2024年4月22日发(作者：桐以晴)
家用洗碗机结构设计
关键词：家用；洗碗机；洗涤
随着社会的发展，人们对生活质量要求越来越高。同时，洗碗机也成为一种家常便饭、
家居必备工具。它可以将厨房污物清洗干净后放入有液态水蒸发器中进行蒸煮消毒处理;还
可用于烘干各种蔬菜或肉类等食物，因此家用洗碗机在家庭生活中是必不可少的辅助工具。
洗碗机的工作原理是通过对餐具进行清洗，使其表面形成一层薄膜，然后将水分挥发掉，
从而达到干燥目的。这样的方法不仅可以擦净食物中所含蛋白质、淀粉等物质。同时还能
让人感受到蔬菜或水果汁散发出来香味浓厚并令人愉快舒适地享用美食和美味食品。随着
人们生活水平不断提高以及对健康问题愈加关注，人们对家装化、卫生和环保等方面的要
求越来越高，因此，家用洗碗机也会得到更广泛地应用。
一、洗碗机结构设计方案
1.1家用洗碗机概述
洗碗机的工作原理是利用机械式的进料泵将垃圾收集并从车厢中抽运，再由搅拌棒把
物料加入缸内，使其达到一定高度后通过加热管加水至清洗位置。在完成这一步骤之后洗
涤槽会与喷臂相配合形成一个过滤网。当清洗液滴过污泥时(如有残渣、菜叶等杂物)用玻璃
瓶或塑料盆盛住并进行收集，然后用搅拌棒把污泥和残渣放入清洗槽，在洗涤液中加入一
定量的水使其达到饱和状态，再将残留物收集并均匀地滴上。最后通过喷臂进行过滤。
1.2洗碗机结构设计要求
1.清洗功能，为了提高人们的生活质量，需要洗涤时能够及时清理碗内垃圾。因此我们
要设计一款家用式洗碗机。2.工作效率高、操作简单方便等要求:对于一般家庭使用的厨房
来说，由于空间有限。所以在原有基础上增加了一个抽水装置来收集水中搅拌物料进行浸
泡和煮沸后所产生出来高温产物;而对于小型室内居住或者商场里卫生间则考虑增设真空泵
以备长时间清洗时所用的加热设备或工具需要经常更换。3.洗涤功能要求:为了提高人们的
生活质量，在原有基础上增加了一个清洗模块，即电动水泵。4.工作环境安全性、操作安全
性等要求;因为家用式厨房和商场是人比较偏爱坐卧且容易磕碰接触的空间场所所以需要设
置淋浴间(如洗手池)来满足人们日常生活中不发生卫生问题以及洗涤效果。而浴室则要考虑
到由于洗碗机在使用过程中会产生高温高压，因此为了防止这些因素导致人员被烫伤或者
损坏从而影响日常工作效率所以在洗碗机的工作环境要求设置了一个隔断装置来保证不影
响使用。
1.3洗碗机的结构
洗碗机的驱动方式有多种，常见的主要是电传动，液压传动，气动及电动等。(1)电机:
电动机通过带轮带动大齿轮实现转动。其结构简单、价格较低;但需要外接动力源才能完成
工作过程中机械运动和进水动作;且不能在高温高压下进行脱火操作或受热膨胀后产生较大
噪音污染环境等问题难以解决;同时由于电机的转速与负载变化率不一致，控制起来比较复
杂(2)液压传动:采用伺服阀控制，利用液压力实现进油量的多少，但不能精确地进行加油或
加压操作。且在洗涤过程中受热膨胀时产生较大噪音。(3)电瓶:由于电机转速较低、体积大、
使用不便等原因限制了其寿命及应用范围;同时还存在漏水和断头故障问题难以解决等缺点
综合考虑各种因素后决定采用伺服阀控制方式作为清洗机的驱动形式且伺服阀体积较小、
价格低廉。
二、洗碗机结构设计
2.1 洗碗机的参数化设计与尺寸
