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文獻(xiàn)綜述
（2008 屆）
新型揉搓式洗衣機(jī)的設(shè)計
學(xué)生姓名 鄭正銳
學(xué) 號 04081133
院 系 工學(xué)院機(jī)電系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師 鞏傳雷
完寫日期 2008.03.14
在眾多的家電產(chǎn)品中，洗衣機(jī)是較早出現(xiàn)的。隨著生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們迫切需要從繁重的家務(wù)勞動中解脫出來，在這種情況下洗衣機(jī)應(yīng)運(yùn)而生。
1858年，一個叫漢密爾頓?史密斯的美國人在匹茨堡制成了世界上第一臺洗衣機(jī)。該洗衣機(jī)的主件是一只圓桶，桶內(nèi)裝有一根帶有槳狀葉子的直軸。軸是通過搖動和它相連的曲柄轉(zhuǎn)動的。19世紀(jì)末期的洗衣機(jī)已發(fā)展到一只用手柄轉(zhuǎn)動的八角形洗衣缸，洗衣時缸內(nèi)放入熱肥皂水，衣服洗凈后，由軋液裝置把衣服擠干。1880年，美國又出現(xiàn)了蒸氣洗衣機(jī)，蒸氣動力開始取代人力。之后，水力洗衣機(jī)、內(nèi)燃機(jī)洗衣機(jī)也相繼出現(xiàn)。
第一臺電動洗衣機(jī)由阿爾幾?費(fèi)希爾于1910年在美國芝加哥試制成功。電動洗衣機(jī)的問世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自動化的開端。
第一臺自動洗衣機(jī)于1937年問世。這是一種"前置"式自動洗衣機(jī)?？恳桓降妮S帶動的缸可容納4000克衣服。衣服在注滿水的缸內(nèi)不停地上下翻滾，使之去污除垢。到了40年代便出現(xiàn)了現(xiàn)代的"上置"式自動洗衣機(jī)。
第二次世界大戰(zhàn)后，洗衣機(jī)的生產(chǎn)有了迅速發(fā)展。在發(fā)達(dá)國家，洗衣機(jī)開始進(jìn)入普通家庭，洗衣機(jī)也由單一的攪拌式發(fā)展為滾筒式、噴六十和波輪式等多種。1953年，英國首先試制出噴流式洗衣機(jī)。此后，日本三洋公司在噴流失洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上，研制成功波輪立桶式洗衣機(jī)。1956年，日本東芝公司制成第一臺全自動波輪式洗衣機(jī)。四年后，三洋公司又推出了雙缸波輪式洗衣機(jī)。
一、 當(dāng)前國內(nèi)外洗衣機(jī)生產(chǎn)狀況
目前，全世界洗衣機(jī)的年產(chǎn)量已超過了3000萬臺。在英、美、日等發(fā)達(dá)國家，家用洗衣機(jī)的普及率達(dá)99%以上。同時，各式各樣的洗衣機(jī)仍在層出不窮，自動化程度也越來越高。
在中國，由于歷史原因，洗衣機(jī)工業(yè)起步較晚，但發(fā)展速度卻相當(dāng)快。1979年，我國的洗衣機(jī)開始投入批量生產(chǎn)，當(dāng)年的產(chǎn)量約為一萬臺。但是，隨著人們認(rèn)識的發(fā)展，尤其是改革開放的不斷深化，到1985年，產(chǎn)量以達(dá)到800萬臺，要居世界首位。1988年，產(chǎn)量超過了1000萬臺，占世界洗衣機(jī)總產(chǎn)量的三分之一?，F(xiàn)在，我國大中城市的家用洗衣機(jī)的普及率已達(dá)80%以上。廣大的農(nóng)村地區(qū)的洗衣機(jī)擁有量一搭10%作左右。此后全國各地掀起了大規(guī)模的技術(shù)引進(jìn)熱潮，大約有40多個廠家先后從洗衣機(jī)技術(shù)先進(jìn)國日本、英國、法國、意大利、澳大利亞等引進(jìn)技術(shù)60多項。技術(shù)的引進(jìn)、吸收和創(chuàng)新，極大地提升了國產(chǎn)洗衣機(jī)的產(chǎn)業(yè)素質(zhì)與生產(chǎn)能力，縮短了同發(fā)達(dá)國家之間的差距。如今，我國洗衣機(jī)年產(chǎn)量約占世界年產(chǎn)量的四分之一，居于世界首位。除了在數(shù)量和品種上滿足國內(nèi)市場外，還出口到北美、歐洲、東南亞等地，躋身于國際洗衣機(jī)市場的競爭行。
二、 洗衣機(jī)設(shè)備類型及發(fā)展趨勢
（一） 洗衣機(jī)設(shè)備類型
a. 波輪式洗衣機(jī) 波輪式洗衣機(jī)在洗滌桶中裝有一個波輪，波輪上有幾條突起的筋，波輪以每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，帶動桶中的洗滌液和衣物作旋轉(zhuǎn)和翻滾運(yùn)動來洗滌衣物。
