基本信息
- 項目名稱：
- 全自動洗衣機多功能教學實驗儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本作品是一款自主研發(fā)的全自動洗衣機多功能教學實驗設(shè)備。該教學實驗設(shè)備設(shè)計以教學實驗過程中操作的安全性、簡潔性、方便性為重點，讓學生更加容易地掌握全自動洗衣機的結(jié)構(gòu)、原理及常見故障檢修。利用本儀器不僅可以完成洗衣機相關(guān)教學，而且可以作為學生實驗實習和技能考核的工具。
- 詳細介紹：
- 一、外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 1.外觀結(jié)構(gòu) 本儀器外觀設(shè)計為桌面式實驗箱，采用鋁合金板面板，同時表面用安全環(huán)保的粘貼式材料裝飾。四個側(cè)面為門式設(shè)計，可以打開，便于觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)。實驗箱整體分為工作（上面板）、觀察（四個側(cè)面）和控制（前面板）三部分，工作部分表面印有電路原理圖，另外有模擬洗衣桶和波輪的彩色圓盤。 2.內(nèi)部結(jié)構(gòu) 洗衣機內(nèi)部，采用角鐵制作的支架，表面噴漆，工作部件通過高強度結(jié)構(gòu)固定。內(nèi)部將全自動洗衣機（包括波輪式和滾筒式）的共有部件，根據(jù)電氣原理和機械傳動的要求安裝在高強度固定板上，固定板再與支架通過螺絲連接?？刂撇糠趾凸ぷ鞑糠植扇》蛛x式設(shè)計，器件通過引線將線路引到前側(cè)面內(nèi)部的控制板上，控制板（圖3）表面有控制開關(guān)、工作指示燈、實物圖以及插接線孔等。工作部分器件連接簡化如圖2，工作面板中心設(shè)有電機，電機的一側(cè)設(shè)有離合器，離合器另一側(cè)是排水三通閥和牽引器。設(shè)計時采用血壓測量器件代替水壓控制水位控制器工作，這樣不但使實驗操作更加簡潔，而且防止因用水操作而出現(xiàn)安全事故。 另外機箱內(nèi)部還有漏電保護器、電源連接線路、電容器和電感器等部件，為了方便起見這些輔助部件均安裝在試驗箱內(nèi)部底面板上。 二、電氣原理及工作流程 總體來講，各個品牌的洗衣機雖然控制板和內(nèi)部連線分布不完全一樣，但其基本的工作原理基本是相同的，所以只要選取一種洗衣機的模型，然后根據(jù)這類洗衣機的共有特性通過對其內(nèi)部電路和連接設(shè)備的簡化和擴展，便可以清楚的展示出一類洗衣機工作方式和電氣原理。本實驗箱采用XQB46-4603型洗衣機為模型，綜合考慮了滾筒式和波輪式洗衣機的共同點，具有良好的代表性，電路圖如圖4。 洗衣機的這個工作過程包括進水、洗滌、漂洗、排水、甩干等過程，各過程在電腦控制板的控制下自動協(xié)調(diào)工作依次進行。[3][4] 1.進水 閉合安全開關(guān)U5后，按下“啟動／暫?！辨I，電腦控制板發(fā)出進水信號，進水電磁閥U3通電打開，開始進水過程。當桶內(nèi)水位到達設(shè)定水位時，水位開關(guān)U4閉合，電腦控制板檢測到后中止進水信號，進水電磁閥U3斷電關(guān)閉，進水結(jié)束，進入洗滌過程。 2.洗滌 電腦控制板在預(yù)設(shè)的程序下開始進行洗滌，電機U2正傳反轉(zhuǎn)開關(guān)K2a和K2b依次開閉，控制電動機執(zhí)行“正轉(zhuǎn)→?！崔D(zhuǎn)→停”的循環(huán)，使離合器帶動洗衣桶轉(zhuǎn)動進行工作。洗滌結(jié)束后進入排水。 3.排水 排水過程時電腦控制板控制牽引器工作，排三通閥在牽引器U1的作用下打開，進行排水。一段時間后自動進入漂洗。 4.漂洗 洗衣機漂洗前先進水，水滿后按預(yù)設(shè)程序執(zhí)行漂洗。漂洗程序結(jié)束后再把水排干，進入甩干過程。 5.甩干 甩干過程中電腦控制板控制電機U2高速正轉(zhuǎn)，衣物在洗衣桶內(nèi)靠離心力甩干。 