新型揉搓式洗衣機(jī)的設(shè)計(jì).doc

四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前 言人類洗衣史幾乎同其文明史一樣久遠(yuǎn)，然而第一臺(tái)具有現(xiàn)代洗衣機(jī)雛形的洗衣機(jī)器直到十九世紀(jì)末才在美國(guó)出現(xiàn)。1874年，美國(guó)人比爾布萊克斯托（Bill Black-stone）發(fā)明了木制洗衣機(jī)，他在一只木桶的底部裝上了六只葉片，用手柄和齒輪來(lái)傳動(dòng)，使衣物在桶內(nèi)的肥皂液中翻滾轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到洗凈衣物的目的。1914年，第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)誕生。第二次世界大戰(zhàn)后，洗衣機(jī)的生產(chǎn)有了迅速發(fā)展。在發(fā)達(dá)國(guó)家，洗衣機(jī)開(kāi)始進(jìn)入普通家庭，洗衣機(jī)也由單一的攪拌式發(fā)展為滾筒式、噴流式和波輪式等多種。1953年，英國(guó)首先試制出噴流式洗衣機(jī)。此后，日本三洋公司在噴流失洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上，研制成功波輪立桶式洗衣機(jī)。1956年，日本東芝公司制成第一臺(tái)全自動(dòng)波輪式洗衣機(jī)。四年后，三洋公司又推出了雙缸波輪式洗衣機(jī)。目前，全世界洗衣機(jī)的年產(chǎn)量已超過(guò)了3000萬(wàn)臺(tái)。在英、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家，家用洗衣機(jī)的普及率達(dá)99%以上。同時(shí)，各式各樣的洗衣機(jī)仍在層出不窮，自動(dòng)化程度也越來(lái)越高。我國(guó)的洗衣機(jī)雖然起步較晚，但發(fā)展速度卻相當(dāng)快。1979年，我國(guó)的洗衣機(jī)開(kāi)始投入批量生產(chǎn)，當(dāng)年的產(chǎn)量約為一萬(wàn)臺(tái)。但到1985年，產(chǎn)量以大袋800萬(wàn)臺(tái)，要居世界首位。1988年，產(chǎn)量超過(guò)了1000萬(wàn)臺(tái)，占世界洗衣機(jī)總產(chǎn)量的三分之一。廣大的農(nóng)村地區(qū)的洗衣機(jī)擁有量一搭10%作左右。洗衣機(jī)的迅速發(fā)展，既說(shuō)明了我國(guó)人民生活水平的迅速提高，同時(shí)也表達(dá)了人們對(duì)于從繁重的家務(wù)勞動(dòng)中解放出來(lái)的迫切愿望。此次設(shè)計(jì)是對(duì)現(xiàn)有洗衣機(jī)進(jìn)行了仔細(xì)的分類和研究，利用新的原理，并揉和進(jìn)現(xiàn)代的控制理論和已有的洗衣機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種新型洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)類似于傳統(tǒng)的洗衣機(jī)，但其應(yīng)用了新的設(shè)計(jì)原理和控制方法，在其性能上又大大高于傳統(tǒng)洗衣機(jī)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中得到了楊金鵬老師的悉心指導(dǎo)和大力支持，從而掃清了設(shè)計(jì)過(guò)程中的不少障礙，在此深表感謝。第1章 緒 論1.1設(shè)計(jì)思想現(xiàn)有的洗衣機(jī)中最為常見(jiàn)的為波輪式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)是依靠波輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)衣物和洗滌液進(jìn)行洗滌；而滾筒式洗衣機(jī)是依靠滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或定時(shí)反向來(lái)洗滌衣物。由此可看出，這兩種類型的洗衣機(jī)都是依靠單一的運(yùn)動(dòng)方式來(lái)洗滌衣物，而在此設(shè)計(jì)中將這兩種洗滌方式揉和起來(lái)，將兩種運(yùn)動(dòng)方式結(jié)合起來(lái)，增加了衣物在豎直方向上的運(yùn)動(dòng)。使衣物既能像在波輪式洗衣機(jī)中那樣由波輪帶動(dòng)衣物進(jìn)行洗滌又能像滾筒式洗衣機(jī)那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以象手洗那樣對(duì)衣物進(jìn)行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對(duì)衣物進(jìn)行更為徹底的洗滌。1.2工作原理 圖1-1 工作原理圖其工作原理如圖1-1，主要部件為螺紋軸，波輪軸，下波盤，上波盤，內(nèi)筒，外44筒，套筒，傳感器，導(dǎo)軸，帶輪及電機(jī)等。1.2.1洗滌原理 其洗滌原理為：電機(jī)1帶動(dòng)帶輪1，帶輪與內(nèi)筒為緊固連接，內(nèi)筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，上波盤與內(nèi)筒蓋為緊固連接，所以上盤也做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，電機(jī)帶動(dòng)帶輪使螺紋軸轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋盤向上運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)波輪軸向上運(yùn)動(dòng)，使下波盤推動(dòng)衣物與旋轉(zhuǎn)的上波盤進(jìn)行對(duì)衣物進(jìn)行揉搓，從而達(dá)到洗凈衣物的目的。