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石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 石河子大學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(論文) 題目（多功能健身洗衣機的設(shè)計） 學(xué)生姓名 石 化 強 指 導(dǎo) 教 師 馬 蓉 所在學(xué)院 機械電氣工程學(xué)院 專業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 年級 2009級 中國··石河子 2013年6月 目 錄 一、選題指南??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 二、任務(wù)書??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 三、開題報告??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 四、文獻綜述??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15 五、畢業(yè)論文\設(shè)計說明書???????????????????????????????????????????????????????? 26 石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計）選題指南 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 2009 年級 指導(dǎo)教師 馬蓉 職稱 教授 填報時間 2013.3.1 課題名稱 多功能健身洗衣機的設(shè)計 課題來源 石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院 課題類型 設(shè)計型 完成課題所需時間 12周 所需學(xué)生人數(shù) 1 實習(xí)（考察）地點 實驗室 論文（設(shè)計）地點 機電學(xué)院 立題依據(jù)（課題的目的和意義）： 本設(shè)計基于現(xiàn)有的洗衣機和健身器材，隨著社會的發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ罟?jié)奏的加快，洗衣難、鍛煉少的問題也突顯出來，尤其是在校園里的學(xué)生，出租房住戶，旅館人員等人群，都在不同程度的存在不方便用洗衣機的問題。本產(chǎn)品是針對以上人群專門研制的一種價格低廉，無需電源，又可用來健身的洗衣機產(chǎn)品----多功能健身洗衣機。 本課題預(yù)期目標(biāo)、內(nèi)容：（含：本課題應(yīng)完成的工作量） ①裝配圖1張 ②零件圖2張 ③設(shè)計說明書1份 對學(xué)生的要求：①專業(yè)要求；②具備的理論知識；③特殊技能要求；④查閱資料。 需要的外部條件： 系（教研室）審核意見： 系（教研室）主任（簽字） 年 月 日 院學(xué)術(shù)委員會審核意見： 學(xué)院（簽章） 年 月 日 備注： 注：1. 此表用于各專業(yè)教師擬定畢業(yè)論文(設(shè)計)課題和院學(xué)術(shù)委員會審核畢業(yè)論文(設(shè)計)的立題資格。 2. 每個畢業(yè)論文(設(shè)計)課題應(yīng)填寫該表一份，分專業(yè)整理存檔。 石河子大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書 機械電氣工程 學(xué)院 機械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 2009 年級 課題名稱 多功能健身洗衣機的設(shè)計 畢業(yè)論文(設(shè)計)起止時間 2013.3.1～2013.6.6 指導(dǎo)教師 馬蓉 職稱 教授 學(xué)生姓名 石化強 學(xué)號 2009092571 任務(wù)下達日期 2012.12.20 課題內(nèi)容： 設(shè)計一部健身洗衣機，把健身搬到宿舍，把洗衣服當(dāng)成一種鍛煉，健身的同時把衣服洗的干干凈凈，用少量的錢買回強壯健康的身體、干凈的衣服、寶貴的時間。完成健身洗衣機基座設(shè)計，洗滌回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)計、甩干傳動機構(gòu)設(shè)計，并建立三維實體模型。 課題任務(wù)的具體要求 1.畢業(yè)設(shè)計報告：有400字左右的中英文摘要，正文后有20篇左右的參考文獻，正文中要引用5篇以上文獻，并注明文獻出處。 2.有不少于2000漢字的與本課題有關(guān)的外文翻譯資料。 3.畢業(yè)設(shè)計說明書不少于1.5萬字。 4.圖紙設(shè)計折合不少于3張0號圖紙。 5作品效果圖。 擬定的工作進度（以周為單位） 進一步熟悉課題內(nèi)容，收集資料 （20篇文章以上） 第1周 收集資料，制定總體方案，并與指導(dǎo)教師討論 ，完成開題報告，文獻綜述等準(zhǔn)備工作 第2周 繪制系統(tǒng)組成原理框圖 第3-5周 設(shè)計傳動機構(gòu),回轉(zhuǎn)機構(gòu) 第6-7周 對試驗數(shù)據(jù)進行處理并得出結(jié)論 第8-9周 撰寫設(shè)計說明書及畢業(yè)論文 第10-11周 準(zhǔn)備答辯 第12周 主要參考文獻： [1]虞國平.徐源，游玉海等，全自動洗衣機原理及維修[M]，北京：人民郵電出版社，1994. [2] 李茜.滾筒洗衣機選擇方法[J]. 家庭電子. 2002(11). 