甩干結(jié)束后電腦控制板上蜂鳴器報警，提示洗衣結(jié)束。 三、結(jié)構(gòu)功能特點 1.采用簡化的洗衣機內(nèi)部結(jié)構(gòu)，省略了一些不必要的部件和連接控制，轉(zhuǎn)而采用簡單容易理解的開關(guān)電路代替，使教師和學生在操作使用時方便簡單且容易理解。 2.設(shè)置有兩種工作模式。在教學模式下不需接線，只需按下控制開關(guān)即可運轉(zhuǎn)模擬洗衣機工作的各個步驟；在實驗操作模式下，所有接線均斷開，在學生利用在控制板上的接線插孔進行線路連接，達到理解熟悉洗衣機工作原理和接線的要求。 3.可以全面模擬全自動洗衣機進水洗滌排水和脫水的過程和常見故障，讓學生在掌握全自動洗衣機基本工作原理的基礎(chǔ)上進行舉一反三從而達到事半功倍的教學和學習效果。 4.控制部分和機械部分分離的設(shè)計方式，工作板上標有內(nèi)部電路圖，操作板上則是以示意圖的形式顯示內(nèi)部器件和接口，讓學生在根據(jù)電路圖外部接線孔上進行電路連接，并且控制板上有工作指示燈，可以清楚的顯示洗衣機的當前工作狀態(tài)。 5.外觀整體為六面立方體結(jié)構(gòu)，四個側(cè)面均可打開，內(nèi)部有照明電路，可以方便地觀察洗衣機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作過程中的機械連接過程；工作板有模擬圓盤做的波輪和洗衣桶，可以表示出波輪和洗衣桶的轉(zhuǎn)動情況。 6.傳統(tǒng)的洗衣機教學在說明水位控制器的功能時需要用水提供一定的壓力來演示高中低水位，在本試驗儀中采用血壓計（圖5）代替水壓控制水位開關(guān)，把血壓計的橡膠管與水位控制器的氣壓口相連，擠壓橡膠握柄充氣，水位控制器的橡膠膜在一定氣壓下膨脹，內(nèi)部的動觸點與常開觸點接觸，接通進水電磁閥的電流。采用血壓計不僅安全可靠，而且可以顯示壓力（代替水壓）大小。 7.在本試驗箱內(nèi)部，連接部分以絕緣塑料材料為主，由于絕緣塑料較鐵制品擁有較好的彈性而且電絕緣，所以洗衣機工作時平穩(wěn)安靜且不易漏電；內(nèi)部線路中裝有漏電保護器，當發(fā)生意外時會自動斷電，外部接線孔采用絕緣材料包裹的安全插線接口，確保實驗實習人員的人身安全。 利用本儀器不僅可以完成日常關(guān)于洗衣機工作方式、工作原理的教學，而且可以作為學生實驗實習和技能考核的儀器，考慮到大部分學生缺乏操作實際儀器器械的經(jīng)驗，且洗衣機的工作電壓又是較危險的民用220v電壓，所以本儀器考慮的主要的是操作、演示、實驗等過程中的安全性、簡潔性、方便性；此外儀器設(shè)計時也十分注重操作方法和使用方法的創(chuàng)新性，以求用新的教學思路和演示方法最大程度的在讓學生掌握全自動洗衣機的結(jié)構(gòu)、控制電路原理及常見故障檢修，同時確保操作人員的操作安全。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 隨著家電下鄉(xiāng)政策的推行，全自動洗衣機已經(jīng)走進千家萬戶，擅長洗衣機維修與保養(yǎng)人才受到社會歡迎，為更好的實現(xiàn)家電類課程，我們開發(fā)設(shè)計了這款多功能教學實驗儀。設(shè)計主要以教師操作、教學演示和學生實驗等過程中的安全性、方便性、簡潔性、清晰性為主，十分注重操作方法和使用方法的創(chuàng)新性，以求用新的教學思路和演示方法，讓學生最大程度的掌握全自動洗衣機的結(jié)構(gòu)、控制電路原理及常見故障檢修，同時確保操作人員的操作安全。
科學性、先進性