在进行设计的时候，我们要考虑到以下几点:(1)洗碗机的主要功能是清洗和清理污渍。
所以我们就必须得根据实际情况来确定洗涤方式、时间以及电机转速等参数;(2)为了实现对
厨房内垃圾及餐具外包装物清洁度要求而开发出了一种新型家用洗碗机械，可以有效地将
桶盖紧贴于碗里方便收纳并同时具有清洗功能和清理的防水性能电动滚筒的功能就是将桶
盖紧贴于碗中，方便我们清洗，同时又不至于使洗涤效果差。(3)在设计水槽时应注意要有
一定合理性和足够大的空间供废水中垃圾等清理在洗碗机的结构上，我们可以通过改变电
动机来调节转速，从而达到所需功能(4)在洗碗机的工作过程中，水槽是很容易产生静电，
所以我们就得设计一个能够缓冲静电场和电磁干扰作用的部件来保证整个清洗装置可以正
常运行(5)水泵电机的选择应满足清洗装置和洗碗机在运行时对液体密度，流量，压力等要
求。
2.2 洗碗机夹具布置
由于家用洗碗机的功能是用来清洗碗筷，所以为了方便清洗，本设计采用了三传链式
真空动力缸作为夹具。在本次的设计中考虑到结构紧凑、重量轻以及使用安全等因素。将
翻转机构改为双轴旋转和螺旋摩擦相结合方式来实现运动;因为电机转动带动连杆作直线往
复运动以达到目的使其与蜗轮蜗杆相互配合从而完成整个洗碗机的上下进给，其中横梁上
放置有浮动架用来支撑清洗杯及滚筒内壁同时在浮动架的上面有两个滑动轴承用来支撑螺
旋弹簧，通过这些固定方式实现螺母与蜗杆之间的相互配合当螺母旋转时，由于螺旋弹簧
的摩擦力，使其与蜗杆之间产生相对滑动来实现对洗碗机内所有部件进行清洗。
三、洗碗机结构优化
3.1 洗碗机结构优化工作过程
首先，对洗碗机的整体结构进行优化设计，使其具有良好性能。其次就是在满足清洗
功能需求下尽量降低成本。清洗是一个非常复杂而且繁琐且耗时耗力较多的过程需要我们
去做才能完成它所要达到效果和质量要求;再次对于整个洗碗程序来说最重要的是进水问题、
加热器与排水系统等一系列设备部件都有可能会产生漏电现象而导致停机，所以对其进行
优化设计也能保证洗碗机正常运转不会出现故障最后就是在整个清洗过程中我们需要注意
的一点是，进水时应避免过多用水，保证洗涤效果。
3.2洗碗机结构强度校核
为了提高洗碗机的使用寿命，应尽量减少外力，使其具有良好的刚度，同时也要注意
减轻重量。因为在本设计中需要对家用餐具进行清洗时能够很方便地拆卸和搬运。因此我
们可以采用液压驱动系统来代替整体式水箱系统或者是电动机作为动力源来完成洗涤工件
所需运动;而对于小型家用电器则更倾向于使用电动马达带动电机转动，从而实现将其从碗
形凸凹里移动到底部的功能达到方便清洗的目的。而在本设计中，洗碗机的驱动系统采用
步进电机来作为动力源，这样不仅可以省去复杂繁琐且精度高、效率较好而且还能实现多
速往复运动;同时我们也要注意的是由于是一个电动机转动带动丝杠螺母机构从而完成整个
洗碗过程。
3.3阻力系数
在满足使用功能的前提下，还应尽量减小阻力系数，以提高效率。(1)为了使动力传递
到驱动轮上时不产生振动和噪声过大而影响其运动特性与功率变换;我们应该考虑以下几个
问题:当传动系间发生碰撞或磨损等原因导致传动轴产生相对转动或者空转、扭矩时，必须
设置一个相应的装置来限制转速或负载对速度变化的敏感程度(2)为了使动力传输到驱动轮
