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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 全自動(dòng)洗衣機(jī)多功能教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本作品是一款自主研發(fā)的全自動(dòng)洗衣機(jī)多功能教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。該教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)以教學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中操作的安全性、簡(jiǎn)潔性、方便性為重點(diǎn)，讓學(xué)生更加容易地掌握全自動(dòng)洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)、原理及常見(jiàn)故障檢修。利用本儀器不僅可以完成洗衣機(jī)相關(guān)教學(xué)，而且可以作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)和技能考核的工具。
- 詳細(xì)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(jì)為桌面式實(shí)驗(yàn)箱，采用鋁合金板面板，同時(shí)表面用安全環(huán)保的粘貼式材料裝飾。四個(gè)側(cè)面為門式設(shè)計(jì)，可以打開，便于觀察內(nèi)部結(jié)構(gòu)。實(shí)驗(yàn)箱整體分為工作（上面板）、觀察（四個(gè)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(jī)內(nèi)部，采用角鐵制作的支架，表面噴漆，工作部件通過(guò)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)固定。內(nèi)部將全自動(dòng)洗衣機(jī)（包括波輪式和滾筒式）的共有部件，根據(jù)電氣原理和機(jī)械傳動(dòng)的要求安裝在高強(qiáng)度固定板上，固定板再與支架通過(guò)螺絲連接?？刂撇糠趾凸ぷ鞑糠植扇》蛛x式設(shè)計(jì)，器件通過(guò)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(shí)物圖以及插接線孔等。工作部分器件連接簡(jiǎn)化如圖2，工作面板中心設(shè)有電機(jī)，電機(jī)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(jì)時(shí)采用血壓測(cè)量器件代替水壓控制水位控制器工作，這樣不但使實(shí)驗(yàn)操作更加簡(jiǎn)潔，而且防止因用水操作而出現(xiàn)安全事故。 另外機(jī)箱內(nèi)部還有漏電保護(hù)器、電源連接線路、電容器和電感器等部件，為了方便起見(jiàn)這些輔助部件均安裝在試驗(yàn)箱內(nèi)部底面板上。 二、電氣原理及工作流程 總體來(lái)講，各個(gè)品牌的洗衣機(jī)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(jī)的模型，然后根據(jù)這類洗衣機(jī)的共有特性通過(guò)對(duì)其內(nèi)部電路和連接設(shè)備的簡(jiǎn)化和擴(kuò)展，便可以清楚的展示出一類洗衣機(jī)工作方式和電氣原理。本實(shí)驗(yàn)箱采用XQB46-4603型洗衣機(jī)為模型，綜合考慮了滾筒式和波輪式洗衣機(jī)的共同點(diǎn)，具有良好的代表性，電路圖如圖4。 洗衣機(jī)的這個(gè)工作過(guò)程包括進(jìn)水、洗滌、漂洗、排水、甩干等過(guò)程，各過(guò)程在電腦控制板的控制下自動(dòng)協(xié)調(diào)工作依次進(jìn)行。[3][4] 1.進(jìn)水 閉合安全開關(guān)U5后，按下“啟動(dòng)／暫?！辨I，電腦控制板發(fā)出進(jìn)水信號(hào)，進(jìn)水電磁閥U3通電打開，開始進(jìn)水過(guò)程。當(dāng)桶內(nèi)水位到達(dá)設(shè)定水位時(shí)，水位開關(guān)U4閉合，電腦控制板檢測(cè)到后中止進(jìn)水信號(hào)，進(jìn)水電磁閥U3斷電關(guān)閉，進(jìn)水結(jié)束，進(jìn)入洗滌過(guò)程。 2.洗滌 電腦控制板在預(yù)設(shè)的程序下開始進(jìn)行洗滌，電機(jī)U2正傳反轉(zhuǎn)開關(guān)K2a和K2b依次開閉，控制電動(dòng)機(jī)執(zhí)行“正轉(zhuǎn)→?！崔D(zhuǎn)→?！钡难h(huán)，使離合器帶動(dòng)洗衣桶轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行工作。洗滌結(jié)束后進(jìn)入排水。 3.排水 排水過(guò)程時(shí)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(jìn)行排水。一段時(shí)間后自動(dòng)進(jìn)入漂洗。 4.漂洗 洗衣機(jī)漂洗前先進(jìn)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(jìn)入甩干過(guò)程。 5.甩干 甩干過(guò)程中電腦控制板控制電機(jī)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(bào)警，提示洗衣結(jié)束。 三、結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn) 1.