從洗衣機的發展看優化設計

楊越+楊玉芳+魏德良

摘 要：本文通過分析歷史上洗衣機的發展歷程，從洗衣方式、動力選擇、洗衣功能控制、使用人性化等方向來分析洗衣機的優化設計歷程，進而總結出一般的產品上設計優化的過程。

關鍵詞：洗衣機動力設計；人性化設計；洗衣機功能控制；設計優化

在家用電器中，洗衣機占有十分重要的地位，已經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，減輕繁重的勞動強度，節省大量的勞動時間。洗衣機的功能除了沖水西醫的基本功能外，還要考慮脫水甩干、耗時、耗電、耗水、噪聲，以及衣服的種類多樣性。什么樣的洗衣機才是最優的洗衣機？我們從洗衣方式、動力選擇、洗衣功能控制、使用人性化來分析洗衣機的優化設計歷程。

1 洗衣機動力設計的優化

1858年，一個叫漢密爾頓·史密斯的美國人在匹茲堡制成了世界上第一臺洗衣機。該洗衣機的主件是一只圓桶，桶內裝有一根帶有槳葉的主軸。軸是通過搖動和它相連的曲柄轉動的。同年史密斯取得了這臺洗衣機的專利權。但這卻標志著新機器洗衣的開端。次年在德國出現了一種用搗衣杵作為攪拌器的洗衣機。19世紀末期的洗衣機已經發展到一只用手柄轉動的八角形洗衣缸，洗衣時缸內放入熱肥皂水，衣服洗凈后，由軋液裝置把衣服擠干，這套裝置的問世，讓那些為提高生活效率而苦事冥想的人士大受啟發，洗衣機的改進過程大大加快。但這種洗衣機通過機構傳動，傳動效率不高，使用者很累。

1922年美國瑪塔依格公司改造了洗衣機的洗滌結構，把拖動式改為攪拌式，使洗衣機的結構固定下來，這也就是第一臺攪拌式洗衣機的誕生。這種洗衣機是在桶中心裝上一個立軸，在立軸下端裝有攪拌翼，電動機帶動立軸，進行周期性的正反擺動，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦，以此去除污垢。由此洗衣機開始了臥軸和立軸之分。

2 洗衣方式的優化

隨著工業化的加速，世界各國也加快了洗衣機研制的步伐。英國研制并推出了一種噴流式洗衣機，它是靠筒體一側的運轉波輪產生的強烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內不斷翻轉，洗凈衣物。20世紀50年代，日本在引進英國噴流式洗衣機的基礎上，三洋公司首次推出單筒波輪式洗衣機，波輪式洗衣機工作時則是通過程序設定，波輪先連續一個方向轉動，間歇一段后，再反方向轉動，以此產生連續的回轉水流。也就是從這時起，洗衣機的3中工作方式即滾筒式、攪拌式和波輪式開始確立了。

在21世紀初，專家指出自洗衣機問世以來3類洗衣機三分天下。但滾筒洗衣機洗滌時間長，洗凈度相對較低；波輪洗衣機磨損較大，易纏繞、洗凈率不高。松下洗衣機專家在長期的研究實踐后推出龍卷風離心式洗衣機。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，徹底解決了以往洗衣機洗衣纏繞、磨損與變形的難題。

3 洗衣功能控制的優化

第一臺自動洗衣機于1937年問世，這是一種前置式自動洗衣機。靠一根水平的軸帶動的缸可容納4000克衣服。衣服在注滿水的缸內不停地上下翻滾，使之去污除垢。20世紀70年代后期，日本推出微機控制的全自動洗衣機，完成了洗衣機由機械—電動程序控制到計算機化控制的過渡。

20世紀80年代，模糊控制開始應用于洗衣機，式洗衣機在工作是更加稱心如意，并實現了家用電器控制方式上的高度自動化。進入20世紀90年代，電機調速控制技術的進步式洗衣機解決了寬范圍調速比的轉速變換與調節問題，之后，又由于電機驅動技術的進步，在日本最先推出了電機直接驅動式洗衣機，省去了，繁瑣的齒輪傳動及變速機構，代之以驅動電路直接驅動、調速，實現了洗衣機驅動方式上的革命。

4 洗衣機使用人性化

4.1 外形方面

Na—v80GD斜式滾筒洗衣機創造性地將滾筒洗衣機的前開門傾斜了30度，變為斜向開門，內部滾筒的中心軸也跟著由水平方向做了30度的傾斜。這樣的設計，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。傾斜的開門可以讓高個子不必蹲在洗衣機旁邊取放衣物，矮個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內部的洗滌情況。

4.2 人機方面

共用性設計還體現在簡易操作的面板、無棱角的外觀和洗滌烘干功能一體化。與斜式滾筒設計相呼應，其操作面板也傾斜向上，以自然站立的姿勢就可一目了然。洗衣機面板的按鈕設計得非常簡易明了，任何人都可以方便進行操作。洗衣機的開關門按鈕設計的非常大，方便操控。洗衣機其他的操作按鈕也采用了自由選擇方式，可以方便簡單地設定所需功能，不同的按鈕采用不同的顏色來加以區分，不會出現誤操作的情況。

4.3 性能方面

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

5 總結

從前面的多個個例看到，優化設計就是在一定條件下（包括各種設計因素）所得到的最佳設計。它可以保證產品具有良好的性能，減輕自重或體積、降低工程造價、提高工作效率。優化問題就是緊緊圍繞優化設計的目標、設計變量、約束條件這三個要素展開的。優化目標可以是一個，也可以是多個，優化變量可以是一個，也可以是多個變量。這里的約束條件反應了設計中必須要保證的一些條件。

參考文獻

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