上波盤與內(nèi)筒蓋緊固連接，內(nèi)筒與套通過(guò)螺栓緊固連接，大帶輪1通過(guò)鍵與套筒連接。主軸通過(guò)彈簧和連接件與下波盤連接，連接件上裝有周向和徑向傳感器。螺紋盤與主軸通過(guò)鍵和螺母緊固連接，螺紋軸通過(guò)銷釘與大帶輪2連接，螺紋盤裝在螺紋軸上，螺紋盤可沿導(dǎo)軸進(jìn)行上下移動(dòng)。主軸和螺紋盤上下運(yùn)動(dòng)的范圍可由行程開(kāi)關(guān)決定，行程開(kāi)關(guān)決定了大皮帶輪2的轉(zhuǎn)動(dòng)量，當(dāng)主軸和下波盤托著衣物頂向上波盤的力大于彈簧的力時(shí)，下波盤將向下移動(dòng)，當(dāng)該力達(dá)到設(shè)定的大小時(shí)，限位開(kāi)關(guān)（徑向傳感器）工作，皮帶輪2停止轉(zhuǎn)動(dòng)，螺紋盤停止向上運(yùn)動(dòng)，調(diào)整限位開(kāi)關(guān)的位置即可改變作用于衣物上擠壓力的大小。上下波盤對(duì)衣物有一定的擠壓力時(shí)，上波盤是正反轉(zhuǎn)動(dòng)，就是對(duì)衣物的揉搓。當(dāng)揉搓力（周向力）過(guò)大而使彈簧周向移動(dòng)一定量時(shí)，撥動(dòng)開(kāi)關(guān)（周向傳感器）工作使內(nèi)筒（上波盤）轉(zhuǎn)動(dòng)反向。調(diào)整撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的長(zhǎng)度可改變?nèi)啻炅Φ拇笮　?.2.2漂洗原理本設(shè)計(jì)為全自動(dòng)洗衣機(jī)，應(yīng)此洗衣機(jī)必須具備漂洗功能。在漂洗方式的選用上，烤爐到經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性以及結(jié)合本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，選用溢水漂洗方式。就是在洗衣機(jī)將衣物洗滌完畢后，從進(jìn)水口不斷向內(nèi)桶注入清水，結(jié)合內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)以及波輪的揉搓運(yùn)動(dòng)，使洗滌液以及污垢從衣物中脫離出來(lái)，隨著水面的不斷升高，脫離出的洗滌液和污垢就可以隨著水流從以水口排出，使洗滌液和污垢予衣物脫離，已達(dá)到漂洗衣物的目的。之所以此種漂洗方式，是考慮到此種洗衣機(jī)的洗滌特點(diǎn)，和經(jīng)濟(jì)實(shí)用型。本洗衣機(jī)與其它洗衣機(jī)相比，最大的特點(diǎn)就是增加了揉搓功能，因此，在漂洗的時(shí)候可以考慮使用此功能。不僅可以大大縮短漂洗環(huán)節(jié)的時(shí)間，而且可以提高衣物的干凈程度，同時(shí)，也大大的節(jié)省了漂洗用水，可謂一舉三得。1.2.3脫水原理在本洗衣機(jī)中與其它洗衣機(jī)類似 ，也采用內(nèi)桶的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，使衣物高速轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，使衣物中的水受慣性力的作用甩出衣物，順著內(nèi)桶壁上的孔進(jìn)入外桶排出。第2章 洗衣機(jī)的原理、分類和驅(qū)動(dòng)方式2.1洗衣機(jī)的原理 2.1.1洗衣機(jī)洗滌原理洗衣機(jī)的洗滌原理是以模擬人工搓洗衣物的動(dòng)作而發(fā)展起來(lái)的，當(dāng)然，它與人工搓洗的動(dòng)作并不完全相同 ，洗衣機(jī)（以波輪式為例）以波淪為動(dòng)力帶動(dòng)洗衣機(jī)中的洗滌液和衣物，實(shí)質(zhì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到洗凈衣物的目的。將洗衣機(jī)的電源接通之后，即可通過(guò)水流選擇開(kāi)關(guān)來(lái)確定水流的強(qiáng)弱，然后轉(zhuǎn)動(dòng)定時(shí)器按鈕，定好洗滌時(shí)間，定時(shí)器就會(huì)接通電動(dòng)機(jī)的電源，波輪在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。洗滌桶中的洗滌液載波輪的推動(dòng)下，產(chǎn)生強(qiáng)有力的旋轉(zhuǎn)水流，將液體中的衣物帶動(dòng)起來(lái)，不斷的被轉(zhuǎn)動(dòng)揉搓，經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間，定時(shí)起降電源切斷，電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，洗滌程序完成。這時(shí)，打開(kāi)排水閥，并把洗滌筒內(nèi)的洗滌液排出，然后就可進(jìn)行漂洗或者將衣物取出，放入另外一批衣物繼續(xù)洗滌。在洗衣機(jī)中，整個(gè)洗凈衣物的過(guò)程，也就是在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)，波輪在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，通過(guò)正反相交替運(yùn)行，推動(dòng)水流，是洗滌桶中的衣物不斷翻滾、摩擦，并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而將衣物洗凈的過(guò)程。