任務(wù)下達人（簽字） 馬 蓉 日期： 2012 年 12 月 20 日 任務(wù)接受人（簽字） 石化強 日期： 2012 年 12 月 20 日 石河子大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計開題報告 課題名稱： 多功能健身洗衣機的設(shè)計 學(xué)生姓名： 石化強 學(xué) 號： 2009092571 學(xué) 院： 機電學(xué)院 專業(yè)、年級： 機制2009級（3）班 指導(dǎo)教師： 馬 蓉 職 稱： 教 授 畢業(yè)設(shè)計起止時間： 2013.3.1-2013.6.6 開題報告填寫要求 1.開題報告（含“文獻綜述”和“外文翻譯”含外文原文）作為畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會對學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見后生效； 2. 學(xué)生撰寫《開題報告》應(yīng)包含的內(nèi)容： 本課題來源及研究的目的和意義； 本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀； 課題的研究內(nèi)容、目標(biāo)及可行性分析； 完成本課題的工作方案及進度計劃； 主要參考文獻（不少于5篇）。 3.本報告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計)課題任務(wù)的學(xué)生在接到“畢業(yè)論文(設(shè)計)任務(wù)書”、正式開始做畢業(yè)論文(設(shè)計)的第二周末之前獨立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。 4.每個畢業(yè)論文(設(shè)計)課題撰寫本報告一份，作為指導(dǎo)教師、評閱教師審查學(xué)生能否承擔(dān)該畢業(yè)設(shè)計(論文)課題任務(wù)的依據(jù)，并接受學(xué)校的抽查。 5. “文獻綜述”，應(yīng)按論文的格式成文，必須用黑墨水筆工整書寫或打印，附在開題報告的后面，內(nèi)容包括：簡述課題研究的目的和意義；本課題在國內(nèi)、外研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景；查詢文獻的主要內(nèi)容及出處；外文文獻及翻譯材料。學(xué)生寫文獻綜述的參考文獻不少于15篇（不包括辭典、手冊），外文文獻不少于2篇，其中1篇由指導(dǎo)教師指定并要求由學(xué)生進行全文翻譯，上交材料時將其原文以及翻譯材料附在文獻綜述后。 6.有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國標(biāo)的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。如：“2003年3月7日”或“2003-3-7”。 7.開題報告正文填寫的格式與論文正文一致，字?jǐn)?shù)不低于2000字。 一、本課題來源及研究的目的和意義 1、課題來源 石河子大學(xué)機械電氣工程學(xué)院 2、本課題研究的目的和意義 自1911年電動洗衣機問世以來[1],洗衣機已在現(xiàn)代家庭中等到了廣泛的應(yīng)用。與其他家電產(chǎn)品相比較，這一產(chǎn)業(yè)處于一個相對平穩(wěn)并具有優(yōu)勢的環(huán)境，以海爾、小天鵝、榮事達等企業(yè)為代表的洗衣機企業(yè)占據(jù)了國內(nèi)洗衣機市場的主要份額。 洗衣機自問世以來便被普遍看好，人們使用的洗衣機種類繁多，僅2010年10月份我國國內(nèi)各大商場銷售洗衣機102733臺，可見洗衣機的需求量有多大，但它們都是采用電機作為動力，電機功率較大，洗衣用的電量很大；另外，洗衣機價格較高，對低收入家庭很難承受。近年來，隨著城鄉(xiāng)居民生活水平的逐步提升，滾筒洗衣機的產(chǎn)量也從二十年前的十幾萬臺發(fā)展到現(xiàn)在的200多萬臺，市場占比提高到了15%以上。 洗衣機按結(jié)構(gòu)原理不同可分為三類[2]: (1)波輪式洗衣機。其特點是洗衣桶的底部有一只波輪，電動機帶動波輪轉(zhuǎn)動，衣物依靠波輪的轉(zhuǎn)動，不斷上下翻滾而達到洗凈目的。 (2)滾筒式洗衣機。其特點是有一個盛水的圓柱形外桶，桶中有一個可旋轉(zhuǎn)的內(nèi)桶。電動機帶動內(nèi)桶轉(zhuǎn)動，使衣物上下翻滾、摔落，從而達到洗滌的目的 (3)攪拌式洗衣機。其特點是洗衣桶中心有一個三葉攪拌器，能帶動洗滌液和衣物以不同的速度進行翻滾、旋轉(zhuǎn)來完成洗滌工作。 隨著人們生活水平的不斷提高家用電器逐漸替代了人們很多需要親自動手做的事。節(jié)省了人們很多的體力勞動，但是也正是因為這個，讓人們活動的時間大大的減少，使人們身體的抵抗力也逐漸的下降。 家務(wù)勞動全部變?yōu)樽詣拥?，雖然從很大程度上解放了人類的雙手，但是人們在家務(wù)勞動中消耗的卡路里也變得更少了。人們寧愿在健身房里揮汗如雨，也不愿意自己動手洗一件衣服。由此我們?yōu)榱私档拖匆聶C的高耗能、降低造價、提倡綠色理念，同時又能適應(yīng)人們不斷發(fā)展的理念，考慮到在城市的上班族，由于工作繁忙，無暇花時間去鍛煉身體，也需要一種物美價廉的，在洗衣同時，又能起鍛煉身體的一種健身設(shè)備，我特意將洗衣機的動力裝置加以改裝，與健身器材相連接，用人體的健身動力來支撐洗衣機的正常運轉(zhuǎn)，集洗衣、健身于一身設(shè)備——健身洗衣機。 研究洗衣機的全部動力都來自人身體健身時產(chǎn)生的動力，如蹬踏和手推或是仰臥，當(dāng)你想洗衣服的時候，先得 “坐”上它，然后手扶扶手、把雙腳放在腳踏板上，像平時做仰臥起坐一樣。當(dāng)你的蹬踏或是仰臥時讓轉(zhuǎn)筒轉(zhuǎn)動，洗衣機就開始工作了。不用出門，也不用昂貴的健身器材，就能夠在家中健身，使人的雙臂、腰、背、腹、腿等部位得到了充分的鍛煉，同時還能起到按摩的作用。 