，設計人員會選擇創(chuàng)新性強的結構設計方式，以多種結構設計可以提升結構的功能性，豐富家電結構功能同時，提升結構的緊湊感。采用相應的小家電設計思路，可以符合小家電整體構架設計的目標與宗旨，設計小家電參數(shù)設計時，應該重視小家電結構參數(shù)選擇工作，提高相關參數(shù)內(nèi)容的合理性與科學性，同時必須提高小家電基本運行效果，保證各結構可以相互配合。根據(jù)目前小家電結構設計的情況，信息技術已經(jīng)應用在各類小家電設計中，在家電結構設計方面體現(xiàn)極為明顯。與傳統(tǒng)設計方式不同，新型設計模式建立在信息化手段下，可以深入地對家電結構進行調(diào)查，同時可以在保證家電功能滿足用戶需求同時，簡化家電設計內(nèi)容，縮減無用的流程，有效地減小電器的體積，還可以提升家電運行功能的多樣性。在各類家電結構設計階段，選擇串聯(lián)、并聯(lián)等多種形式，并在因地制宜的家電設計思路下優(yōu)化設計方案內(nèi)容，從而可以滿足用戶的需求，更可以借助優(yōu)化設計帶來豐厚的經(jīng)濟效益[1]。

3 現(xiàn)代小家電機械特性分析

3.1 提高工作效率

小家電設計工作結束后，為了保證小家電在應用中中擁有良好的效果，需要進行穩(wěn)定性測試，及時篩選出不合格的家電設備，只有合格的設備才可以流入生產(chǎn)環(huán)節(jié)。現(xiàn)代機械設計在設備性能測試方面，使用軟件程序便能完成測試任務，提高測試活動的便捷性。使用計算機軟件測試設備，可以通過測試結果反映小家電在設計方面存在的問題。設計人員可以憑借測試結果鎖定設計不足的地方并進行控制。使用軟件程序測試小家電性能，主要收集小家電的參數(shù)，以模擬的方式測試設備性能，因為不需要實體進行生產(chǎn)、加工等動作，可以有效地提高工作效率，縮短工作鏈運行周期，還可以有效地削減工作整體成本。

3.2 豐富小家電功能

小家電設計模式在當下已經(jīng)得到大規(guī)模推廣，現(xiàn)代機械設計關注的內(nèi)容較多，與以往設計工作相比有用先進性較為明顯。小家電是家居常用的設備，為了更好地滿足個人需求，小家電必須提升自身性能，可以滿足用戶的實際需求。在小家電功能豐富的同時，機械設計需要考量的內(nèi)容也逐漸增多，使用以往的加工方式難以提高工作效率，會降低小家電生產(chǎn)工作的經(jīng)濟效益。機械設計在當下按照實際情況融合多種技術，加強對通訊技術的融合程度，可以解決機械結構復雜化帶來的問題?，F(xiàn)代編程方式進行優(yōu)化，可以提高小家電的智能程度，同時小家電的功能逐漸增多。設計人員在小家電功能調(diào)控方面，可以在不改動硬件的基礎上，借助軟件程序控制小家電功能，讓其在應用方面具備較強的靈活性。

3.3 提高結構設計的實用性

在傳統(tǒng)機械設計方式下，加裝部分裝置才可以優(yōu)化機械功能。比如，為了提高豆?jié){機研磨豆子的速度需要調(diào)整變速箱，此種方式會提高設計難度，在結構變動中還會花費不少的成本。在現(xiàn)代設計中提高工作效率，按照功能需要改變機械運轉(zhuǎn)規(guī)律。此過程不需要增加裝置，在改變小家電功能同時，可以將成本控制在最低水平。在結構設計中使用計算機技術，為設計工作提供大量數(shù)據(jù)。借助計算機技術可以監(jiān)控設備的運行情況，以電壓力鍋為例，以往電壓力鍋可能受到外部因素的影響發(fā)生安全事故，使用智能設備監(jiān)控，可以自動監(jiān)控設備在不同環(huán)節(jié)的運行情況。隨著智能監(jiān)控工作的開展，判斷零件和各程序是否存在問題，如果提出故障可以快速進行控制，規(guī)避安全事故。

4 并聯(lián)與串聯(lián)的小家電結構優(yōu)化設計

4.1 并聯(lián)的結構優(yōu)化設計

兩個或多個基本結構并列布置，稱為結構并聯(lián)式組合。每個基本結構具有各自的輸入構件，而共有一個輸出構件，我們稱為A型關聯(lián)（如圖1a，所示），或者各個結構有共同的輸入構件，但卻有各自的輸出構件，稱為B型并聯(lián)（如圖1b所示）。