2.1.2洗衣機(jī)的漂洗原理將衣物搓洗以后，還要將衣物表面的污水沖洗干凈，這就是漂洗。漂洗可分為以下四種方式：1普通漂洗就是將衣物放入洗滌桶內(nèi)，更換清水，適用于洗滌時(shí)相同的水流強(qiáng)度，將衣物上沖流的污垢和洗滌液沖洗干凈。2溢水漂洗在漂洗的過(guò)程中，讓洗滌桶中的水面高度超過(guò)溢水口，并且不斷的向洗滌筒中注水，讓污水從溢水口流出，這是一種比普通漂洗優(yōu)越的漂洗方法。3噴淋漂洗它的原理是借助水的溶解星和流動(dòng)性，同時(shí)運(yùn)用了離心力的原理，將整個(gè)的漂洗過(guò)程從洗滌桶內(nèi)搬到脫水桶中進(jìn)行，既節(jié)省了總的洗衣過(guò)程的時(shí)間，又節(jié)約了漂洗用水。因此，它是一種先進(jìn)的漂洗方法。4頂淋漂洗頂淋漂洗可以說(shuō)是有一種噴淋漂洗方式，它與噴淋漂洗的不同之處就是將脫水桶中的噴淋管去掉，而換成位于脫水桶上方的淋水中蓋。2.1.3洗衣機(jī)的脫水原理洗衣機(jī)的脫水，主要是應(yīng)用離心力原理。當(dāng)脫水統(tǒng)一較高的速度轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后，衣物種的水在離心力作用下，就會(huì)向水桶的四周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)脫水桶壁，穿過(guò)脫水桶上的孔，進(jìn)入脫水外桶，隨之排出脫水機(jī)。2.2洗衣機(jī)的分類從1914年第一臺(tái)電動(dòng)洗衣機(jī)問(wèn)世至今，洗衣機(jī)隨著各種新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用發(fā)展十分迅速。我國(guó)洗衣機(jī)工業(yè)從70年代開(kāi)始起步，雖然起步較晚，但發(fā)展的速度是相當(dāng)驚人的。國(guó)內(nèi)已擁有數(shù)十種牌號(hào)和上百種規(guī)格。 目前市場(chǎng)上的家用洗衣機(jī)通常可以按照下面幾種方法分類：2.2.1按自動(dòng)化程度分類a.普通型洗衣機(jī) 普通型洗衣機(jī)又稱為普及型洗衣機(jī)。波輪式普通洗衣機(jī)可以分為普通型單桶和普通型雙桶洗衣機(jī)兩種。普通型雙桶洗衣機(jī)是在普通型單桶洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上，增設(shè)脫水機(jī)構(gòu)發(fā)展而來(lái)。他們都是通過(guò)定時(shí)器來(lái)控制波輪在洗衣桶內(nèi)作間歇的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生水平旋轉(zhuǎn)與上下翻轉(zhuǎn)的綜合水流來(lái)洗滌衣物。洗滌時(shí)，根據(jù)衣物的多少以及厚薄來(lái)選擇洗滌、漂洗的時(shí)間。脫水時(shí)根據(jù)衣物量的多少來(lái)選擇脫水時(shí)間。普通型洗衣機(jī)洗滌時(shí)，洗滌、漂洗和脫水各功能之間的轉(zhuǎn)換需要手工來(lái)完成，其機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格便宜，是目前國(guó)內(nèi)銷售量最大的洗衣機(jī)。b. 半自動(dòng)型洗衣機(jī) 根據(jù)我國(guó)家用電動(dòng)洗衣機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在洗滌、漂洗、脫水各功能之間，其中任意兩個(gè)功能之間轉(zhuǎn)換不用手工操作而能自動(dòng)進(jìn)行的洗衣機(jī)稱為半自動(dòng)型洗衣機(jī)。半自動(dòng)型洗衣機(jī)有洗滌側(cè)半自動(dòng)型和脫水側(cè)半自動(dòng)型。半自動(dòng)型洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)比普通型復(fù)雜，但使用方便靈活，價(jià)格較高。c. 全自動(dòng)型洗衣機(jī) 全自動(dòng)型洗衣機(jī)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)定義為：洗衣機(jī)工作時(shí)，具有洗滌、漂洗和脫水之間轉(zhuǎn)換不需要手工操作而自動(dòng)完成。其特點(diǎn)是省時(shí)省力，體積小，洗衣容量大，磨損小。 2.2.2洗滌方式分類 a. 波輪式洗衣機(jī) 波輪式洗衣機(jī)在洗滌桶中裝有一個(gè)波輪，波輪上有幾條突起的筋，波輪以每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)桶中的洗滌液和衣物作旋轉(zhuǎn)和翻滾運(yùn)動(dòng)來(lái)洗滌衣物。波輪式洗衣機(jī)根據(jù)水流的方式可分為小波輪渦卷式和大伯論新水流兩種。新水流洗衣機(jī)具有低轉(zhuǎn)速，頻繁轉(zhuǎn)、停等特點(diǎn)，使得衣物不易被纏繞，提高了衣物的洗凈度，降低了磨損率。b. 攪拌式（擺動(dòng)式）洗衣機(jī) 攪拌式洗衣機(jī)是依靠攪拌器往復(fù)擺動(dòng)的方式來(lái)進(jìn)行洗滌的洗衣機(jī)，攪拌式洗衣機(jī)在洗衣桶中間豎直安裝攪拌器，攪拌器繞軸心在一定角度范圍內(nèi)正反向擺動(dòng)，攪動(dòng)洗滌液和衣物好似人工手洗洗滌的揉搓，衣物受力均勻，一次洗衣量較多，攪拌式洗衣機(jī)多為全自動(dòng)型。c. 滾筒式洗衣機(jī) 滾筒式洗衣機(jī)是依靠滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或定時(shí)正反向轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行洗滌的洗衣機(jī)。