采用簡(jiǎn)化的洗衣機(jī)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(jiǎn)單容易理解的開關(guān)電路代替，使教師和學(xué)生在操作使用時(shí)方便簡(jiǎn)單且容易理解。 2.設(shè)置有兩種工作模式。在教學(xué)模式下不需接線，只需按下控制開關(guān)即可運(yùn)轉(zhuǎn)模擬洗衣機(jī)工作的各個(gè)步驟；在實(shí)驗(yàn)操作模式下，所有接線均斷開，在學(xué)生利用在控制板上的接線插孔進(jìn)行線路連接，達(dá)到理解熟悉洗衣機(jī)工作原理和接線的要求。 3.可以全面模擬全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水洗滌排水和脫水的過(guò)程和常見(jiàn)故障，讓學(xué)生在掌握全自動(dòng)洗衣機(jī)基本工作原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行舉一反三從而達(dá)到事半功倍的教學(xué)和學(xué)習(xí)效果。 4.控制部分和機(jī)械部分分離的設(shè)計(jì)方式，工作板上標(biāo)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(xué)生在根據(jù)電路圖外部接線孔上進(jìn)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(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)。 5.外觀整體為六面立方體結(jié)構(gòu)，四個(gè)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(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程中的機(jī)械連接過(guò)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(dòng)情況。 6.傳統(tǒng)的洗衣機(jī)教學(xué)在說(shuō)明水位控制器的功能時(shí)需要用水提供一定的壓力來(lái)演示高中低水位，在本試驗(yàn)儀中采用血壓計(jì)（圖5）代替水壓控制水位開關(guān)，把血壓計(jì)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(dòng)觸點(diǎn)與常開觸點(diǎn)接觸，接通進(jìn)水電磁閥的電流。采用血壓計(jì)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(yàn)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(jī)工作時(shí)平穩(wěn)安靜且不易漏電；內(nèi)部線路中裝有漏電保護(hù)器，當(dāng)發(fā)生意外時(shí)會(huì)自動(dòng)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(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)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(jī)工作方式、工作原理的教學(xué)，而且可以作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)和技能考核的儀器，考慮到大部分學(xué)生缺乏操作實(shí)際儀器器械的經(jīng)驗(yàn)，且洗衣機(jī)的工作電壓又是較危險(xiǎn)的民用220v電壓，所以本儀器考慮的主要的是操作、演示、實(shí)驗(yàn)等過(guò)程中的安全性、簡(jiǎn)潔性、方便性；此外儀器設(shè)計(jì)時(shí)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(xué)思路和演示方法最大程度的在讓學(xué)生掌握全自動(dòng)洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)、控制電路原理及常見(jiàn)故障檢修，同時(shí)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(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 隨著家電下鄉(xiāng)政策的推行，全自動(dòng)洗衣機(jī)已經(jīng)走進(jìn)千家萬(wàn)戶，擅長(zhǎng)洗衣機(jī)維修與保養(yǎng)人才受到社會(huì)歡迎，為更好的實(shí)現(xiàn)家電類課程，我們開發(fā)設(shè)計(jì)了這款多功能教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀。設(shè)計(jì)主要以教師操作、教學(xué)演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)等過(guò)程中的安全性、方便性、簡(jiǎn)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(xué)思路和演示方法，讓學(xué)生最大程度的掌握全自動(dòng)洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)、控制電路原理及常見(jiàn)故障檢修，同時(shí)確保操作人員的操作安全。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 與現(xiàn)有技術(shù)相比、該作品具有以下特點(diǎn)和進(jìn)步： 1.兩種運(yùn)行模式，教學(xué)實(shí)驗(yàn)工具合二為一，不同于單一教學(xué)或?qū)嶒?yàn)儀器，降低了教學(xué)成本。 2.