機(jī)械畢業(yè)設(shè)計43機(jī)械原理課程腳踏式洗衣機(jī)機(jī)構(gòu)設(shè)計

第 1 頁 共 21 頁 機(jī)械原理課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 腳踏式 洗衣機(jī) 機(jī)構(gòu)設(shè)計 機(jī)械工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 專業(yè) 0413 班 設(shè)計者 ： 呂 皞 任荷 張超娜 指導(dǎo)老師 ： 楊家軍 朱洲 2007 年 1 月 31 日 第 2 頁 共 21 頁 目 錄 第一章 設(shè)計題目 .3 第二章 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計與原動機(jī)的選擇 . 3 第 三 章 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計的比 較與選擇 . 6 第 四 章 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動、動力分析與設(shè)計 . 9 第 五 章 個人體會 . .17 第 六 章 參考文獻(xiàn) 18 附 錄 四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計 . 18 第 3 頁 共 21 頁 一 設(shè)計題目及要求 1 簡介 腳踏式 洗衣機(jī)的功用是將臟衣物洗滌，漂洗，甩干 以及里程記錄 。其功用的實(shí)行可以分為 四 大塊 ： （ 1） 洗滌衣服； （ 2） 漂洗衣服； （ 3） 甩干衣服； （ 4） 里程計錄和健身 由上述過程可知，該機(jī)構(gòu)共需三個構(gòu)件，即腳踏板，洗衣齒輪系和槽輪。 2 原始數(shù)據(jù)和要求 ： （ 1）洗滌和漂洗時的轉(zhuǎn)速是 75rpm，甩干時轉(zhuǎn)速是 450rpm； （ 2）洗滌時間 36分鐘，甩干時間 24分鐘 ; （ 3） 人腳踏速度是 45rpm(洗滌 )， 30rpm(甩干 ) （ 4）人腳踏 200圈時槽輪轉(zhuǎn)動一圈 3 設(shè)計任務(wù) （ 1）寢室用洗衣機(jī) 運(yùn)動方案設(shè)計。 （ 2） 完成設(shè)計說明書和三維動畫 。 二 傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計與原動件的選 擇 一 洗衣功能 部分 根據(jù)所給的 條件， 洗滌和漂洗時 人腳踏的速度是 n=45rpm,滾筒 轉(zhuǎn)速要求是 75rpm,甩干 人腳踏 速度是 30rpm，滾筒轉(zhuǎn)動速度是 450rpm。由于傳動比較大，所以必須采用增速機(jī)構(gòu)，其增速比為 i1=75/45=5:3 i2=450/30=15 第 4 頁 共 21 頁 上圖為該洗衣機(jī)的洗衣部分機(jī)構(gòu)示意圖。齒輪用其分度圓表示，由于是標(biāo)準(zhǔn)齒輪與高度變位齒輪傳動，在其無側(cè)隙嚙合時齒輪的分度圓和節(jié)圓重合。從動皮帶輪和齒輪 A 的分度圓直徑相同，又是同軸，在圖上用一個圓表示。齒輪 C 和C同軸，轉(zhuǎn)速相同，與齒輪 B 固定在變速滑塊上。變速滑塊水平安置。 齒輪 D，齒輪 D與滾筒固定在一根軸上。上圖中滑塊處于空檔狀態(tài)，齒輪 A 未與齒輪 B嚙合同時齒輪 A未與齒輪 C 嚙合，同樣齒輪 B 未與齒輪 D 嚙合，齒輪 C未與齒輪 D嚙合，此時滾筒可以自由轉(zhuǎn)動 。 從動皮帶輪軸上安裝有類似自行車后輪上的飛輪機(jī)構(gòu)，起到單向傳動的作用。