最重要的是，“健身洗衣機”的可拆裝性與高度折疊性，解決了洗衣機笨重難搬動和存放困難的問題，它的非電能啟動的特性又可以讓它的使用范圍不局限于家庭，甚至在戶外只要有水就可以洗衣服，既環(huán)保又能健身的洗衣機。 二、本課題所涉及的問題在國內(nèi)(外)研究現(xiàn)狀 （一）國內(nèi)研究現(xiàn)狀: 1.1對洗衣機現(xiàn)狀的研究 1.1.1洗衣機市場現(xiàn)狀 如今，我國洗衣機年產(chǎn)量約占世界年產(chǎn)量的四分之一，居世界首位。但是我國對洗衣機技術(shù)的研究很少，甚至很多企業(yè)目前仍然依靠國外技術(shù)。據(jù)文獻檢索，我國學(xué)者對大型工業(yè)洗衣機進行了研究。他們建立滾筒式洗衣機動特性設(shè)計的整機系統(tǒng)振動計算模型，給出了計算方法，同時將有限元法引入框架結(jié)構(gòu)研究。未來洗衣機將朝著環(huán)保方向發(fā)展，無聲、無水洗衣機都成為其發(fā)展的趨勢，同時網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)化洗衣機提供了實現(xiàn)的可能。 對于洗衣機的生產(chǎn)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，我國在1992年頒布了《家用電動洗衣機》GB/T4288-1992,在2003年的時候又頒布了修改的新《家用電動洗衣機國家標(biāo)準(zhǔn)》GB/T4288-2003.這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了洗衣機的凈化、節(jié)能、節(jié)水、噪音、含水率、壽命6項指標(biāo)的質(zhì)量情況。通過國家制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定也引領(lǐng)了未來我國洗衣機將朝著節(jié)能減排，低碳環(huán)保的方向發(fā)展。 1.1.2不同種類洗衣機工作原理及現(xiàn)狀 目前國內(nèi)市場生洗衣機的主要結(jié)構(gòu)為波輪式和滾筒式，波輪式洗衣機也是在洗衣三要素：即洗滌劑、水和機械力通作用下來完成衣物洗滌的。機械力主要是由洗衣機的傳動部件帶動桶內(nèi)水中的波輪產(chǎn)生的。在一定的時間控制下，洗滌動力帶動波輪使洗滌液產(chǎn)生不斷的換向渦流，沖刷衣物，并不斷地使衣物翻滾、展曲、搓揉和擠壓，在一定洗衣時間內(nèi)就能使附著在衣物上的污垢剝離衣物，如圖（1），再通過脫水和漂洗將衣物洗凈。 圖1 對于波輪式洗衣機能否洗凈衣服波輪的形狀和尺寸還是起著決定性的因素，波輪一般由一個下凹或是上凸的圓盤上均勻分布若干條波筋構(gòu)成。 a．波盤直徑：增大波盤直徑對洗滌物的洗凈比、織物纏繞和洗滌均勻度都有利，僅對織物磨損略有增大。 b.波輪葉片筋：它的作用是在波輪正反轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生水平和上下回轉(zhuǎn)的復(fù)合水流，使洗滌物受到三維沖擊的作用。研究表明波筋寬度在20—25mm時，洗滌性能較好。除波筋寬度外，波筋的高度和條數(shù)也對洗滌性能有所影響，但波筋高度對洗滌功率影響更大。波筋條數(shù)一般設(shè)計成3—8條，實驗證明，波筋6條時洗滌性能較好[3]。 滾筒洗衣機目前正一步步崛起，無論是衣物的洗凈度、磨損度，還是自身的使用壽命、能耗方面來看，滾筒洗衣機都要優(yōu)于波輪洗衣機[4]。滾筒洗衣機工作時由舉升筋將被洗物舉升到一定高度后跌落到水面發(fā)生碰擊產(chǎn)生洗滌作用。被洗物所受水面反作用力取決于含水被洗物的重量及下落高度。這兩項又決定于滾筒內(nèi)部尺寸。因此滾筒至關(guān)重要，對滾筒的要求也很苛刻，滾筒洗衣機直接與衣物接觸的是內(nèi)筒，內(nèi)筒工藝的好壞直接關(guān)系到衣物的洗凈度。內(nèi)筒上沖孔的邊緣要光滑，內(nèi)筒凸起部分必須是無棱角的圓弧形，這樣才不會對衣物造成磨損、鉤絲；另外，內(nèi)筒沖孔數(shù)越多，過水月迅速，漂洗也就越干凈[5]。 雖然看滾筒洗衣機很是優(yōu)越，但還是不夠完美，還有很多廠商在進一步改進，例如改進洗滌滾筒，把滾筒設(shè)計成10—15度角的圓錐形。使其工作原理更加科學(xué)性，在使衣服徑向翻滾的同時還能令其軸向循環(huán)，尤其在脫水時，衣物會自然均勻分布在后底面的周圍，減少機身振動，從而有效解決滾筒洗衣機脫水轉(zhuǎn)速難以大幅度提高的難題[6]；樂金電子電器有限公司，為了減少噪音和振動的增加及磨損現(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，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[7]。 1.2對健身器材現(xiàn)狀的研究 1.2.1健身器材市場現(xiàn)狀 從20世紀(jì)80年代至今的20多年來，隨著世界各國工業(yè)和科學(xué)的高度發(fā)達，人口的急劇增加、人類文明境界的飛躍，特別是世界各國群眾性健身運動的普遍興起，使得健身器材行業(yè)在研制、生產(chǎn)和使用等方面均迅速達到繁榮與興旺。在健身器材行業(yè)我國占據(jù)大部分市場，2005年1至10月份連云港口岸累計出口健身器材及設(shè)備總計達916萬元，比上年同期增長68%[8]。由此可見我過健身器材市場還存在很大的提升空間，為了能延續(xù)性的發(fā)展，我們就要創(chuàng)新，研發(fā)出適應(yīng)不同人群，緊隨世界發(fā)展大潮的綜合性健身產(chǎn)品。 1.2.2家用常見健身器材結(jié)構(gòu)分析 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。如針對被動型的健身者，或是老年人及中風(fēng)患者等自主運動能力較低的人群，在設(shè)計中加入驅(qū)動裝置和振動座，可以使使用者無須主動出力即可獲得腳部運動的效果，且全身各部位還可同時接受振動按摩（如圖2）[9]。