圖1 并聯(lián)式結構組合

小家電結構如果采用并聯(lián)的方式，應該確定設計要點，并聯(lián)是小家電結構組合結構設計的主要內(nèi)容，在相應工作進行期間應該確定不同小家電結構，需要選擇適應的輸入構件以及輸出構件。在相應工作進行階段，應該圍繞輸入與輸出構件合理考量家電結構的設計要點，在保證家電功能不受影響的前提下盡可能提高設計內(nèi)容的合理性，輸出構件的設計師便是在此原則下進行，將其設置為共用性，而輸入構件會帶有一定的差異性。

并聯(lián)式組合家電結構在設計期間考量家電應用需求，將其布置為通用性輸入構件、不同的家電輸出構件。以破壁機為例，其集合了豆?jié){機、榨汁機、碎冰機、料理機、研磨機等產(chǎn)品功能，良好地體現(xiàn)設備一機多用的功能。攪拌機傳動輪經(jīng)過優(yōu)化設計，將傳動輪布置為行星輪系，開動開關后在電機的帶動下使攪拌機擁有兩種轉(zhuǎn)速。使用孔式聯(lián)軸器、軸式聯(lián)軸器固定攪拌機的行星架與中心軸，優(yōu)化攪拌機的性能。通過電機超高速的運轉(zhuǎn)，來帶動不銹鋼刀片，使食材在杯體內(nèi)被刀片超高速切割和粉碎，從而打破食材中細胞的細胞壁，釋放食材中的營養(yǎng)物質(zhì)。

再比如曲奇機，對在該機器結構進行優(yōu)化設計，應該將工作重點投放在齒輪裝置與螺桿上，使兩者可以緊密配合，可以提高齒輪軸的連接效果。通過開槽的方式可以對螺桿設計方法進行優(yōu)化與創(chuàng)新，在并聯(lián)輸入方式下良好地處理輪翼與螺桿轉(zhuǎn)位連接[2]，如圖2所示。

圖2 曲奇機螺桿傳動優(yōu)化設計

4.2 串聯(lián)的結構優(yōu)化設計

串聯(lián)式結構組合是由兩個以上的基本結構依次串聯(lián)而成的（如圖3所示），前一結構的輸出構件和輸出運動為后一結構的輸入構件和輸入運動，從而成為得到滿足工作要求的結構。

圖3 串聯(lián)式結構組合

串聯(lián)式組合家電結構在小家電設計期間，其與并聯(lián)式組合家電結構設計的重點不同，核心在按照特定次序完成兩個或更多家電結構的串聯(lián)工作。選擇串聯(lián)式家電模式對家電進行結構設計，需要綜合優(yōu)化小家電中輸出構件與輸入構件，還應該保證串聯(lián)式結構可以滿足其使用性能，選擇串聯(lián)式的設計優(yōu)化小家電設計，在因地制宜的原則下靈活設置小家電結構。

比如，圍繞家用咖啡機在設計時，應該關注螺桿下部位置，需要在設計期間確保相應位置可以妥善地安放，同時應保證家用咖啡機電動軸與螺桿兩者可以同步轉(zhuǎn)動。在設計階段，需要考慮全面，因為活塞下移使螺母可以在咖啡機運轉(zhuǎn)期間完成縮回動作，在按下咖啡機旋鈕后使咖啡機迅速地收回刀片。選擇串聯(lián)式結構設計專用咖啡機，可以提高家用咖啡機的功能水平，使其輸出功能與刮平功能的工作效果大幅度提升[3]。

小家電設計需要擁有新穎的思路，同時應保證家用電器的功能可以滿足用戶需求，在設計小家電結構期間應該在對偶原理下將其作為家電設計的思想，還應該在齒輪傳動優(yōu)化設計期間，擬定傳遞功率、主軸速度和傳動比相應參數(shù)之間的關系，分析相關參數(shù)對小家電運行效果產(chǎn)生的影響，顧慮相關參數(shù)進行小家電設計。設計人員需要圍繞部分非線性設計問題，思考方案的優(yōu)化方向以及要點，從而可以靈活轉(zhuǎn)化線性約束。在家電設計期間有必要選擇家電結構強度，同時應該關注家電結構中對偶關系的簡化，通過相應方式可以有效地提升小家電結構設計的合理性，讓經(jīng)過優(yōu)化設計的家電結構可以擁有良好的運行效果，同時還能簡化小家電結構，控制小家電設計、制造所用的工作周期，提高相應工作的整體效益。

5 結構設計優(yōu)化應用的要點

5.1 創(chuàng)新家電零件結構

圍繞各類小家電產(chǎn)品進行分析，需要在小家電優(yōu)化設計期間確定工作要點，關注家電零件設計，完成家電零件設計的優(yōu)化工作，靈活地設置小家電零件的構造方式。在此階段可以對家電零件設計進行創(chuàng)新，并且改造家電結構，優(yōu)化小家電內(nèi)部所用的零件，在整個過程中設計人員一方面需要深入地研究小家電的結構，同時應該在保障小家電零件不會影響裝置功能效果的前提下，分析零件的優(yōu)化需求，對家電結構進行合理的改造，由此可以精簡家用電器內(nèi)部的零件結構體系，小家電的內(nèi)部空間也可以相繼縮小，提高用戶使用家電的便捷性[4]。

