滚筒洗衣机课程设计

1、无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 0滚筒洗衣机设计滚筒洗衣机设计摘摘 要要：滚筒洗衣机发源于欧洲，洗衣方法是模仿绑捶击打衣物原理设计，由不锈钢内筒，机械程序控制器，经过磷化，电泳，喷涂三重保护的外壳，和两块笨重的水泥块用于平衡滚筒旋转时产生的巨大离心力做重复运动，加上洗衣粉和水把衣物洗涤净。关键词关键词：滚筒洗衣机 排水系统 滚筒洗衣机结构 洗衣机节水无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 1 目目 录录滚筒洗衣机排水系统设计 .- 1 -续 论 .- 1 -1 前 言 .- 5

2、-1.2 滚筒洗衣机的现状与趋势分析 .- 5 -1.2.1 我国洗衣机现状 .- 5 -1.2.2 滚筒洗衣机的发展趋势 .- 5 -1.3 现有研究的不足及本文研究的内容 .- 5 -2 滚筒洗衣机的总体设计 .- 7 -2.1 滚筒洗衣机的总体方案结构设计 .- 7 -2.1.1 滚筒式洗衣机洗涤部分结构 .- 9 -2.1.2 滚筒洗衣机操作部分结构 .- 11 -2.1.3 滚筒洗衣机支撑部分结构 .- 12 -2.1.4 滚筒洗衣机传动部分结构 .- 12 -2.1.5 滚筒洗衣机给排水部分结构 .- 12 -无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计

3、说明书（论 文）文） 22.2 滚筒洗衣机的工作原理 .- 13 -3 XQG50-166 滚筒洗衣机给排水系统的设计 .- 14 -3.1 给排水系统的总体设计 .- 14 -3.2 进水管 .- 16 -3.3 进水电磁阀 .- 18 -3.4 洗涤剂盒 .- 19 -3.5 过滤器 .- 21 -3.6 排水泵 .- 23 -4 洗衣机节水设计分析 .- 25 -4.1 问题的提出与分析 .- 25 -4.2 问题的假设 .- 25 -4. 3 模型的建立与求解 .- 25 -4.4 模型结果的数据比较与应用 .- 32 -4.5 模型的优缺点与改进方向 .- 33 -5 总 结 .-

4、35 -谢 辞 .- 36 -参考文献 .- 37 - 无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 31 1 绪论绪论1.11.1 课题的背景及研究意义课题的背景及研究意义洗衣机是利用电能产生机械作用来洗涤衣物的清洁电器。按其额定洗涤容量分为家用和集体用两类滚筒洗衣机 1932 年，美国本德克斯航空公司宣布，他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机，洗涤、漂洗、脱水在同一个滚筒内完成。这意味着电动洗衣机的型式跃上一个新台阶，朝自动化又前进了一大步！这种发源于欧洲的洗衣机是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，衣物在滚筒中不断地被

5、提升摔下，再提升再摔下，做重复运动，加上洗衣粉和水的共同作用使衣物洗涤干净。全面的洗涤能力鹤立鸡群。因为衣物在洗涤过程中不缠绕、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，做到真正的全面洗涤性能。可以利用加热激活洗衣粉中的活性酶，充分发挥出洗衣粉的去污效能。由于用水量较小，可以在桶内形成高浓度洗衣液，在节水的情况下带来理想的洗衣效果前滚筒洗衣机也有不尽人意的地方：耗时耗电，而且一旦关上门，洗衣过程中无法打开；水泵抽水不可能抽得一点都不剩所以就会残留余水在机内 久了会发臭滋生细菌；水泵把水向上抽的时候只可以抽水出去而不可以把泡沫一同抽出，而且排水速度慢无无 锡锡 职职 业业 技

6、技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 41.1.2 2 滚筒洗衣机的现状与趋势分析滚筒洗衣机的现状与趋势分析.1 我国洗衣机现状我国洗衣机现状.2 滚筒洗衣机的发展趋势滚筒洗衣机的发展趋势滚筒洗衣机正在逐步的向高端市场发展，由原来的单纯追求节水节电逐步向健康环保等方向发展。除菌概念日渐流行越来越向着功能多元化集成化发展，多功能成为未来的发展趋势，而操作方面更加趋向去智能化和人性化1.31.3 现有研究的不足及本文研究的内容现有研究的不足及本文研究的内容近年北方地区连续干旱，许多城市供水告急。作为日常生活中的用水大户，洗衣机用水日益引

