浙江理工大学分数线第二届全国“TRIZ”杯大学生创新方法大赛作品

2020年11月25日发(作者：胡立声)

附件

3

序号：

编码：

第二届全国“

TR IZ

”杯大学生创新方法大赛

作品申报书

作

品

名

称

：

基于

TRIZ

理论的健身洗衣机结构设计

申

报

团

队

：

在路上

所

在

院

校

：

哈尔滨理工大学

类

别：

?

发明制作类

□论文创意类

2013

年“

TRIZ

”杯大学生创新设 计大赛组委会制

1

说

明

1

．申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求详细填写。

2

．

申报者在填写申报作品情况时只需根据项目报名情况填写

A

< p>表，

根据作品

类别（科技发明制作、自然科学类学术论文）分别填写

B1

、

B2

表，根据

TR IZ

理论掌握情况自愿填写

B3

表。所有申报者需详细填写

C

表。

3

．表内项目填写时一 律打印，要求申报者一律按原表复制。

4

．序号、编码 由

2013

年“

TRIZ

”杯大学生创新设计大赛 组委会填写。

5

．所有科技发明制作必须撰写研究报告 ，并将研究报告打印在表

F

处，研究

报告字数在

2000

字左右。

6

．学术论文 、社会调查报告及所附的有关材料必须是中文，用小四号仿宋体

字（正文）打印在

A4

纸上，附于申报书后，论文字数

8000

字以内，< /p>

（文

章版面尺寸：上下

2.5cm

，左右< /p>

2.5cm

）

。

7

．作品申报书须按要求由各学校统一报送。

8

．所有参赛作品必须按规定时间报送。

9

．报送地址：哈尔滨市南岗区南通大街

145

号哈尔 滨工程大学

11

号楼

2039

办公室

邮

编：

150001

电子 版发送到：

trizjingsai@(

邮件题目中注明学校

)