滾筒式洗衣機(jī)有一個(gè)盛水的圓柱形外桶，外桶中有一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的內(nèi)桶，內(nèi)桶壁上有許多排列規(guī)則的小孔，并有幾條突起的筋，衣物就投放在內(nèi)桶中，內(nèi)桶有規(guī)律的正反旋轉(zhuǎn)，突起的筋將衣物帶起，到一定的高度又將衣物拋落在洗滌液中，來(lái)達(dá)到洗滌衣物的目的。上述三種洗衣機(jī)的特點(diǎn)見(jiàn)下頁(yè)表2-1表2-1波輪式、攪拌式、滾筒式洗衣機(jī)性能比較類 別優(yōu) 點(diǎn)缺 點(diǎn)主 要 市 場(chǎng)波輪式洗凈率高，洗滌時(shí)間短，耗電少，材料要求不高，易于塑料化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，維修方便，可制成小容量或便攜式，成本低。磨損率高，用水量大，不易造成大容量，噪聲大。中國(guó)、日本等亞洲國(guó)家，中東、中南美洲部分國(guó)家。攪拌式洗凈率較高，磨損率較低，洗滌容量大，洗滌衣物不易纏繞。三葉攪拌器的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，修理技術(shù)難度較高。洗滌時(shí)間較長(zhǎng)，噪聲稍大，機(jī)體大而重。美國(guó)、墨西哥、加拿大、智利、阿根廷等北美、中美、南美國(guó)家。滾筒式磨損率低，洗滌劑用量少，節(jié)省水，洗衣容量大，衣物不易產(chǎn)生扭角，可洗吸水性較強(qiáng)的厚重織物。洗滌時(shí)間較長(zhǎng)，耗電量大，洗凈率較低，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積大，不易做小容量，滾筒體要求不銹鋼制作。歐洲各國(guó)如法國(guó)、英國(guó)、荷蘭、意大利等。d. 其他洗滌方式洗衣機(jī) 除了常見(jiàn)的波輪式、攪拌式和滾筒式洗衣機(jī)以外，還有多種常用的洗衣機(jī)，依照其洗滌方式的不同，還有以下幾種： 噴流式洗衣機(jī) 超聲波洗衣機(jī) 真空洗衣機(jī) 高溫泡沫洗衣機(jī) 噴射式洗衣機(jī) 振動(dòng)式洗衣機(jī) 旋轉(zhuǎn)桶形洗衣機(jī) 壓力式洗衣機(jī) 壓縮式洗衣機(jī)2.3洗衣機(jī)的驅(qū)動(dòng)分類1. 間接驅(qū)動(dòng)：通過(guò)皮帶連接電機(jī)軸和離合器輸入軸來(lái)傳遞動(dòng)力。（1）電容式單向感應(yīng)電機(jī)+離合器（2）雙速電機(jī)+離合器（3）三相交流變頻電機(jī)+減速離合器2. 直接驅(qū)動(dòng)（DD）（1）電機(jī)輸出軸直接和負(fù)載連接。（2）電機(jī)的輸出軸和離合器的輸入軸連在一起，通過(guò)離合器的輸出軸和負(fù)載連接。表2-2 直接驅(qū)動(dòng)和間接驅(qū)動(dòng)的各項(xiàng)性能比洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)方式間接傳動(dòng)方式直接傳動(dòng)方式皮帶輪傳動(dòng)比約1：1.8-平衡性一般良好靜音性差一般電機(jī)單相電流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)雙速感應(yīng)電機(jī)交流交頻電機(jī)電容式異步電機(jī) 單相盤式異步電機(jī)轉(zhuǎn)矩小中效率較低一般成本低一般可靠性及可維修性0.91.0可控性0.50.8壽命短一般 在此設(shè)計(jì)中考慮到洗衣機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能要求選擇第二種驅(qū)動(dòng)方式。為滿足洗滌脫水轉(zhuǎn)速的要求，電機(jī)設(shè)計(jì)成2P/8P，采用電容式感應(yīng)電機(jī)。電機(jī)輸出兩種（高，低）轉(zhuǎn)速，通過(guò)皮帶減速便可得到所需洗滌脫水轉(zhuǎn)速。3. 缺點(diǎn)：1）皮帶減速傳遞效率低故，障率高。2）由于電機(jī)偏置，易震動(dòng)，需加配。3）皮帶易打滑磨損。 第3章 電動(dòng)機(jī)的選擇3.1概論目前在家用電器中使用的電機(jī)分為直流電機(jī)、單相串激式電機(jī)。直流電機(jī)使用干電池供電，通常在電動(dòng)剃須刀、錄音機(jī)、電動(dòng)兒童玩具等小型器具中。單相串激式的電機(jī)結(jié)構(gòu)上與直流電機(jī)相似。由于其轉(zhuǎn)子上帶有換向器，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)使得換向器極易磨損，因而壽命短，常用在轉(zhuǎn)速要求較高而單次使用時(shí)間短的電動(dòng)器具上，如吸塵器、食品加工機(jī)等。單相感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用最廣，根據(jù)起動(dòng)方式的不同又分為罩極式、分相起動(dòng)式、電容起動(dòng)式及電容運(yùn)轉(zhuǎn)式，分別用于電冰箱、電風(fēng)扇、微波爐、洗衣機(jī)等家用電動(dòng)器具上。由于電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電機(jī)具有起動(dòng)扭矩大、運(yùn)行穩(wěn)定、功率因數(shù)高、過(guò)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，并能較好的滿足洗衣機(jī)正反兩個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)的工作要求，所以被廣泛的應(yīng)用于洗衣機(jī)中。