7、起人们的关注，用水量成为家庭选购洗衣机的重要标准。洗衣机如何实现“节水”？洗衣机节约用水与洗衣机洗涤方式、洗涤剂、脱水速度、程序选择、结构设计等有关。节水并非只是限制、压缩用水，节约用水的关键是提高用水效率，减少水的不合理使用和浪费。国家提倡节约用水，也应出台相应的节水措施和制定节水器具相关标准，并对之宣传，鼓励制造厂家开发、生产、销售节水型产品，促使消费者使用节水型产品。因此，以此为契机我们把节水设计作为此后洗衣机的重要参数。现在很多厂家都把节水作为洗衣机重要卖点，我们也加入这一行列。本文主要完成 XQG50-166 滚筒洗衣机设计-总体方案设计及给排水系统设计。设计原始参数为：1、洗涤容量

8、：5kg；2、洗涤转速：67r/min；3、脱水转速：600 r/min；4、额定电压：220V；5、最大输出功率：1150W；6、总重量：约 80kg；7、外形尺寸：600 x530 x855mm；无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 5本题目将设计一种对衣料、床单等纺织物进行洗涤、脱水的全自动滚筒洗衣机。该洗衣机主要有以下几大部分组成：主体部分(洗涤系统)、给排水系统、操作系统、控制系统、传动系统、支撑系统等。具体设计内容为：1.了解滚筒洗衣机给排水系统的基本构成及工作原理，熟悉其设计、生产的基本知识。2.进行滚筒洗衣机给排水系统的设

9、计。3.毕业设计说明书。本次设计基本要求为：1.能独立进行设计计算、分析、绘图、数据处理、撰写技术报告。2.掌握工程技术设计的基本方法，学会调查研究，查阅技术文献、资料、手册、工具书等。3.使用 Solid Edge 进行滚筒洗衣机给排水系统的零部件及装配设计。4.进行指定部件设计，图纸表达完整，符合国家标准。2 2 滚筒洗衣机的总体设计滚筒洗衣机的总体设计2.12.1 滚筒洗衣机的总体方案结构滚筒洗衣机的总体方案结构设计设计查阅资料，确定 XQG50-166 滚筒洗衣机的总体设计方案，进行运动和动力计算。结构如图 2.1 所示：无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论

10、毕业设计说明书（论 文）文） 61-操作面板 2-洗涤剂 3-内筒 4-圆形前窗 5-玻璃视孔 6-洗涤液面 7-异型密封圈 8-洗涤物 9-外筒排水管 10-排水泵 11-过滤器 12-小皮带轮 13-双速电动机 14-传动三角带 15-洗衣机排水管 16-管状加热器 17-外筒 18-轴承与轴承座 19-大皮带轮 20-外筒的 Y 型支架 21-进水电磁阀 22-进水管 23-自来水笼头图 2.1 滚筒洗衣机的总体结构归纳起来大致分为五部分：即洗涤部分、操作部分、给排水系统、支撑部分、电气传动和自动控制部分等构成。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明

11、书（论 文）文） .1 滚筒式洗衣机洗涤部分结构滚筒式洗衣机洗涤部分结构 洗涤部分主要由内桶（不锈钢滚筒） 、外桶（盛洗涤水及装脱水器的部件） 、内桶叉形架、转轴及滚筒轴承等组成。内桶及内桶叉形架，结构（如图 2.2 和 2.3）所示1.内筒前盖 2.内筒 3.加强块 4.叉形架 5.轴衬套 6.内筒主轴 7.内筒后盖图 2.2 内筒结构图1.内筒举升筋 2.内筒前盖 3.内筒 4.圆孔 5.衣物投入口图 2.3 内筒滚筒是对衣物进行洗涤、漂洗和脱水的关键运转部件，其结构对洗涤效果有着直接影响。内桶叉形架与内桶铆接在一起，以支撑内桶，其结构（如图 2.4）所示。无无 锡锡 职

12、职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 81.叉形架固定孔 2.叉形架 3.主轴图 2.4 内筒叉形架（2 2）外筒及外筒叉形架）外筒及外筒叉形架 外筒。外筒由外桶前盖、外筒密封圈、外筒扣紧环等组成的封闭盛水桶。外筒底部悬挂驱动电机，为调节重心而设置的平衡物也分别安装在顶部和底部。结构（如图2.5，2.6）所示1.排水管法兰 2.外筒 3.外筒后盖 4.外筒支板 5.电动机支架 6.橡胶运输杆衬 7.叉形架支架 8.上配重支架 9.挂簧支架 10.外筒支架 11.减震器支架 12.加热器支架 图 2.5 外筒结构图无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学

