機電一體化_洗衣機

1、1波輪式全自動洗衣機機電系統(tǒng)設(shè)計波輪式全自動洗衣機機電系統(tǒng)設(shè)計 一、一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計任務(wù)任務(wù)：設(shè)計一種波輪式全自動洗衣機的機電系統(tǒng)，要求最大洗衣質(zhì)量為3.8kg，內(nèi)桶直徑為400mm，洗衣轉(zhuǎn)速約為140200rmin，脫水轉(zhuǎn)速約為700800rmin。要求具有自動調(diào)節(jié)水位、根據(jù)衣服種類設(shè)定洗滌模式、自動進水、排水和自動脫水等功能。 二、二、波輪式全自動洗衣機的總體結(jié)構(gòu)波輪式全自動洗衣機的總體結(jié)構(gòu)目前在我國生產(chǎn)的洗衣機中，波輪式洗衣機占了80以上。早期生產(chǎn)的波輪式洗衣機波輪較小，直徑都在165185mm之間，轉(zhuǎn)速為320500rmin。現(xiàn)在基本都是大波輪洗衣機，其中又以碟形波輪應(yīng)用最廣，波輪直徑

2、約為300mm，轉(zhuǎn)速約為120300rmin。一般來說，波輪式全自動洗衣機具有洗滌、脫水、水位自動控制，以及根據(jù)不同衣物選擇洗滌方式和洗滌時間等基本功能，其結(jié)構(gòu)主要由洗滌和脫水系統(tǒng)洗滌和脫水系統(tǒng)、進排水系統(tǒng)進排水系統(tǒng)、電動機和傳動系統(tǒng)電動機和傳動系統(tǒng)、電氣電氣控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)、支承機構(gòu)支承機構(gòu)等5大部分組成，如圖1所示。 234圖圖1 15三、三、進水、排水系統(tǒng)進水、排水系統(tǒng)全自動洗衣機的進、排水系統(tǒng)主要由進水電磁閥、排水電磁閥和水位開關(guān)等組成。1.水位開關(guān)水位開關(guān) 水位開關(guān)又稱壓力開關(guān)。洗衣機洗滌桶進水時的水位和洗滌桶排水時的狀況是由壓力開關(guān)檢測的。當(dāng)洗衣機工作在洗絳或漂洗程序時，若桶內(nèi)無水

3、或水量不夠，壓力開關(guān)則發(fā)出供水信號。當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定位置時，壓力開關(guān)將發(fā)出關(guān)閉水源的信號。微電腦全自動洗衣機工作在排水程序時，若排水系統(tǒng)有故障，水位開關(guān)則發(fā)出排水系統(tǒng)受阻信號。 (1)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)波輪式全自動洗衣機上使用最多的水位開關(guān)是空氣壓力式，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。這類壓力開關(guān)按其功能可大致分為氣壓傳感裝置、控制裝置及觸點開關(guān)三部分。氣壓傳感裝置由氣室11、橡膠膜10、塑料盤9、頂心6等組成；控制裝置由壓力彈簧4、導(dǎo)套2、調(diào)壓螺釘3、杠桿l和凸輪5等組成；觸點開關(guān)由動簧片8、開關(guān)小彈簧7、動靜觸點組成，其中公共觸點COM和常閉觸點NC組成動斷觸點，公共觸點COM和常開觸點NO組成動合觸點。動簧片8是

4、由鈹青銅板制成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。6圖圖2 27在內(nèi)動簧片和外動簧片的a、b點安裝一個小彈簧，即圖2中的開關(guān)小彈簧7。c點為內(nèi)動簧片的力驅(qū)動點，位于頂心和塑料盤的軸心線上。圖圖3 3 動簧片結(jié)構(gòu)動簧片結(jié)構(gòu)(2)工作原理工作原理 當(dāng)水注入內(nèi)桶時，氣章很快被封閉。隨著水位上升，封閉在氣室內(nèi)的空氣壓力也不斷提高，壓力經(jīng)軟管12傳到水位開關(guān)氣室11，水位開關(guān)氣室ll內(nèi)的空氣壓力向上推動橡膠膜10和塑料盤9，推動動簧片8中的內(nèi)動簧片向上移動，壓力彈簧4被壓縮。當(dāng)注水到了選定水位時，此時內(nèi)動簧片移動到預(yù)定的力平衡位置，開關(guān)小彈簧7將拉動外動簧片，并產(chǎn)生一個向下的推力，使開關(guān)的常閉觸點NC與公共觸點COM迅

5、速斷開，常開觸點NO與公共觸點COM閉合，從而發(fā)出關(guān)閉水源信號。排水時，當(dāng)水位下降到規(guī)定的復(fù)位水位時，水位產(chǎn)生的壓力減小，壓力彈簧4回復(fù)伸長，推動頂心6，使動簧片8中的內(nèi)動簧片向下移動，當(dāng)移動到預(yù)定的力平穩(wěn)位置時，開關(guān)小彈簧7對外動簧片產(chǎn)生一個向上的推力，使開關(guān)的常開觸點N0與公共觸點COM迅速斷開，常閉觸點NC與公共觸電C0M閉合，從而改變控制電路的通斷。 82.進水電磁閥進水電磁閥(1)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)進水電磁閥也稱為進水閥或注水閥，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。 圖圖4 49(2)工作原理工作原理電磁閥線圈4斷電時，鐵心6在自重和小彈簧5作用下下壓，使鐵心6下端的小橡膠塞7堵住泄壓孔B，此時如果有水進入進水

