多功能健身洗衣机的设计【含16张CAD图纸、论文、开题报告】
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含16张CAD图纸、论文、开题报告
多功能
健身
洗衣机
设计
16
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图纸
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毕业设计开题报告课题名称： 多功能健身洗衣机的设计 学生姓名： 学 号： 学 院： 专业、年级： 指导教师： 职 称： 毕业设计起止时间： 开题报告填写要求1.开题报告（含“文献综述”和“外文翻译”含外文原文）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见后生效；2. 学生撰写开题报告应包含的内容：本课题来源及研究的目的和意义；本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状；课题的研究内容、目标及可行性分析；完成本课题的工作方案及进度计划；主要参考文献（不少于5篇）。3.本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在接到“毕业论文(设计)任务书”、正式开始做毕业论文(设计)的第二周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。4.每个毕业论文(设计)课题撰写本报告一份，作为指导教师、评阅教师审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题任务的依据，并接受学校的抽查。5. “文献综述”，应按论文的格式成文，必须用黑墨水笔工整书写或打印，附在开题报告的后面，内容包括：简述课题研究的目的和意义；本课题在国内、外研究现状和发展前景；查询文献的主要内容及出处；外文文献及翻译材料。学生写文献综述的参考文献不少于15篇（不包括辞典、手册），外文文献不少于2篇，其中1篇由指导教师指定并要求由学生进行全文翻译，上交材料时将其原文以及翻译材料附在文献综述后。6.有关年月日等日期的填写，应当按照国标的要求，一律用阿拉伯数字书写。如：“2003年3月7日”或“2003-3-7”。 7.开题报告正文填写的格式与论文正文一致，字数不低于2000字。一、本课题来源及研究的目的和意义1、课题来源石河子大学机械电气工程学院2、本课题研究的目的和意义自1911年电动洗衣机问世以来1,洗衣机已在现代家庭中等到了广泛的应用。与其他家电产品相比较，这一产业处于一个相对平稳并具有优势的环境，以海尔、小天鹅、荣事达等企业为代表的洗衣机企业占据了国内洗衣机市场的主要份额。 洗衣机自问世以来便被普遍看好，人们使用的洗衣机种类繁多，仅2010年10月份我国国内各大商场销售洗衣机102733台，可见洗衣机的需求量有多大，但它们都是采用电机作为动力，电机功率较大，洗衣用的电量很大；另外，洗衣机价格较高，对低收入家庭很难承受。近年来，随着城乡居民生活水平的逐步提升，滚筒洗衣机的产量也从二十年前的十几万台发展到现在的200多万台，市场占比提高到了15%以上。洗衣机按结构原理不同可分为三类2:(1)波轮式洗衣机。其特点是洗衣桶的底部有一只波轮，电动机带动波轮转动，衣物依靠波轮的转动，不断上下翻滚而达到洗净目的。