13、 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 91. 外筒 2.外筒橡胶密封圈 3.外筒前盖 4.外筒扣紧卡环 图 2.6 外筒外筒叉形架。结构如图 2.7 所示1.螺钉连接孔 2.叉形架 3.轴承座图 2.7 外筒叉形架.2 滚筒洗衣机操作部分结构滚筒洗衣机操作部分结构 操作部分包括操作盘和前门结构， （1）操作盘 操作盘由操作骨架（前面板） 、程序标牌（前装饰面版） 、琴键开关、程控器旋钮及指示灯组成。 （2）前门 前门由门内环、门外环、玻璃碗、密封圈、手柄、手柄按钮、门手柄抓钩、门手柄销、手柄弹簧及按钮弹簧等组成。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业

14、设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） .3 滚筒洗衣机支撑部分结构滚筒洗衣机支撑部分结构 支撑部分是把整个机芯与机箱及底座连接起来，能起到减震或隔震的作用。由于内筒的直径和质量都很大，所以转动起来惯性也很大，稍不平衡就会硬起振动。因此通常采用双重支撑，使洗衣机的洗涤部件悬吊在外箱体的内部，一是受力点均匀分布。双重支撑上部采用的是拉伸弹簧，拉伸弹簧的一端与箱体上部相连，另一端与洗涤外筒连接，既起到了悬吊作用，尤其到了减震作用。下部采用的是弹性支撑装置，一端与洗涤外桶连接，另一端固定在洗衣机的底座上，可同时起到支撑和减震阻尼的作用。.4 滚筒洗衣机传动部分

15、结构滚筒洗衣机传动部分结构传动部分主要由电动机、皮带轮及传动皮带等组成。结构如图所示滚筒洗衣机的内筒不仅要以低速、高速转动，而且还要频繁的正反转，由于内筒的质量大，所以动扭矩也要大，这些均要有电动机承担，因此滚筒式洗衣机中对电动机的要求也较高。目前的洗衣机，广泛采用的是电容运转式电动机，这种电动机具有运行性能和起动性能好，过载能力强的优点。在滚筒式洗衣机中，采用的是电容运转式双速电动机，它是洗衣机得主驱动力源。它由两套绕组装在同一定子上，使之有不同的转速，就相当于两个不同转速的电动机合为一体。在电动机上安装的小皮带轮是用铸钢制成的，而经传动皮带所带动的大皮带轮一般为铝合金制成。大皮带轮与内桶骨

16、架转轴固定在一起，从而实现内桶的转动。.5 滚筒洗衣机给排水部分结构滚筒洗衣机给排水部分结构给排水系统顾名思义包括给水系统和排水系统。给水系统结构包括，进水管、进水电磁阀、内进水管、洗涤剂盒、回旋进水管。排水系统包括排水波纹管、过滤器、排水泵连接管、排水泵、排水管。2.22.2 滚筒洗衣机的工作原理滚筒洗衣机的工作原理滚筒洗衣机的洗涤原理与波轮式洗衣机有所不同，滚筒式洗衣机是将被洗涤物放在无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 11多孔的不锈钢内筒中，内筒装置在盛放洗涤液的外桶里，其洗涤液面高度大约为内筒半径的二分之一。滚筒

17、在电机的带动下旋转，洗涤物在滚筒内随之转动。滚筒内壁沿轴向，设置了三条凸筋（也称举升筋） ，如图 2.3 所示。依靠滚桶内三条凸筋的作用，将织物举升到高出洗涤液面的某一高度时，内筒转动的时候，举升筋把衣服带着一起转动，逐渐升高，当到达一定高度时，由于内筒的转速很慢，产生的离心力不足以克服衣服的重量，所以衣服斜着落下来，这种跌落会产生锤击，把衣服里面所含的水，以较高的速度挤出来，使洗涤液与衣服纤维之间有较大的相对运动，衣服在旋转到内筒底部时，又重新吸进较多的洗涤液，举升筋又将衣服带起来。如此反复循环，实现洗涤。脱水的时候，内筒往一个方向做高速旋转，靠惯性离心力的作用，衣服里的水往外迁移，经内壁上

