1、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 2011 长安大学 ChangAn University2目 录一 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 2
2、1 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2011 长安大学 ChangAn University3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（washing machine/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
3、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 32011 长安大学 ChangAn University4（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
4、 ）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
5、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
6、 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“单 槽 式 ”和 “双 槽 式 ”2011 长安大学 ChangAn University5滚筒洗衣机优 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
7、、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 、
8、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 。2011 长安大学 ChangAn University6
9、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
10、 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
11、 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 洗净衣物（黑箱法）2011 长安大学 ChangAn University7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
12、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2011 长安大学 ChangAn University82011 长安大学 ChangAn University92011 长安大学 ChangAn University102011 长安大学 ChangAn University112011 长安大学 ChangAn University12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
13、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供应预处理电能能源处理能源转换支承与定位机械能传动变向转换运动形式机械传动控制产生运动促使水与衣物运动 促进运动水循环 注水2011 长安大学 ChangAn University13容水脱水 定时防溢导流防止逆流防腐分流吸水排水控制容纳衣物容纳水容纳容纳洗涤液减震除噪密封优化提升洗净度指示控制洗衣液用量控制时间定量控制水量类别选择调控开关连接支承防护附加件色彩造型材料尺寸选择信息传递特性情感化材料人机关
14、系运动（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。2011 长安大学 ChangAn University14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
15、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供应 插座，跑步机人力，踏板预处理电能 3-5 电容器能源处理能源转换 3-6 电机机械传支承与定位 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，滑动轴承决策 调控 指示容纳衣物容水储存洗涤剂水与衣物的相对运动（黑箱）节水 脱水排水能源传输预处理
16、转换防溢控制机械传动转换为振动 优化（减震，除噪，密封）2011 长安大学 ChangAn University15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 发振子动 控制 9-4 电磁离合器产生运动 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，靠人力驱动促使水与衣物运动 促进运动 1-11 凸筋，45阿基米德螺旋式注水 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
17、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 1-8 绞干机，2-3 绞干轴，6-8 脱水槽，9-7 甩干栏，平衡环脱水 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
18、水口 18-12 叶轮水循环排水控制 16-9 排水阀，17-3 电磁排水阀容纳衣物 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 容纳洗涤液 20-2 洗涤剂槽减震 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，平衡环优化 密封 20-7 密封圈，7-13 箱体，9-5 轴承油封，电磁门锁2011 长安大学 ChangAn U