波輪式洗衣機(jī)根據(jù)水流的方式可分為小波輪渦卷式和大伯論新水流兩種。新水流洗衣機(jī)具有低轉(zhuǎn)速，頻繁轉(zhuǎn)、停等特點(diǎn)，使得衣物不易被纏繞，提高了衣物的洗凈度，降低了磨損率。
b. 攪拌式（擺動式）洗衣機(jī) 攪拌式洗衣機(jī)是依靠攪拌器往復(fù)擺動的方式來進(jìn)行洗滌的洗衣機(jī)，攪拌式洗衣機(jī)在洗衣桶中間豎直安裝攪拌器，攪拌器繞軸心在一定角度范圍內(nèi)正反向擺動，攪動洗滌液和衣物好似人工手洗洗滌的揉搓，衣物受力均勻，一次洗衣量較多，攪拌式洗衣機(jī)多為全自動型。
c. 滾筒式洗衣機(jī) 滾筒式洗衣機(jī)是依靠滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時正反向轉(zhuǎn)動來進(jìn)行洗滌的洗衣機(jī)。滾筒式洗衣機(jī)有一個盛水的圓柱形外桶，外桶中有一個可以旋轉(zhuǎn)的內(nèi)桶，內(nèi)桶壁上有許多排列規(guī)則的小孔，并有幾條突起的筋，衣物就投放在內(nèi)桶中，內(nèi)桶有規(guī)律的正反旋轉(zhuǎn)，突起的筋將衣物帶起，到一定的高度又將衣物拋落在洗滌液中，來達(dá)到洗滌衣物的目的。
d. 其他洗滌方式洗衣機(jī) 除了常見的波輪式、攪拌式和滾筒式洗衣機(jī)以外，還有多種常用的洗衣機(jī)，依照其洗滌方式的不同，還有以下幾種：（1） 噴流式洗衣機(jī)；（2）超聲波洗衣機(jī)；（3）真空洗衣機(jī)；（4）高溫泡沫洗衣機(jī)；（5）噴射式洗衣機(jī)；（6）振動式洗衣機(jī)；（7）旋轉(zhuǎn)桶形洗衣機(jī)；（8）壓力式洗衣機(jī)；（9）壓縮式洗衣機(jī)。
（二） 洗衣機(jī)電機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
現(xiàn)在波輪洗衣機(jī)上使用的電機(jī)以單相感應(yīng)電機(jī)為主，少數(shù)用變頻電機(jī)和無刷電機(jī)，滾筒洗衣機(jī)則以串激電機(jī)為主，此外還有變頻電機(jī)、無刷電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等。總的來說，可以將其分為兩大類：定速電機(jī)和變速電機(jī)，下面對以上電機(jī)做一些簡單介紹。
一、定速電機(jī)
定速電機(jī)基本上都是電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電機(jī)，屬于感應(yīng)電機(jī)，可以分為單速電機(jī)和雙速電機(jī)兩類。
1. 單速電機(jī)：定子上有空間上相互垂直的二相繞組，其中一相通過移相電容連接到電源上，轉(zhuǎn)子由鐵心和鼠籠組成，定子和轉(zhuǎn)子之間沒有電路上的直接聯(lián)系，定子繞組通電后產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場又在轉(zhuǎn)子鼠籠中感應(yīng)出感應(yīng)電流，二者相互作用產(chǎn)生電磁力。它具有感應(yīng)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、成本低的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)行性能也不錯，但起動性能稍差、無法調(diào)速。單速電機(jī)主要用于波輪洗衣機(jī)上。
2. 雙速電機(jī)：原理同單速電機(jī)一樣，不同的是此類電機(jī)的定子上有兩套極數(shù)不同的繞組用來產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，按照繞組結(jié)構(gòu)的不同又可以分為分離繞組和共享繞組兩類。
（1）分離繞組雙速電機(jī)：定子上有兩套完全獨(dú)立的不同極數(shù)的繞組，如2極/6極、2極/16極、4極/6極等。由感應(yīng)電機(jī)的特點(diǎn)知道，轉(zhuǎn)子鼠籠會自動形成與定子旋轉(zhuǎn)磁場相同的極數(shù)，因此通過給不同極數(shù)的定子繞組供電便可得到不同的電機(jī)轉(zhuǎn)速，用來適應(yīng)不同的要求，如2極或4極用于甩干，6極、16極用于洗滌等等，由此給客戶更多的選擇。此類電機(jī)的性能特點(diǎn)同單速電機(jī)相比，因為其定子上需要兩套繞組，所以體積比單速電機(jī)大，成本也高。
