基于組合創(chuàng)新法的健身型洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)

徐 樂(lè) 邢邦圣 郎超男

（江蘇師范大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇徐州221116）

0 引言

隨著以創(chuàng)新為基礎(chǔ)的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)成為各類產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的核心力量，企業(yè)要想在市場(chǎng)上能夠長(zhǎng)久立足，就必須不斷的進(jìn)行產(chǎn)品創(chuàng)新，開發(fā)新的產(chǎn)品。 在20 世紀(jì)50 年代以前，產(chǎn)品的創(chuàng)新多數(shù)是依靠一種新技術(shù)的出現(xiàn)。 而在此之后，產(chǎn)品的創(chuàng)新開始向依靠組合設(shè)計(jì)的方法發(fā)展[1]。 如今， 由組合創(chuàng)新法設(shè)計(jì)的產(chǎn)品已經(jīng)成為國(guó)際市場(chǎng)上非常流行的商品，并正引領(lǐng)一種新的設(shè)計(jì)潮流。

1 產(chǎn)品的組合創(chuàng)新法

1.1 產(chǎn)品組合創(chuàng)新法的概念和特點(diǎn)

產(chǎn)品的組合創(chuàng)新法是指將已有產(chǎn)品的技術(shù)、功能、形式等結(jié)合相應(yīng)的科學(xué)規(guī)律和藝術(shù)形式進(jìn)行合理的組合， 創(chuàng)造出一個(gè)具有新功能、更能滿足人們需求的產(chǎn)品。 通過(guò)了解產(chǎn)品組合創(chuàng)新法的概念，我們可知，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行組合創(chuàng)新并不意味著將不同產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、技術(shù)、外觀等元素相疊加，而是將產(chǎn)品中這些獨(dú)立的要素通過(guò)一定的組合創(chuàng)新方法結(jié)合在一起，構(gòu)成具有特定功能因素并相互關(guān)聯(lián)的整體。由此可知，組合創(chuàng)新具有以下特點(diǎn)：

1.1.1 在產(chǎn)品的組合過(guò)程中一定有創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 在進(jìn)行產(chǎn)品組合設(shè)計(jì)時(shí)，通過(guò)幾種構(gòu)成要素的結(jié)合并加入創(chuàng)新想法，才會(huì)設(shè)計(jì)出新的產(chǎn)品。

1.1.2 組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)就是除舊布新。組合創(chuàng)新的實(shí)質(zhì)是在采用目前技術(shù)和設(shè)備的基礎(chǔ)上，加入一些創(chuàng)新想法后形成一種新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)。

1.1.3 組合創(chuàng)新在功能上是1+1≥2，在結(jié)構(gòu)上是1+1≤2。經(jīng)組合創(chuàng)新而形成的新產(chǎn)品在功能上要優(yōu)于組合前產(chǎn)品個(gè)體的功能之和，但在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，應(yīng)該小于個(gè)體結(jié)構(gòu)之和。

1.1.4 組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有相互推動(dòng)的作用。一種技術(shù)的廣泛應(yīng)用將會(huì)滲透到設(shè)計(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，形成各種組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)，推動(dòng)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)的進(jìn)步和發(fā)展[2]。

1.2 組合創(chuàng)新法的分類

1.2.1 根據(jù)組合的形式劃分

表1 按組合形式劃分的組合創(chuàng)新法的類型Tab.1 TypesofCombiningInnovationActdividedbycombiningforms

根據(jù)組合形式的差異，組合創(chuàng)新分成內(nèi)部、外部?jī)煞N組合法，其中每一種又能細(xì)分成自身組合創(chuàng)新、同類組合創(chuàng)新以及非同類組合創(chuàng)新法。 其分類方式如表1 所示[3]。

1.2.2 根據(jù)組合的要素劃分

根據(jù)構(gòu)成組合的各種要素，可以將組合創(chuàng)新法分成以下6 種類型：

（1）技術(shù)組合創(chuàng)新法。 通過(guò)將若干個(gè)產(chǎn)品在技術(shù)方面的因素組合起來(lái)形成一種新技術(shù)，產(chǎn)生成一種新產(chǎn)品[4]。

（2）功能組合創(chuàng)新法。 通過(guò)將若干種產(chǎn)品功能組合起來(lái)成為一種擁有新功能或多功能的產(chǎn)品[5]。

（3）材料組合創(chuàng)新法。 將若干種產(chǎn)品材料通過(guò)一定的制作工藝形成一種優(yōu)質(zhì)的新材料，這種新材料優(yōu)于組合前各種材料。

（4）結(jié)構(gòu)組合創(chuàng)新法。 通過(guò)將構(gòu)成產(chǎn)品的多個(gè)基本構(gòu)件組合而成的產(chǎn)品，如組合書架等。

（5）多種組合創(chuàng)新法。 由以上四種組合創(chuàng)新法中兩種及其以上的組合方法共同作用而產(chǎn)生新的產(chǎn)品[6]。

（6）綜合組合創(chuàng)新法。 包括各種原理、方法在內(nèi)的，具有大的技術(shù)跨度的綜合性的組合方式。

1.3 組合創(chuàng)新的重要性

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使得企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，而在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中能夠長(zhǎng)久立足的多數(shù)是那些擁有創(chuàng)新理念的企業(yè)[7]。 持久的創(chuàng)新能夠在一定程度上降低生產(chǎn)成本， 減少企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中的損失，提高企業(yè)獲得利益的機(jī)會(huì)，并對(duì)企業(yè)進(jìn)行市場(chǎng)調(diào)控有很大的幫助。 就目前各類企業(yè)所采用的創(chuàng)新方法，其中，組合創(chuàng)新最為容易、有效，相對(duì)的技術(shù)含量要求也較低，這也使得組合創(chuàng)新法成為新產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程最為常用的創(chuàng)新方法。