還有雙手推拉式健身洗衣機，在基本結(jié)構(gòu)上經(jīng)過改裝，通過雙手的推拉把同時配以身體俯仰運動代替腳踏運動給車提供動力，使車移動相當(dāng)于劃船運動，都能使人的雙臂、腰、背、腹、腿等部位和關(guān)節(jié)、血液循環(huán)、呼吸等系統(tǒng)得到有效的鍛煉，提高了健身趣味性和競技性。 仰臥起坐健身器一般包含靠背架，阻尼元件，用于后靠運動者腿部的橫檔，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，減緩運動者后仰速度，運動過程運動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阻尼元件預(yù)緊力的輔助作用，為年老、體弱、肥胖等運動者提供了極大的便利仰臥起坐健身器（如圖3）[10]。目前隨著樓價的不斷上漲，室內(nèi)空間的不足，各廠家開始推出各種折疊型仰臥起坐健身器，價格適中，但功能設(shè)計的越來越人性化，多能化，適用的人群更加廣泛，并且可以在健身的過程中達到按摩的效果，充分體現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計的人機工程學(xué)理念。 圖（2） 圖（3） (二)國外研究現(xiàn)狀： 2.1對洗衣機現(xiàn)狀的研究 2.1.1國外洗衣機市場研究 圖4 1858年，美國人漢密爾頓·史密斯在匹茨堡制成了世界上第一臺洗衣機[11]。從洗衣機誕生到全自動洗衣機的面市，科研人員主要集中在洗衣機的結(jié)構(gòu)形式、洗衣方式、洗衣機控制等的研究之上，研究和解決實際問題較多。最近幾十年，洗衣機的研究方向多方面發(fā)展，洗衣機的噪音控制、洗衣機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和動態(tài)分洗衣機水流技術(shù)、洗衣機功能、洗衣機的控制技術(shù)等的研究方興未艾。由于半導(dǎo)體技術(shù)和計算機軟件的開發(fā)和應(yīng)用，洗衣機的功能得到極大改進，通過設(shè)計新型波輪，改變洗滌水流，出現(xiàn)了不纏繞、不損傷洗滌物的“新水流”洗衣機。洗衣機的控制技術(shù)、水流技術(shù)以及兩者的結(jié)合也因此有了長久發(fā)展。 2.12國外洗衣機結(jié)構(gòu)研究 海外市場的刺激下，各國各大廠家都在研究著洗衣機的構(gòu)造原理，以提高洗衣機自身的洗凈度，節(jié)能性。三星電子株式會社發(fā)明了一種滾筒洗衣機，具有清潔劑供給裝置（如圖4），清潔劑供給裝置沒有被安裝在主體上部分的前表面上，而是與門一體形成，這樣導(dǎo)致滾筒洗衣機很容易制造也提高了清潔劑的溶解度 。 三星電子會社還通過對波輪式洗衣機波輪的設(shè)計來提高洗衣機的性能，設(shè)計的波輪包括：安裝在洗衣機筒的底部的主體，具有葉輪室和多個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，從而在洗衣機工作時產(chǎn)生有效的垂直上升的水流，避免衣物的扭曲和纏結(jié)[12]。 大宇電子株式會社也對波輪式洗衣機的波輪進行了深入的研究，設(shè)計了一種在洗滌筒內(nèi)產(chǎn)生渦輪型水流來洗滌被洗物的洗衣機波輪（如圖5）。在洗衣機渡輪中，基板固定到洗衣機軸上并按照軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。多個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凹集槽。洗衣機渡輪在洗滌筒內(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，因之增強洗滌效率[13]。 圖5 2.2對健身器材現(xiàn)狀的研究國外健身器材層出不窮，但很多體育運動器械只有有限的功能，使得他們只能鍛煉身體的一個或很少的幾個部位， 溫格魯普庫普公司還研發(fā)了帶側(cè)向擺動的位置固定的踩踏板健身器材，該健身器材以很大的精度模擬在常規(guī)的道路自行車上踩踏板同時站起來并側(cè)向擺動自行車的實際鍛煉。為（如圖7）。 本發(fā)明提供一種位置固定的踩踏板健身器材，該器材高精度地模擬在常規(guī)自行車上的踩踏板鍛煉，其中，使用者站立在自行車上時踩踏板，從而使自行車側(cè)向擺動。為此，該位置固定的踩踏板健身器材主要包括在其間能作相對運動的三個部分，而不是現(xiàn)有技術(shù)已知的設(shè)計中包括的兩個部分。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的位置固定的踩踏板健身器材包括固定到地板或類似物上的固定部分（優(yōu)選地為該固定部分設(shè)置一定的重量，并且通過高穩(wěn)定性的腿部將該固定部分支承在地板上）、能夠相對于該固定部分側(cè)向擺動的包括踏板和座部的可動部分、以及主要設(shè)有該健身器材的把手的其它擺動部分。把手能夠獨立于可動部分的擺動而擺動，即把手能相對于踏板和座部進行相對的擺動運動[14]。 圖6 外國的健身器材和國內(nèi)的主流健身器材相識，通用的健身器材基本也是健身腳踏車、仰臥起坐健身器、跑步機等，但它們都是單一的健身器械，都在以單純的健身為目的，浪費著健身時產(chǎn)生的動力。 （三）國內(nèi)外健身洗衣機的研究現(xiàn)狀 健身洗衣機目前還停留在研究及市場調(diào)研階段，沒有投入市場，但已經(jīng)有很多單位和個人申請專利，設(shè)計出不同種類的健身洗衣機，將健身器械于洗衣機相結(jié)合。王建平在2006年8月研發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡單，無需耗能的健身洗衣機（如圖8），在人們休閑、鍛煉的同時即完成洗衣服的工作，將人們鍛煉身體所消耗的機械能通過鏈條、軸、齒輪傳遞到洗衣機的波輪，帶動洗衣機完成洗衣動作[15]。 