- 與現(xiàn)有技術(shù)相比、該作品具有以下特點和進步： 1.兩種運行模式，教學實驗工具合二為一，不同于單一教學或?qū)嶒瀮x器，降低了教學成本。 2.控制部分和機械部分分離，并配有工作指示燈，清楚顯示洗衣機的當前工作狀態(tài)，本設(shè)備可以全面模擬全自動洗衣機進水、洗滌、排水和脫水的整個過程及常見故障。 3.四個側(cè)面均可打開，內(nèi)部補光，可以方便地觀察洗衣機內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作過程中的機械運動過程；工作板有模擬波輪和洗衣桶，可以展示波輪和洗衣桶的轉(zhuǎn)動情況。 4.內(nèi)部連接以絕緣材料為主，工作時平穩(wěn)安靜且不易漏電；線路裝有漏電保護器，發(fā)生意外時會自動斷電。 [1] 王書平.全自動洗衣機教學實驗實訓考核裝置研發(fā).中國教育技術(shù)裝備.2009(30) [2] 汪明添,蔡光祥等.家用電器原理與維修.北京:北京航空航天大學出版社.2009,01 [3] 房齡江,姜守振.全自動洗衣機多功能教學實驗儀的設(shè)計與實現(xiàn).山東師范大學學報（自然科學版）.2011(26)
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 2010年9月在德州舉行的由山東省科學技術(shù)協(xié)會主辦的“‘拓普杯’物理創(chuàng)新大賽”中榮獲特等獎 2011年3月本設(shè)備的相關(guān)論文在山東師范大學學報（自然科學版）發(fā)表
作品所處階段
- 作品基本成型，準備申請專利
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 獨占許可
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 本設(shè)備技術(shù)上注重創(chuàng)新性，設(shè)備外觀和相關(guān)功能的實現(xiàn)均為獨立完成，具有教學實驗雙重功能，且操作簡便、安全，直觀易懂，整體設(shè)計具有一定的難度。 本設(shè)備采用一種新的模型設(shè)計的方式來完成實物教學，不僅易于理解、便于觀察和了解洗衣機設(shè)計制造的一般規(guī)律和方法，而且可以更好的讓學生發(fā)散思維，有利于更好的培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，有力的推動洗衣機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 當前在國內(nèi)只有少數(shù)幾家廠商生產(chǎn)洗衣機的相關(guān)教學儀器，遠不能滿足國內(nèi)日趨增長的需求，所以預(yù)計本設(shè)備會有良好的市場前景和經(jīng)濟效益。
同類課題研究水平概述
- 洗衣機從20世紀80年代初期開始進入中國家庭，洗衣機的總體發(fā)展經(jīng)歷了一個不斷進步的過程。整個過程中洗衣機的自動化程度也不斷提高，利用程序控制器、傳感器和模糊邏輯控制技術(shù),使洗衣機由簡單的“能洗衣”，提升到具有高洗凈度、低磨損率、健康型、智能化、等高層次功能。 隨著洗衣機產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，社會整體對洗衣機的設(shè)計、制造、保養(yǎng)、維修人才需求日趨增加，尤其現(xiàn)在使用較多的全自動洗衣機品牌型號繁多，技術(shù)含量日益提高，人們對其制造和維修等都提出了較高的要求。但是現(xiàn)在的洗衣機教學工具往往局限在實物洗衣機教學的范圍內(nèi)，當前國內(nèi)很少有專門的廠家生產(chǎn)洗衣機教學的相關(guān)設(shè)備；同時由于各個洗衣機生產(chǎn)廠家處于技術(shù)保密以及設(shè)計等多方面的考慮，各種接線連接和功能結(jié)構(gòu)等各個方面各有特點，因此相關(guān)課程的教師需要花費大量時間熟悉洗衣機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、線路走向以及工作方式和控制方式，給教學帶來極大的不便，而且造成一些資金經(jīng)費不充裕的學校因無法購買采用新技術(shù)的洗衣機而造成教育水平跟不上技術(shù)的發(fā)展速度的情況，因此對洗衣機的教學工具的進行設(shè)計、創(chuàng)新和改進的要求十分迫切。