上的力矩尽量小，我们应设置一个相应的机构来限制转速或负载对传动轴产生的影响(3)当
驱动轮上的力矩减小到峰值，或负载变化很小，而对传动轴产生较大冲击载荷时。我们在
满足强度和刚度条件下进行设计计算。
四、结论与展望
本设计通过对洗碗机的结构、工作原理等进行分析，并结合实际需求，提出了一套实
用性较强，经济效益较高的家用洗碗机。在本次设计中充分考虑到了其性能要求和所面临
问题。经过一系列计算与校核后确定:采用行星齿轮减速箱作为洗碗重新加工装置;其次是滚
轮架及链传动方式为动力源通过万向节传递作用力矩带动丝杠螺母机构实现驱动功能等，
同时也要满足清洗速度快、效率高的需求通过本次设计，我对所学的专业知识有了更深层
次上的了解，也让自己认识到自身不足，例如:理论联系实际不够紧密;在进行论文中所用资
料收集、计算等能力较弱。因此本论文有待今后进一步深入研究。
参考文献：
[1]高峰. 美的洗碗机公司中国家用洗碗机的产品创新研究[D].兰州大学,2017.
[2]李立全,孔凡凯.家用洗碗机设计[J].今日科苑,2008(14):91-92.
[3]王向红. 洗涤方式的研究及新型家用洗碗机的研制[D].广西大学,2004.
[4]李翔. 家用电动洗碗机洗涤泵改进设计[D].四川大学,2021.
[5]邹涵,耿其东,曹佳铭,马宇,王旭.小型家用智能洗碗机设计[J].科技风,2021(04):25-26.
[6]田乐;赵雪;刘日超;李翔;.(2019).洗碗机水流系统结构的优化设计研究.家电科技,110-
:CNKI:SUN:JYDQ.0.2019-04-059.
2024年4月22日发(作者：桐以晴)
家用洗碗机结构设计
关键词：家用；洗碗机；洗涤
随着社会的发展，人们对生活质量要求越来越高。同时，洗碗机也成为一种家常便饭、
家居必备工具。它可以将厨房污物清洗干净后放入有液态水蒸发器中进行蒸煮消毒处理;还
可用于烘干各种蔬菜或肉类等食物，因此家用洗碗机在家庭生活中是必不可少的辅助工具。
洗碗机的工作原理是通过对餐具进行清洗，使其表面形成一层薄膜，然后将水分挥发掉，
从而达到干燥目的。这样的方法不仅可以擦净食物中所含蛋白质、淀粉等物质。同时还能
让人感受到蔬菜或水果汁散发出来香味浓厚并令人愉快舒适地享用美食和美味食品。随着
人们生活水平不断提高以及对健康问题愈加关注，人们对家装化、卫生和环保等方面的要
求越来越高，因此，家用洗碗机也会得到更广泛地应用。
一、洗碗机结构设计方案
1.1家用洗碗机概述
洗碗机的工作原理是利用机械式的进料泵将垃圾收集并从车厢中抽运，再由搅拌棒把
物料加入缸内，使其达到一定高度后通过加热管加水至清洗位置。在完成这一步骤之后洗
涤槽会与喷臂相配合形成一个过滤网。当清洗液滴过污泥时(如有残渣、菜叶等杂物)用玻璃
瓶或塑料盆盛住并进行收集，然后用搅拌棒把污泥和残渣放入清洗槽，在洗涤液中加入一
定量的水使其达到饱和状态，再将残留物收集并均匀地滴上。最后通过喷臂进行过滤。
1.2洗碗机结构设计要求
1.清洗功能，为了提高人们的生活质量，需要洗涤时能够及时清理碗内垃圾。因此我们
要设计一款家用式洗碗机。2.工作效率高、操作简单方便等要求:对于一般家庭使用的厨房