應(yīng)放天等人設(shè)計一種劃船式健身洗衣機[16]如圖（9）。解決了現(xiàn)有健身器械在健身的過程中消耗的人體能量沒有被利用。包括機架、外殼、腳踏、滑柄和洗衣裝置。機架為片狀條形的硬質(zhì)材料圍成的曲面結(jié)構(gòu)，機架的兩側(cè)開放，機架以及兩側(cè)的外殼圍合成工作腔。機架的頂面設(shè)置有移動軌道，坐墊與移動軌道活動配合連接。兩個L形的滑柄設(shè)置在機架的兩側(cè)，洗衣裝置包括洗衣外筒和洗衣內(nèi)筒。洗衣外筒為圓筒形，側(cè)壁開有工作口，工作口與機架的密封蓋位置對應(yīng)。洗衣內(nèi)筒為圓筒形，筒壁上沿洗衣內(nèi)筒的軸向平行開有多個濾水口。本實用新型利用了人在健身中消耗的能量，節(jié)省洗衣機一洗衣消耗的電能，環(huán)保洗衣。 圖7 圖8 三、課題的研究內(nèi)容、目標(biāo)及可行性分析 1、課題的研究內(nèi)容和目標(biāo) 本設(shè)計基于現(xiàn)有的洗衣機和健身器材，隨著社會的發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ罟?jié)奏的加快，洗衣難、鍛煉少的問題也突顯出來，尤其是在校園里的學(xué)生，出租房住戶，旅館人員等人群，都在不同程度的存在不方便用洗衣機的問題。本產(chǎn)品是針對以上人群專門研制的一種價格低廉，無需電源，又可用來健身的洗衣機產(chǎn)品----健身洗衣機。所研究內(nèi)容如下： （1）通過查閱文獻，分析國內(nèi)外洗衣機業(yè)現(xiàn)有的幾種洗衣機的優(yōu)缺點，對照不同種類洗衣機選取適合于健身洗衣機的洗衣方式。 （2）分析不同的健身器材，選擇更適合以上消費人群的健身方式，研究其動力輸出系統(tǒng)。 （3）擬定健身洗衣機機械部分的設(shè)計方案，根據(jù)人機工程學(xué)選定既能達到洗衣效果，又能同時適應(yīng)人身體健身的機械設(shè)計方案。 （4）利用二維軟件和三維軟件進行機械傳動機構(gòu)、支撐機構(gòu)、及波輪洗衣機構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，并完成傳動部分的計算。 （5）對整機進行裝配設(shè)計，爭取進行實時仿真。 2、可行性分析 2.1理論可行 本課題所涉及的研究目標(biāo)，查閱資料了解到國內(nèi)外已經(jīng)初步開始設(shè)計健身洗衣機，而且洗衣機和健身器械已經(jīng)有了很深入的研究，對洗衣機的基本參數(shù)都有固定的數(shù)據(jù)。對健身洗衣機機械部分的研究可通過計算機技術(shù)和相關(guān)軟件進行建模，綜合檢索資料完成課題涉及到的技術(shù)要求。 2.2研究條件可行 現(xiàn)如今我?？梢酝ㄟ^網(wǎng)絡(luò)和圖書館獲得需要的資料；也可以利用已學(xué)機械原理和機械設(shè)計知識；針對疑難問題還可以請教導(dǎo)師，以保障設(shè)計的正確性和可行性。 具體研究路線如下： 查閱相關(guān)文獻 確定要研究內(nèi)容 擬定并選取 最優(yōu)方案 支撐機構(gòu)設(shè)計 機械傳動 部分設(shè)計 洗衣桶內(nèi)部結(jié)構(gòu)和波輪設(shè)計 組裝測試 否 是否通過 是 完成設(shè)計說明書 四、完成本課題的工作方案及進度計劃 第1－2周：查閱相關(guān)文獻資料，明確研究內(nèi)容，了解研究所需的相關(guān)知識。確定方案，完成開題報告及文獻綜述。 第3－4周：找老師指導(dǎo)開題報告、文獻綜述和外文翻譯，修改出現(xiàn)的問題，進行洗衣機設(shè)計方案的比較。 第5－6周： 完成零件設(shè)計、畫工程草圖，寫設(shè)計說明書，并加以修改。 第7－8周：規(guī)范零件、裝配圖等的繪制。 第9－10周： 應(yīng)用軟件繪制二維、三維效果圖。 第11－12周：制作幻燈片，整理畢業(yè)設(shè)計相關(guān)資料。 第13周：完成畢業(yè)答辯。 五、參考文獻 [1]虞國平.徐源，游玉海等，全自動洗衣機原理及維修[M]，北京：人民郵電出版社，1994. 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[16]應(yīng)放天，梅郁，楊穎.劃船式健身洗衣機[P].中國專利：2009100154085.8，2009-10-26. 指導(dǎo)教師審閱意見: 指導(dǎo)教師(簽名): 年 月 日 備注： 石河子大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計文獻綜述 課題名稱： 多功能健身洗衣機的設(shè)計 學(xué)生姓名： 石化強 學(xué) 號： 2009092571 學(xué) 院： 機電學(xué)院 專業(yè)、年級： 機制2009級（3）班 指導(dǎo)教師： 馬 蓉 職 稱： 教 授 畢業(yè)論文(設(shè)計)起止時間： 2013.3.1-2013.6.6 文獻綜述 摘要：隨著社會的發(fā)展，人們生活節(jié)奏的加快，洗衣機已經(jīng)被人們所接受，并不斷地走進千家萬戶，甚至在發(fā)達的城市已經(jīng)開始換代。各種技術(shù)開始應(yīng)用于洗衣機，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)，正在由波輪洗衣機向滾筒洗衣機、高頻洗衣機方向發(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，對健身洗衣機的適用人群，結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，材料的選擇做出界定。本設(shè)計為一種實用新型多功能健身洗衣機，提出節(jié)能型的健身洗衣機思想是通過人在健身時產(chǎn)生的動力驅(qū)動洗衣機使洗衣機達到規(guī)定的洗滌要求。 