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1、健身洗衣机设计本设计为一种新型实用多功能健身洗衣机，它包括机架、变速装置（带轮传动、齿轮传动和锥齿轮传动）、洗衣、脱水桶、靠背和脚踏健身车组成。本健身洗衣机采用模块化设计，分为洗涤模块和脱水模块：洗涤模块通过机架做圆弧转动带动齿轮做往复转动，变速后经锥齿轮传到洗衣桶；脱水模块通过脚踏板由带轮传动到齿轮传动，变速后经锥齿轮传给脱水桶。同时也分为动力模块和执行模块，两个模块可拆开，方便携带。机架上安装有座椅、扶手，座椅和扶手高度可调，适合于不同身高的人群；同时把洗涤、漂洗和脱水三个过程在同一桶中完成，使健身洗衣机实现了多功能和一体化，进一步提高了洗衣机的自动化程度。通过更改齿轮的啮合来实现洗涤与脱
2、水，所产生的噪音小，在锻炼身体的同时也清洗了衣物，既能健身又能洗衣服，可全面提高身体素质，训练上下肢和腹肌的协调能力，具有实用性强、结构合理，充分利用能量、环保节能等优点。同时因为不需要电源而不耗电，环保节能，减轻了消费者一定程度上的经济负担。1.绪论1.1课题背景随着社会的发展，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。鉴于此设计一部健身洗衣机，把健身搬到宿舍，把洗衣服当成一种锻炼，在健身的同时把衣服洗的干干净净，用少量的钱买回强壮健康的身体、干净的衣服、宝贵的时间。本产品是针对以上人群专
3、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。1.2洗衣机发展概况1.2.1 国内研究现状如今，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1。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。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
4、洗衣机都要优于波轮洗衣机2。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3。1.2.2 国外研究现状1858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。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
5、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足的发展。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，清洁剂供给装置没有被安装在主体上部分
6、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6。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。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
7、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7。1.3健身器材发展概况从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
8、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。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
9、脚部运动的效果，且全身各部位还可同时接受振动按摩9。还有双手推拉式健身车，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10。目前随着楼价的不断
10、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。1.4健身洗衣机发展状况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，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11。应放天等人设计一种划船式健身洗衣机1
11、2。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。2方案设计2.1引言中国洗衣机业经过20多年的发展，已成为一个较成熟的产业。与其他家电产品相比
12、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。2006年1-12月全国家用洗衣机累计产量为29,384,944.62台，与2005年同期相比增长了15.93%。2007年1-12月中国洗衣机企业继续保持稳定的增长势头，全国家用洗衣机累计产量为34,814,413台，与2006年同期相比增长了13.93%；2008年国内家用洗衣机市场总销量有望超过1800万台，同比增长9%左右。而在中国健身洗衣机技术还不是很成熟，在市场上还很少见，这就给商家带来很大的发展空间。洗衣机一般分为：波轮式、滚筒式与搅拌式。最常用的是波轮式洗
13、衣机，它是由电动机带动波轮转动，衣物随水不断上下翻滚。洗涤衣物有单桶、套桶、双桶几种。它的结构比较简单，维修方便，洗净率高，但对衣物磨损率大，用水多。洗涤缸缸体有全塑、搪瓷、铝合金、不锈钢四大类。波轮式洗衣机流行于日本、中国、东南亚等地。滚筒式洗衣机洗衣是微电脑控制所有功能衣物无缠绕，最不会损耗衣物的方式。滚筒式洗衣机流行于欧洲、南美等主要穿毛、绵为主的地区，几乎100%的家庭使用的都是滚筒洗衣机。搅拌式洗衣机洗衣具有衣物洁净力最强，省洗衣粉等特点，搅拌式洗衣机在北美普遍使用。综合考虑性价比，健身洗衣机采用波轮式设计性价比更高，更适合于大部分的消费者。家务劳动全部变为自动的，虽然从很大程度上解
14、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。有一种洗衣机，不仅让大家在洗衣服的时候锻炼起来，更解决了学生、出租房主户、农民、外出打工者、低收入家庭等人群买不起洗衣机、洗衣难的问题，名为“健身洗衣机”。这种洗衣机的全部动力都来自你的动力，如蹬踏，它的外形就像一部滚轴加大的自行车。当你想洗衣服的时候，先得“骑”上它，然后手扶扶手、把双脚放在脚踏板上，像平时使用健身器一样。当你开始健身时，洗衣机就开始工作了。不用出门，也不用昂贵的电动洗衣机，就能够在家中健身和洗衣服，对健身人最容易增肥部分肌肉进行锻炼，达到很好的塑身效果。这种
15、健身洗衣机还可以拆开，便于携带；座椅和扶手可调，适合于不同身高的人群；把洗涤、漂洗和脱水三个过程在同一桶中完成，使健身洗衣机实现了多功能和一体化，进一步提高了洗衣机的自动化程度；健身过程中可以对身体各部分肌肉进行锻炼，多功能的健身洗衣机，有潜在的市场需求。2.2设计方案选择大量查询了相关文献，总结出了三种设计方案，并对三种设计方案进行了综合对比，找出各自的优缺点，现总结如下：2.2.1方案一：图1工作原理：如图1.，当要洗衣物的时候，人坐在座椅上，蹬踩上面的脚踏机构，小皮带轮#与槽凸轮同轴，带动槽凸轮，槽凸轮带动内部槽轮，槽轮与链条相连，带动链条往复运动，进而带动洗衣箱波轮转动，达到洗衣物的目
16、的。当要甩干时，只需波动下连接在洗衣箱上的公共齿轮与甩干机构结合即可，随着人的不断踩踏，甩干不断进行，达到甩干的目的。缺点：槽凸轮，链条设计比较复杂；健身不明显，运动单一。2.2.2方案二：带轮，小皮带轮带动同轴齿轮，同轴齿轮通过变速后由带轮传动到洗衣桶，并且人应该往复的蹬脚踏板做往复运动，进而带动中央的锥齿轮往复运动。为了避免中央锥齿轮带动右边的机构，洗衣物时候要把右边机构的皮带松开。当甩干时候要坐在左边的座椅上，并要松开中央锥齿轮左边的皮带，通过人的不断蹬踏，中央锥齿轮不断转动，从而达到甩干的目的。缺点：操作复杂；洗涤与甩干要换座位，占地面积大；洗涤与甩干要卸皮带，容易使皮带松动；健身运动比较单一。2.2.3方案三：工作原理：如图3洗涤和漂洗时，人坐在椅子上，把手动离合器拨到洗涤档，手扶着扶手，使靠背架转动，带动齿条做往复运动，通过变速后经锥齿轮传到波
