從洗衣機(jī)的發(fā)展看優(yōu)化設(shè)計(jì)

楊越+楊玉芳+魏德良

摘 要：本文通過(guò)分析歷史上洗衣機(jī)的發(fā)展歷程，從洗衣方式、動(dòng)力選擇、洗衣功能控制、使用人性化等方向來(lái)分析洗衣機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)歷程，進(jìn)而總結(jié)出一般的產(chǎn)品上設(shè)計(jì)優(yōu)化的過(guò)程。

關(guān)鍵詞：洗衣機(jī)動(dòng)力設(shè)計(jì)；人性化設(shè)計(jì)；洗衣機(jī)功能控制；設(shè)計(jì)優(yōu)化

在家用電器中，洗衣機(jī)占有十分重要的地位，已經(jīng)成為家庭必不可少的家用電器。它可以洗滌家中所有纖維制品，減輕繁重的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省大量的勞動(dòng)時(shí)間。洗衣機(jī)的功能除了沖水西醫(yī)的基本功能外，還要考慮脫水甩干、耗時(shí)、耗電、耗水、噪聲，以及衣服的種類多樣性。什么樣的洗衣機(jī)才是最優(yōu)的洗衣機(jī)？我們從洗衣方式、動(dòng)力選擇、洗衣功能控制、使用人性化來(lái)分析洗衣機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)歷程。

1 洗衣機(jī)動(dòng)力設(shè)計(jì)的優(yōu)化

1858年，一個(gè)叫漢密爾頓·史密斯的美國(guó)人在匹茲堡制成了世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)。該洗衣機(jī)的主件是一只圓桶，桶內(nèi)裝有一根帶有槳葉的主軸。軸是通過(guò)搖動(dòng)和它相連的曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的。同年史密斯取得了這臺(tái)洗衣機(jī)的專利權(quán)。但這卻標(biāo)志著新機(jī)器洗衣的開端。次年在德國(guó)出現(xiàn)了一種用搗衣杵作為攪拌器的洗衣機(jī)。19世紀(jì)末期的洗衣機(jī)已經(jīng)發(fā)展到一只用手柄轉(zhuǎn)動(dòng)的八角形洗衣缸，洗衣時(shí)缸內(nèi)放入熱肥皂水，衣服洗凈后，由軋液裝置把衣服擠干，這套裝置的問(wèn)世，讓那些為提高生活效率而苦事冥想的人士大受啟發(fā)，洗衣機(jī)的改進(jìn)過(guò)程大大加快。但這種洗衣機(jī)通過(guò)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，傳動(dòng)效率不高，使用者很累。

1922年美國(guó)瑪塔依格公司改造了洗衣機(jī)的洗滌結(jié)構(gòu)，把拖動(dòng)式改為攪拌式，使洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)固定下來(lái)，這也就是第一臺(tái)攪拌式洗衣機(jī)的誕生。這種洗衣機(jī)是在桶中心裝上一個(gè)立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)立軸，進(jìn)行周期性的正反擺動(dòng)，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此去除污垢。由此洗衣機(jī)開始了臥軸和立軸之分。

2 洗衣方式的優(yōu)化

隨著工業(yè)化的加速，世界各國(guó)也加快了洗衣機(jī)研制的步伐。英國(guó)研制并推出了一種噴流式洗衣機(jī)，它是靠筒體一側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強(qiáng)烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻轉(zhuǎn)，洗凈衣物。20世紀(jì)50年代，日本在引進(jìn)英國(guó)噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上，三洋公司首次推出單筒波輪式洗衣機(jī)，波輪式洗衣機(jī)工作時(shí)則是通過(guò)程序設(shè)定，波輪先連續(xù)一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，間歇一段后，再反方向轉(zhuǎn)動(dòng)，以此產(chǎn)生連續(xù)的回轉(zhuǎn)水流。也就是從這時(shí)起，洗衣機(jī)的3中工作方式即滾筒式、攪拌式和波輪式開始確立了。

在21世紀(jì)初，專家指出自洗衣機(jī)問(wèn)世以來(lái)3類洗衣機(jī)三分天下。但滾筒洗衣機(jī)洗滌時(shí)間長(zhǎng)，洗凈度相對(duì)較低；波輪洗衣機(jī)磨損較大，易纏繞、洗凈率不高。松下洗衣機(jī)專家在長(zhǎng)期的研究實(shí)踐后推出龍卷風(fēng)離心式洗衣機(jī)。由于他不摩擦不摔打，因而它具有不纏繞，不磨損，不變形的三大特點(diǎn)，徹底解決了以往洗衣機(jī)洗衣纏繞、磨損與變形的難題。

