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石河子大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述
課題名稱： 多功能健身洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名： 石化強(qiáng)
學(xué) 號： 2009092571
學(xué) 院： 機(jī)電學(xué)院
專業(yè)、年級： 機(jī)制2009級（3）班
指導(dǎo)教師： 馬 蓉
職 稱： 教 授
畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))起止時(shí)間： 2013.3.1-2013.6.6
文獻(xiàn)綜述
摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人們生活節(jié)奏的加快，洗衣機(jī)已經(jīng)被人們所接受，并不斷地走進(jìn)千家萬戶，甚至在發(fā)達(dá)的城市已經(jīng)開始換代。各種技術(shù)開始應(yīng)用于洗衣機(jī)，不斷完善內(nèi)部結(jié)構(gòu)，革新技術(shù)理念，來提高洗衣性能。在節(jié)能減排的今天，很多大型生產(chǎn)廠商又致力于節(jié)能型系產(chǎn)品的研發(fā)，正在由波輪洗衣機(jī)向滾筒洗衣機(jī)、高頻洗衣機(jī)方向發(fā)展， 本文章還通過大量的健身器材結(jié)構(gòu)和功能的分析，對健身洗衣機(jī)的適用人群，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念，材料的選擇做出界定。本設(shè)計(jì)為一種實(shí)用新型多功能健身洗衣機(jī)，提出節(jié)能型的健身洗衣機(jī)思想是通過人在健身時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)使洗衣機(jī)達(dá)到規(guī)定的洗滌要求。
關(guān)鍵詞：節(jié)能、健身、洗衣機(jī)、波輪、滾筒、腳踏車
一、引言
從古到今，洗衣服都是一項(xiàng)難于逃避的家務(wù)勞動(dòng)，而在洗衣機(jī)出現(xiàn)以前，對于許多人而言，它并不像田園詩描繪的那樣充滿樂趣，手搓、棒擊、沖刷、甩打……這些不斷重復(fù)的簡單的體力勞動(dòng)，留給人的感受常常是：辛苦勞累。洗衣機(jī)的面市給人帶來了極大的方便但也標(biāo)志著越來越少的體力勞動(dòng)的開始，尤其是城市的上班族和在校的學(xué)生，由于工作和學(xué)習(xí)繁忙，既無時(shí)間健身，也很難抽時(shí)間洗衣服，因此，需要一種物美價(jià)廉的機(jī)械，在洗衣的同時(shí)又能起到健身的效果，通過大量的查閱文獻(xiàn)，綜合洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和健身器材的綜合分析，研究洗衣機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)和健身器材在健身時(shí)產(chǎn)生動(dòng)力的去向，我們的設(shè)計(jì)完美的把健身時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)力轉(zhuǎn)化為洗衣機(jī)工作動(dòng)力帶動(dòng)工作。
二、課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
2.1洗衣機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
我國的洗衣機(jī)工業(yè)是在一九七八年開始起步的，當(dāng)年只生產(chǎn)單筒洗衣機(jī)400多臺(tái)，到1987年，全國生產(chǎn)洗衣機(jī)991.52萬臺(tái)。目前洗衣機(jī)市場也異?；鸨瑑H2010年10月份我國各大商場銷售洗衣機(jī)102733臺(tái)。主要以海爾、小天鵝、榮事達(dá)等企業(yè)為代表的洗衣機(jī)企業(yè)占據(jù)了國內(nèi)市場的主要份額[1]。