即腳踏向前可以帶動從動皮帶輪轉(zhuǎn)動，從而帶動滾筒運(yùn)動，但反過來，滾筒若由于慣性繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從動皮帶輪是不會把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動傳動到腳踏板的，從而保護(hù)了操作者不會發(fā)生意外。 將該傳動比進(jìn)行分配，可采用一級帶傳動，二級齒輪傳動，他們的傳動比分別為 ：洗衣和漂洗時帶傳動 125:75=5:3，齒輪傳動則用 1:1即可，總傳動比為 5:3；脫水時帶傳動仍為 5:3，齒輪分為兩級，兩級傳動比都為 120:40=3:1，這樣總傳動比為 (5:3)*(3:1)*(3:1)=15:1，符合設(shè)計要求。 第 5 頁 共 21 頁 上圖為變速滑塊處于 洗衣 功能檔的示意圖，齒輪 A 與齒輪 B 嚙合，齒輪 B與齒輪 D 嚙合。當(dāng)人開始踩腳踏板時，動力通過皮帶傳動到從動皮帶輪，再由齒輪 A 經(jīng)過齒輪 B 傳遞到齒輪 D，從而帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行洗衣功能。此時腳踏板與滾筒轉(zhuǎn)速比為 3:5。 上圖為變速滑塊處于 脫水 功能檔時的機(jī)構(gòu)示意圖，滑塊撥動到最左邊，使齒輪 A與齒輪 C 嚙合，齒輪 C與齒輪 D嚙合。當(dāng)人以較高速度蹬踏板時，從動皮帶輪帶動齒輪 A，傳動到齒輪 C 上，再由齒輪 C將動力傳動到齒輪 D上，使?jié)L筒高速旋轉(zhuǎn)。期間共有三次增速，使?jié)L筒與腳踏板的轉(zhuǎn)速比達(dá)到 15:1。 二 里程記錄功能部分 第 6 頁 共 21 頁 上圖為 里程記錄 功能的機(jī)構(gòu)示意圖。蹬動腳踏板時，皮帶輪 A 帶動皮帶輪 B，經(jīng)過減速齒輪機(jī)構(gòu)（齒輪 E，齒輪 F，齒輪 F，齒輪 G）使齒輪 G 的轉(zhuǎn)速為踏板的 1/20。齒輪 G 與槽輪機(jī)構(gòu)中的撥盤同軸。槽輪上有 10 個齒，撥盤上有一個圓柱銷，這樣當(dāng)撥盤轉(zhuǎn)動一周槽輪轉(zhuǎn)動 36 度；撥盤轉(zhuǎn) 10 周時槽輪轉(zhuǎn) 一周，達(dá)到所需的計數(shù)功能 。 該功能具體作用是，當(dāng)腳踏板轉(zhuǎn)動 20 圈時，計數(shù)器加 1；計數(shù)器有一位，計數(shù)器加 10 次為一個循環(huán)。一個循環(huán)中踏板共轉(zhuǎn)了 200 圈。按洗衣時的轉(zhuǎn)速 45rpm，一共過了將近 4 分半鐘，一般情況衣物已經(jīng)洗好，可以進(jìn)入下一漂洗環(huán)節(jié)。平時不洗衣時該洗衣機(jī)還可以當(dāng)健身器使用，此時計數(shù)器可以當(dāng)記里程的工具，加一秒表便可以計算出踏板的速度。 三 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計的比較與選擇 一 洗衣模式的比較與選擇 1.波輪式洗衣機(jī) 優(yōu)點(diǎn)： 省時省力。 缺點(diǎn)：耗電、耗水、衣物易纏繞、清潔性不佳， 適合洗滌衣物：除需要 特別洗滌之外的所有衣物 。 2.滾筒式洗衣機(jī) 優(yōu)點(diǎn)： 衣物無纏繞。最不會損耗衣物的方式 缺點(diǎn)：耗時，時間是普通的幾倍 ,而且一旦關(guān)上門，洗衣過程中無法打開 ,潔凈力不強(qiáng) . 適合洗滌衣物：羊毛、羊絨以及絲綢、純毛類織物。 第 7 頁 共 21 頁 3.