(2)滚筒式洗衣机。其特点是有一个盛水的圆柱形外桶，桶中有一个可旋转的内桶。电动机带动内桶转动，使衣物上下翻滚、摔落，从而达到洗涤的目的(3)搅拌式洗衣机。其特点是洗衣桶中心有一个三叶搅拌器，能带动洗涤液和衣物以不同的速度进行翻滚、旋转来完成洗涤工作。随着人们生活水平的不断提高家用电器逐渐替代了人们很多需要亲自动手做的事。节省了人们很多的体力劳动，但是也正是因为这个，让人们活动的时间大大的减少，使人们身体的抵抗力也逐渐的下降。家务劳动全部变为自动的，虽然从很大程度上解放了人类的双手，但是人们在家务劳动中消耗的卡路里也变得更少了。人们宁愿在健身房里挥汗如雨，也不愿意自己动手洗一件衣服。由此我们为了降低洗衣机的高耗能、降低造价、提倡绿色理念，同时又能适应人们不断发展的理念，考虑到在城市的上班族，由于工作繁忙，无暇花时间去锻炼身体，也需要一种物美价廉的，在洗衣同时，又能起锻炼身体的一种健身设备，我特意将洗衣机的动力装置加以改装，与健身器材相连接，用人体的健身动力来支撑洗衣机的正常运转，集洗衣、健身于一身设备健身洗衣机。研究洗衣机的全部动力都来自人身体健身时产生的动力，如蹬踏和手推或是仰卧，当你想洗衣服的时候，先得 “坐”上它，然后手扶扶手、把双脚放在脚踏板上，像平时做仰卧起坐一样。当你的蹬踏或是仰卧时让转筒转动，洗衣机就开始工作了。不用出门，也不用昂贵的健身器材，就能够在家中健身，使人的双臂、腰、背、腹、腿等部位得到了充分的锻炼，同时还能起到按摩的作用。 最重要的是，“健身洗衣机”的可拆装性与高度折叠性，解决了洗衣机笨重难搬动和存放困难的问题，它的非电能启动的特性又可以让它的使用范围不局限于家庭，甚至在户外只要有水就可以洗衣服，既环保又能健身的洗衣机。二、本课题所涉及的问题在国内(外)研究现状（一）国内研究现状:1.1对洗衣机现状的研究1.1.1洗衣机市场现状如今，我国洗衣机年产量约占世界年产量的四分之一，居世界首位。但是我国对洗衣机技术的研究很少，甚至很多企业目前仍然依靠国外技术。据文献检索，我国学者对大型工业洗衣机进行了研究。他们建立滚筒式洗衣机动特性设计的整机系统振动计算模型，给出了计算方法，同时将有限元法引入框架结构研究。未来洗衣机将朝着环保方向发展，无声、无水洗衣机都成为其发展的趋势，同时网络技术的发展为网络化洗衣机提供了实现的可能。对于洗衣机的生产设计标准，我国在1992年颁布了家用电动洗衣机GB/T4288-1992,在2003年的时候又颁布了修改的新家用电动洗衣机国家标准GB/T4288-2003.这些标准规定了洗衣机的净化、节能、节水、噪音、含水率、寿命6项指标的质量情况。通过国家制定的相关标准规定也引领了未来我国洗衣机将朝着节能减排，低碳环保的方向发展。1.1.2不同种类洗衣机工作原理及现状目前国内市场生洗衣机的主要结构为波轮式和滚筒式，波轮式洗衣机也是在洗衣三要素：即洗涤剂、水和机械力通作用下来完成衣物洗涤的。机械力主要是由洗衣机的传动部件带动桶内水中的波轮产生的。在一定的时间控制下，洗涤动力带动波轮使洗涤液产生不断的换向涡流，冲刷衣物，并不断地使衣物翻滚、展曲、搓揉和挤压，在一定洗衣时间内就能使附着在衣物上的污垢剥离衣物，如图（1），再通过脱水和漂洗将衣物洗净。 图1对于波轮式洗衣机能否洗净衣服波轮的形状和尺寸还是起着决定性的因素，波轮一般由一个下凹或是上凸的圆盘上均匀分布若干条波筋构成。a波盘直径：增大波盘直径对洗涤物的洗净比、织物缠绕和洗涤均匀度都有利，仅对织物磨损略有增大。