18、的小孔抛散到外筒里。随着滚筒不断的正、反方向运转，织物也不断地被反复托起和落下，并不断地与洗涤液发生撞击。与此同时，织物与织物之间、织物与筒壁之间不断地发生摩擦，这些作用，犹如手搓、板搓、刷洗、甩打等手工洗液的作用，达到洗净的目的。为了提高洗净度，滚筒式洗衣机还具有加热功能，可以对洗涤液自动加热，温度可自动调节（一般控制在 40 -95之间） ，洗涤液温度的提高又加快了分子的运动速度，加速了洗涤剂的化学作用。所以，滚筒式洗衣机是依靠上述机械、化学和热三种作用，达到洗涤的目的。结构如图（2.8）所示。1.滚筒 2.凸筋 3.洗涤织物 4.洗涤液 5.盛水外桶 6.电动机图2.8 滚筒洗衣机的工作

19、原理无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 123 XQG50-166 滚筒洗衣机给排水系统的设计3.13.1 给排水系统的总体设计给排水系统的总体设计给排水系统由进水管，进水电磁阀，内进水管，洗涤剂盒，溢水管，回旋进水管，排水波纹管，过滤器，排水泵连接管，排水泵，排水管等组成。其中给水系统结构包括，进水管、进水电磁阀、内进水管、洗涤剂盒、回旋进水管。进水系统如图3.1所示。1.进水管2.进水电磁阀3.内进水管4.洗涤剂盒组件5.回旋进水管6.外桶图3.1进水系统结构示意图排水系统包括排水波纹管、过滤器、排水泵连接管、排水泵、排水管。排水系

20、统结构如图3.2所示。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 13本文主要对给排水系统进行详细的设计，包括进水管，进水电磁阀，洗涤剂盒，过滤器，排水管等。1.排水泵连接管 2.排水泵 3.排水管 4. 外箱体 5.过滤器 6.过滤器网 7.排水波纹管 8.外桶图3.2 排水系统结构3.23.2 进水管进水管进水管是由两端带有紧固螺纹管接头的橡胶管制成，耐腐蚀，耐老化，耐高水压。一端与洗衣机上的进水电磁阀连接，另一端与自来水龙头连接。内进水管是连接电磁阀与洗涤剂盒的进水管道，用普通橡胶制成。结构设计尺寸如图3.3和表3.1所示。无无 锡锡 职

21、职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 14图3.3内进水管表3.1 内进水管设计要求颜色扯断力（/cm ）2扯断伸长率(%)硬度(邵尔A)混合材料初始特性黑70200555 丁苯橡胶人工老化试验恒温箱中70加热70小时-20%-20%5 70水中加入0.05%标准洗涤剂进入试验70小时 -20%-20%10回旋进水管，是连接洗涤剂盒出水口与盛水桶（外桶）进水口的橡胶管，用耐酸碱橡胶制成，自来水由该管进入盛水桶内。结构尺寸如图3.4所示。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 15 图3.4 回旋进水

22、管3.33.3 进水电磁阀进水电磁阀在全自动滚筒洗衣机中，进水电磁阀起着控制水源开关的作用。结构如图3.5所示。 电磁阀门上有一电磁线圈，线圈内有一圆柱形可磁化的防锈金属芯，设接通电源时，钢芯被上端的弹簧压住，密封住阀中的气体，阀门是关闭的。接通电源后，由于电磁力的作用，阀芯被吸引，阀中的气孔被打开，自来水通过自身的压力，将阀门打开，水从阀中流过。断电后，阀芯又被弹簧压下封住气孔，阀门紧闭。所以要想打开进水电磁阀必须具备两个条件：一要有相应的电源电压，二是自来水要有一定的压力。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 161-接线端子 2-铁

23、芯 3-线圈 4-上盖 5- 封水班 6-橡胶封7-出水口 8-导向杆 9-阀体 10-流量阀 11-过滤网12-橡胶垫 13-磁芯 14-弹簧 15-磁芯套图3.5进水电磁阀结构示意图3.43.4 洗涤剂盒洗涤剂盒它是由洗涤剂盒上盖，分水联动机构，洗涤剂盒骨架，洗涤剂盒抽屉组成。洗涤剂盒上盖内有分水槽和喷嘴组成。当自来水进入洗涤剂盒上盖内时，由喷嘴根据程序指令将水喷到指定的水槽内，水又由该水槽中的小孔流下，流到洗涤剂盒抽屉里，进入洗衣机盛水桶内。结构如图3.6所示。分水联动机构，是洗涤剂盒与程序控制器之间的连接机构，它是由小扇齿轮，大扇齿轮，摩擦垫，杠杆臂，控制杆，喷嘴六种塑料件和弹簧组成，