洗衣機(jī)在正常工作狀態(tài)洗滌桶內(nèi)應(yīng)裝有水和衣物，因此，洗衣機(jī)的電動(dòng)機(jī)總是在有負(fù)載的條件下運(yùn)行，由于洗衣機(jī)工作時(shí)要求波輪正反轉(zhuǎn)，這就要求電動(dòng)機(jī)帶載正反頻繁起動(dòng)，洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載不能看成恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因?yàn)橄匆聶C(jī)的波輪直接接觸水和衣物，在起動(dòng)的初始時(shí)刻，阻轉(zhuǎn)矩較小。但是，這個(gè)負(fù)載又不能簡(jiǎn)單的看成是風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載（與轉(zhuǎn)速的平方成正比的負(fù)載特性），由于桶內(nèi)衣物位置和水流的變化，在正常的工作條件下，負(fù)載的大小可能經(jīng)常發(fā)生變化，由于洗衣機(jī)的負(fù)載特點(diǎn)和工作是頻繁起動(dòng)的需要，對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩都要求比較高。3.2洗滌電動(dòng)機(jī)3.2.1電動(dòng)機(jī)的選用洗衣機(jī)中使用的電動(dòng)機(jī)可分為單向異步電動(dòng)機(jī)、永磁式直流電動(dòng)機(jī)、單向串激式和直線型驅(qū)動(dòng)電機(jī)。單向異步電動(dòng)機(jī)根據(jù)啟動(dòng)方式不同又可分為電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)和罩極式電動(dòng)機(jī)，而電容式電動(dòng)機(jī)又派生出雙速變極式電動(dòng)機(jī)。洗衣機(jī)根據(jù)各自的工作特點(diǎn)采用不同的電動(dòng)機(jī)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)洗衣機(jī)的主要性能指標(biāo)作了相應(yīng)的規(guī)定，表一就是波輪洗衣機(jī)用的XD型洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)。根據(jù)我國(guó)條件，電動(dòng)機(jī)的電源電壓為220V，頻率為50Hz，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定轉(zhuǎn)速為1350r/min.表3-1 XD型洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的性能指標(biāo)輸入功率（W）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)堵轉(zhuǎn)電流（A）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)效率（%）功率因數(shù)900.952.01.7490.951200.92.51.7520.951800.84.01.7560.952500.75.51.7590.95洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)根據(jù)洗衣機(jī)的規(guī)格而定，洗衣機(jī)的規(guī)格大小是按每次最大洗滌的干配用的電容器。衣物重量來(lái)確定的，表二列出了不同規(guī)格的洗衣機(jī)所配用的電動(dòng)機(jī)的功率及電動(dòng)機(jī)所配用的電容器。洗衣機(jī)的洗衣量（）1.5-22-33-44-5配用電動(dòng)機(jī)（W）90,120120180250配置電容器（F）6,88,1010,1216表3-2 洗衣機(jī)所配用的電機(jī)設(shè)計(jì)以2.5千克為容量進(jìn)行設(shè)計(jì)，所以選用電機(jī)功率為120W，配置電容器為8F。其中，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為0.9，堵轉(zhuǎn)電流為2.5A，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為1.7，效率為52%，功率因素為0.95。3.2.2雙速變極電機(jī)結(jié)構(gòu)速變極點(diǎn)動(dòng)機(jī)是采用改變極數(shù)來(lái)獲得兩種速度的電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)。接通12級(jí)繞組，電動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，完成洗滌、漂洗功能。接通兩極繞組，電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，完成脫水功能。洗滌電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖3-1所示：圖3-1 洗滌電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.2.3主要技術(shù)參數(shù)表3-3項(xiàng)目?jī)?nèi)容分類性能指標(biāo)2級(jí)12級(jí)效率（%）3025功率因素0.840.90堵轉(zhuǎn)電流（A）7.01.80堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩（N.m）1.01.7最大轉(zhuǎn)矩（N.m）1.82.4溫升（K）8080噪音（dB）7460洗衣機(jī)在洗滌運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，受力極大。