b.波轮叶片筋：它的作用是在波轮正反转时，产生水平和上下回转的复合水流，使洗涤物受到三维冲击的作用。研究表明波筋宽度在2025mm时，洗涤性能较好。除波筋宽度外，波筋的高度和条数也对洗涤性能有所影响，但波筋高度对洗涤功率影响更大。波筋条数一般设计成38条，实验证明，波筋6条时洗涤性能较好3。滚筒洗衣机目前正一步步崛起，无论是衣物的洗净度、磨损度，还是自身的使用寿命、能耗方面来看，滚筒洗衣机都要优于波轮洗衣机4。滚筒洗衣机工作时由举升筋将被洗物举升到一定高度后跌落到水面发生碰击产生洗涤作用。被洗物所受水面反作用力取决于含水被洗物的重量及下落高度。这两项又决定于滚筒内部尺寸。因此滚筒至关重要，对滚筒的要求也很苛刻，滚筒洗衣机直接与衣物接触的是内筒，内筒工艺的好坏直接关系到衣物的洗净度。内筒上冲孔的边缘要光滑，内筒凸起部分必须是无棱角的圆弧形，这样才不会对衣物造成磨损、钩丝；另外，内筒冲孔数越多，过水月迅速，漂洗也就越干净5。虽然看滚筒洗衣机很是优越，但还是不够完美，还有很多厂商在进一步改进，例如改进洗涤滚筒，把滚筒设计成1015度角的圆锥形。使其工作原理更加科学性，在使衣服径向翻滚的同时还能令其轴向循环，尤其在脱水时，衣物会自然均匀分布在后底面的周围，减少机身振动，从而有效解决滚筒洗衣机脱水转速难以大幅度提高的难题6；乐金电子电器有限公司，为了减少噪音和振动的增加及磨损现象，都已经把科研研究到了减振器销的结构，通过将减震器装配成可相对外壳扭动，沿着其侧面设有游移槽的减振器销，弹性部件是由特定的橡胶制成7。1.2对健身器材现状的研究1.2.1健身器材市场现状从20世纪80年代至今的20多年来，随着世界各国工业和科学的高度发达，人口的急剧增加、人类文明境界的飞跃，特别是世界各国群众性健身运动的普遍兴起，使得健身器材行业在研制、生产和使用等方面均迅速达到繁荣与兴旺。在健身器材行业我国占据大部分市场，2005年1至10月份连云港口岸累计出口健身器材及设备总计达916万元，比上年同期增长68%8。由此可见我过健身器材市场还存在很大的提升空间，为了能延续性的发展，我们就要创新，研发出适应不同人群，紧随世界发展大潮的综合性健身产品。1.2.2家用常见健身器材结构分析在家用型常见的健身器材中，以健身脚踏车，仰卧起坐健身器，跑步机最为常见，健身脚踏车一般都包含有：一架体；一设于该架体上的座椅；一设于该架体上的的扶把；一设于该架体上的踏板装置；一离合装置。但在人们不断创新的过程中，在简单的脚踏车上加以改装，因此出现了不同款型的健身脚踏车。如针对被动型的健身者，或是老年人及中风患者等自主运动能力较低的人群，在设计中加入驱动装置和振动座，可以使使用者无须主动出力即可获得脚部运动的效果，且全身各部位还可同时接受振动按摩（如图2）9。还有双手推拉式健身洗衣机，在基本结构上经过改装，通过双手的推拉把同时配以身体俯仰运动代替脚踏运动给车提供动力，使车移动相当于划船运动，都能使人的双臂、腰、背、腹、腿等部位和关节、血液循环、呼吸等系统得到有效的锻炼，提高了健身趣味性和竞技性。仰卧起坐健身器一般包含靠背架，阻尼元件，用于后靠运动者腿部的横档，虽然结构简单但是却很科学，阻尼元件和靠背结合使用，减缓运动者后仰速度，运动过程运动者北部和后脑部不再与后斜架接触，并且减缓后仰速度以及起坐时阻尼元件预紧力的辅助作用，为年老、体弱、肥胖等运动者提供了极大的便利仰卧起坐健身器（如图3）10。