24、安装在洗涤剂盒上盖和程控器之间，它的一端与洗涤剂盒上盖喷嘴柄连接，另一端与程序控制器分水凸轮接触。当程序控制器工作时，凸轮控制分水联动机构，由自来水按照程序要求，自动分配进水。结构如图3.7所示。洗涤剂盒抽屉，分ABCD四格，不同的格内放入不同的洗涤剂，A格放预洗洗涤剂，B无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 17格放主洗涤剂，C格内放软化剂，D格内放漂白粉或香料。各格内的洗涤剂被洗涤剂盒上盖内留下的水按需要先后冲入盛水桶内。结构如图3.8所示。图3.6洗涤剂盒组件结构图无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业

25、设计说明书（论 文）文） 18图3.7分水杠杆图3.8洗涤剂盒抽屉3.53.5 过滤器过滤器过滤器是由过滤器体，过滤器网，过滤器塞子和过滤器密封圈这四种零件组成。其中过滤器体和过滤器网是由聚丙烯加40%的滑石粉注塑成型。过滤器密封圈采用耐酸碱橡胶制成，它们固定在箱体右下方，打开过滤器门就可看到。如图3.9所示。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 19图 3.9 过滤器密封圈过滤器塞子由ABS注塑成型。结构如图3.10所示。 图3.10过滤器塞子过滤器体有四个孔，最大的孔通过排水管与排水泵连接；最细的孔是气孔，通过一根气管与鼓风室相连；其

26、余两个孔，一个是通过排水波纹管与外桶相连，另一个是通过以橡胶管与冷凝室相连。它的作用是过滤洗涤液中绒毛，钮扣，硬币等杂物，以免堵塞管道和损坏排水泵。过滤器安装在洗衣机外向体的右下方，可以定期打开过滤网清洗杂物，保证排水畅通。如图3.11所示。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 20 图 3.11过滤器体 过滤器体总装配图，如图3.12所示。 图3.12过滤器装配3.63.6 排水泵排水泵滚筒式全自动洗衣机的排水方式一般采用上排水方式，且不设排水阀门，而是排水泵进行排水。排水泵体由塑料注塑成型，扬程一般在1.5米左右，排水量约为25L/分

27、，安装在洗衣机外向体内的右下方， （结构如图3.13）所示。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 211-导线 2-接线端子 3- 叶轮式螺钉 4-水泵进水口 5- 叶轮式 6-水泵排水口 7-安装支架 8-定子铁芯 9-风叶图3.13排水泵结构示意图排水泵是由电机，泵体，叶轮，风叶等组成。在电机带动下，高速旋转的叶轮将水加压上排。排水泵的动力源采用开启式单相罩极电动机驱动，功率为90W，排水泵电动机有过热保护器，当排水泵堵转，温L过高或出现异常时，过热保护其动作，电路自动切断，停止对排水泵线圈供电。待温度下降后，过热保护器又自己接通，排

28、水泵继续工作。所以该排水泵有极好的耐热性能和安全性能，是国内其他洗衣机所没有的。排水泵连接管用耐酸碱橡胶制成，是过滤器和排水泵之间的连接管，其两端的卡环分别卡在过滤器和排水泵的进水口上，结构如图3.14所示。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 22 图3.14排水泵连接管排水管是一种用橡胶和塑料复合而成的塑料橡胶管，耐酸碱，耐老化，耐高温，抗弯折。它的一端用卡环卡在排水泵的出水口处，另一端有一弯钩，可直接挂在水池边沿，洗衣机里的废液通过排水泵由排水泵管排出机外。4 4 洗衣机节水设计分析洗衣机节水设计分析4.14.1 问题的提出与分析问

