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洗衣机设计说明书
产品设计
课程设计说明书
设计题目:
洗衣机设计
工程机械学院工业设计25010801班
设计者：
王璐希杨兵兵魏马丁
指导老师：
张伟社
一．市场调查
1。
洗衣机概述···············································第3页
2。
洗衣机的分类·············································第3页
3。
按洗衣原理分类，不同类型洗衣机比较·······················第3页
4.用户选购·················································第5页
二．设计分析
1.洗衣机功能分析··········································第6页
（1）利用黑箱法确定总功能
（2）逆推法建立洗衣机功能树
（3）绘制功能结构图
2.根据功能树，求各个功能元解······························第13页
3.原理方案组合············································第15页
三、评价筛选
1.功能元的解的筛选·········································第17页
2。
方案组合·················································第21页
3.方案筛选·················································第23页
（1）评价目标权重计算
（2）建立洗衣机目标树
（3）洗衣机原理解方案确定
（4）洗衣机原理方案优化
4.最终方案确定·············································第27页
四．最终方案展示········································第34页
五．心得体会············································第33页
六．参考文献·············································第32页
一．市场调查
1。
洗衣机概述
洗衣机（washingmachine/washer）是利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器。
机械力、洗涤液、水是洗衣机洗涤过程中的三要素.
洗衣机运动部件产生的机械力和洗涤液的作用使污垢与衣物纤维脱离.加热洗涤液,可增强去污效果。
织物不同，适宜液温也不同.
反映洗衣机洗涤性能（即洗净衣物的能力）的主要指标是洗净率（或洗净比）和织物磨损率。
2.洗衣机的分类[3］
（1）按结构形式分
单桶、双桶、多桶型
（2）按洗涤方式／结构原理分
A.滚筒式洗衣机：
衣物半浸没于水中,滚筒作有规律的间歇的正反转动,*滚筒内凸筋把衣物带至高处再跌下,起揉搓作用，进行洗涤。
类型：
（1）前装式滚筒洗衣机
（2）顶装式滚筒洗衣机
B．波轮式（涡卷式）洗衣机:
优点:
结构简单，体积小，重量轻，操作方便，耗电量少，洗净率高。
缺点：
漂洗衣物不均匀，损衣率高.
C．搅拌式或摆动（叶）式洗衣机:
洗衣机有一根主柱，由电动机带动摆动叶绕定轴作周期往复运动，每次转动角度小于360度.
D。
其他：
喷流式、喷射式、振动式等,市场上比较少见.
（3）按自动化程度分
A．普通型洗衣机:
搅拌动作为电动机带动正转、反转及停＊定时器控制
而进水、排水、脱水等完全手动。
B．半自动型洗衣机:
C．全自动型洗衣机：
可按选定的工作程序自动完成洗涤、漂洗、脱水、
甩干、进水、排水等动作,无看管.类型：
（1）机械全自动型:
由电动
程控器控制。
（2）电脑全自动型：
由电脑程控器控制。
3.按洗衣原理分类，不同类型洗衣机比较[3］
表1-1：
不同种类洗衣机对比
类型项目
滚筒
波轮
搅拌式或摆动式
振动式
运动原理
模仿棒锤击打衣物原理设计，利用电动机的机械做功使滚筒旋转,衣物半浸没于水中，滚筒作有规律的间歇的正反转动,滚筒内凸筋把衣物带至高处再跌下，起揉搓作用，进行洗涤。
依靠装在洗衣桶底部的波轮正、反旋转，带动衣物上、下、左、右不停地翻转，使衣物之间、衣物与桶壁之间，在水中进行柔和地摩擦,在洗涤剂的作用下实现去污清洗。
洗衣机有一根主柱，由电动机带动摆动叶绕定轴作周期往复运动，每次转动角度小于360度。
分类
（1）前装式滚筒洗衣机
（2）顶装式滚筒洗衣机
“单槽式”和“双槽式”
优点
衣物无缠绕.最不会损耗衣物的方式
洗涤均匀、磨损小，所以就连羊绒、羊毛、真丝衣物也能在机内洗涤,用水量小
便于实现自动化。
优点：
结构简单，维修方便、体积小,重量轻，操作方便，耗电量少，洗净率高、洗涤时间短和洗涤品种多。
衣物洁净力最强，省洗衣粉
缺点
耗时,时间是普通的几倍，，洁净力不强。
结构复杂,体积大，成本较高
缺点：
缺点：
耗电、耗水、衣物易缠绕、清洁性不佳,
漂洗衣物不均匀，损衣率高。
喜欢缠绕相比前两种方式损坏性加大,噪音最大，机构复杂，体积大,耗电量大,维修难度大.