比如，目前，對大部分小家電所用的螺桿與螺母零件進行分析，優(yōu)化相應構架，將其設計為間歇性的螺母轉(zhuǎn)動方式，在此過程中考慮到更改螺母轉(zhuǎn)動方式可能對螺桿形成的影響，還需要防止因螺母轉(zhuǎn)動方式更改，出現(xiàn)螺桿移動的情況。應在確定設計變更帶來的問題后，快速對相應問題進行處理，保證小家電原有性能不會受到影響，利用新穎的方式完成家電優(yōu)化設計。

再比如對空心桿螺母結構進行優(yōu)化設計，需要保證螺母凸緣部位與活塞上部，兩者可以實現(xiàn)緊密的連接。設計人員在小家電設計期間應該根據(jù)設計目標，靈活地選擇設計方法，用戶使用的家用咖啡機便應用半自動的方式，由此可以優(yōu)化機械結構該家用咖啡機刀片槽與活塞部位，利用刀片完成刮粉工作。在咖啡機完成上述動作后刀片可以及時退回活塞，可以快速壓實活塞下?lián)?，對咖啡機原有的螺母結構以及活塞進行優(yōu)化處理，可以保證咖啡機正常運行同時，優(yōu)化咖啡機的運行性能[5]，優(yōu)化后的結構如圖4所示。

圖4 半自動咖啡機創(chuàng)新設計螺母結構示意圖

5.2 運用平行設計方式

所謂“平行設計”方式是多種輸入分別對應多種輸出功能的創(chuàng)新思維方式。此種創(chuàng)新思維方法，有利于實現(xiàn)多功能，且結構緊湊，體積小。小家電結構優(yōu)化設計需要確根據(jù)計形式，對部分小家電采用平行設計的方法，優(yōu)化家電結構，在此種方式上讓輸入與輸出一一對應。平行設計也是一種創(chuàng)新的設計思想，在小家電結構設計期間平行設計在小型家電中應用極為頻繁，對于體積小的家電，通過優(yōu)化設計提高內(nèi)部結構的緊湊感，其中包含凸輪結構、齒條結構與其他家電結構，在平行設計方式下可以大幅度提升小型家電的功能作用效果。

圍繞小型家電進行平行設計，圍繞凸輪連接小帶輪部位進行合理的優(yōu)化，應用平行設計思想提高家電的綜合性。以家用咖啡機為例，為了使咖啡粉平整期間可以在凸輪震動作用下良好地完成相應任務，需要借助大帶輪以及末端齒條帶動相應行為，完成咖啡粉整平操作。為實現(xiàn)咖啡粉整平處理工作并迅速壓式咖啡粉，需要在平行設計思想下分析小家電整體結構，并通過平行設計對結構進行優(yōu)化，使家用咖啡機內(nèi)部結構變得更為緊湊，在相應方式下還可以使家用咖啡機的傳動構造得到優(yōu)化，讓小家電的綜合性能得到進一步的提升。

6 小家電未來發(fā)展趨勢

在我國網(wǎng)絡高速發(fā)展的背景下，未來智能家電將會成為人們生活中不可缺失的重要物件。隨著移動智能技術的發(fā)展，家電將會是智能家居重要的構成元素。為了進一步提高家電應用的便捷性，會讓小家電與其他家居、家電聯(lián)系在一起，構成互聯(lián)系統(tǒng)，擁有智能家居功能。在未來人們可以用到的家電都將朝智能化方向發(fā)展，例如手環(huán)、手機、智能電視、電飯煲、手表、吸塵器、平板電腦、眼鏡等。而各種家電將會在一個網(wǎng)絡中，在互聯(lián)互通下達到互相控制的目的，為人們使用家電提供便利條件。

7 結語

小家電在優(yōu)化設計期間，應該從用戶實際需求進行考量，還應該了解小家電的功能與內(nèi)部結構，在設計期間將重點集中在結構設計，而結構設計優(yōu)化的措施與途徑需要鎖定小家電設計方案，從源頭處實現(xiàn)對小家電優(yōu)化設計的全程定位，采用合理的方式提高小家電的運行水平。在小家電優(yōu)化設計期間，應該確定小家電設計方式，不斷地總結工作經(jīng)驗，在家電結構優(yōu)化設計同時，保證小家電的綜合性能不會受到影響，還能按照大眾需求得以提升，由此通過小家電優(yōu)化設計為用戶帶來良好的家電使用體驗感。