中國是發(fā)展中國家，消費(fèi)者對洗衣機(jī)的洗凈比相對來說要求高，從市場反饋的信息也證實(shí)了這點(diǎn)，尤其要面對農(nóng)村這個(gè)大市場。因此波輪式洗衣機(jī)更適合我國的國情，對洗衣機(jī)行業(yè)來說，是一個(gè)現(xiàn)實(shí)意義的課題[2]。波輪式洗衣機(jī)的主要工作部件還是波輪，因此為了達(dá)到更好的洗滌效果，不同的廠商真對波輪進(jìn)行了深入研究。
樂金電子電器有限公司，為了減少噪音和振動(dòng)的增加及磨損現(xiàn)象，都已經(jīng)把科研研究到了減振器銷的結(jié)構(gòu)，通過將減震器裝配成可相對外殼扭動(dòng)，沿著其側(cè)面設(shè)有游移槽的減振器銷，彈性部件是由特定的橡膠制成[3]。
目前新型波輪洗衣機(jī)的波輪位于洗滌桶中央，以解決早期的波輪洗衣機(jī)偏置波輪多年無法解決的磨損率高問題。松下公司研究的大凹翼蝶形波輪，也能降低衣物的磨損率；日立公司研究的防纏棒波輪，能防止衣物洗滌時(shí)打結(jié)洗滌均勻；三星公司推出搖搖凈波輪洗衣機(jī)，分為主體藍(lán)色波輪和兩個(gè)白色波輪，主體波輪會(huì)產(chǎn)生左右回轉(zhuǎn)的水流，而其他兩個(gè)波輪則會(huì)產(chǎn)生上下回旋的水流；東芝的偏心式波輪設(shè)計(jì)，可產(chǎn)生偏心揉搓水流、振動(dòng)水流以及此將纏繞的衣物分開，而產(chǎn)生的縱向水流又可實(shí)現(xiàn)上下翻滾搓洗；海爾同心洗衣機(jī)已采用類似偏心式波輪設(shè)計(jì)。三星羅斯比（ROSSBY）蝶形波輪，其中心高度比L型波輪低2/3，中心頂部做成30度斜面（如圖1）或做成有一定斜度的三個(gè)短小筋葉，產(chǎn)生的縱向、橫向水流，可有效打散衣物，防止纏繞并降低磨損[4]。
圖1
三星電子會(huì)社還通過對波輪式洗衣機(jī)波輪的設(shè)計(jì)來提高洗衣機(jī)的性能，設(shè)計(jì)的波輪包括：安裝在洗衣機(jī)筒的底部的主體，具有葉輪室和多個(gè)葉輪軸沿徑向延伸的扇葉的噴水葉輪，該噴水論相對于主體旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生向上的洗滌水流；可在徑向以及軸向旋轉(zhuǎn)支承葉輪軸的支承部件；以及使噴水葉輪旋轉(zhuǎn)的部件，從而在洗衣機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生有效的垂直上升的水流，避免衣物的扭曲和纏結(jié)。
大宇電子株式會(huì)社也對波輪式洗衣機(jī)的波輪進(jìn)行了深入的研究，設(shè)計(jì)了一種在洗滌筒內(nèi)產(chǎn)生渦輪型水流來洗滌被洗物的洗衣機(jī)波輪（如圖2）。在洗衣機(jī)渡輪中，基板固定到洗衣機(jī)軸上并按照軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)攪拌葉片從所述基板中心到其外周邊以扇面形式在基板底部表面上是向下傾斜的。多個(gè)攪拌葉片在鄰接的攪拌葉片之間干所述基板底部表面上確定至少一個(gè)凹集槽。洗衣機(jī)渡輪在洗滌筒內(nèi)產(chǎn)生渦輪型水流，并將水流產(chǎn)生的摩擦力均勻地傳送到被洗物，其狀態(tài)是洗滌水流在洗滌筒內(nèi)部是非均勻的，從而將被洗物的扭結(jié)降至最小，因之增強(qiáng)洗滌效率[5] 。
圖2
