畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告課題名稱： 多功能健身洗衣機的設計 學生姓名： 學 號： 學 院： 專業(yè)、年級： 指導教師： 職 稱： 畢業(yè)設計起止時間： 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)設計（論文）答辯委員會對學生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報告應在指導教師指導下，由學生在畢業(yè)設計（論文）工作前期內完成，經指導教師簽署意見后生效；2. 學生撰寫《開題報告》應包含的內容：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(外) 研究現(xiàn)狀；課題的研究內容、目標及可行性分析；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.本報告必須由承擔畢業(yè)論文(設計) 課題任務的學生在接到 “畢業(yè)論文(設計)任務書” 、正式開始做畢業(yè)論文(設計)的第二周末之前獨立撰寫完成，并交指導教師審閱。4.每個畢業(yè)論文(設計)課題撰寫本報告一份，作為指導教師、評閱教師審查學生能否承擔該畢業(yè)設計(論文)課題任務的依據(jù)，并接受學校的抽查。5. “文獻綜述” ，應按論文的格式成文，必須用黑墨水筆工整書寫或打印，附在開題報告的后面，內容包括：簡述課題研究的目的和意義；本課題在國內、外研究現(xiàn)狀和發(fā)展前景；查詢文獻的主要內容及出處；外文文獻及翻譯材料。學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 篇由指導教師指定并要求由學生進行全文翻譯，上交材料時將其原文以及翻譯材料附在文獻綜述后。6.有關年月日等日期的填寫，應當按照國標的要求，一律用阿拉伯數(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，字數(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機械電氣工程學院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用。與其他家電產品相比較，這一產業(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。洗衣機按結構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，電動機帶動波輪轉動，衣物依靠波輪的轉動，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，桶中有一個可旋轉的內桶。電動機帶動內桶轉動，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，集洗衣、健身于一身設備——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生的動力，如蹬踏和手推或是仰臥，當你想洗衣服的時候，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。當你的蹬踏或是仰臥時讓轉筒轉動，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(外)研究現(xiàn)狀（一）國內研究現(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，我國洗衣機年產量約占世界年產量的四分之一，居世界首位。但是我國對洗衣機技術的研究很少，甚至很多企業(yè)目前仍然依靠國外技術。據(jù)文獻檢索，我國學者對大型工業(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構研究。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，同時網絡技術的發(fā)展為網絡化洗衣機提供了實現(xiàn)的可能。對于洗衣機的生產設計標準，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準》GB/T4288-2003.這些標準規(guī)定了洗衣機的凈化、節(jié)能、節(jié)水、噪音、含水率、壽命 6 項指標的質量情況。通過國家制定的相關標準規(guī)定也引領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)狀目前國內市場生洗衣機的主要結構為波輪式和滾筒式，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水中的波輪產生的。在一定的時間控制下，洗滌動力帶動波輪使洗滌液產生不斷的換向渦流，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時，產生水平和上下回轉的復合水流，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部尺寸。因此滾筒至關重要，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筒，內筒工藝的好壞直接關系到衣物的洗凈度。內筒上沖孔的邊緣要光滑，內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，把滾筒設計成 10—15 度角的圓錐形。使其工作原理更加科學性，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，都已經把科研研究到了減振器銷的結構，通過將減震器裝配成可相對外殼扭動，沿著其側面設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 80 年代至今的 20 多年來，隨著世界各國工業(yè)和科學的高度發(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)出適應不同人群，緊隨世界發(fā)展大潮的綜合性健身產品。1.2.2 家用常見健身器材結構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；一設于該架體上的座椅；一設于該架體上的的扶把；一設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，或是老年人及中風患者等自主運動能力較低的人群，在設計中加入驅動裝置和振動座，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，在基本結構上經過改裝，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，使車移動相當于劃船運動，都能使人的雙臂、腰、背、腹、腿等部位和關節(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，雖然結構簡單但是卻很科學，阻尼元件和靠背結合使用，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)代設計的人機工程學理念。