關(guān)鍵詞：節(jié)能、健身、洗衣機、波輪、滾筒、腳踏車 一、引言 從古到今，洗衣服都是一項難于逃避的家務(wù)勞動，而在洗衣機出現(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，留給人的感受常常是：辛苦勞累。洗衣機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，既無時間健身，也很難抽時間洗衣服，因此，需要一種物美價廉的機械，在洗衣的同時又能起到健身的效果，通過大量的查閱文獻，綜合洗衣機的結(jié)構(gòu)設(shè)計和健身器材的綜合分析，研究洗衣機的動力系統(tǒng)和健身器材在健身時產(chǎn)生動力的去向，我們的設(shè)計完美的把健身時產(chǎn)生的動力轉(zhuǎn)化為洗衣機工作動力帶動工作。 二、課題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2.1洗衣機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 我國的洗衣機工業(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400多臺，到1987年，全國生產(chǎn)洗衣機991.52萬臺。目前洗衣機市場也異?；鸨瑑H2010年10月份我國各大商場銷售洗衣機102733臺。主要以海爾、小天鵝、榮事達等企業(yè)為代表的洗衣機企業(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，消費者對洗衣機的洗凈比相對來說要求高，從市場反饋的信息也證實了這點，尤其要面對農(nóng)村這個大市場。因此波輪式洗衣機更適合我國的國情，對洗衣機行業(yè)來說，是一個現(xiàn)實意義的課題[2]。波輪式洗衣機的主要工作部件還是波輪，因此為了達到更好的洗滌效果，不同的廠商真對波輪進行了深入研究。 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，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的波輪位于洗滌桶中央，以解決早期的波輪洗衣機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，能防止衣物洗滌時打結(jié)洗滌均勻；三星公司推出搖搖凈波輪洗衣機，分為主體藍色波輪和兩個白色波輪，主體波輪會產(chǎn)生左右回轉(zhuǎn)的水流，而其他兩個波輪則會產(chǎn)生上下回旋的水流；東芝的偏心式波輪設(shè)計，可產(chǎn)生偏心揉搓水流、振動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現(xiàn)上下翻滾搓洗；海爾同心洗衣機已采用類似偏心式波輪設(shè)計。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 三星電子會社還通過對波輪式洗衣機波輪的設(shè)計來提高洗衣機的性能，設(shè)計的波輪包括：安裝在洗衣機筒的底部的主體，具有葉輪室和多個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，從而在洗衣機工作時產(chǎn)生有效的垂直上升的水流，避免衣物的扭曲和纏結(jié)。 大宇電子株式會社也對波輪式洗衣機的波輪進行了深入的研究，設(shè)計了一種在洗滌筒內(nèi)產(chǎn)生渦輪型水流來洗滌被洗物的洗衣機波輪（如圖2）。在洗衣機渡輪中，基板固定到洗衣機軸上并按照軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。多個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凹集槽。洗衣機渡輪在洗滌筒內(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，因之增強洗滌效率[5] 。 圖2 滾筒洗衣機也越來越受到大家喜愛，滾筒洗衣機的優(yōu)點在于，首先，衣物在洗滌過程中不纏繞、洗滌均勻、磨損小，其次，能加熱洗衣機的水，甚至能對洗好的衣物烘干，是其它類型的洗衣機做不到的。第三，羊絨、羊毛衣物也能在洗衣機內(nèi)洗，而且洗衣時省水。但滾筒洗衣機也純在一些缺點，如洗衣機功率幾乎是波輪洗衣機的1—2倍；采用加熱洗滌耗電量大，加大了經(jīng)濟負(fù)擔(dān)；最佳轉(zhuǎn)速制約了偏低的洗滌作用力進一步提高；在洗衣物的中途不宜添加衣物；不能能使用高泡沫洗衣粉。滾筒洗衣機的優(yōu)點還是大于缺點[6]。 很多公司通過對滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計的改變來提高洗衣機的性能，改變桶內(nèi)筋的傾斜度來增加衣物提起拋落時的沖擊力，進而提高洗凈度[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。如針對被動型的健身者，或是老年人及中風(fēng)患者等自主運動能力較低的人群，在設(shè)計中加入驅(qū)動裝置和振動座，可以使使用者無須主動出力即可獲得腳部運動的效果，且全身各部位還可同時接受振動按摩（如圖3）[8]。 仰臥起坐健身器一般包含靠背架，阻尼元件，用于反靠運動者腿部的橫檔，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，減緩運動者后仰速度，運動過程運動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阻尼元件預(yù)緊力的輔助作用，為年老、體弱、肥胖等運動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健身洗衣機現(xiàn)狀分析 但健身洗衣機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（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，所述洗滌桶與所述腳踏健身洗衣機之間設(shè)有傳動裝置，所述傳動裝置上設(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，所產(chǎn)生的噪音小，在鍛煉身體的同時也清洗了衣物，同時因為不需要電源而不用耗電，環(huán)保節(jié)能，減輕了人們一定程度上的經(jīng)濟負(fù)擔(dān)[10]。 