29、题的提出与分析我国淡水资源有限,节约用水人人有责。洗衣服在家庭用水中占有相当大的份额,因此节约洗衣机用水十分重要。假设在放入衣物和洗涤剂后洗衣机的运行过程为:加水- 漂洗- 脱水;加水- 漂洗- 脱水;加水- 漂洗- 脱水(称“加水- 漂洗- 脱水”为运行一轮) 。我们需要解决的问题就是在满足一定洗涤效果的条件下,确定一次洗涤衣物所需运无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 23行的轮数和每轮加水量,使总的用水量最少从而达到节水的目的。目前,洗衣机的类型较多,但它们的工作原理基本相同:一方面靠各种机械力(包括水的上下翻滚、涡旋与器壁相撞产生

30、的力) 的作用去污;另一方面这种机械力又加强了洗涤剂对尘污的湿润、乳化、分散、增溶和脱离等基本去污功效。整个洗涤过程,我们可认为洗涤剂能和衣物上的全部尘污充分发生反应,使之乳化为可溶于水的微粒,并且在各轮清洗中,该微粒在各种机械力的作用下均匀扩散到水中。对于衣物的洗涤效果,我们可以分别从洗涤后衣物上尘污的相对含量和绝对含量两方面进行考虑。4.24.2 问题的假设问题的假设根据问题的背景和考虑问题简便起见,我们作如下几点假设:(1) 洗涤剂一次性加入,即洗衣机的整个洗衣过程为一轮洗涤(加洗涤剂) ,多轮清洗(不加洗涤剂)；(2) 洗涤剂的加入量适当,即洗涤剂能与衣物上的全部尘污发生反应,生成溶于

31、水的乳化微团,但不过量,不转变成尘污；(3) 每一轮漂洗中,残留于衣物中的尘污成分都能均匀扩散到水中；(4) 衣物中所含尘污的体积和重量相对于水来说可忽略；(5) 每一轮漂洗后水溶液密度近似取为 1 千克/ 升。4.4. 3 3 模型的建立与求解模型的建立与求解对于衣物的洗涤效果,我们可从衣物洗涤后所含尘污的相对含量进行评价。先给出如下定义:尘污比:第 n 轮漂洗脱水后衣物上所含尘污量与未洗涤前衣物上所含尘污量 m nm0之比,记为 。即 = (4.1)00mmn衣物的尘污程度和洗涤的干净程度本是模糊的概念,为便于评价,我们引入尘污比阈值 ，并认为当时,使达到了洗涤效果。00无无 锡锡 职职

32、业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 24这里先解释一下洗衣机的一个性能参数:脱水率洗涤前干衣物重量与脱水后衣物重量之比值,即 r = (4.2)wdWW式中，r-洗衣机的脱水率，为常数； W 洗涤前干衣物的重量；d W 脱水后衣物的质量。w脱水后衣物所含尘污水溶液的体积为 V = W （） (4.3)cdwWW ddWrWd11r式中，V 脱水后衣物所含水溶液的体积；c 水溶液的容重，取=1kg/L。 根据假设 3 可知第 i 轮漂洗过程中，水溶液所含的尘污量应等于（i-1）轮漂洗脱水后衣物中所含尘污量，于是： m = (4.4)iciciVVVm1递推

33、可得 m = = ncncnVVVm1)(122cncncnVVVVVm = (4.5)1210)()(VVVVVVVVmccncnnc式中 m 第 i 轮漂洗脱水后衣物中所含尘污量（2） ；ini m 为洗涤前衣物所含尘污量。 0洗衣机的用水量跟机器性能有关,有两个限制:(1) 保证洗衣机能正常运转的最小水量 V；min(2) 受洗衣缸容量限制的最大水量 V；max其中保证洗衣机正常运转的最小水量 V与需洗涤衣物的重量有关,可以为满足关min无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 25系： V=a+b (4.6)mindW根据以上分析，我

34、们首先建立模型 I 如下：目标函数 min f = (4.7)niiV1结束条件 V)1 (,max1minmaxminniVVVVVVVcci (4.8)021min)()() 11(cncncdddcVVVVVVKWbWaVrWVf:总的用水量；V ：各轮加水量（1。i)ni 该模型的求解需要洗涤轮数 n 和各轮加水量 V （1，使总用水量 f 最少。i)ni 我们利用求极值的方法，在固定 n 的情况下，求出局部最优解，再以 n 为变量，求出全局最优解。对于一定的 n,根据定理 对于 V x ,x ,有120,mx x ,x , (4.9)12mmxxxmx,21当且仅当时 x =，取等号