控制部分和機(jī)械部分分離，并配有工作指示燈，清楚顯示洗衣機(jī)的當(dāng)前工作狀態(tài)，本設(shè)備可以全面模擬全自動(dòng)洗衣機(jī)進(jìn)水、洗滌、排水和脫水的整個(gè)過(guò)程及常見(jiàn)故障。 3.四個(gè)側(cè)面均可打開，內(nèi)部補(bǔ)光，可以方便地觀察洗衣機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)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(dòng)情況。 4.內(nèi)部連接以絕緣材料為主，工作時(shí)平穩(wěn)安靜且不易漏電；線路裝有漏電保護(hù)器，發(fā)生意外時(shí)會(huì)自動(dòng)斷電。 [1] 王書平.全自動(dòng)洗衣機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)考核裝置研發(fā).中國(guó)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(xué)出版社.2009,01 [3] 房齡江,姜守振.全自動(dòng)洗衣機(jī)多功能教學(xué)實(shí)驗(yàn)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2011(26)
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2010年9月在德州舉行的由山東省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主辦的“‘拓普杯’物理創(chuàng)新大賽”中榮獲特等獎(jiǎng) 2011年3月本設(shè)備的相關(guān)論文在山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）發(fā)表
作品所處階段
- 作品基本成型，準(zhǔn)備申請(qǐng)專利
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 獨(dú)占許可
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 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(shí)現(xiàn)均為獨(dú)立完成，具有教學(xué)實(shí)驗(yàn)雙重功能，且操作簡(jiǎn)便、安全，直觀易懂，整體設(shè)計(jì)具有一定的難度。 本設(shè)備采用一種新的模型設(shè)計(jì)的方式來(lái)完成實(shí)物教學(xué)，不僅易于理解、便于觀察和了解洗衣機(jī)設(shè)計(jì)制造的一般規(guī)律和方法，而且可以更好的讓學(xué)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(dòng)洗衣機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 當(dāng)前在國(guó)內(nèi)只有少數(shù)幾家廠商生產(chǎn)洗衣機(jī)的相關(guān)教學(xué)儀器，遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)日趨增長(zhǎng)的需求，所以預(yù)計(jì)本設(shè)備會(huì)有良好的市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。
同類課題研究水平概述
- 洗衣機(jī)從20世紀(jì)80年代初期開始進(jìn)入中國(guó)家庭，洗衣機(jī)的總體發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)不斷進(jìn)步的過(guò)程。整個(gè)過(guò)程中洗衣機(jī)的自動(dòng)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(jī)由簡(jiǎn)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(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，社會(huì)整體對(duì)洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)、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(dòng)洗衣機(jī)品牌型號(hào)繁多，技術(shù)含量日益提高，人們對(duì)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(jī)教學(xué)工具往往局限在實(shí)物洗衣機(jī)教學(xué)的范圍內(nèi)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)很少有專門的廠家生產(chǎn)洗衣機(jī)教學(xué)的相關(guān)設(shè)備；同時(shí)由于各個(gè)洗衣機(jī)生產(chǎn)廠家處于技術(shù)保密以及設(shè)計(jì)等多方面的考慮，各種接線連接和功能結(jié)構(gòu)等各個(gè)方面各有特點(diǎn)，因此相關(guān)課程的教師需要花費(fèi)大量時(shí)間熟悉洗衣機(jī)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(xué)帶來(lái)極大的不便，而且造成一些資金經(jīng)費(fèi)不充裕的學(xué)校因無(wú)法購(gòu)買采用新技術(shù)的洗衣機(jī)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(duì)洗衣機(jī)的教學(xué)工具的進(jìn)行設(shè)計(jì)、創(chuàng)新和改進(jìn)的要求十分迫切。