来说，由于空间有限。所以在原有基础上增加了一个抽水装置来收集水中搅拌物料进行浸
泡和煮沸后所产生出来高温产物;而对于小型室内居住或者商场里卫生间则考虑增设真空泵
以备长时间清洗时所用的加热设备或工具需要经常更换。3.洗涤功能要求:为了提高人们的
生活质量，在原有基础上增加了一个清洗模块，即电动水泵。4.工作环境安全性、操作安全
性等要求;因为家用式厨房和商场是人比较偏爱坐卧且容易磕碰接触的空间场所所以需要设
置淋浴间(如洗手池)来满足人们日常生活中不发生卫生问题以及洗涤效果。而浴室则要考虑
到由于洗碗机在使用过程中会产生高温高压，因此为了防止这些因素导致人员被烫伤或者
损坏从而影响日常工作效率所以在洗碗机的工作环境要求设置了一个隔断装置来保证不影
响使用。
1.3洗碗机的结构
洗碗机的驱动方式有多种，常见的主要是电传动，液压传动，气动及电动等。(1)电机:
电动机通过带轮带动大齿轮实现转动。其结构简单、价格较低;但需要外接动力源才能完成
工作过程中机械运动和进水动作;且不能在高温高压下进行脱火操作或受热膨胀后产生较大
噪音污染环境等问题难以解决;同时由于电机的转速与负载变化率不一致，控制起来比较复
杂(2)液压传动:采用伺服阀控制，利用液压力实现进油量的多少，但不能精确地进行加油或
加压操作。且在洗涤过程中受热膨胀时产生较大噪音。(3)电瓶:由于电机转速较低、体积大、
使用不便等原因限制了其寿命及应用范围;同时还存在漏水和断头故障问题难以解决等缺点
综合考虑各种因素后决定采用伺服阀控制方式作为清洗机的驱动形式且伺服阀体积较小、
价格低廉。
二、洗碗机结构设计
2.1 洗碗机的参数化设计与尺寸
在进行设计的时候，我们要考虑到以下几点:(1)洗碗机的主要功能是清洗和清理污渍。
所以我们就必须得根据实际情况来确定洗涤方式、时间以及电机转速等参数;(2)为了实现对
厨房内垃圾及餐具外包装物清洁度要求而开发出了一种新型家用洗碗机械，可以有效地将
桶盖紧贴于碗里方便收纳并同时具有清洗功能和清理的防水性能电动滚筒的功能就是将桶
盖紧贴于碗中，方便我们清洗，同时又不至于使洗涤效果差。(3)在设计水槽时应注意要有
一定合理性和足够大的空间供废水中垃圾等清理在洗碗机的结构上，我们可以通过改变电
动机来调节转速，从而达到所需功能(4)在洗碗机的工作过程中，水槽是很容易产生静电，
所以我们就得设计一个能够缓冲静电场和电磁干扰作用的部件来保证整个清洗装置可以正
常运行(5)水泵电机的选择应满足清洗装置和洗碗机在运行时对液体密度，流量，压力等要
求。
2.2 洗碗机夹具布置
由于家用洗碗机的功能是用来清洗碗筷，所以为了方便清洗，本设计采用了三传链式
真空动力缸作为夹具。在本次的设计中考虑到结构紧凑、重量轻以及使用安全等因素。将
翻转机构改为双轴旋转和螺旋摩擦相结合方式来实现运动;因为电机转动带动连杆作直线往
复运动以达到目的使其与蜗轮蜗杆相互配合从而完成整个洗碗机的上下进给，其中横梁上
放置有浮动架用来支撑清洗杯及滚筒内壁同时在浮动架的上面有两个滑动轴承用来支撑螺
旋弹簧，通过这些固定方式实现螺母与蜗杆之间的相互配合当螺母旋转时，由于螺旋弹簧
的摩擦力，使其与蜗杆之间产生相对滑动来实现对洗碗机内所有部件进行清洗。
三、洗碗机结构优化
3.1 洗碗机结构优化工作过程