19、niversity16提升洗净度 1-11 凸筋，20-16 管状加热器指示 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 定时器定量控制洗衣液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，洗涤方式选择调控开关 7-10 转换开关，20-21 电磁进水阀，电磁排水阀操作 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-
20、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 把手造型人机关系安全 童锁3.原理方案组合在功能分析阶段，确定了产品的功能
21、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2011 长安大学 ChangAn University17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(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)蒸汽式水与衣物相对
22、运动（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）13 兼备2011 长安大学 ChangAn University18（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
23、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
24、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。2011 长安大学 ChangAn University19（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。
25、（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3ABC ABC C一般2AB CA AC C A差 B B AB ABC CB总分
26、 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。2011 长安大学 ChangAn University20单位时间内衣物在洗涤液中
27、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
28、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，
29、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2011 长安大学 ChangAn University21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
30、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）
31、 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，2011 长安大学 ChangAn University22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（
32、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）分层多桶洗衣桶放置形式（1）立式放置2011 长安大学 ChangAn University23(1)顶装式滚筒 （2）C 型波轮式（3）过滤波轮水与衣物相对运
33、动（4）泵吸波轮注水方式 （1）顶部进水口+水管架+ （3）底部喷涌水口+ 管架脱水 （1）甩干栏与烘干系统防溢 （1）防溢水水环与溢水口排水 （1）排水泵减振 (1)拉压弹簧和拉杆减震容纳 （1）圆柱形传动 （1）皮带传动系统这个矩阵中的功能元的原理解可以形成：3X1X4X1X1X1X1X1X1X1X1=12 种方案。将剩余 12 种备选方案罗列：方案 1：并列多桶形式+立式放置+滚筒+顶部注入&底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+ 排水泵+ 弹簧减震+ 圆形桶+皮带传动方案 2：并列多桶形式+立式放置+C 型波轮+ 顶部注入&底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+排水泵+ 弹簧减震
34、+圆形桶+皮带传动2011 长安大学 ChangAn University24方案 3：并列多桶形式+立式放置+过滤波轮+顶部注入&底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+排水泵+ 弹簧减震 +圆形桶+皮带传动方案 4：并列多桶形式+立式放置+泵吸波轮+顶部注入&底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+排水泵+ 弹簧减震 +圆形桶+皮带传动方案 5：同心圆桶形+立式放置+ 滚筒 +顶部注入&底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+ 排水泵+ 弹簧减震+ 圆形桶+皮带传动方案 6：同心圆桶形+立式放置+C 型波轮+ 顶部注入&底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+排水泵+弹簧减震 +圆形桶 +
35、皮带传动方案 7：同心圆桶形+立式放置+ 过滤波轮 +顶部注入&底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+排水泵+弹簧减震 +圆形桶 +皮带传动:方案 8：同心圆桶形+立式放置+ 泵吸波轮 +顶部注入&底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+排水泵+弹簧减震 +圆形桶 +皮带传动方案 9：分层桶形+立式放置 +滚筒 +顶部注入&底部喷涌+ 甩干栏&烘干+防溢水口&水环+ 排水泵+弹簧减震+圆形桶 +皮带传动方案 10：分层桶形+立式放置 +C 型波轮 +顶部注入&底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+排水泵+ 弹簧减震+ 圆形桶+皮带传动方案 11：分层桶形+立式放置 +过滤波轮 +顶部注入&