适用范围
适合洗涤衣物：
羊毛、羊绒以及丝绸、纯毛类织物
除需要特别洗涤之外的所有衣物。
特点
用料比波轮洗衣机好，所以寿命一般在15－20年，而以塑料件为主的波轮寿命一般只有8－10年左右。
4。
用户选购[4］:
选购洗衣机应根据每个家庭自己的情况来选购。
主要从居住条件、经济条件、卫生习惯和生活方式等方面来考虑：
•1、在无自来水的地区可选购双桶波轮洗衣机。
•2、根据衣物的质地，如衣物多为化纤棉布，可选波轮式洗衣机；毛料及高档衣料宜选滚筒洗衣机。
•3、根据洗涤性能要求,对洗净度、磨损率、缠绕率要求较高,可选购滚筒式洗衣机
•4、根据住房条件，房间、门较小,经常要搬动的家庭宜选波轮式洗衣机
•5、从用电安全方面要求，老房子电表电线容量小的家庭宜选购波轮式洗衣机
•6、从居住环境考虑，洗衣噪声对邻居会产生影响的,不宜选购滚筒洗衣机
•7、从经济条件考虑，比较宽裕的可选购价高,耗电量大的滚筒式洗衣机
•8、从洗衣时间考虑,要求快速的宜选波轮式洗衣机
•9、用水紧张地区或家庭宜洗滚筒式洗衣机
•10、从干衣条件考虑，雨季多不适宜晾晒的家庭宜选购带烘干功能的滚筒式洗衣机。
•11、还需考虑品牌质量、外观和售后服务等因素。
二．设计分析
1。
洗衣机功能分析［1]：
（1）利用黑箱法确定总功能；
图2—1为洗衣机的黑箱示意图，方框左边输入能量、信号、脏衣服、介质等，右边输出干净的衣物和介质。
下方为洗衣机工作时候对环境产生的影响，输出噪音和热能。
通过输入和输出之间的转换,可得知洗衣机的总功能为洗净衣物。
能量
控制信号干净的衣物
脏衣物介质
水＆介质
噪音热
图2—1:
洗衣机的黑箱示意图
（2）逆推法建立洗衣机功能树：
为了得到洗衣机的功能树，我们使用逆推法,对现有的洗衣机进行分析来总结出洗衣机的功能树。
首先，拆分了现有的不同的多款洗衣机，分析单个零件的结构与功能，针对洗衣机各个零件进行功能定义，并归纳、编辑[3］，见表2—2。
表2—2洗衣机拆解
先分析总结洗衣机单个零件所实现的功能元,又由于一些功能元需要若干零件配合才能实现，也需要对一些零件进行组合,逐一罗列所有功能元之后，确保所有功能元能够最终组合并且实现洗衣机的总功能,然后将各个功能元相互整合，整合为次级分功能，再将分功能整合为总共能，得到洗衣机的动能树,如下表2—3：
表2-3:
洗衣机功能树
总功能
第一级
分功能
第二级
分功能
第二级
分功能
能源处理
能源供应
预处理电能
能源转换
机械传动
支承与定位
机械能传动
变向
转换运动形式
控制
促使水与衣物运动
产生运动
促进运动
水循环
注水
容水
脱水
定时
防溢
排水
导流
防止逆流
防腐
分流
吸水
控制
容纳
容纳衣物
容纳水
容纳洗涤液
优化
减震
除噪
密封
提升洗净度
调控
指示
定量
控制洗衣液用量
控制时间
控制水量
类别选择
开关
造型
连接支承
防护
附加件
色彩
材料
材料
人机关系
尺寸选择
信息传递特性
情感化
运动
（3）绘制功能结构图
根据洗衣机的功能树，考虑各个功能元之间的逻辑关系，分级处理功能元，得到洗衣机的功能结构图,如图2-2。