攪拌式洗衣機(jī) 優(yōu)點(diǎn)： 衣物潔凈力最強(qiáng) ,省洗衣粉 缺點(diǎn) :喜歡纏繞 相比前兩種方式損壞性加大 ,噪音最大 適合洗滌衣物：除需要特別洗滌之外的所有衣物。 最終選擇方案二 原因： 此次我們要設(shè)計的腳踏式洗衣機(jī)選用的是滾筒式，主要是出于成本和方便的考慮。腳踏的動力是水平方向的圓周運(yùn)動，而滾 動也是做水平方向的圓周運(yùn)動，這樣在傳動過程中不用改變運(yùn)動形式和方向，使傳動機(jī)構(gòu)較為簡便。另外，滾動式 的洗衣機(jī)在轉(zhuǎn)軸處對密封的要求也比攪拌式或波輪式的要求低些，因?yàn)?軸可以不必浸入水中，實(shí)際洗衣時液面不用達(dá)到滾筒的半徑，就可以洗凈衣物 ，而且 滾筒式洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)極易實(shí)現(xiàn)洗，甩一體化 。 二 長距離傳動機(jī)構(gòu) 1皮帶傳動 優(yōu)點(diǎn) ： 帶傳動機(jī)構(gòu)軸間距離較大，工作平穩(wěn)無噪聲，能緩沖吸振，摩擦式帶傳動有過載保護(hù)作用。結(jié)構(gòu)簡單，安裝要求不高，外廓尺寸較大。摩擦式帶傳動有彈性滑動，不能用于分度系統(tǒng)； 缺點(diǎn)：摩擦易起電，不宜用于易燃易爆 的場合。軸和軸承受力較大，傳動帶壽命較短。 用于傳遞較遠(yuǎn)距離的兩軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動或動力 2鏈條傳動 優(yōu)點(diǎn)：鏈傳動機(jī)構(gòu)軸間距離較大，平均傳動比為常數(shù)，鏈條元件間形成的油墨有吸振能力，對惡劣環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，工作可靠，軸上載荷較小。 缺點(diǎn)：瞬時運(yùn)動速度不均勻，高速時不如帶傳動平穩(wěn)。鏈條工作時因磨損伸長后容易引起共振，一般需增設(shè)張緊和減震裝置。 3軸轉(zhuǎn)動 優(yōu)點(diǎn)： 軸傳動性能較好，噪聲不大，不會打滑，驅(qū)動力也大。 缺點(diǎn)：由于要改變運(yùn)動方向，需要盤式齒輪，加工成本較高。 綜合考慮后，我們選用成本較低而且比較可靠的 方案一 皮帶傳動。由于是人力驅(qū)動，所以驅(qū)動力不會很大，不會出現(xiàn)打滑的情況。 三 衣服裝入方式 1 前裝式 優(yōu)點(diǎn)：一般前裝式滾筒機(jī)的正面有一透射窗孔，可以方便的開啟，衣物就從窗孔中放進(jìn)或取出，洗衣機(jī)在洗滌衣物時，可以透過玻璃窗空進(jìn)行觀察，透明窗孔處具有良好的密封性，洗滌也不會從窗孔滲出。在窗孔之處還設(shè)有安全開關(guān)，洗衣機(jī)在工作時，如果門被打開，則滾筒會立即剎車，以保證操作者的安全。 缺點(diǎn)：衣物的裝入口設(shè)置在內(nèi)桶一端，裝入口直徑約 300mm 左右。內(nèi)桶依靠軸承座制成在箱體上，前裝式洗衣機(jī)由于受到衣物裝入口的限制，故只有一個軸承座，轉(zhuǎn)軸承懸臂梁狀態(tài)，因此內(nèi)桶的剛度較差，很容易引起振動。 2 上裝式 優(yōu)點(diǎn)：上裝式洗衣機(jī)的裝取口設(shè)在洗衣機(jī)的上面，省去透明窗孔及其密封第 8 頁 共 21 頁 的一系列復(fù)雜結(jié)構(gòu)。其衣物的裝取口設(shè)在內(nèi)桶壁上，放入衣物時，須先打開外箱體的頂蓋，再打開洗滌液的防溢水口蓋，并轉(zhuǎn)動內(nèi)桶使其投入口朝上，方可裝取衣物。在內(nèi)桶的有入口蓋上設(shè)有特殊機(jī)構(gòu)，使其開關(guān)能簡單方便。