开口型弹性垫圈式传感连接结构

　　日常做家电传感部件配套结构设计时，经常会遇到需要兼顾预紧防松、安装容错、传感部件贴合度的连接需求，这次做的这个开口环形结构，就是针对波轮洗衣机内部水位、转速传感组件的安装配套需求设计的。很多人一开始会觉得不就是个带缺口的垫圈，其实这类零件在洗衣机这类频繁启停、存在持续振动的工况里，作用远不止普通平垫的承托功能。先从实际应用场景说，洗衣机的传感组件大多安装在盛水筒外壁或者离合器总成旁，安装位的螺栓在整机运行过程中，会受到内筒高速转动带来的持续径向振动，还有脱水阶段动平衡波动带来的交变冲击力，普通平垫配合弹垫的组合，长期使用后容易出现预紧力衰减，导致传感探头安装偏移，直接影响水位检测精度或者转速反馈的准确性，甚至会出现传感线束被拉扯断裂的问题。这个开口环形结构的设计思路，首先是把普通弹垫的轴向防松功能和安装位的径向容错能力整合到了一起，整体采用环形基体带单侧开口的结构，开口处做了平滑的切边处理，没有尖锐的应力集中棱角，避免安装过程中刮伤传感部件的安装基面或者线束保护层。从功能特性上看，环形基体的厚度经过反复校核，既保证了足够的轴向支撑刚度，不会在螺栓额定预紧力下出现过度压溃变形，又能借助开口处的弹性形变余量，抵消一部分振动带来的预紧力损失，不需要额外搭配单独的弹垫，减少了装配环节的零件数量，也降低了供应链的物料管理成本。安装边界方面，这个零件的内孔直径是按照常用的传感组件安装螺栓规格做的适配，

　　安装时不需要额外扩孔或者修改原有安装基面的孔位，直接套在螺栓上，贴紧传感部件的安装耳片基面再拧螺母即可，开口的朝向可以根据现场的线束走向调整，不会和周边的线束、水管路产生干涉。外形尺寸上，环形的外径控制在比传感部件安装耳片的承压面小1mm左右，既保证了足够的承压接触面积，不会因为压强过大压裂塑料材质的传感安装耳，又不会因为外径过大超出安装位的空间边界，毕竟洗衣机盛水筒和外箱体之间的安装间隙本身就比较局促，过大的零件尺寸很容易在装配时和周边部件产生磕碰。实际做结构验证的时候，我们特意模拟了洗衣机全生命周期的振动工况，做了上千次的启停循环测试，这个结构的预紧力保持率比普通平垫加弹垫的组合高出近三成，

　　而且开口处的形变量始终在弹性形变范围内，没有出现永久变形或者断裂的问题。另外这个结构的开口设计还有一个额外的作用，就是在传感部件需要微调安装角度的时候，不需要完全拧下螺母，只需要松开半圈到一圈，就可以借助开口的余量转动调整传感探头的朝向，对准检测位之后再拧紧螺母即可，比整圈封闭的垫圈调整起来方便很多，在产线装配或者售后维修的时候，能节省不少操作时间。做这类小零件的三维建模的时候，最容易忽略的就是开口处的圆角过渡，很多新手建模的时候直接切出直边缺口，实际冲压生产的时候很容易在缺口处产生毛刺，安装的时候不仅会刮伤零件，还可能因为毛刺脱落掉进洗衣机的水路里，造成排水阀堵塞的问题，所以在建模阶段就给开口的两个端面和内外圆的衔接处做了R0.

　　3的圆角过渡，既符合冲压工艺的成型要求，也避免了后续去毛刺工序的额外工作量。还有环形基体的两个端面，建模的时候特意做了0.1mm的平面度要求，保证和安装基面、螺栓头端面的充分贴合，不会因为端面翘曲导致预紧力受力不均，出现局部应力过大的问题。很多人觉得这类小五金件不需要太精细的设计，实际上在家电这类大批量生产的产品里，一个小零件的结构优化，往往能解决不少长期存在的装配和可靠性问题，这个开口环形结构除了用在洗衣机的传感安装位，其实也可以适配其他存在振动工况的小型传感部件安装场景，比如小型水泵的压力传感安装、风机的转速传感安装，只要安装螺栓规格匹配，都可以直接套用，只需要根据实际的安装空间调整外径和厚度参数即可，通用性很强。