信息
脏衣物
衣物
水
洗涤剂水
能源
噪音
振动
图2-2：
洗衣机的功能结构图
2.根据功能树，求各个功能元解：
通过前面进行的各个工作步骤之后，我们得到了洗衣机的总共能、分功能、功能元之间的关系，也就是洗衣机的输入与输出以及内部的转换，接下来，针对不同分功能进行功能元求解。
为了得到发散，充分的解，我们对现有的、不同的多款洗衣机进行拆解，分析其每个零件的结构与功能,并将各功能元的解进行汇总,按照不同的功能元进行分类。
为了得到发散的，充分的解，我们对现有的、不同的多款洗衣机进行拆解，分析每个零件的结构与功能，并将各种功能元的解汇总，按照不同的功能元进行分类。
通过对现有的产品进行拆分，将各个零件按照不同功能进行汇总，得到下表：
表2-3:
功能元的解汇总
第一级功能元
第二级功能元
第三级功能元
功能元的解
能源处理
能源供应
插座,跑步机人力，踏板
预处理电能
3-5电容器
能源转换
3-6电机
机械传动
支承与定位
2-13、5-4联轴器，9-5轴承与油封,10-4套筒，10—3套筒下轴承,滚动轴承，滑动轴承
机械能传动
2—16齿轮,3—8三角带，8-3皮带轮，10-13轴
变向
锥形齿轮，2-11、2—12蜗轮蜗杆，齿条齿轮
转换运动形式
2—17齿条,5-5发振子
控制
9-4电磁离合器
促使水与衣物运动
产生运动
1-4滚筒，2—2搅拌器，4—10波轮，5-2振动板,B1-1盆式波轮，蒸汽，负离子，喷流,免水，靠人力驱动
促进运动
1—11凸筋，45°阿基米德螺旋式
水循环
注水
1—5水管架，1—18进水管,20—21电磁进水阀，6-1注水口，7—8顶部淋洒器，7-11底部喷涌管，1-18给排水管，9-7喷水口
容水
1-3外槽，2-1洗涤桶，12-4内槽,13—1洗涤槽，单壁洗涤槽
脱水
脱水
1—8绞干机，2-3绞干轴，6-8脱水槽，9—7甩干栏,平衡环
定时
6—12脱水定时器
防溢
6—10防溢水环，6-11溢水口,7-6溢水管
排水
导流
1—17溢水管，1—18给排水管，1-15主副水管，2—4漂洗用水管，3-3排水管,16—8排水口，17-2总排水管
防止逆流
1-19逆流发生器，1—4排水阀，20—10排水泵
防腐
20-11过滤器
分流
分管导流，4-6三通阀
吸水
20—10排水泵，15—3抽吸水口18—12叶轮
控制
16—9排水阀，17-3电磁排水阀
容纳
容纳衣物
1-3外槽，B4-1球形，B4—1分箱体，同心圆,分层
容纳水
2-1洗涤桶，12-4内槽，13—1洗槽
容纳洗涤液
20—2洗涤剂槽
优化
减震
7-3减震器，12—2-a橡胶垫，12-2-b塔形弹簧,12—4拉杆+12—5拉杆球形底座，12—7减震弹簧
除噪
1—6上罩，1—7顶罩，4—4机壳，4-7桶盖，6—11脱水槽上盖，12-3箱体，20—7密封圈，平衡环
密封
20—7密封圈,7-13箱体,9—5轴承油封,电磁门锁
提升洗净度
1-11凸筋，20-16管状加热器
调控
指示
1—12水位指示时刻，7-8指示灯，8—7控制平板，B5-3液晶显示屏，LED显示，数码显示