上裝式滾筒洗衣機(jī)的內(nèi)桶有兩個支撐點(diǎn)，所以，內(nèi)桶和轉(zhuǎn)軸的受力情況較好，洗滌，、脫水時振動較小。 缺點(diǎn)：無法觀察洗滌情況。 最終選擇方案二 上裝式 原因：上述兩種滾筒式洗衣機(jī) 相比，前裝式 要比上裝式使用更方便。節(jié)省空間。但后者要比前者結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 綜合考慮后選用上裝式滾筒。雖然上裝式洗衣機(jī)無法觀察洗衣狀態(tài)，但其轉(zhuǎn)軸受力情況好，高速旋轉(zhuǎn)時不易抖動，且省去透明窗孔及其密封的一系列復(fù)雜結(jié)構(gòu)，節(jié)約了成本。 四 把動力從皮帶輪傳遞到滾筒的機(jī)構(gòu)選型 1 齒輪機(jī)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn)：能傳遞兩個平行軸，相交軸或交錯軸間的回轉(zhuǎn)運(yùn)動和轉(zhuǎn)矩，能保證傳動比恒定不變，能傳遞足夠大的動力，傳動效率為 0.95-0.98；運(yùn)動精度和傳動效率高，工作可靠，壽命長，結(jié)構(gòu)緊湊。 缺點(diǎn)：制造精度要求高，制造費(fèi)用大，精度低時 振動和噪聲大，不宜用于軸間距離較大的傳動。 2 皮帶傳動 優(yōu)點(diǎn)：帶傳動機(jī)構(gòu)軸間距離較大，工作平穩(wěn)無噪聲，能緩沖吸振，摩擦式帶傳動有過載保護(hù)作用。結(jié)構(gòu)簡單，安裝要求不高，外廓尺寸較大。摩擦式帶傳動有彈性滑動，不能用于分度系統(tǒng)； 缺點(diǎn)：摩擦易起電，不宜用于易燃易爆的場合。軸和軸承受力較大，傳動帶壽命較短。 用于傳遞較遠(yuǎn)距離的兩軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動或動力。 綜合優(yōu)缺點(diǎn)，從動皮帶輪到滾筒的距離不遠(yuǎn)，我們選擇方案一。 五 里程記錄機(jī)構(gòu) 1 槽輪機(jī)構(gòu) 2 曲柄搖桿加棘輪機(jī)構(gòu) 槽輪機(jī)構(gòu)示意圖如下 撥盤每轉(zhuǎn)一周，槽輪轉(zhuǎn)動 36 度。 優(yōu) 點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。設(shè)計合理時撥銷進(jìn)入和退出嚙合時槽輪的運(yùn)動較為平穩(wěn)。 缺點(diǎn)：運(yùn)轉(zhuǎn)中有較大的動載荷，槽數(shù)越少動載荷越大，不適用高速場合。 第 9 頁 共 21 頁 曲柄搖桿加棘輪機(jī)構(gòu)示意圖如下 曲柄作圓周轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速同樣為腳踏板的1/20，棘輪上有 10 個齒，曲柄每轉(zhuǎn)一圈，搖桿左右擺動一次，角度為 36 度，棘輪也轉(zhuǎn)動36 度，即一個齒距離。 優(yōu)點(diǎn)：棘輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，運(yùn)動可靠。缺點(diǎn)：棘爪在棘輪齒面滑行時，講引起噪聲和齒尖磨損：傳動平穩(wěn)性差，同樣不適用于高速運(yùn)動，另外需要曲柄搖桿機(jī)構(gòu)將 圓周運(yùn)動變?yōu)橥鶑?fù)圓周運(yùn)動，才能 驅(qū)動棘輪間歇圓周運(yùn)動。 綜合以上特點(diǎn)，我們選用方案一。這里用的槽輪槽數(shù)較多，動載荷小，槽輪機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，相對方案二來說，體積小很多，而且磨損較小，噪音也較小。 