目前随着楼价的不断上涨，室内空间的不足，各厂家开始推出各种折叠型仰卧起坐健身器，价格适中，但功能设计的越来越人性化，多能化，适用的人群更加广泛，并且可以在健身的过程中达到按摩的效果，充分体现现代设计的人机工程学理念。 图（2） 图（3）(二)国外研究现状： 2.1对洗衣机现状的研究2.1.1国外洗衣机市场研究图41858年，美国人汉密尔顿史密斯在匹茨堡制成了世界上第一台洗衣机11。从洗衣机诞生到全自动洗衣机的面市，科研人员主要集中在洗衣机的结构形式、洗衣方式、洗衣机控制等的研究之上，研究和解决实际问题较多。最近几十年，洗衣机的研究方向多方面发展，洗衣机的噪音控制、洗衣机的结构设计和动态分洗衣机水流技术、洗衣机功能、洗衣机的控制技术等的研究方兴未艾。由于半导体技术和计算机软件的开发和应用，洗衣机的功能得到极大改进，通过设计新型波轮，改变洗涤水流，出现了不缠绕、不损伤洗涤物的“新水流”洗衣机。洗衣机的控制技术、水流技术以及两者的结合也因此有了长久发展。2.12国外洗衣机结构研究海外市场的刺激下，各国各大厂家都在研究着洗衣机的构造原理，以提高洗衣机自身的洗净度，节能性。三星电子株式会社发明了一种滚筒洗衣机，具有清洁剂供给装置（如图4），清洁剂供给装置没有被安装在主体上部分的前表面上，而是与门一体形成，这样导致滚筒洗衣机很容易制造也提高了清洁剂的溶解度 。三星电子会社还通过对波轮式洗衣机波轮的设计来提高洗衣机的性能，设计的波轮包括：安装在洗衣机筒的底部的主体，具有叶轮室和多个叶轮轴沿径向延伸的扇叶的喷水叶轮，该喷水论相对于主体旋转从而产生向上的洗涤水流；可在径向以及轴向旋转支承叶轮 轴的支承部件；以及使喷水叶轮旋转的部件，从而在洗衣机工作时产生有效的垂直上升的水流，避免衣物的扭曲和缠结12。 大宇电子株式会社也对波轮式洗衣机的波轮进行了深入的研究，设计了一种在洗涤筒内产生涡轮型水流来洗涤被洗物的洗衣机波轮（如图5）。在洗衣机渡轮中，基板固定到洗衣机轴上并按照轴的旋转而转动。多个搅拌叶片从所述基板中心到其外周边以扇面形式在基板底部表面上是向下倾斜的。多个搅拌叶片在邻接的搅拌叶片之间干所述基板底部表面上确定至少一个凹集槽。洗衣机渡轮在洗涤筒内产生涡轮型水流，并将水流产生的摩擦力均匀地传送到被洗物，其状态是洗涤水流在洗涤筒内部是非均匀的，从而将被洗物的扭结降至最小，因之增强洗涤效率13。 图5 2.2对健身器材现状的研究国外健身器材层出不穷，但很多体育运动器械只有有限的功能，使得他们只能锻炼身体的一个或很少的几个部位， 温格鲁普库普公司还研发了带侧向摆动的位置固定的踩踏板健身器材，该健身器材以很大的精度模拟在常规的道路自行车上踩踏板同时站起来并侧向摆动自行车的实际锻炼。为（如图7）。本发明提供一种位置固定的踩踏板健身器材，该器材高精度地模拟在常规自行车上的踩踏板锻炼，其中，使用者站立在自行车上时踩踏板，从而使自行车侧向摆动。为此，该位置固定的踩踏板健身器材主要包括在其间能作相对运动的三个部分，而不是现有技术已知的设计中包括的两个部分。具体而言，根据本发明的位置固定的踩踏板健身器材包括固定到地板或类似物上的固定部分（优选地为该固定部分设置一定的重量，并且通过高稳定性的腿部将该固定部分支承在地板上）、能够相对于该固定部分侧向摆动的包括踏板和座部的可动部分、以及主要设有该健身器材的把手的其它摆动部分。把手能够独立于可动部分的摆动而摆动，即把手能相对于踏板和座部进行相对的摆动运动14。 