定量
控制水量
6-13排水旋钮，6—14排水按钮，8-9进水方式控制,20—21电磁进水阀
控制时间
6-15定时器
控制洗衣液
4—1洗涤剂定时器
类别选择
8—10进水方式控制,9—4双向电磁离合器，洗涤方式选择
开关
7-10转换开关，20-21电磁进水阀,电磁排水阀
造型
操作
隐藏式按钮,B5—1上置式面板,B5—2前置式面板，
连接支承
4-4机壳，7—12上面板，7—15调整脚
防护
1—7顶罩，1—13前面装取门，3-1上盖,4—4机壳,4-7桶盖，6-11脱水槽上盖，13—8电磁门锁
附加件
2—5把手,2-6安全杠杆，6—9挂水管挂钩及电源线挂钩,折叠把手
色彩
白+苔白色，月光白,银色，白色与嫩粉，玉石白,不同功能区域分色彩
材料
内桶不锈钢,内桶抗菌材料,全塑箱体，木质，弹性材料
人机关系
尺寸选择
596*600*900,370*400*600,772*438＊445,512*525＊912
信息传递特性
20—4圆形窗，20—5玻璃视孔，透明上盖，单层玻璃仓门，
情感化
仿生造型
运动
把手
安全
童锁
3.原理方案组合
在功能分析阶段，确定了产品的功能元，又通过功能元求解，经选择与变异，得到一些功能元载体的备选方案，在这些工作的基础上，把功能元解加以组合，寻求较为最优的方案，许多功能元的解中,多个零件需要共同使用完成同一功能,将他们进行汇总,总结出洗衣机形态矩阵，如下表2-4:
表2-4：
洗衣机功能元的原理方案组合
功能元
功能元的解
洗衣桶的容纳形式
（1）多桶并行
（2）同心圆式
（3）分层多桶
（4）单桶
洗衣桶放置形式
（1）立式放置
（2）卧式放置
水与衣物相对运动
（1）顶装式滚筒
（2）前装式滚筒
（3）波轮式
（4）辐射状搅拌式
（5）螺旋状搅拌式
（6）负离子
（7）免水
（8）蒸汽式
（9）喷流式
（10）球形振动
注水方式
（1）顶部
进水口+水管架
（2）顶部淋洒
喷洒器
（3）底部喷涌
水口+管架
（1）（3）兼备
脱水
（1）绞干机
（2）甩干栏
（3）烘干系统
（2）（3）兼备
防溢
（1）防溢水环
溢水口+一溢水管
（3）
（1）
（2）兼备
排水
（1）排水泵
（2）吸水口
（3）叶轮
减振
（1）拉压弹簧
（2）拉杆减震
（3）弹性胶圈
（4）1．3兼备
（5）2.3兼备
容纳
（1）圆柱形
（2）方体
传动
（1）皮带传动系统
（2）齿轮传动系统
（3）链传动系统
（4）蜗轮蜗杆传动系统
三、评价筛选
1。
洗衣机功能元的原理解筛选：
洗衣机每个功能元都有许多的解,但是这些解的优劣不同，需要对每个功能元的不同元理解进行评价与筛选，目的是为了把洗衣机的缺点和弊端消除在萌芽阶段,提高最终设计的质量和杜绝种种不合理的方案。
通过小组成员讨论,针对每个功能元制定指标,根据指标制定评分标准,然后小组成员分别依次打分，进而将得分汇总,从中选出得分较高的解，删除得分低的解,以便减少方案数目，提高方案质量。
（以ABC分别代表3名小组成员）
（1）洗衣规格：
分析：
现代家用洗衣机的设计趋势是节能、环保。