36、底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+ 排水泵+ 弹簧减震+ 圆形桶+皮带传动方案 12：分层桶形+立式放置 +泵吸波轮 +顶部注入&底部喷涌+甩干栏&烘干+防溢水口&水环+ 排水泵+ 弹簧减震+ 圆形桶+皮带传动3.方案筛选 1通过前面的工作，我们得到了洗衣机的 12 种优选方案，现在针对这十二种方案，通过技术、经济、审美性评价，从中再得到较为全面的几个优选方案。2011 长安大学 ChangAn University25（1）权重计算第一级评价项目权重系数计算：（4 分制）表 3-14：第一级评价项目权重系数计算表审美性 经济性 技术性 总分 gi审美性 2 1 3 0.25经济性 2
37、0 2 0.17技术性 3 4 7 0.58总分 12 1第二级，技术指标各个子评价项目权重系数计算：（8 分制）表 3-15：技术指标各个子评价项目权重系数计算表维修性可靠性有效性安全性操作性保养性能源 ki gi维修性1 2 2 3 4 3 15 0.089可靠性7 4 5 5 8 6 35 0.208有效性6 4 4 5 8 5 32 0.190安全性6 3 4 4 6 5 28 0.167操作性5 3 3 4 5 4 24 0.143保养性4 0 0 2 3 3 12 0.0714能源 5 2 3 3 4 5 22 0.131（2）建立洗衣机目标树根据所得个评价目标以及相应权重系数建立
38、洗衣机评价目标树，如表 3-16：表 3-16：洗衣机初选评价目标树第一级评价目标第二级评价目标评价项目 权重系数易于维修、检测（0.17） 0.0087结构简单、便于拆卸（0.58） 0.0299维修性（0.089 ）0.0516零件标准化（0.25） 0.0129危险环节少（0.25） 0.0302传动机构可靠性好（0.58） 0.0699可靠性（0.208 ）0.1206能源利用充分（0.17） 0.0205洗净度较高（0.38） 0.0419传动机构机械效率高（0.33） 0.0364减振除噪效果好(0.08) 0.0088有效性（0.190 ）0.1102损衣率小（0.11） 0.0
39、121技术指标0.58安全性 0.0969 洗衣过程密封性好（0.25） 0.04852011 长安大学 ChangAn University26（0.167 ） 操作安全(0.75) 0.0485操作步骤简单（0.25） 0.0622操作性（0.143 ）0.0829人机关系可靠（0.75） 0.0207清洗方便（0.5） 0.0207保养性（0.0714）0.0414封闭性好（0.5） 0.0207节水（0.5） 0.038能源消耗（0.131 ）0.076节电（0.5） 0.038洁衣工件制造成本少（0.5） 0.0213生产成本（0.25）0.0425洗涤桶制造成本少（0.5） 002
40、13电费开销少(0.25) 0.0319水费开销少(0.58) 0.074经济性0.17实施措施费用（0.75）0.1275维修费用少(0.17) 0.0217形式和功能统一、适应机械设计(0.5)0.0313整体效果（0.25）0.0625空间体量均匀、协调、形状过度合理（0.5）0.0313重要操作控制装置造型合理，并处于最佳工作区域(0.5)0.0725宜人性（0.58）0.145操作件使用方便，符合正常施力范围的要求(0.5)0.0725具有独特风格(0.5) 0.0213审美性0.25型态（0.17）0.0425比例协调、线型风格统一(0.5) 0.0213小组成员根据评价目标树，对
41、所剩 12 种优选方案进行评分，评分表见附件 1。 （附表EXCEL：洗衣机方案评价）（3）原理方案确定通过小组成员打分比较，方案 2 与方案 3 得分最高，但其得分差别不大，无法取舍，需要通过针对各评价指标绘制价值泡面图，从而得到各评价指标加权分值比较均衡，强弱均匀的方案。价值剖面图比较方案 2 与方案 3，如图 3-1。2011 长安大学 ChangAn University27图 3-1 洗衣机方案二，方案三剖面图比较由剖面图可知，方案 2 各指标加权分值较为均衡，故其性能也较稳定，表明方案二的性能更加稳定，所以选定方案二为最终原理方案。（4）原理方案优化通过剖面图可知，评价目标 10：
42、损衣率，与评价目标 11：洗涤过程的封闭性得分较低，需要进行改良优化。（1） 波轮洗衣机的损衣率是波轮形状、转速、安装位置、洗衣桶形状及洗涤运动过程的综合反映。其中影响最大的是波轮的形状，资料显示，将波轮凸缘的横截面设计呈三角形，顶部和底部以较大的圆角圆滑过渡，同时，凸缘宽度逐个变窄，能够降低损衣率。（2） 合理选择洗涤桶的尺寸能够降低损衣率（3） 密封圈结构简单，在水环和甩干栏之间增设密封圈，能提升密封性。2011 长安大学 ChangAn University28（4） 合理设计端盖和机身结合部分，不仅能够方便洗涤时候的操作，还能，提升其封闭性。4.最终方案确定（1）根据所得原理方案提供的
43、内部结构，设计出三个草图方案进行最终方案的选定。通过优化技术方案，设计出以下 3 种候选草案：表 3-17：三种草图方案方案 简介方案一如图 3-2（1） 圆形桶形设计（2） 隐藏式操作面板（3） 透明桶盖设计，可观察衣物洗涤情况（4） 分桶设计，分开洗涤不同衣物（5） 水循环体系，超强节水方案二如图 3-3（1） 多桶设计，可以将衣物分开洗涤。（2） 方形 45 度形体设计，方便放置在墙角（3） 推拉式桶盖，节省操作空间（4） 水可以循环使用，超强节水（5） 人站立的角度为凹入，方便人的操作（6） 分桶设计，分开洗涤不同衣物方案三如图 3-3（1）分桶设计，分开洗涤不同衣物（2）水体可以循环利用2011 长安大学 ChangAn University29方案一2011 长安大学 ChangAn University30方案二