圖5 2007年8月21日山東省濟南市歷下區(qū)經(jīng)十路73號山東大學(xué)機械學(xué)院金鑫設(shè)計一種蹬踏式健身洗衣機（如圖6）[11]，包括機架、傳動裝置和洗衣機主體組成，機架的頂部安裝有座椅，其中，機架的底部有左、右腳蹬，左、右腳蹬分別通過鏈與傳動裝置連接，傳動裝置與洗衣機主體內(nèi)滾輪相連接。所述的傳動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輪，小輪為從動輪，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。本實用新型兩組皮帶輪實現(xiàn)二級增速，以達到洗衣機對轉(zhuǎn)速的要求。本實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，具有實用性強、結(jié)構(gòu)合理、充分利用能量、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點。 圖6 但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這些裝置仍然有比較大的缺點即健身效果不明顯，這是由它單一的健身方式所決定的。同時洗滌、漂洗和脫水沒有集成與一體，這限制了洗衣機的自動化，目前市場上并沒有相關(guān)完善產(chǎn)品。 三、 健身洗衣機機械部分的研究方向 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的有氧健身運動，是保持一個人身心健康最有效、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、工作時間等等，室內(nèi)健身則成了時下最熱門的健身方式。但由于房價的持續(xù)上漲，很多新婚家庭都有著很大的經(jīng)濟壓力，新購買的房子也都是小戶型，因此，我們的機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度和高韌性，有利于拆裝和攜帶，更能省些空間。在傳動的設(shè)計上要減少摩擦，健身機構(gòu)的設(shè)計要人性化，盡量增加健身的部位，使一機多用，要充分融合人機工程學(xué)，讓人再體驗運動帶來的舒適感的同時完成洗衣。 四、結(jié)語 洗衣機和健身器材均受到廣大消費者的歡迎，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還是處在試生產(chǎn)階段，大部分設(shè)計都是由大學(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格的不斷上漲，越來越多的人將采取節(jié)能經(jīng)濟實惠的生活方式，因此，此項目講帶來很大的市場，具備科研的價值。 本課題的目的在于利用計算機造型技術(shù)研究試制一種集健身與洗衣于一體的健身洗衣機，應(yīng)用人力提供洗衣機的動力，將人體在健身運動中產(chǎn)生的動能提供給洗衣機使洗衣機工作，洗衣機機械部分的設(shè)計是根據(jù)使用要求對機械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運動方式、力和能量的傳遞方式、各個零件的材料和形狀尺寸以及潤滑方式等進行構(gòu)思、分析和計算，并將其轉(zhuǎn)化為制造依據(jù)的工作過程。在健身的同時把產(chǎn)生的動力作為洗衣機的動力保證低消耗、高功效的完成健身、洗衣任務(wù)。通過機械相關(guān)學(xué)科的知識綜合應(yīng)用，爭取最優(yōu)化機械部分傳動設(shè)計，再進一步根據(jù)人機工程學(xué)的知識優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)，爭取最大化達到消費者認(rèn)可，為人所用。五、參考文獻 [1]劉釗. 休眠的火山——2001年中國洗衣機市場印象[J]. 電器制造商, 2002,(01). 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A plurality of cover plates fixed on the multi-stepped edges of the plurality of plate-shaped wings, a plurality of protrusions radially and in a certain length formed on the upper surface of each of the plurality of cover plates and for generating a water flow of the washing water vertically oriented toward the top of the washing tub by being rotated according to the rotation of the base plat. In general a washing machine for home use is a device which can easily remove dirt and other foreign materials contained in washing articles, using washing water, detergents and so