3 洗衣功能控制的優(yōu)化

第一臺(tái)自動(dòng)洗衣機(jī)于1937年問(wèn)世，這是一種前置式自動(dòng)洗衣機(jī)。靠一根水平的軸帶動(dòng)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。20世紀(jì)70年代后期，日本推出微機(jī)控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)，完成了洗衣機(jī)由機(jī)械—電動(dòng)程序控制到計(jì)算機(jī)化控制的過(guò)渡。

20世紀(jì)80年代，模糊控制開始應(yīng)用于洗衣機(jī)，式洗衣機(jī)在工作是更加稱心如意，并實(shí)現(xiàn)了家用電器控制方式上的高度自動(dòng)化。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，電機(jī)調(diào)速控制技術(shù)的進(jìn)步式洗衣機(jī)解決了寬范圍調(diào)速比的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)問(wèn)題，之后，又由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步，在日本最先推出了電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式洗衣機(jī)，省去了，繁瑣的齒輪傳動(dòng)及變速機(jī)構(gòu)，代之以驅(qū)動(dòng)電路直接驅(qū)動(dòng)、調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)方式上的革命。

4 洗衣機(jī)使用人性化

4.1 外形方面

Na—v80GD斜式滾筒洗衣機(jī)創(chuàng)造性地將滾筒洗衣機(jī)的前開門傾斜了30度，變?yōu)樾毕蜷_門，內(nèi)部滾筒的中心軸也跟著由水平方向做了30度的傾斜。這樣的設(shè)計(jì)，使得任何人在任何情況下，可以平等、安全、方便地使用洗衣機(jī)。傾斜的開門可以讓高個(gè)子不必蹲在洗衣機(jī)旁邊取放衣物，矮個(gè)子甚至坐輪椅的殘疾人也能夠容易取放衣服，非常人性化。另外，由于放入口較大而且開口斜向上方，所以使用者可以輕松的觀察到洗衣機(jī)內(nèi)部的洗滌情況。

4.2 人機(jī)方面

共用性設(shè)計(jì)還體現(xiàn)在簡(jiǎn)易操作的面板、無(wú)棱角的外觀和洗滌烘干功能一體化。與斜式滾筒設(shè)計(jì)相呼應(yīng)，其操作面板也傾斜向上，以自然站立的姿勢(shì)就可一目了然。洗衣機(jī)面板的按鈕設(shè)計(jì)得非常簡(jiǎn)易明了，任何人都可以方便進(jìn)行操作。洗衣機(jī)的開關(guān)門按鈕設(shè)計(jì)的非常大，方便操控。洗衣機(jī)其他的操作按鈕也采用了自由選擇方式，可以方便簡(jiǎn)單地設(shè)定所需功能，不同的按鈕采用不同的顏色來(lái)加以區(qū)分，不會(huì)出現(xiàn)誤操作的情況。

4.3 性能方面

要將滾筒角度傾斜30度并不是一件簡(jiǎn)單的事，需要克服許多技術(shù)難題。NA—V80GD斜式滾筒洗衣機(jī)采用了類似汽車使用的高級(jí)減震系統(tǒng)，對(duì)驅(qū)動(dòng)部位做了特別的支撐，控制高速旋轉(zhuǎn)中的斜筒平衡。同時(shí)為了保持平靜和安靜，在洗衣機(jī)上裝備了DD（直流驅(qū)動(dòng)）變頻電機(jī)，更好地控制斜桶的旋轉(zhuǎn)，大幅度減輕了噪聲和振動(dòng)。此外，通過(guò)尖端的滾筒旋轉(zhuǎn)控制技術(shù)，防止衣物倒向一側(cè)，以減輕晃動(dòng)和振動(dòng)。

5 總結(jié)

從前面的多個(gè)個(gè)例看到，優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在一定條件下（包括各種設(shè)計(jì)因素）所得到的最佳設(shè)計(jì)。它可以保證產(chǎn)品具有良好的性能，減輕自重或體積、降低工程造價(jià)、提高工作效率。優(yōu)化問(wèn)題就是緊緊圍繞優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)、設(shè)計(jì)變量、約束條件這三個(gè)要素展開的。優(yōu)化目標(biāo)可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)，優(yōu)化變量可以是一個(gè)，也可以是多個(gè)變量。這里的約束條件反應(yīng)了設(shè)計(jì)中必須要保證的一些條件。

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