35、。1mxx 2对目标函数进行变换 f= ccnniiVnVVVcVVV) 1()()(211有 f ccnCVnVVVVVn) 1()()(21 又由约束条件 021)()(cncncVVVVVV无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 26可得 V 021)()(nccncVVVVV所以 cccnncccncVVnVnVnVnVVVVVnf) 11() 1() 1()()(0021当 V = V + V =时取等号，此时1c2nccnVVV0 min f = n ()-V + V 110ncc(4.10)当视 n 为变量时，(4.10)式对

36、 n 求导： nccnLnVVdndf000)11( ncnLnVdnfd03022 00, 10220dnfdn 又 00220dnfddndfmli可知，f 在 n上单调递减。这说明在没有边界条件限制下，漂洗轮数越多，), 0( 总用水量 f 越少。考虑极限情况：当 n (01)10n时0 有罗必塔法则可求得 Li (4.11)cnVLnfm)1 (0此时 V0,3221nVVVV无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 27事实上，用户要使用水量最小，则要求每一滴水都充分利用，即使脱去的水溶液含污量尽量大，极限情况正说明了这一点。当有边

37、界约束时由 V (4.12)min032VVVVVcncn得 n 0minlnlnVVVCcC令 n 0min0lnlncccVVVV符号“Z”表示取不大于 Z 的最大整数 。当 n=n 且无边界约束时最小用水量为0 f= 0nccnVVn ) 11(000当 n=n +1 时，必然有各轮加水量为,使总用水量最小，为0minV f= 10ncVVnmin0) 1(模型的解与下面两个条件有关 (1)V (4.13)2(max00niVVncni(2)f f (4.14)0n10nf:洗 n 轮无边界约束时第 i 轮加水量总和的用水量(2)；,0niV0n0ni f:洗(n +1）轮第 i 轮加水

38、量和总的用水量(2)。,10niV10n0ni 当条件(1)、(2)同时满足时，模型的解为： n=n0 V =100ncV无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 28 V-VnV200ncVc f = n 0ccnVV ) 11(00当条件(1)(2)不能同时满足时，模型的解为: n=n +10 V =V1cVmin VVnV2min f = (n ) 10cVVmin 模型的结果与实际情况有很多相同之处,但其对洗涤效果采用衣物的尘污比进行评价,有一些不妥之处。因为采用尘污比阈值进行控制,会使原来很脏的衣物洗涤后不能达到用户要求的干净程序;

39、而对较干净的衣物用相同的尘污比阈值进行控制,又没有必要。因此我们考虑采用衣物上尘污的绝对含量评价洗涤效果。设衣物的总表面积为 S ,衣物上的尘污量显然应与其表面积 S 成正比，也与衣物的重量 W 成正比，可设：d m (4.15)SKWd0第 n 轮洗涤后，衣物上尘污可认为均匀分布于表面，与面积 S 成正比。 m (4.16)sn式中：k尘污系数；衣物的单位面积尘污量。则 (4.17)ddnkWskWsMm0 )()(210cncncdndVVVVVVKWmmKW 引入衣物单位面积尘污量阈值并认为当时,达到洗涤效果。建立模型00如下:无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书

40、（论毕业设计说明书（论 文）文） 29目标函数min f = (4.18)niiV1结束条件 V)1 (,max1minmaxminniVVVVVVVcci (4.19) 021min)()() 11(cncncdddcVVVVVVKWbWaVrWV模型的求解方法与模型 I 相同，略。 4.44.4 模型结果的数据比较与应用模型结果的数据比较与应用每次洗涤的衣物量,由资料统计可得如下四个期望值:Wd =1 kg 单身家庭- 次所洗衣量1Wd = 1.5kg 三口之家- 次所洗衣量2d = 2kg 五口之家- 次所洗衣量3Wd = 3kg 洗较重的衣物如毛毯等4衣物的尘污系数K = 0. 05

41、较脏衣物K = 0. 02 一般衣物K = 0. 01 较净衣物123衣物单位面积尘污量阈值 = 0. 00010洗衣机最大用水量取为 V = 50 升max洗衣机脱水率 r = 50 %由数据统计,借助 Mathematical 软件包拟合得洗衣机最小用水量 V = 17. 9515 min+6. 7633Wd 升,模型的求解结果见表 4.1。表 4.1 模型的求解结果 洗涤量尘污比阈值1 kg 1.5 kg2kg3 kg无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 30n=2 n=2n=2n=2 f=49L f=56L f=63L f=76L