首先，对洗碗机的整体结构进行优化设计，使其具有良好性能。其次就是在满足清洗
功能需求下尽量降低成本。清洗是一个非常复杂而且繁琐且耗时耗力较多的过程需要我们
去做才能完成它所要达到效果和质量要求;再次对于整个洗碗程序来说最重要的是进水问题、
加热器与排水系统等一系列设备部件都有可能会产生漏电现象而导致停机，所以对其进行
优化设计也能保证洗碗机正常运转不会出现故障最后就是在整个清洗过程中我们需要注意
的一点是，进水时应避免过多用水，保证洗涤效果。
3.2洗碗机结构强度校核
为了提高洗碗机的使用寿命，应尽量减少外力，使其具有良好的刚度，同时也要注意
减轻重量。因为在本设计中需要对家用餐具进行清洗时能够很方便地拆卸和搬运。因此我
们可以采用液压驱动系统来代替整体式水箱系统或者是电动机作为动力源来完成洗涤工件
所需运动;而对于小型家用电器则更倾向于使用电动马达带动电机转动，从而实现将其从碗
形凸凹里移动到底部的功能达到方便清洗的目的。而在本设计中，洗碗机的驱动系统采用
步进电机来作为动力源，这样不仅可以省去复杂繁琐且精度高、效率较好而且还能实现多
速往复运动;同时我们也要注意的是由于是一个电动机转动带动丝杠螺母机构从而完成整个
洗碗过程。
3.3阻力系数
在满足使用功能的前提下，还应尽量减小阻力系数，以提高效率。(1)为了使动力传递
到驱动轮上时不产生振动和噪声过大而影响其运动特性与功率变换;我们应该考虑以下几个
问题:当传动系间发生碰撞或磨损等原因导致传动轴产生相对转动或者空转、扭矩时，必须
设置一个相应的装置来限制转速或负载对速度变化的敏感程度(2)为了使动力传输到驱动轮
上的力矩尽量小，我们应设置一个相应的机构来限制转速或负载对传动轴产生的影响(3)当
驱动轮上的力矩减小到峰值，或负载变化很小，而对传动轴产生较大冲击载荷时。我们在
满足强度和刚度条件下进行设计计算。
四、结论与展望
本设计通过对洗碗机的结构、工作原理等进行分析，并结合实际需求，提出了一套实
用性较强，经济效益较高的家用洗碗机。在本次设计中充分考虑到了其性能要求和所面临
问题。经过一系列计算与校核后确定:采用行星齿轮减速箱作为洗碗重新加工装置;其次是滚
轮架及链传动方式为动力源通过万向节传递作用力矩带动丝杠螺母机构实现驱动功能等，
同时也要满足清洗速度快、效率高的需求通过本次设计，我对所学的专业知识有了更深层
次上的了解，也让自己认识到自身不足，例如:理论联系实际不够紧密;在进行论文中所用资
料收集、计算等能力较弱。因此本论文有待今后进一步深入研究。
参考文献：
[1]高峰. 美的洗碗机公司中国家用洗碗机的产品创新研究[D].兰州大学,2017.
[2]李立全,孔凡凯.家用洗碗机设计[J].今日科苑,2008(14):91-92.
[3]王向红. 洗涤方式的研究及新型家用洗碗机的研制[D].广西大学,2004.
[4]李翔. 家用电动洗碗机洗涤泵改进设计[D].四川大学,2021.
[5]邹涵,耿其东,曹佳铭,马宇,王旭.小型家用智能洗碗机设计[J].科技风,2021(04):25-26.
[6]田乐;赵雪;刘日超;李翔;.(2019).洗碗机水流系统结构的优化设计研究.家电科技,110-
:CNKI:SUN:JYDQ.0.2019-04-059.