因此對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的波輪軸、軸承套等零件要求具有一定的強(qiáng)度、剛度、耐疲勞性能。同時(shí)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上部分在洗滌時(shí)，長(zhǎng)期受水的侵蝕，使得各零件要求有很高的耐腐蝕性和耐冷熱沖擊性能。YXG162/2/12型雙速變極電動(dòng)機(jī)為中國(guó)濟(jì)南洗衣機(jī)廠生產(chǎn)，主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)上表。啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)配用14微法/450伏電容器，2極額定輸出功率200瓦；12極輸出功率為120瓦。第4章 波輪的分類和選用4.1波輪的分類（1）常見(jiàn)的幾種波輪形式：掌形波輪碟形波輪塔形波輪攪拌棒形波輪轉(zhuǎn)桶式大波輪（盒式波輪）（2）較有特點(diǎn)的新水流波輪:日本公司的棒式波輪三洋公司的手搓式波輪松下公司的碟形波輪夏普公司的“帽式”波輪日電公司的撬桿式波輪三菱公司的攪拌式波輪?wèn)|芝公司的偏心波輪4.2波輪的參數(shù)及性能波輪形狀和尺寸與洗滌性能的關(guān)系如下圖所示：（1）波輪直徑：波輪直徑與洗凈比、織物磨損、織物纏繞和洗滌不均勻度的關(guān)系見(jiàn)圖4-1。圖4-1 波盤直徑與洗滌性能的關(guān)系 波盤直徑（mm）如圖所示，增大波輪直徑對(duì)洗滌物的洗凈比、織物纏繞和洗滌不均勻度都有利，僅對(duì)織物磨損略有增大。（2）波輪葉片筋：它的作用是在波輪正反旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生水平和上下回轉(zhuǎn)的復(fù)合水流，使洗滌物受到三維沖擊力的作用。圖3-5是波筋斷面的筋寬尺寸與洗滌性能的關(guān)系，如圖所示，波筋寬度在2025mm時(shí)，洗滌性能較好。除波筋寬度外，波筋的高度和條數(shù)也對(duì)洗滌性能有所影響，但波筋高度對(duì)洗滌電動(dòng)機(jī)的輸入功率影響更大。波筋條數(shù)一般設(shè)計(jì)成38條，實(shí)驗(yàn)表明，波筋6條時(shí)洗滌性能較好。4.3波輪形狀及參數(shù)的選用本設(shè)計(jì)中，波輪要推著衣物向上運(yùn)動(dòng)，因此，碟形波輪比較適合，故選用碟形波輪，波盤直徑選為360mm，波徑選為6條。第5章 傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)計(jì)算在此部分主要對(duì)洗衣機(jī)中主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)帶傳動(dòng)和一個(gè)螺紋傳動(dòng)以及波輪軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算。 5.1帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（一）此部分將完成連接洗衣機(jī)內(nèi)筒的帶傳動(dòng)計(jì)算。 （1）.雙速電動(dòng)機(jī)功率為120W，轉(zhuǎn)速，波輪軸轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比確定計(jì)算功率由表8-6查得工作情況系數(shù)，故（2）.選取V帶帶型根據(jù)，確定選用Z型（3）.確定帶輪基準(zhǔn)直徑取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)計(jì)算得，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)以上的計(jì)算，取按公式驗(yàn)算帶的速度（4）.確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù)式，初步確定根據(jù)公式計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度按公式計(jì)算實(shí)際中心距（5）.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角主動(dòng)輪上的包角合適。（6）.計(jì)算帶的根數(shù)Z由查表得 則取根.（7）.計(jì)算預(yù)緊力 ，故（8）.計(jì)算作用在軸上的壓軸力Q由公式得（9）.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)波輪式洗衣機(jī)洗滌部分的傳動(dòng)方式，均采用三角皮帶傳動(dòng)，其中，小皮帶輪與電機(jī)轉(zhuǎn)軸的伸出部分連接，其轉(zhuǎn)速較高，因此要求強(qiáng)度高，有較好的耐磨性能。所以，在選擇小皮帶輪時(shí)，一般優(yōu)先選用金屬制件，而大皮帶輪則不宜采用金屬制件。因?yàn)槿莻鲃?dòng)皮帶吸水能力較強(qiáng)，假如由于受潮或?yàn)R水，而使傳動(dòng)皮帶絕緣性能降低，或變成導(dǎo)體，一旦電機(jī)發(fā)生故障而漏電，將使漏電電流傳至小皮帶輪，經(jīng)傳動(dòng)皮帶大皮帶輪波輪軸傳入洗滌液中，洗滌時(shí)容易造成觸電傷亡事故，如果采用塑料皮帶輪，就能起到良好的絕緣作用。再者，由于大皮帶輪的轉(zhuǎn)速較低，選用塑料皮帶輪就能夠滿足要求了。帶輪的具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)零件圖。