联系电话：

，

（王）

，

（齐）

联

系

人：王茜、齐云鹤

2

A

．团队基本情况

团队名称

在路上

所在院校

哈尔滨理工大学

通信地址

香坊区林园路

4

号

创新方法导师

性

别

身份证

联系电话

E-mail

专业导师

性

别

身份证

联系电话

E-mail

姓

名

鲍国龙

王广越

邮政编码

出生年月

职

称

联系人

QQ

号码

邮政编码

出生年月

职

称

联系人

QQ

号码

专业

材

料

成

型

及

控

制工程

金

属

材

料

金

属

材

料

金

属

材

料

材

料

成

型

及

控

制工程

150040

1979

年

6

月

工程师

王广越

51487107

男

230613

wgyhust@

王广越

150040

1979

年

6

月

工程师

王广越

51487107

男

230613

wgyhust@

性别

男

男

男

男

男

年龄

23

22

24

22

23

联系电话

E-mail

1481371231@

团

队

成

员

邱晨

刘谦

耿海龙

1097836498@

870082412@

504934994@

张立功

1150098651@

学

资

格

认

定

籍

负

责

部

门

意

见

是否为在

2012

年

10

月

1< /p>

日前正式注册的在校全日制非成人教育、非在

职的各类学生（含专科生、本 科生、研究生）

□

是

□

否

若是，其学号是：

负责人签名：

部门盖章：

年

月

日

3

学

校

负

责

部

门

意

见

本作品是否为课外非教学学术科技活动成果

□

是

□

否

负责人签名：

部门盖章：

年

月

日

4

B1

．申报作品情况（科技发明制作）

作

品

全

称

作品分类

基于

TRIZ

理论的健身洗衣机结构设计

（

科技发明制作类

）

当今社会，

人们对环保的要求越来越高，

提倡各种形式的节能减排，

低碳

< br>经济的发展也越来越盛行。

与此同时，

在人们生活水平逐步提高的情况下，

对

健康的要求也越来越高，但普通的健身方式单调乏味，人们往往坚持不 下来，

此外，

由于上班族工作时间繁忙，

洗衣服占据较多 时间，

而且在停电的情况下

洗衣机无法运行因此需要解决动力问题。在生 活中

,

洗衣机的使用频率是相当

的高

,< /p>

其耗电量也很大

,

如果可以采用某种非能源外力来实现洗衣过程

,

比如可

以合理的利用健身自行车、

健身跑步 机等健身器具。

我们在日常的健身锻炼的

同时

,

合理利用这些资源既完成了洗衣的目的

,

又节约了电能。

因 此我们把制造

节能、

健身、

娱乐结合在一起的健身洗衣机 的想法应运而生，

带给人们诸多方

便，所以便于推广使用。

作品设计、

发

创新点：

1< /p>

、把洗衣机和特制健身车巧妙的结合起来，使健身、娱乐、节能有机

的结合 在一起；

明

的

目

的

和

2

、解决了洗衣机在断电的情况下无法使用的局限性；

基本思路，

创

3

、 工作过程中产生的噪音得到了进一步消除；

新点，技术关

4

、该产品在正常工作的时候由衣物、水以及各个零部件之间产生的

< br>键和主要技术

摩擦力将通过传动装置反馈到人体上去，从而实现健身的效果；

指标

5

、该产品结构简单、外观优美、成本较低；

技术关键：

1

、健身洗衣机传动系统的稳定性和安全性；

2

、健身自行车和洗衣机与传动系统的衔接；

3

、速度的有效控制；

主要技术指标：

1

、人在健身的同时能使洗衣机达到正常洗衣和脱水的速度；

2

、传动比的设计；

3

、轮形飞轮的选择和设计

5

研究目前开发出的健身洗衣机，发现普遍两个问题：

（

1

）噪声大，振动剧烈

（

2

）不具备脱水功能

对于问题（

1

）

，当洗衣机进行洗衣和脱水工作的同时， 由于体力下降等原因导

致输出力矩不平稳，从而致使滚筒的转速不稳定，产生噪音和振动 ，即产生有

害作用。系统中同时存在有效作用和有害作用，即系统的模型不完善；对于问

题（

2

）

，造成健身洗衣机不具备脱水功 能的原因在于脱水过程的运动状态不同

于洗衣过程，即洗衣过程需要间歇的往复运动，而 脱水过程需要高速的离心运

动。从中可提取出速度的快与慢构成了一组物理冲突。经过分 析，问题（

1

）

（

2

）

< p>
被转化为

TRIZ

理论中的不完善物场模型和物理冲突问题。

对不完 整的物场模型，在进行分析后可得其现在物场模型如下图所示，其中

S1

为滚筒轴，

S2

为链轮。

针对上图模型 中由滚筒产生的振动有害作用，可以引入

S3

来消除有害效应，

< br>作

品

发

明

过

即引入 飞轮来调节速度波动。引入

S3

后的物场模型如图

1

所示。

程

中

运

用

到

的

“

TRIZ< /p>

”