四 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，運(yùn)動分析與設(shè)計 1 腳踏部分 與洗衣部分的運(yùn)動，運(yùn)動分析與設(shè)計 該洗衣機(jī)有洗衣和甩干兩項功能，對滾筒轉(zhuǎn)速的要求不同，而人腳踏的速度變化不了很多，這就需要用到變速機(jī)構(gòu)。通過皮帶傳送到后方的動力我們選用了方便可靠的齒輪機(jī)構(gòu)傳遞到滾筒，所以變速機(jī)構(gòu)也是選用齒輪變速。這里我們準(zhǔn)備了兩套中間傳動齒輪，固定在一個滑塊上。通過滑塊的移動切換傳動齒 輪，以達(dá)到變速的目的。同時還可以切換到空檔，在取衣服時若內(nèi)桶的蓋子不在正上方，可以用手輕松轉(zhuǎn)動內(nèi)桶，將蓋子轉(zhuǎn)動到方便打開的位置，取出衣物。 第 10 頁 共 21 頁 上圖為該洗衣機(jī)的洗衣部分機(jī)構(gòu)示意圖。 如圖所示 ：洗衣機(jī)出與洗衣功能檔時，動力通過皮帶傳動到從動皮帶輪，再由齒輪 A 經(jīng)過齒輪 B 傳遞到齒輪 D，從而帶動滾筒旋轉(zhuǎn)，腳踏板與滾筒轉(zhuǎn)速比為 3： 5；洗衣機(jī)處于甩干功能檔時，從動皮帶輪帶動齒輪 A，傳動到齒輪 C 上，再由齒輪 C將動力傳動到齒輪 D上，使?jié)L筒高速旋轉(zhuǎn)。期間共有三次增速，使?jié)L筒與腳踏板的轉(zhuǎn)速比達(dá)到 15:1。 其中需要注意的 事項： 1 每次撥動變速滑塊時，必須要在滾筒靜止時操作，不可中途換擋。 2 若滑塊不能順利撥動到位時，可輕微轉(zhuǎn)動一下踏板和滾筒，即可將滑塊撥動到位，撥動到位后需打開固定保險。 3 綜合 考慮腳踏板與洗衣部分的運(yùn)動要求，初選尺寸： 上圖為變速滑塊的俯視示意圖。三個齒輪厚度均為 5mm，齒輪的直徑取其分度圓直徑，距離尺寸如圖所示。為了保證強(qiáng)度足夠，滑塊為“回”形。 第 11 頁 共 21 頁 上圖為從動皮帶輪所在軸的裝配示意圖，齒輪厚為 5mm，皮帶輪厚 30mm，裝配尺寸如圖所示。齒輪 A 與齒輪 A齒面中心間隙 10mm，與齒輪 B 與齒輪 C的中心間距 相同，以 保證滑塊移動時可以使齒輪 B 與齒輪 A 嚙合，或齒輪 C 與齒輪 A嚙合 第 12 頁 共 21 頁 上圖為與洗衣機(jī)內(nèi)滾筒同軸的齒輪 D 與齒輪 D的示意圖，兩齒 輪之間間隙 2mm，以保證齒輪 D 與齒輪 B 在同一平面的同時齒輪 C與齒輪 D也在同一平面。 洗衣機(jī)內(nèi)滾筒直徑： 350mm，寬度： 300mm，壁厚 2mm，內(nèi)桶上的小孔直徑 3.5mm。 外桶直徑 384mm，桶寬 334mm，壁厚 5mm，排水空直徑 18mm。 腳踏板間距： 160mm，腳踏處皮帶輪直徑： 125mm，從動皮帶輪直徑： 75mm，皮帶寬度： 30mm，兩皮帶輪軸間距： 550mm，所有齒輪模數(shù)： 2.5mm， 相嚙合齒輪都為標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動或者高度變位齒輪傳動 . 