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構形式、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、洗衣機的結構設計和動態(tài)分洗衣機水流技術、洗衣機功能、洗衣機的控制技術等的研究方興未艾。由于半導體技術和計算機軟件的開發(fā)和應用，洗衣機的功能得到極大改進，通過設計新型波輪，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、水流技術以及兩者的結合也因此有了長久發(fā)展。2.12 國外洗衣機結構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計來提高洗衣機的性能，設圖 4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從而產生向上的洗滌水流；可在徑向以及軸向旋轉支承葉輪 軸的支承部件；以及使噴水葉輪旋轉的部件，從而在洗衣機工作時產生有效的垂直上升的水流，避免衣物的扭曲和纏結 [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，設計了一種在洗滌筒內產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而轉動。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產生渦輪型水流，并將水流產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部是非均勻的，從而將被洗物的扭結降至最小，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)有技術已知的設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向擺動的包括踏板和座部的可動部分、以及主要設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，浪費著健身時產生的動力。（三）國內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研階段，沒有投入市場，但已經有很多單位和個人申請專利，設計出不同種類的健身洗衣機，將健身器械于洗衣機相結合。王建平在 2006 年 8 月研發(fā)出一種結構簡單，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]。應放天等人設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材料圍成的曲面結構，機架的兩側開放，機架以及兩側的外殼圍合成工作腔。機架的頂面設置有移動軌道，坐墊與移動軌道活動配合連接。兩個 L 形的滑柄設置在機架的兩側，洗衣裝置包括洗衣外筒和洗衣內筒。洗衣外筒為圓筒形，側壁開有工作口，工作口與機架的密封蓋位置對應。洗衣內筒為圓筒形，筒壁上沿洗衣內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、課題的研究內容、目標及可行性分析1、課題的研究內容和目標本設計基于現(xiàn)有的洗衣機和健身器材，隨著社會的發(fā)展，人們日常生活節(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品----健身洗衣機。所研究內容如下：（1）通過查閱文獻，分析國內外洗衣機業(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計方案，根據(jù)人機工程學選定既能達到洗衣效果，又能同時適應人身體健身的機械設計方案。（4）利用二維軟件和三維軟件進行機械傳動機構、支撐機構、及波輪洗衣機構的結構設計，并完成傳動部分的計算。（5）對整機進行裝配設計，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，查閱資料了解到國內外已經初步開始設計健身洗衣機，而且洗衣機和健身器械已經有了很深入的研究，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和相關軟件進行建模，綜合檢索資料完成課題涉及到的技術要求。2.2 研究條件可行現(xiàn)如今我?？梢酝ㄟ^網絡和圖書館獲得需要的資料；也可以利用已學機械原理和機械設計知識；針對疑難問題還可以請教導師，以保障設計的正確性和可行性。具體研究路線如下：查閱相關文獻確定要研究內容擬定并選取最優(yōu)方案洗衣桶內部結構和波輪設計機械傳動部分設計支撐機構設計組裝測試是否通過否四、完成本課題的工作方案及進度計劃第 1－2 周：查閱相關文獻資料，明確研究內容，了解研究所需的相關知識。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，進行洗衣機設計方案的比較。 第 5－6 周： 完成零件設計、畫工程草圖，寫設計說明書，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)設計相關資料。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.[2]高林.選購洗衣機大全[J].家庭電子,2004,8.[3] 楊向萍.淺析波輪式洗衣機的洗凈機理[J]. 家用電器科技. 2001(08).[4] 李茜.滾筒洗衣機選擇方法[J]. 家庭電子. 2002(11).[5]李琦.環(huán)保型滾筒式洗衣機[P].中國專利：99243358.4，1998-12-31.[6]牟永良.滾筒洗衣機[P].中國專利:200510003051.0,2005-04-26.[7]尹圣魯(樂金電子電器有限公司).滾筒洗衣機[P].中國專利：200510013835.1，2005-06-15.[8]梁宜勤.我國體育用品發(fā)展現(xiàn)狀及其國際競爭力提升研究[J].特區(qū)經濟，2006， （5）：17-21.[9]陳朝陽.健身腳踏車[P].中國專利：98205679.6，1998-06-09.[10]黃玉欽.仰臥起坐健身器[P].中國專利：96218845.X，1996-08-08.[11]陳鋼. 中國洗衣機三十年[J]. 家用電器, 2009,(03).[12]三星株式會社.洗衣機的波輪[P]中國專利：.98108797.3,1998-04-17.[13]大宇電子株式會社.洗衣機波輪[P].97113075.2,1997-04-29.[14]詹姆斯·佳·莊.多功能個人健身器材[P].中國專利：200680054609.0,2006-12-29.[15]王建平.健身洗衣機[P].中國專利：200620092875.X，2006-08-18.完成設計說明書是[16]應放天，梅郁，楊穎.劃船式健身洗衣機[P].中國專利：2009100154085.8，2009-10-26.指導教師審閱意見:指導教師(簽名): 年 月 日備注：