理

论

（

详

细

说

明）

对于物 理冲突问题，

采用空间分离原理进行解决，

其对应的发明原理为第

1

、

2

、

3

、

< p>4

、

7

、

13

、

17

、

24

、

26

、

< p>30

条发明原理。其中，发明原理

3

—局部质量

原理的具体描述：

（

1

）将物体或外部环境的同类结构 转换成异类结构；

（

2

）使

物体的不同部 分实现不同的功能；

（

3

）使物体的每一部分处于最有利于其运行

的条件下。考虑到要实现洗衣和脱水两个功能，采用离合器将洗衣和脱水两个

< p>
功能分开来解决速度快

-

慢的物理矛盾。

6

图

1

：

引入

S3

前后的物场模型

科学性：该作品洗衣部分 采用偏心轮曲柄滑块机构，通过摇杆的往复直线运动

带动洗衣桶的正反转，从而实现洗衣 功能；而脱水部分采用带轮机构

来实现脱水过程。人在跑步机上运动以及上述两个部分综 合起来即可

实现健身洗衣机的整体功能。

先进 性：健身自行车和洗衣机本来是两个独立的部分，然而该作品将这两个部

分通过的简洁的 传动系统巧妙的结合起来，实现了能量的再利用，节

约了资源。

一般情况下，当人在骑车健身时，自行车车轮在转动从而

带动传动系统运动的时 候，由于车轮转动的速度变化比较大，会产生

洗衣机滚筒转动的波动很大，容易造成传动 系统和洗衣机的损坏，从

而给用户造成较大的经济损失和安全隐患。而在王建平和王占猛 的作

作品的科学

品中没有体现这一点，此存在着明显的不足和隐 患，我们健身洗衣机

性、

先进性

（应

的车轮采用轮形飞轮形式，极大程度上弥补了速度的波动程度和系统

的安全系数。< /p>

说明与现有技

术相比，该作

品是否具有突

出的实质性技

术特点和显著

< br>进步。请提供

技术性分析说

明和参考文献

资料）和实用

性

实用性：经过分析软 件以及计算得知，该产品完全可以生产出来，并且可以使

人们在健身的同时实现洗衣的功 能，也可以使人们的锻炼过程充满乐

趣与动力。我们对其进行经济性分析有：一般洗衣机 功率在

150-300W

之间，我们取其平均值

225W

计算，假设一人一天锻炼

2h

，则一天可以

节约电能

0.225*2=0.45

（度）

。

技术性特点和进步：该健身洗衣机是近年来发展起来的一种集 健身和洗衣的产

品，它迎合了人们娱乐健身的需求，响应了国家节能减排

的号召，未来的推广前景值得期待。

本产品不能完全替代现有 洗衣机，但是对现有洗衣机的一

种有益补充，为洗衣机未来的发展提供了一个新的思路。

参考文献：

【

1

】新型专利，专利号

2.X

王建平

;

王占猛

【

2

】机械原理（第七版）东南大学机械学学科组，郑文纬

吴克坚主编

作品所处阶

段

技术转让方

式

作品可展

示的形式

（

A

）

A.

实验室阶段

B.

中试阶段

C.

生产阶段

D.

（自填）

专利申请权转让

□

实物、产品

?

模型

?

图纸

□磁盘

?

现场演示

?

图片

?

录像

□样品

7

健身洗衣机的工作流程由进水

,

洗衣

,

排 水

,

和脱水四个过程组成。是在普通

洗衣机的前提下改进 ，洗衣机工作原理相同。健身洗衣机结构采用卧式滚筒型

,

洗衣机内筒门 盖均装有锁紧机构

,

外筒门盖上设有行程开关

,

运 转安全可靠在该

健身洗衣机工作过程中

,

充分利用机械控 制箱来实现以上工作过程。首先人在健

身时启动健身跑步机

,

< p>通过轮系的传动将动力传递到曲柄滑块中，滑块带动齿

条，齿条与洗衣机齿轮机构实 现动力传递。达到设计的功率及其所需工作要求

转速。

使用说明及

该作品的技

术特点和优

势，

请提供该

图

2

：健身洗衣机工作 原理图

如图

2

所示

,< /p>

首先人在自行车运动机上运动做功

,

通过健身机的一级链传动传

作品的适应

递动力给齿轮机构

,

齿轮 带动轴运动。通过换向机构实现运动的分路。洗衣过程

范围及推广

换向到偏心轮一侧与相应齿轮啮合，带动偏心轮机构运动（曲柄滑块机构改装

前景的技 术

的曲柄齿条机构）实现齿条的往返运动，从而带动洗衣机实现往返运动完成洗

涤过程。将换向机构置于左侧与轮系齿轮啮合，带动轮系的运动。轮系（带轮

性说明及市

轮系）齿轮机构将动力传到洗衣机，实现单向运动完成脱水过程。

场分析和经

济效益预测

技术特点和优势：

1

．产品结合健身器和洗衣机的主要功能，实现了健身车和

洗衣机的优势互补；

< p>

2

．以人体能量作为能量来源，实现了能量的有 效利用；

3

．内部结构简单，制造成本低。

技术性说明及市场分析：健身洗衣机是近年来发展起来的一种集健身和洗衣的

产品，它满足了人们娱乐健身的需求，也响应了国家节能减排的号召，而且制

作和生产过程有很大的可操作性，预计不久就可以投入市场。该健身洗衣机是

< p>

在洗衣机的基础上加上了必要的传动系统和改进的健身车，传动结构较简单，

零件损坏后便于更换。与洗衣机和健身车相比，该产品适用范围更广，销售 价

格相对较低，在一般家庭中能得到广泛应用，因此未来的推广前景值 得期待。

经济效益预测：

一 般洗衣机功率在

150-300W

之间，

我们取其平均值

225W

计算，

假设一人一天锻炼

2h

< p>，则一天可以节约电能

0.225*2=0.45

（度）

。< /p>

8