齒輪 A： ，厚度 5mm，齒數(shù)： 30， 分度圓直徑 d=mz=2.5*30=75mm，齒頂圓直徑： da=mz+2mha*=2.5*30+2*2.5=80mm, 齒根圓直徑：df=mz-2m(ha*+c*)=2.5*30-2*2.5*(1+0.25)=68.75mm 齒輪 A：負(fù)變位齒輪， 厚度 5mm，齒數(shù)： 48， 變位系數(shù)為 x=-0.06mm，分度圓直徑 d=mz=2.5*48=120mm ， 齒 頂 圓 直 徑 ：da=mz+2m(ha*+x)=2.5*48+2*2.5*(1-0.06)=124.7mm ， 齒 根 圓 直 徑df=mz-2m(ha*+c*-x)=2.5*48-2*2.5*(1+0.25+0.06)=113.45mm 齒輪 B： 厚度 5mm，齒數(shù)： 30,分度圓直徑 d=mz=2.5*30=75mm，齒頂圓直徑： da=mz+2mha*=2.5*30+2*2.5=80mm, 齒 根 圓 直 徑 ：df=mz-2m(ha*+c*)=2.5*30-2*2.5*(1+0.25)=68.75mm 齒輪 C： 正變位齒輪 ,厚度 5mm，齒數(shù)： 16，變位系數(shù)為 x=0.06mm，分度圓直徑 d=mz=2.5*16=40mm ，齒頂圓直徑：da=mz+2m(ha*+x)=2.5*16+2*2.5*(1+0.06)=45.3mm ， 齒 根 圓 直 徑df=mz-2m(ha*+c*-x)=2.5*16-2*2.5*(1+0.25-0.06)=34.05mm 齒輪 C： 負(fù)變位齒輪， 厚度 5mm，齒數(shù)： 48， 變位系數(shù)為 x=-0.06mm，分度圓直徑 d=mz=2.5*48=120mm ，da=mz+2m(ha*+x)=2.5*48+2*2.5*(1-0.06)=124.7mm ， 齒 根 圓 直 徑df=mz-2m(ha*+c*-x)=2.5*48-2*2.5*(1+0.25+0.06)=113.45mm 齒輪 D： 厚度 5mm，齒數(shù)： 30，分度圓直徑 d=mz=2.5*30=75mm，齒頂圓直徑： da=mz+2mha*=2.5*30+2*2.5=80mm, 齒 根 圓 直 徑 ：df=mz-2m(ha*+c*)=2.5*30-2*2.5*(1+0.25)=68.75mm 齒輪 D：正變位齒輪， 厚度 5mm，齒數(shù)： 16,變位系數(shù)為 x=0.06mm， 分度圓直徑 d=mz=2.5*16=40mm ，齒頂圓直徑：da=mz+2m(ha*+x)=2.5*16+2*2.5*(1+0.06)=45.3mm ， 齒 根 圓 直 徑df=mz-2m(ha*+c*-x)=2.5*16-2*2.5*(1+0.25-0.06)=34.05mm 2 腳踏部分與里程記錄部分的運(yùn)動，運(yùn)動分析和尺寸設(shè)計 第 13 頁 共 21 頁 上圖為里程記錄功能的機(jī)構(gòu)示意圖。蹬動腳踏板時，皮帶輪 A 帶動皮帶輪 B，經(jīng)過減速齒輪機(jī)構(gòu)（齒輪 E，齒輪 F，齒輪 F，齒輪 G）使齒輪 G 的轉(zhuǎn)速為踏板的 1/20。齒輪 G 與槽輪機(jī)構(gòu)中的撥盤同軸。槽輪上有 10 個齒，撥盤上有一個圓柱銷，這樣當(dāng)撥盤轉(zhuǎn)動一周槽輪轉(zhuǎn)動 36 度；撥盤轉(zhuǎn) 10 周時槽輪轉(zhuǎn)一周，達(dá)到所需的計數(shù)功能 主要參數(shù)： 皮帶輪 A 直徑 50mm，皮帶輪 B 直徑 50mm，皮帶寬 5mm，減速齒輪機(jī)構(gòu)中所有齒輪模數(shù)為 1mm，厚度為 2mm， 齒輪 E： 正變位齒輪，變位系數(shù) x=0.12.mm， 齒數(shù) 15, 分度圓直徑 d=mz=1*15=15mm, 齒 頂 圓 直 徑da=mz+2m(ha*+x)=1*15+2*1*(1+0.12)=17.24mm ， 齒 根 圓 直 徑df=mz-2m(ha*+c*-x)=1*15-2*1*(1+0.25-0.12)=12.74mm 齒輪 F： 負(fù)變位齒輪，變位系數(shù) x=-0.12mm， 齒數(shù) 60， 分度圓直徑da=mz=1*60=60mm ， 齒 頂 圓 直 徑 da= mz+2m(ha*+x)=1*60+2*1*(1-0.12)=61.76mm ， 齒 根 圓 直 徑df=mz-2m(ha*+c*-x)=1*60-2*1*(1+0.25+0.12)=57.26mm 齒輪 F： 正變位齒輪，變位系數(shù) x=0.12.mm， 齒數(shù) 15，分度圓直徑d=mz=1*15=15mm,齒頂圓直徑 da=mz+2m(ha*+x)=1*15+2*1*(1+0.12)=17.24mm，齒根圓直徑 df=mz-2m(ha*+c*-x)=1*15-2*1*(1+0.25-0.12)=12.74mm 齒輪 G： 負(fù)變位齒輪，變位系數(shù) x=-0.12mm， 齒數(shù) 75， 分度圓直徑d=mz=1*75=75mm ，齒頂圓直徑 da= mz+2m(ha*+x)=1*75+2*1*(1-0.12)=76.76mm ， 齒 根 圓 直 徑df=mz-2m(ha*+c*-x)=1*75-2*1*(1+0.25+0.12)=72.26mm 。 第 14 頁 共 21 頁 以上兩圖分別為該槽輪機(jī)構(gòu)的撥盤和槽輪。槽輪 與撥盤槽間距 50mm，槽數(shù)10，槽輪厚 2mm，圓銷中心回轉(zhuǎn)半徑 R=50*sin(3.14/10)=16.246mm，撥盤的圓銷半徑 r=R/6=3mm ， 槽 頂 側(cè) 壁 厚 e=3mm 鎖 止 弧 半 徑Rr=R-r-e=16.246-3-3=10.246mm，外凸鎖止弧張開角 r=360-(180-36)=216 度 ,槽深18.907mm。具體尺寸如圖所示。 第 15 頁 共 21 頁 裝配起來的槽輪機(jī)構(gòu)如上圖所示。 第 16 頁 共 21 頁 第 17 頁 共 21 頁 以上五圖為該腳踏洗衣機(jī)裝配起來的示意圖 五、個人體會 我們設(shè)計的題目是腳踏式洗衣機(jī)，當(dāng)初定下題目是考慮到實(shí)際寢室情況的，寢室限制大功率電器使用，在寢室用洗衣機(jī)很容易電表跳閘，而且容易助長學(xué)生的懶惰情緒，但是武漢天氣多變，連陰天、衣服難晾干， 沙塵天或污染嚴(yán)重，不便室外晾衣，衣服晾了好久也不干，我們就想設(shè)計一種既能不用手洗又不致懶惰的健身洗衣機(jī)，最后決定設(shè)計腳踏式洗衣機(jī)。 方案定下來后，我們就討論具體的機(jī)構(gòu)設(shè)計，現(xiàn)在市場上有攪拌式洗衣機(jī)，波輪式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)，綜合考慮最后選擇設(shè)計滾筒式，因?yàn)椋簼L筒洗衣機(jī)不是靠攪和磨來洗滌，而是靠摔打、浸泡和雨淋來洗，磨損率極低。滾筒洗衣機(jī)洗 600 次的磨損程度才相當(dāng)于普通波輪洗衣機(jī)洗 20 次。從節(jié)水上看，普通波輪的標(biāo)準(zhǔn)程序耗水是 150 升，而滾筒的標(biāo)準(zhǔn)程序是 80 升，甚至更低；再加上滾筒洗衣機(jī)的洗滌范圍廣，可以洗滌 羊毛真絲等高檔面料，使用壽命長。 在針對每個功能用哪種機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)時，我們查閱了大量書籍，上網(wǎng)搜索各種有效信息，充分的把我們上課學(xué)到的知識調(diào)用起來和實(shí)際相比較聯(lián)系，初步完成機(jī)構(gòu)設(shè)計；在設(shè)計齒輪大小和間距時，不僅要保證傳動比符合要求，還要注意各個條件保證傳動正常，提高了我們的條理性，邏輯能力和分析問題的綜合能力。 