滾筒洗衣機(jī)也越來越受到大家喜愛，滾筒洗衣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于，首先，衣物在洗滌過程中不纏繞、洗滌均勻、磨損小，其次，能加熱洗衣機(jī)的水，甚至能對洗好的衣物烘干，是其它類型的洗衣機(jī)做不到的。第三，羊絨、羊毛衣物也能在洗衣機(jī)內(nèi)洗，而且洗衣時(shí)省水。但滾筒洗衣機(jī)也純在一些缺點(diǎn)，如洗衣機(jī)功率幾乎是波輪洗衣機(jī)的1—2倍；采用加熱洗滌耗電量大，加大了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)；最佳轉(zhuǎn)速制約了偏低的洗滌作用力進(jìn)一步提高；在洗衣物的中途不宜添加衣物；不能能使用高泡沫洗衣粉。滾筒洗衣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)還是大于缺點(diǎn)[6]。
很多公司通過對滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改變來提高洗衣機(jī)的性能，改變桶內(nèi)筋的傾斜度來增加衣物提起拋落時(shí)的沖擊力，進(jìn)而提高洗凈度[7]。
2.2常用家庭健身器械國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
在家用型常見的健身器材中，以健身腳踏車，仰臥起坐健身器，跑步機(jī)最為常見，健身腳踏車一般都包含有：一架體；一設(shè)于該架體上的座椅；一設(shè)于該架體上的的扶把；一設(shè)于該架體上的踏板裝置；一離合裝置。但在人們不斷創(chuàng)新的過程中，在簡單的腳踏車上加以改裝，因此出現(xiàn)了不同款型的健身腳踏車。如針對被動(dòng)型的健身者，或是老年人及中風(fēng)患者等自主運(yùn)動(dòng)能力較低的人群，在設(shè)計(jì)中加入驅(qū)動(dòng)裝置和振動(dòng)座，可以使使用者無須主動(dòng)出力即可獲得腳部運(yùn)動(dòng)的效果，且全身各部位還可同時(shí)接受振動(dòng)按摩（如圖3）[8]。
仰臥起坐健身器一般包含靠背架，阻尼元件，用于反靠運(yùn)動(dòng)者腿部的橫檔，雖然結(jié)構(gòu)簡單但是卻很科學(xué)，阻尼元件和靠背結(jié)合使用，減緩運(yùn)動(dòng)者后仰速度，運(yùn)動(dòng)過程運(yùn)動(dòng)者北部和后腦部不再與后斜架接觸，并且減緩后仰速度以及起坐時(shí)阻尼元件預(yù)緊力的輔助作用，為年老、體弱、肥胖等運(yùn)動(dòng)者提供了極大的便利仰臥起坐健身器（如圖4）[9]。
圖3 圖4
2.3健身洗衣機(jī)現(xiàn)狀分析
但健身洗衣機(jī)在我國市場上還很少見，還沒有大量推廣，2007年4月2日濰坊市正信專利事務(wù)所公開一種環(huán)保健身洗衣機(jī)（如圖5），它包括洗滌桶，與所述洗滌桶相連接的腳踏健身洗衣機(jī)，所述洗滌桶與所述腳踏健身洗衣機(jī)之間設(shè)有傳動(dòng)裝置，所述傳動(dòng)裝置上設(shè)有變速裝置；人們可以通過所設(shè)置的變速裝置選擇適合自己力度的速度控制波輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，所產(chǎn)生的噪音小，在鍛煉身體的同時(shí)也清洗了衣物，同時(shí)因?yàn)椴恍枰娫炊挥煤碾?，環(huán)保節(jié)能，減輕了人們一定程度上的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[10]。
圖5
2007年8月21日山東省濟(jì)南市歷下區(qū)經(jīng)十路73號山東大學(xué)機(jī)械學(xué)院金鑫設(shè)計(jì)一種蹬踏式健身洗衣機(jī)（如圖6）[11]，包括機(jī)架、傳動(dòng)裝置和洗衣機(jī)主體組成，機(jī)架的頂部安裝有座椅，其中，機(jī)架的底部有左、右腳蹬，左、右腳蹬分別通過鏈與傳動(dòng)裝置連接，傳動(dòng)裝置與洗衣機(jī)主體內(nèi)滾輪相連接。所述的傳動(dòng)裝置由兩組皮帶輪和超越式離合器組成，兩組皮帶輪中的大輪為主動(dòng)輪，小輪為從動(dòng)輪，超越式離合器與第一組皮帶中的大輪通過中心軸相連接，另一組皮帶輪的小輪安裝在滾輪一端的軸上。本實(shí)用新型兩組皮帶輪實(shí)現(xiàn)二級增速，以達(dá)到洗衣機(jī)對轉(zhuǎn)速的要求。本實(shí)用新型既能健身又能洗衣服，可全面提高身體素質(zhì)，訓(xùn)練上下肢的協(xié)調(diào)能力，具有實(shí)用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理、充分利用能量、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。