on. Such a washing machine for home use can be classified as a water whirlpool-style washing machine, a water stirring- style washing machine, or a drum-style washing machine by washing methods. In this case, the water whirlpool-style washing machine is a washing machine which washes washing articles by friction among the washing articles. That is, if a pulsator mounted on the bottom of the washing tub is rotated. A heart-shaped water flow is generated to cause contact of the washing articles with each other, so that the washing articles are washed. The water stirring-style washing machine is a washing machine which washes washing articles due to the striking of the washing articles against the washing agitator and the wall of the washing tub. That is, if the washing agitator mounted on the center of the washing tub is regularly rotated the stirring prominence formed on the outer surface of the washing agitator generates a waterflow so that the washing articles strike against the water agitator and the wall of the washing tub. The washing articles are washed by the striking of the washing articles against the water agitator and the wall of the washing tub. On the other hand, the drum-style washing machine is a washing machine which washes washing articles by moving the washing articles up and down in a circular motion. The drum-style washing machine has a cylinder-type drum mounted in parallel with the washing tub. The cylinder-type drum includes a plurality of holes and a plurality of prominences. When the cylinder-type drum is rotated, the plurality of prominences move the washing articles up and the moved-up washing articles drop down due to the gravity of the earth. In the way mentioned above the dirt within the washing articles is washed clear. Of the washing machines mentioned above, the water whirlpool-style washing machine is generally used for home use. The water whirlpool-style washing machine is explained below in detail referring to FIG. 1 and FIG. 2. FIG. 1 is a schematic view of a conventional washing machine and FIG. 2 is a schematic view of the pulsator of FIG. 1. As shown in FIG. 1, a motor 4, which generates a rotating force with an input of external electric power, is mounted on the outer bottom of the reservoir 1. A shaft housing 5 for transmitting the rotating force of motor 4 is connected to the motor 4 through pulleys 21 and a pulley belt 22. A rotating force of shaft housing 5 is transmitted to a pulsator 3 through a shaft 7 0f shaft housing 5. Shaft 7 is protruded inside a washing tub 2 through the bottom of reservoir 1. On the upper portion of shaft 6 pulsator 3 is fixed. As shown