5.2帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（二）此部分將要完成與螺紋軸連接的帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)。 電動(dòng)機(jī)功率為25W，轉(zhuǎn)速，螺紋軸轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比（1）.確定計(jì)算功率由資料查得工作情況系數(shù)，（2）.選取V帶帶型根據(jù)，確定選用Z型（3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)公式，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)資料，取按公算帶的速度所以帶的速度合適。（4）.確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù)式，初步確定根據(jù)式（8-20）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 長(zhǎng)度按公式計(jì)算實(shí)際中心距（5）.驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角主動(dòng)輪上的包角合適。（6）.計(jì)算帶的根數(shù)Z由得 則取根。（7）.計(jì)算預(yù)緊力由，故（8）.計(jì)算作用在軸上的壓軸力Q5.3螺紋軸的設(shè)計(jì) 5.3.1 初步確定軸徑選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。取。于是得5.3.2螺紋軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1).擬訂軸上零件的裝配方案 采用下圖所示的裝配方案圖5-1 螺紋軸的裝配方案2）.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了使螺紋盤獲得較高的移動(dòng)速度，螺距P應(yīng)取大值，此處取P=2mm，對(duì)應(yīng)的公稱直徑.2面左端裝軸承，根據(jù)手冊(cè)選用202的深溝球軸承，其尺寸為故，而取安裝皮帶輪處的軸徑，為了保證軸端擋圈壓在皮帶輪上，取。3）.軸上零件的周向定位皮帶輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。按由手冊(cè)查得平鍵截面（GB1095-79）。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為10mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)見(jiàn)GB1096-79），同時(shí)為了保證皮帶輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇皮帶輪輪轂與軸的配合為H7/k6，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)度配合來(lái)保證的，故此處選軸的直徑公差為m6。求軸上的載荷對(duì)各支點(diǎn)進(jìn)行受離分析如下圖所示：圖5-2 軸的載荷分析圖 由皮帶傳動(dòng)的計(jì)算知Q=12.2N， ， 個(gè)截面處M及T列于下表：表5-1 截面處的彎距和扭距M（N.mm）T（N.mm）（N.mm）25.77505.7753268.3303324.1497.6303206.3按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大計(jì)算彎矩的截面的強(qiáng)度。則由公式得前以選定軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，由表5-1查得，因此，故安全。精確校核軸的疲勞強(qiáng)度判斷危險(xiǎn)截面截面2、3的應(yīng)力集中影響相當(dāng)，軸徑也相同，但3截面受載的情況遠(yuǎn)大于2截面，故應(yīng)校核3截面的右側(cè)，同樣，4截面的右側(cè)也應(yīng)校核。截面3右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面3 右側(cè)的彎矩 截面3 上的扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表5-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取。r/d=0.8/15=0.053,D/d=20/15=1.33,經(jīng)插值后可查得 又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 由附圖3-2得尺寸系數(shù)；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-10）（3-10a）得綜合系數(shù)值為又由第三章第二節(jié)得材料特性系數(shù) 取 取于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式（15-6）（15-8）則得 故可知其安全。截面4右側(cè)抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面3 右側(cè)的彎矩 截面3 上的扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取。r/d=0.8/11=0.073,D/d=15/11=1.36,經(jīng)插值后可查得 又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 由附圖3-2得尺寸系數(shù)；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-10）（3-10a）得綜合系數(shù)值為又由第三章第二節(jié)得材料特性系數(shù) 取 取于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式（15-6）（15-8）則得 故可知其安全。