圖6
但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這些裝置仍然有比較大的缺點(diǎn)即健身效果不明顯，這是由它單一的健身方式所決定的。同時(shí)洗滌、漂洗和脫水沒有集成與一體，這限制了洗衣機(jī)的自動(dòng)化，目前市場上并沒有相關(guān)完善產(chǎn)品。
三、 健身洗衣機(jī)機(jī)械部分的研究方向
健身自行車是目前國際流行并被醫(yī)學(xué)界和體育界給予高度評價(jià)的有氧健身運(yùn)動(dòng)，是保持一個(gè)人身心健康最有效、最科學(xué)的健身方式，也越來越受到大家喜愛。由于受到各種因素是影響，如場地、工作時(shí)間等等，室內(nèi)健身則成了時(shí)下最熱門的健身方式。但由于房價(jià)的持續(xù)上漲，很多新婚家庭都有著很大的經(jīng)濟(jì)壓力，新購買的房子也都是小戶型，因此，我們的機(jī)械部分的研究要盡量的精簡化，材料的選擇要盡量具有高強(qiáng)度和高韌性，有利于拆裝和攜帶，更能省些空間。在傳動(dòng)的設(shè)計(jì)上要減少摩擦，健身機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要人性化，盡量增加健身的部位，使一機(jī)多用，要充分融合人機(jī)工程學(xué)，讓人再體驗(yàn)運(yùn)動(dòng)帶來的舒適感的同時(shí)完成洗衣。
四、結(jié)語
洗衣機(jī)和健身器材均受到廣大消費(fèi)者的歡迎，各種款式，各種功能的器械也層出不窮，但經(jīng)過市場調(diào)查，目前我國對健身洗衣機(jī)還是處在試生產(chǎn)階段，大部分設(shè)計(jì)都是由大學(xué)生或是研究生開發(fā)申請專利，沒有大規(guī)模投入生產(chǎn)，市場占有率很低，大多數(shù)產(chǎn)品受學(xué)生和老年人歡迎，而年輕一代還沒有接受。面領(lǐng)著能源的緊缺與能源價(jià)格的不斷上漲，越來越多的人將采取節(jié)能經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的生活方式，因此，此項(xiàng)目講帶來很大的市場，具備科研的價(jià)值。
本課題的目的在于利用計(jì)算機(jī)造型技術(shù)研究試制一種集健身與洗衣于一體的健身洗衣機(jī)，應(yīng)用人力提供洗衣機(jī)的動(dòng)力，將人體在健身運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的動(dòng)能提供給洗衣機(jī)使洗衣機(jī)工作，洗衣機(jī)機(jī)械部分的設(shè)計(jì)是根據(jù)使用要求對機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸以及潤滑方式等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算，并將其轉(zhuǎn)化為制造依據(jù)的工作過程。在健身的同時(shí)把產(chǎn)生的動(dòng)力作為洗衣機(jī)的動(dòng)力保證低消耗、高功效的完成健身、洗衣任務(wù)。通過機(jī)械相關(guān)學(xué)科的知識(shí)綜合應(yīng)用，爭取最優(yōu)化機(jī)械部分傳動(dòng)設(shè)計(jì)，再進(jìn)一步根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，爭取最大化達(dá)到消費(fèi)者認(rèn)可，為人所用。五、參考文獻(xiàn)
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