?（2）共享繞組雙速電機(jī)：這是艾默生電機(jī)發(fā)明的，是對分離繞組雙速電機(jī)的進(jìn)一步改進(jìn)，其特點(diǎn)是通過改變連接方式可以使同一定子繞組為兩種不同的極數(shù)所共用。比如說已經(jīng)大批量生產(chǎn)的4極/6極雙速電機(jī)，其定子繞組既可以用作4極，通過改變連接又可以用作6極，而且4極與6極都可分別用于洗滌和甩干。因為此類電機(jī)的定子繞組是兩種極數(shù)共享的，所以它的體積要比普通的分離繞組雙速電機(jī)小得多，也就是說在同樣的體積下可以得到更大的輸出功率，從而可以更好地滿足客戶的需求。?雙速電機(jī)目前主要用于波輪洗衣機(jī)，也有部分用于滾筒洗衣機(jī)，但用于滾筒洗衣機(jī)時不能獲得很高的甩干轉(zhuǎn)速。
（三） 洗衣機(jī)發(fā)展趨勢
波輪式洗衣機(jī)自1953年誕生以來，經(jīng)過50余年的發(fā)展。現(xiàn)在，以波輪洗衣機(jī)為主流的半自動和全自動洗衣機(jī)已逐漸覆蓋中國城鄉(xiāng)大部分地區(qū)。九十年代以來，滾筒洗衣機(jī)逐漸進(jìn)入中國市場。如今，大、中城市已形成波輪為主，滾筒為輔的洗衣機(jī)市場格局。洗衣機(jī)從原來單純追求潔凈、節(jié)水、節(jié)電等，逐步向健康、環(huán)保、高度智能化、洗干一體化方向發(fā)展。
尖端洗滌技術(shù)的革新，一直是洗衣機(jī)行業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)力量。首先表現(xiàn)在洗滌方式發(fā)生巨大變化。原先大多側(cè)重于水流的改變、動力的加大?，F(xiàn)在，超音波、電解水、臭氧和蒸汽洗滌的運(yùn)用，使洗衣機(jī)的去污能力從單純依靠洗衣粉、洗滌劑的化學(xué)作用和強(qiáng)弱變化的水流機(jī)械作用，向更高層次的健康、環(huán)保洗滌方式轉(zhuǎn)變，特別是電解水、超音波技術(shù)在洗衣機(jī)行業(yè)的運(yùn)用幾乎改變了洗衣機(jī)的歷史——洗衣不用或少用洗衣粉、洗滌劑，減少化學(xué)品對皮膚的損害和對環(huán)境的污染。電解水、臭氧、蒸汽的殺菌除味及消毒功能倍受青睞，引發(fā)了洗衣機(jī)消費(fèi)健康潮。
另一變化就是高度自動化、智能化、人性化。從半自動、全自動到現(xiàn)在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按鈕一切搞定！同時，用戶可以按照自己的洗衣習(xí)慣，自主選擇時間和方式，自編和記憶程序讓用戶真正做到隨心所欲。人性化還表現(xiàn)在使用的方便和舒適，如子母分洗洗衣機(jī)可以做到不同衣物分開洗；斜桶和頂開滾筒可以做到取放衣物方便不需深彎腰；蒸汽烘干功能使得晾曬更加方便，DD直驅(qū)電機(jī)在節(jié)能降噪方面效果更加突出，等等。
另外，大容量成為不變的消費(fèi)趨勢。前幾年，洗衣機(jī)容量多為4-5公斤，6公斤的大容量尚很少見?，F(xiàn)在，7公斤的容量已經(jīng)很普遍，8公斤也正常?，F(xiàn)代人居空間不斷擴(kuò)大，對寬敞、舒適、方便要求更多，大能容小，大容量洗衣機(jī)一臺可頂一套。業(yè)內(nèi)人士表示，尖端洗滌技術(shù)的革新，所表現(xiàn)出的洗衣方式更加注重健康和個性化，已在市場發(fā)展中倍受歡迎。
三、 結(jié)束語
現(xiàn)有的洗衣機(jī)中最為常見的為波輪式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)是依靠波輪的轉(zhuǎn)動來帶動衣物和洗滌液進(jìn)行洗滌；而滾筒式洗衣機(jī)是依靠滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時反向來洗滌衣物。由此可看出，這兩種類型的洗衣機(jī)都是依靠單一的運(yùn)動方式來洗滌衣物，而在此設(shè)計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運(yùn)動方式結(jié)合起來，增加了衣物在豎直方向上的運(yùn)動。使衣物既能象在波輪式洗衣機(jī)中那樣由波輪帶動衣物進(jìn)行洗滌又能象滾筒式洗衣機(jī)那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以象手洗那樣對衣物進(jìn)行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進(jìn)行更為徹底的洗滌。
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