图6 外国的健身器材和国内的主流健身器材相识，通用的健身器材基本也是健身脚踏车、仰卧起坐健身器、跑步机等，但它们都是单一的健身器械，都在以单纯的健身为目的，浪费着健身时产生的动力。（三）国内外健身洗衣机的研究现状 健身洗衣机目前还停留在研究及市场调研阶段，没有投入市场，但已经有很多单位和个人申请专利，设计出不同种类的健身洗衣机，将健身器械于洗衣机相结合。王建平在2006年8月研发出一种结构简单，无需耗能的健身洗衣机（如图8），在人们休闲、锻炼的同时即完成洗衣服的工作，将人们锻炼身体所消耗的机械能通过链条、轴、齿轮传递到洗衣机的波轮，带动洗衣机完成洗衣动作15。 应放天等人设计一种划船式健身洗衣机16如图（9）。解决了现有健身器械在健身的过程中消耗的人体能量没有被利用。包括机架、外壳、脚踏、滑柄和洗衣装置。机架为片状条形的硬质材料围成的曲面结构，机架的两侧开放，机架以及两侧的外壳围合成工作腔。机架的顶面设置有移动轨道，坐垫与移动轨道活动配合连接。两个L形的滑柄设置在机架的两侧，洗衣装置包括洗衣外筒和洗衣内筒。洗衣外筒为圆筒形，侧壁开有工作口，工作口与机架的密封盖位置对应。洗衣内筒为圆筒形，筒壁上沿洗衣内筒的轴向平行开有多个滤水口。本实用新型利用了人在健身中消耗的能量，节省洗衣机一洗衣消耗的电能，环保洗衣。 图7 图8 三、课题的研究内容、目标及可行性分析1、课题的研究内容和目标本设计基于现有的洗衣机和健身器材，随着社会的发展，人们日常生活节奏的加快，洗衣难、锻炼少的问题也突显出来，尤其是在校园里的学生，出租房住户，旅馆人员等人群，都在不同程度的存在不方便用洗衣机的问题。本产品是针对以上人群专门研制的一种价格低廉，无需电源，又可用来健身的洗衣机产品-健身洗衣机。所研究内容如下：（1）通过查阅文献，分析国内外洗衣机业现有的几种洗衣机的优缺点，对照不同种类洗衣机选取适合于健身洗衣机的洗衣方式。（2）分析不同的健身器材，选择更适合以上消费人群的健身方式，研究其动力输出系统。（3）拟定健身洗衣机机械部分的设计方案，根据人机工程学选定既能达到洗衣效果，又能同时适应人身体健身的机械设计方案。（4）利用二维软件和三维软件进行机械传动机构、支撑机构、及波轮洗衣机构的结构设计，并完成传动部分的计算。（5）对整机进行装配设计，争取进行实时仿真。2、可行性分析 2.1理论可行本课题所涉及的研究目标，查阅资料了解到国内外已经初步开始设计健身洗衣机，而且洗衣机和健身器械已经有了很深入的研究，对洗衣机的基本参数都有固定的数据。对健身洗衣机机械部分的研究可通过计算机技术和相关软件进行建模，综合检索资料完成课题涉及到的技术要求。2.2研究条件可行现如今我校可以通过网络和图书馆获得需要的资料；也可以利用已学机械原理和机械设计知识；针对疑难问题还可以请教导师，以保障设计的正确性和可行性。具体研究路线如下：查阅相关文献确定要研究内容拟定并选取最优方案支撑机构设计机械传动部分设计洗衣桶内部结构和波轮设计组装测试否是否通过是完成设计说明书四、完成本课题的工作方案及进度计划第12周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需的相关知识。确定方案，完成开题报告及文献综述。第34周：找老师指导开题报告、文献综述和外文翻译，修改出现的问题，进行洗衣机设计方案的比较。 第56周： 完成零件设计、画工程草图，写设计说明书，并加以修改。第78周：规范零件、装配
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