节水是普通家用洗衣机用户的主要考察因素。
指标：
节水程度
表3-1：
节水程度筛选评分表
并列多桶
同心圆
分层多桶
单桶
节水（3分）
BC
B
AB
较节水（2分）
A
AC
C
不节水（1分）
ABC
总分
8
7
8
3
多桶洗衣机由于具有创新结构能够进行水的循环利用，所以较普通单桶洗衣机节水，故得分高保留，而单筒设计得分较低故删去。
（2）放置：
指标：
操作性
表3—2：
放置方式筛选评分表
立式
卧式
操作性好（3分）
AC
操作性适中（2分）
B
BC
操作性差（1分）
A
总分
8
5
由于现在家庭的水池水管都在齐腰的台面上,齐腰的操作台面较为符合人为操作，卧式放置的桶形结构不方便使用者取出和放入衣物以及站立姿势时候使用,故不如立式放置普及,得分较低,故删去,保留立式放置原理解.
（3）水与衣物运动形式：
指标：
A.损衣率：
机械洗衣对衣物有一定的损失,损衣率是评价洗衣机性能的重要指标。
资料显示，对衣物损坏最大的洗衣形式为喷流式,故删除。
B.噪音：
洗衣机由于机械转动，会产生较大的噪音。
资料显示，振动式洗衣机噪音最大，故删去。
C。
耗电量：
洗衣机是大型家用电器，耗电量高。
耗电量是消费者选购洗衣机重要因素。
的不同的运动形式的洗衣机耗电量不同，搅拌式洗衣机由于洗衣过程中搅动阻力较大，耗电量高，故删去.
（1）技术性能:
表3—3：
洗衣原理筛选评分表
滚筒
波轮
搅拌
振动
喷流
蒸汽
高压
免水
成熟3
ABC
ABC
C
一般2
AB
CA
AC
C
A
差
B
B
AB
ABC
CB
总分
9
9
7
5
5
4
3
4
滚筒与波轮形式的洗衣机是目前市场的主流产品，其技术已经发展成熟，如蒸汽,高压、免水形式的洗衣机，技术正在研发,技术尚未成熟，价格较高，不适宜家用.而振动、搅拌、喷流式洗衣机结构复杂，而洗衣的性能不及滚筒与波轮.
针对波轮洗衣形式,单独进行评价.
波轮包含6种波轮形式，为了保证洗衣机整体性能，其应具有以下要求:
能够使衣物产生较大的移动；
能够产生足够大的衣物分散率；
能够达到足够大的衣物洗净度；
损衣率小。
资料显示：
C型波轮衣物分散度最好,b型波轮次之，a型较低。
故去除a型。
单位时间内衣物在洗涤液中的移动次数，c型最好，a型最差。
损衣率，b型最大，a型次之，c型最小。
故删除b型.
故波轮可选方案：
c型波轮，过滤波轮，泵吸波轮。
（4）注水方式：
分析:
注水是洗衣的准备过程,应该确保时间短,方便,容易实现
评价指标：
注水难易度
表3-4：
注水难易度筛选评分表
方案
评分
顶部注入
顶部淋洒器
底部喷涌
顶部淋洒、底部喷涌结合
简单（3分）
ABC
一般（2分）
ABC
AB
C
困难（1分）
B
AB
总分
6
5
4
9
底部喷涌方式，由于注水过程中水位上升，水的重力势能增加，底部压强不断增大，注水难度加大，时间变长，故删去。
顶部淋洒方式需要在顶部增加喷洒器，较顶部直接注入方式难度大，故删去。
（5）脱水:
分析：
家用洗衣机的脱水过程应该注重其效率和脱水效果,以简单的结构保证脱水功能.
