“活塞式”洗衣机的创新设计

任成高　宁朝阳　杨　红

洗衣机作为一种常用电器，在家庭中被广泛使用。目前洗衣机主要有三种，即波轮式洗衣机、搅拌式洗衣机和滚筒式洗衣机。我国最常见的是波轮式洗衣机，但它耗电、耗水、衣物易缠绕、清洁性不佳，而且对衣物的磨损较大。为解决此类问题，我们开发出一种新型“活塞式”洗衣机，它无论从洗衣原理还是工作方式都有别于上述三种洗衣机，而且具有结构简单，节水节电，造价低廉和洗衣效果优异的特点。

1工作原理

“活塞式”洗衣机的运动是模拟用棒槌捶打衣服、用脚踩洗衣服和用手揉挤衣服等人工洗衣过程。“活塞式”洗衣机的工作原理是通过曲柄滑块机构将电动机的旋转运动变成滑块带动“活塞”的上下往复直线运动。通过“活塞”带动衣服在桶内快速地上下运动，此过程中衣服被水强烈地冲刷；当“活塞”运动到弹性活动桶底时，与桶底面板柔性地挤压衣服，衣服内的水在挤压作用下穿过织孔，迅速冲挤出来并带走污渍；再将衣服提起蓬松再次挤压，在提起过程中，衣服表面在水流冲刷作用下，再一次洗涤并带走污渍；在重力、活塞拉力或者压力以及水的浮力作用下，此冲刷方式相当均匀，衣服不易缠绕并能洗净衣服每个角落。如此循环往复。

2结构设计

根据上述工作原理，本创新作品结构组成主要包含：支架、活动箱、洗衣桶、活塞、活塞传动系统、脱水传动系统和挂衣装置，其中洗衣桶通过轴、端盖、轴承、轴承座连接在活动箱上，活塞传动系统和脱水传动系统设置在支架上，活塞传动系统与活塞相连，活塞上设有挂衣装置。

本创新作品的总装图如图1所示。其中洗衣桶3、通过轴21、端盖30、轴承22、轴承座23连接在活动箱上；活塞电机5、曲柄6、连杆7、导杆8、滑块9和活塞杆10构成活塞传动系统，导杆8固定在支架1上，曲柄6与连杆7活动连接，滑块9套在导杆8上，滑块9分别与连杆7和活塞杆10固定连接；脱水电机11、齿轮12、空心齿轮轴13、轴承座14、空心拨杆15和拨盘16构成脱水传动系统，空心齿轮轴13与支架1通过轴承座14相连，空心齿轮轴13上开有一段槽17，空心拨杆15位于空心齿轮轴13内，空心拨杆15上有一凸块18，凸块18嵌入槽17内，空心拨杆15的一端固定拨盘16，拨盘16可对应嵌入洗衣桶3的缺口19，活塞杆10穿过空心拨杆15；挂衣装置为设置在活塞4上的夹子20。

洗衣时，活塞电机5工作，带动焊接在电机轴上的曲柄6运动，因为曲柄6和连杆7铰接，连杆7与滑块9也是铰接，使得滑块9沿着导杆8上下运动。活塞杆10的一端固定在滑块9上，另一端固定在活塞4上。因此活塞4可实现往复运动。活塞4最低点可以挤压洗衣桶3底部，最高点可以从桶中完全出来，便于洗衣和挂衣。活塞4上设有夹子20，可以挂衣。在桶底部有装有弹簧的缓冲板24，可以与运动的活塞4实现挤压，并模拟柔性搓揉。

洗衣机脱水时，脱水、电机11工作，通过齿轮12传动，带动与它过盈配合的空心齿轮轴13运动。该空心齿轮轴13上面开了一段槽17，空心齿轮轴13内有一空心拨杆15，拨杆15上设有一小凸块18。

空心齿轮轴13由此带动拨杆15一起旋转运动。同时拨杆15也可上下运动。拨杆15下面焊接一拨盘16，由于拨盘16可对应嵌入洗衣桶3的缺口19，所以通过拨盘16可带动洗衣桶3旋转运动，实现脱水甩干。

3性能分析

(1)洗衣方式水流运动剧烈程度远远大于普通洗衣机水流剧烈程度，并且其水流方式有两种：第一是水流冲击穿过布料织孔；第二是水流在衣服表面冲刷。而普通洗衣机只有第二种水流方式，第一种水流方式洗涤效果要更好。因此，此洗衣方式洗涤，漂洗更干净。

(2)相比于传统洗衣机，其机构部件简化，因而生产成本降低，价格方面利于推广，尤其在学校及农村。

(3)省水，省洗衣粉，其用水量只要淹没衣服即可，由于用水量减少，因而洗衣粉用量相应减少。

4创新点

在设计“活塞式”洗衣机的过程中，我们打破常规思维的惯例，追求新的功能原理、新方案、新结构、新造型等，在求异和突破中体现创新，其创新点主要有：(1)采用“活塞”提起、挤压原理，衣服不成团、冲洗更干净；(2)采用夹子自动夹紧放开衣服，使用更方便；(3)活动抽屉式提取衣服，外观可做成像冰箱一样，漂亮美观；(4)用电量只相当于普通洗衣机的60％左右。