5.4波輪軸的設(shè)計(jì)5.4.1初步確定洲的最小直徑先按公式步估算軸的最小直徑。選取材料為3Cr13，調(diào)質(zhì)處理。取A=112，于是得波輪軸的最小直徑顯然是裝波輪處的致敬，此外，此處截面為正方形。5.4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)擬定裝配方案根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度取裝波輪處的截面b=10mm,。要滿足從方形截面到圓形截面的過(guò)渡，圓形截面出的直徑，取圓軸處的直徑， 皮帶輪與軸為鍵連接，初定波輪地最大上升高度，取鍵長(zhǎng)為；裝螺紋盤處的軸徑。5.4.3求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作用在軸上的扭距：作用在軸上的最大彎距：5.4.4校核危險(xiǎn)截面A面為危險(xiǎn)截面，對(duì)其進(jìn)行彎扭校核：故安全。前以選定軸的材料為3Cr13,調(diào)質(zhì)處理，查得，因此，故安全。5.4.5精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）判斷危險(xiǎn)截面截面1、2只受扭距作用，雖然軸肩所引起的應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕而確定的，所以1、2截面無(wú)需校核，故只校核3面。2）精確校核3面右側(cè)抗彎截面系數(shù)：截面上的彎矩彎曲應(yīng)力 軸的材料為3Cr13,調(diào)質(zhì)處理。由表5-1查得 ，截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2查取。因r/d=1.0/14=0.071,D/d=18/14=1.286,經(jīng)插值后可查得： 又由附圖3-1可的軸的材料的敏感系數(shù)為：按附圖3-2的尺寸系數(shù)：軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)：軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即則按式（3-10）及（3-10a）得綜合系數(shù)值為：又由第三章第二節(jié)的材料特性系數(shù) 所以?。河谑?，計(jì)算安全系數(shù)： 故可知其安全。第6章 相關(guān)部件的設(shè)計(jì)和安裝說(shuō)明6.1 洗衣機(jī)的底座及外殼(1). 洗衣機(jī)的底座底座在洗衣機(jī)中主要起安裝和固定部分部件及怎增加洗衣機(jī)的底盤重量，使洗衣機(jī)在洗滌和脫水的過(guò)程中相對(duì)的平穩(wěn)。由于時(shí)間及圖紙數(shù)量的限制，底座部分為畫成零件圖，其形狀及尺寸可參考裝配圖?；蛘?，由于在本設(shè)計(jì)中此部分非設(shè)計(jì)重點(diǎn)，而洗衣機(jī)技術(shù)已發(fā)展相當(dāng)成熟，此部分的結(jié)構(gòu)及尺寸可采用已有的技術(shù)。(2). 衣機(jī)的外殼 洗衣機(jī)的外殼主要是起支撐外桶（盛水桶）和安裝洗衣機(jī)上蓋和安裝操作版的作用。在此設(shè)計(jì)中，對(duì)該部件無(wú)特殊要求，類似于底座部分，其尺寸可參考裝配圖尺寸，而具體的結(jié)構(gòu)和材料可參考已有的技術(shù)和材料，限于篇幅在此不再作重復(fù)工作。6.2 限制位開(kāi)關(guān)和撥動(dòng)開(kāi)關(guān)限位開(kāi)關(guān)和撥動(dòng)開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)和安裝已涉及控制部分，在此設(shè)計(jì)中對(duì)以上兩種部件在結(jié)構(gòu)上不作詳細(xì)說(shuō)明。在安裝時(shí)，由于線路的要求可將撥輪軸設(shè)計(jì)成空心軸，從中間引出線路，在接到主控制板。6.3桶（盛水桶）及其安裝外桶的作用主要是用來(lái)裝水和洗滌液，所以結(jié)構(gòu)和材料無(wú)特殊要求，主要保證耐水性以及結(jié)實(shí)耐用就行。主要是安裝部分，由于洗衣機(jī)在洗滌的過(guò)程中，尤其是在脫水時(shí)會(huì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)此外桶會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和搖晃，如果外桶采用固接連接，外桶和洗衣機(jī)回引起強(qiáng)烈震動(dòng)來(lái)，不僅會(huì)產(chǎn)生巨大的噪音，而且會(huì)對(duì)也洗衣機(jī)本身造成損害。 因此，在本設(shè)計(jì)中內(nèi)桶的安裝采用了吊裝結(jié)構(gòu)，就是通過(guò)四根吊裝拉桿將洗衣機(jī)的外桶吊裝在外殼的四個(gè)角上，下端掛在成水外桶的四格調(diào)簧安裝爪上。在外箱體的四個(gè)角上，個(gè)又一個(gè)球形的圓窩，釣竿的上鍛壓成扁平形狀，或者大一個(gè)穿釘孔，穿釘孔的下面是一個(gè)半球形的座，放在箱體的球形圓窩上，然后穿好穿釘。拉桿在球形圓我上可以做前后左右小角度的擺動(dòng)。在拉桿的下方也有一個(gè)半球形座，半球做的上方式減振彈簧，堅(jiān)貞彈簧上面是一個(gè)橡膠墊，它的作用是保證減振彈簧與拉桿同心，四其受力均勻，同時(shí)可以吸收振動(dòng)和噪音。橡膠墊的上方式一個(gè)塑料半球型座，這個(gè)塑料坐于洗滌外同上的