指标:
脱水性能
表3—5:
脱水性能筛选评分表
方案
评分
绞干机
甩干栏
烘干系统
（2）（3）兼备
简单（3分）
A
ACB
一般（2分）
CB
ABC
复杂（1分）
ABC
总分
3
7
6
9
绞干机依靠挤压形式完成脱水，效果不佳，并且需要额外增加绞干轴结构，不利于精简整个洗衣机的结构,故删去。
烘干系统也是独立于洗衣机基本结构以为的结构，需要额外设立烘干装置。
由于洗衣机体积较小，在烘干时候不利于衣物舒展,与烘干机功能相互干扰,故删去。
甩干栏与烘干系统兼备原理解吸收了原先各自原理解的优势，故得分较高，见表3—5,所以将二者整合。
（6）排水：
分析:
排水与洗衣过程较为独立，排水效果好，时间短，大大节约总体洗衣时间。
同时,同时排水结构较为独立，需承受水压，结构应精简,强度大.
评价指标1：
效率
表3-6:
排水效率筛选评分表
方案
评分
排水泵
抽吸水口
叶轮
好（3分）
ABC
A
中（2分）
BC
BC
差（1分）
A
总分
9
5
7
抽水口仅靠水的重力排水，耗时较长，故删去。
评价指标2:
结构
表3-7:
排水结构筛选评分表
方案
评分
排水泵
抽吸水口
叶轮
好（3分）
A
AC
中（2分）
BC
B
AB
差（1分）
C
总分
7
8
5
叶轮排水时候，需要增加阀门控制排水，而排水泵同时实现排水和控制的功能，故删除方案
（7）防溢：
评价指标:
防溢效果
表3-8：
防溢效果筛选评分表
方案
评分
防溢水环
溢水口
（1）
（2）兼备
好（3分）
AC
中（2分）
ABC
AC
B
差（1分）
B
总分
6
5
8
单一的防溢结构效果较方案三组合形式的差，并且防溢结构较简单，故优选原理解三。
（8）减震：
分析:
优秀的减震效果能够保证洗衣机工作顺畅,同时，增加洗衣机寿命。
评价指标：
效果明显
表3-10：
减震效果筛选评分表
方案
评分
拉压弹簧
减震拉杆
弹性胶圈
（1）（3）兼备
（2）（3）兼备
好（3分）
ABC
C
一般（2分）
ABC
AC
C
AB
差（1分）
B
AB
总分
6
5
4
9
7
拉杆结构需要依靠杆件与壳套配合，减震幅度小，容易损坏，结构较拉压弹簧复杂,故删去。
拉压弹簧伸缩量大，平稳，减震效果好。
（9）容纳衣物和水
评价指标：
是否促进衣物与水相对运动，促进涡旋
表3—11:
桶形筛选评分表
方案
评分
正方形
圆形
好（3分）
C
BC
一般（2分）
A
A
差（1分）
B
总分
6
8
洗衣槽为正方形时候,四角会形成4个小的涡旋,损伤水力，故删去。
（10）传动
评价指标：
造价
表3—12:
传动机构筛选评分表
方案
评分
齿轮传动
蜗杆蜗轮传动
皮带传动
链传动
高（3分）
BC
ABC
C
一般（2分）
A
C
AB
低（1分）
AB
总分
8
9
4
7
家用洗衣机体型较大，内部机械传动距离较远，齿轮传动只适合近距离传动。
链传动容易打滑，且转速低。
同时，齿轮、蜗轮蜗杆传动,链传动都需要定期润滑养护,最终选定，皮带传动.
2。
方案组合
针对各个功能元设定单一指标评价后，各功能元的解被整合或去除，得到如下表3-13所示的洗衣机的形态矩阵：
表3-13洗衣机形态矩阵
功能元
功能
升级会员 