2 健身型洗衣機(jī)的組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)

2.1 健身型洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)方案

健身型洗衣機(jī)是由健身車和洗衣機(jī)進(jìn)行組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)而成，其整體由健身車部分、傳動(dòng)連接裝置、發(fā)電機(jī)、蓄電池和洗衣機(jī)部分組成[8]。將健身車和洗衣機(jī)由內(nèi)部傳動(dòng)環(huán)節(jié)相連形成一個(gè)整體，使得洗衣機(jī)底座作為健身車的后面支架，并將健身車運(yùn)轉(zhuǎn)作為洗衣機(jī)的主要?jiǎng)恿?lái)源。 對(duì)于健身車與洗衣機(jī)結(jié)合距離的設(shè)計(jì)， 在距離腳踏板旋轉(zhuǎn)中心40cm 處將連接裝置外殼與洗衣機(jī)外殼相連。 這樣既符合正常健身，又能增加傳動(dòng)的效率。 圖1 給出了健身型洗衣機(jī)的組合方式及效果圖。

圖1 健身型洗衣機(jī)整體的組合過(guò)程及效果圖Fig.1 Fitness-type Washing Machine's combining process and its effect diagram

健身型洗衣機(jī)的工作原理是人踩踏健身車的踩踏板使其循環(huán)運(yùn)作，通過(guò)健身車?yán)锩娴逆渹鲃?dòng)環(huán)節(jié)帶動(dòng)洗衣機(jī)下面的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，洗衣機(jī)下面的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由兩次帶傳動(dòng)組合而成。整個(gè)過(guò)程的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系是人健身時(shí)消耗體內(nèi)能量產(chǎn)生健身車運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)能，健身車運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)械能通過(guò)鏈傳動(dòng)為洗衣機(jī)運(yùn)作提供能量?？紤]到人健身時(shí)不洗衣物和洗衣物時(shí)健身產(chǎn)生的能量不夠這兩種情況，在健身型洗衣機(jī)內(nèi)部安裝了一個(gè)電能轉(zhuǎn)化裝置，其中包括一個(gè)三相發(fā)電機(jī)、一個(gè)逆變電源裝置和蓄電池。 這樣，既能將洗衣用不完的能量轉(zhuǎn)變成電能，也能在洗衣所需能量不足時(shí)用儲(chǔ)存電能來(lái)補(bǔ)充。 圖2 給出了健身型洗衣機(jī)的工作原理圖[9]。

圖2 健身型洗衣機(jī)的工作原理圖Fig.2 Working principle diagram of fitness-type washing machine

2.2 健身型洗衣機(jī)采用的組合創(chuàng)新方法

從健身型洗衣機(jī)的工作原理圖可以看出它采用的是內(nèi)部組合創(chuàng)新方法。通過(guò)將健身車和洗衣機(jī)這兩種產(chǎn)品進(jìn)行復(fù)雜的內(nèi)部功能轉(zhuǎn)換裝置組合設(shè)計(jì)而形成新產(chǎn)品。 從組合創(chuàng)新的構(gòu)成要素分析，健身型洗衣的設(shè)計(jì)采用了多種組合創(chuàng)新法，其中包括功能和結(jié)構(gòu)組合創(chuàng)新法。

2.2.1 基于功能組合創(chuàng)新方法。健身型洗衣機(jī)把健身車與洗衣機(jī)兩者不同的功能進(jìn)行組合，形成了基于健身車動(dòng)力系統(tǒng)的健身型洗衣機(jī)設(shè)計(jì)，充分利用了人健身運(yùn)動(dòng)的能量。

2.2.2 基于結(jié)構(gòu)組合創(chuàng)新方法。健身型洗衣機(jī)將健身車與洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)，通過(guò)傳動(dòng)連接裝置組合在一起，減少了它們?cè)械捏w積，從而也減少了室內(nèi)占用面積。

2.3 健身型洗衣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)

利用組合創(chuàng)新法設(shè)計(jì)的健身型洗衣機(jī)作為新的產(chǎn)品自身有著許多優(yōu)點(diǎn)：

2.3.1 充分利用了人健身所產(chǎn)生的能量， 減少了自然資源的利用，有利于緩解能源緊張和環(huán)境污染。

2.3.2 縮小了原有產(chǎn)品的占用空間，對(duì)于緩解住房緊張局勢(shì)有積極的作用。

2.3.3 周期的洗衣活動(dòng)促進(jìn)了人們鍛煉的積極性，對(duì)于人的身體健康有很大的幫助作用。

2.3.4 充分運(yùn)用了組合創(chuàng)新法，對(duì)于組合創(chuàng)新法的發(fā)展有著很好的推動(dòng)作用。

3 結(jié)論

產(chǎn)品組合創(chuàng)新法對(duì)健身型洗衣機(jī)組合創(chuàng)新設(shè)計(jì)的成功應(yīng)用既是對(duì)健身車和洗衣機(jī)這兩種產(chǎn)品的完善設(shè)計(jì)，同時(shí)又推動(dòng)著產(chǎn)品組合創(chuàng)新法的發(fā)展。若進(jìn)一步利用組合創(chuàng)新法對(duì)健身型洗衣機(jī)的外觀造型進(jìn)行設(shè)計(jì)，將會(huì)有廣闊的市場(chǎng)前景。 利用組合創(chuàng)新法及健身型洗衣機(jī)設(shè)計(jì)中的充分利用能源的設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行其它產(chǎn)品的組合設(shè)計(jì)，將會(huì)出現(xiàn)更多新的產(chǎn)品。

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