感觸很深的是團(tuán)體精神的徹底表現(xiàn)，在整個設(shè)計中，我們都是一起商量討論的，雖然有時候會持不同的建議，可是我們會認(rèn)真比較優(yōu)缺點(diǎn)綜合考慮擇優(yōu)，相信如果不是團(tuán)體合作，這次不會這么容易完成或者想不到這樣的方案， 這就讓第 18 頁 共 21 頁 我們體會到團(tuán)隊作用的重要性。 看看自己的作品，心里全是自豪感和成就感，似乎充實(shí)了很多。無論我們的作品是否出色，我們都是付出心血的。當(dāng)然，我們也知道，我們還有更精彩的路要走，還有更多的知識要學(xué)習(xí)，更多的經(jīng)驗(yàn)要積累，我們會更加努力的！ 六、參考文獻(xiàn) 1 申永勝，主編，機(jī)械原理教程，北京：清華大學(xué)出版社， 2002 年 2 Edward B. Magrab，主編， MATLAB 原理與工程應(yīng)用，北京：電子工業(yè)出版社， 2003 年 3濮良貴 紀(jì)名剛，主編，機(jī)械設(shè)計，北京：高等教育出版社， 2004 年 4楊家軍， 主編，機(jī)械原理專題篇，武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2006年 5楊家軍，主編，機(jī)械原理基礎(chǔ)篇，武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2004年 6裘建新，主編，機(jī)械原理課程設(shè)計指導(dǎo)書，北京，高等教育出版社， 2005年 責(zé)任分工： 任荷 (012004009201)： 齒輪計算和部分尺寸設(shè)計 ，說明書后半部分編寫 呂皞 (012004006009)： 槽輪計算， 畫圖和參與部分尺寸設(shè)計 張超娜 (012004009003)：方案設(shè)定比較，說明書前半部分編寫，連桿計算 附錄：四桿機(jī)構(gòu)設(shè)計 尺寸設(shè)計 四桿結(jié)構(gòu)需要滿足的條件：行程為 22cm（ c1c2=22cm） ;在 c2 點(diǎn)停留的時間為 2 秒，從 c2 到 c1 再到 c3 的時間為 4 秒。搖桿角速度為 pi/3。 由此可得 B2AB3=120 , B2B1B3=240 ,由 AB2C2 與 AB3C2 相等得 B2AC2= B3AC2=120。為了簡化運(yùn)算設(shè)偏心距 AE 10cm，由迭代逼近法取 C2E=30cm ?，F(xiàn)要求曲柄 AB，搖桿 BC和 ED2的距離。 以 A 點(diǎn)為圓點(diǎn)建立坐標(biāo)系： a=arctan(C2E/AE) B1(xb1,yb1), b=atan(C1E/AE); B2(xb2,yb2), hd=120 +a-b; 第 19 頁 共 21 頁 B3(xb3,yb3), hdt=a-120 -b. 計算示意圖 寫出曲柄 AB 的旋轉(zhuǎn)矩陣： cos(hd) -sin(hd) 0 D12=sin(hd) cos(hd) 0 第 20 頁 共 21 頁 0 0 1 cos(hdt) -sin(hdt) 0 D13= sin(hdt) cos(hdt) 0 0 0 1 則 B 點(diǎn)的位置方程 為： xbi ybi 1=D1ixb1 yb1 1 鉸鏈中心 C 隨滑塊平移，所以 C 點(diǎn)的位置方程： xci=xc1=10, yc2=yc3=30 根據(jù)連桿 BC 長度不變可得約束方程為 （ xbi-xci） 2+(ybi-yci)2=(xb1-xc1)2+(yb1-yc1)2 (i=2,3) 兩個方程，兩個未知數(shù) xb1,yb1,由 matlab語言（見附源程序）得出結(jié)果 : xb1 = -3715199.5981403934146876517739845 2.4767425673282294395715764555134 xb1 = -69682.54428139