42、01. 00 v =25L1 v =28L1 v =31L1v =38L1 n=2 n=2 n=2 n=2 f=49L f=56L f=63L f=82L 005. 00 v =25L1 v =28L1 v =31L1 v =42L1 n=3 n=3n=3n=2 f=74L f=84L f=94L f=115L 0005. 00 v =25L 1 v =28L1 v =31L 1 v =38L1用户根据自己所洗衣物的重量和尘污程度选择相应的洗衣操作程序。模型求解的洗衣机运行程序结果见表 4.2 。表 4.2 模型的求解结果 洗涤量尘污系数1 kg1.5 kg2 kg3 kg n=2n=2n=2

43、n=2f=49Lf=56Lf=63Lf=76Lv =25L1v =28L1v =31L1v =38L1n=2n=2n=2n=2f=49Lf=56Lf=63Lf=82Lv =25L1v =28L1v =31L1v =42L1n=2n=2n=2n=3f=49Lf=56Lf=71Lf=115Lv =25L1v =28L1v =37L1v =38L1从表中数据来看,随衣物的尘污程度和洗衣量的增加,用水量呈增大趋势,这与实际相符。无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 314.54.5 模型的优缺点与改进方向模型的优缺点与改进方向优点: 本模型具普遍

44、适用性, 可根据实际情况确定不同的参数S、K、M , 从而得出相应的洗衣程序。缺点与改进方向: 对洗涤和漂洗衣物的时间只作了比较笼统的定性分析, 其实也可根据实际情况设计出最优的漂洗时间. 若能在考虑洗衣机节水的同时还能与洗衣机的节电、节能、省力、省时、噪声污染等方面进行综合考虑, 应有更符合要求的、更合适于实际需要。模型假设中设衣物上的污物全溶于溶液, 事实上是不可能的. 它应该用洗净度或洗净比来衡量, 并建立与模型有关的数量关系. 为了客观地衡量洗衣效果, 还考虑是否有必要对衣物进行人工搓洗. 在模型中对 的上下限规定。实际上是依赖于洗衣ix机的类型、新旧和被洗衣物的种类、数量、质量和布料

45、等, 而上下限的不同, 有时对洗衣模型的解答会有很大影响.附录K 值确定的参考方法用K 来刻画洗涤效果, 其值可以经实验来测定出. 现在比较通用的标准是用漂洗比来衡量洗净效果. 所谓漂洗比就是指在规定试验条件, 漂清被洗衣物上所含洗涤剂和污垢的能力, 测定漂洗比时常用 2% 的氯化钠溶液代替洗涤液作为原液, 则在一定温度下, C =2%，漂洗比为式中A 表示原液的电导率, B 为漂洗后液体的电导1keABA)(率, e 为自来水的电导率, k = 0.9 为漂洗系数。5上述过程实际上就是k 值的确定过程, 国家规定的数值是一种通用标准, , 1所以B = A 0.9(A - e) , 而溶液在

46、浓度很稀时, 其电导率和浓度的关系为: B=是一个标准的化学公式, 是常数,是溶液的摩尔浓mmmmCC其中,1mC度. 所以, 当期望得到某种洗涤效果时, 可查出值, 从而得出B 值, 由B 又可计算得出 ，对进行单位换算, 可得出漂洗后溶液的百分比浓度 此时K 值也就确mCmCnC定出了, K =/。nC1C无无 锡锡 职职 业业 技技 术术 学学 院院毕业设计说明书（论毕业设计说明书（论 文）文） 32 5 5 总总 结结 经过一个多月的努力，滚筒式洗衣机给排水系统设计进给系统设计论文终于完成 在整个设计过程中，出现过很多的难题，但都在老师和同学的帮助下顺利解决了，在不断的学习过程中我体会到：写论文是一个不断学习的过程，从最初刚写论文时滚筒式洗衣机给排水系统设计认识到最后能够对该设计有深刻的认识，我体会到实践对于学习的重要性，以前只是明白理论，没有经过实践考察，对知识的理解不够明确，通过这次的毕业设计，真正做到理论实际相结合。总之，通过毕业设计,我深刻体会到要做好一个完整的事情，需要有系统的思维方式和方法，对待要解决的问题，要耐心、要善于运用已有的资源来充实自己。同时我也深刻的认识到，在对待