6、腔I，水便由加壓孔A進入控制腔，使控制腔內(nèi)水壓逐漸增大，最終使橡膠閥9緊壓在出水管的上端口上，將閥關(guān)閉。同時因鐵心6上面空間與控制腔相通，控制腔內(nèi)水壓的增大還會使鐵心6上面空間氣體壓強增大導(dǎo)致橡膠閥9更緊地壓在泄壓孔B上，增加了閥關(guān)閉的可靠性。 當(dāng)進水電磁閥線罔4通電后，產(chǎn)生的電磁吸力將鐵心6向上吸起，泄壓孔B被打開?？刂魄粌?nèi)的水迅速從泄壓孔B中流入出水管，同時經(jīng)加壓孔A流人控制腔的水又進行補充。但由于加壓孔A比泄壓孔B小，使控制腔內(nèi)的壓力迅速下降。當(dāng)控制腔中的水壓降到低于進水腔I水壓時，橡膠閥9被進水腔I中的水向上推開，水從進水腔直接進入出水管，進而流人盛水桶。水到位后，由水位開關(guān)切斷進水電

7、磁閥線圈4的電源，進水閥重新關(guān)閉。 103.3.排水電磁閥排水電磁閥排水電磁閥由電磁鐵與排水閥組成，如圖5所示。電磁鐵和排水閥是兩個獨立的部件，兩者之間以電磁鐵拉桿聯(lián)接起來。 圖圖511(1)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 排水閥是由排水閥座1、橡膠閥2、內(nèi)外彈簧3與4、導(dǎo)套5和閥蓋6等組成。排水閥門采用橡膠材料制成，內(nèi)有一個由硬質(zhì)塑料制作的導(dǎo)套5。導(dǎo)套5內(nèi)裝有內(nèi)彈簧3，它一端卡在導(dǎo)套左邊槽口，另一端鉤掛在電磁鐵拉桿7上，內(nèi)彈簧3處于拉緊狀態(tài)。在導(dǎo)套5外裝有一個外彈簧4，它的剛度比內(nèi)彈簧3小,它的一端與閥蓋6接觸另一端與導(dǎo)套5的基座接觸外彈簧4處在壓縮變形狀態(tài)。 電磁鐵有交流和直流兩種，機械式全自動洗衣機一般采用交

8、流電磁鐵，而電腦式全自動洗衣機一般采用直流電磁鐵。交流電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示，直流電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。 212 (2)工作原理工作原理洗衣機處在進水和洗滌時，排水閥處于關(guān)閉狀態(tài)。此時主要由外彈簧4把橡膠閥2緊壓在排水閥座1的底部。 排水時，排水電磁鐵通電工作，銜鐵13被吸入，牽動電磁鐵拉桿7。由于拉桿7位移，在它上面的擋套16撥動制動裝置的剎車扭簧伸出端17，使制動裝置處于非制動狀態(tài)(脫水狀態(tài))。另一方面隨著電磁鐵拉桿7的左端離開導(dǎo)套5，外彈簧4被壓縮，使排水閥門打開正常排水時，橡膠閥2離開排水閥座l密封面的距離應(yīng)不小于8mm，排水電磁鐵的牽引力約為40N。 四、四、傳動系

9、統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理傳動系統(tǒng)主要由電動機、減速離臺器組成。套桶式全自動洗衣機使用一臺電動機來完成洗滌和脫水工作。洗滌時，波輪轉(zhuǎn)速較低(140200r/min)；而脫水時，脫水桶轉(zhuǎn)速較高(約800rmin)。因此，要對電動機1370rmin的輸出轉(zhuǎn)速進行減速處理，以適應(yīng)兩項工作的不同要求，這主要由洗衣機的傳動系統(tǒng)來完成，傳動系統(tǒng)的工作示意如圖6所示。 131.電動機的技術(shù)參數(shù)電動機的技術(shù)參數(shù)電動機是整個洗衣機工作的動力來源。我國現(xiàn)階段生產(chǎn)的套桶式洗衣機大多采用的是電容運轉(zhuǎn)式電動機，產(chǎn)品遵循中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JBT3758-1996家用洗衣機用電動機通用技術(shù)條件。

10、目前常用的電容運轉(zhuǎn)式電動機技術(shù)參數(shù)如表3所示。 1432.減速離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理減速離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理早期設(shè)計的小波輪全自動洗農(nóng)機的離合器沒有減速功能，故洗滌和脫水轉(zhuǎn)速相同。新型大波輪全自動洗衣機的離合器都具有洗滌減速功能，稱為減速離合器，其種類很多，但主要結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。目前應(yīng)用最為廣泛的有兩種：單向軸承式減速離合器與帶制動式減速離合器。 151)基本結(jié)構(gòu)離合器主要結(jié)構(gòu)如圖7(1)(2)所示。離合器中部有兩根軸：輸入軸l和脫水軸l8。輸人軸1的下端加工成四方形，與之相配的帶輪3和離合套20的內(nèi)孔也是方形。離合套20和帶輪3被螺母2固定在輸人軸1上，由于方軸與方孔的緊密配合，從

11、而帶輪3、輸入軸I和離合套20聯(lián)成了一體。輸入軸1的上端加工成齒形花鍵，和行星減速器的中心輪內(nèi)孔配合聯(lián)接。 (1)(1)單向軸承式減速離合器單向軸承式減速離合器 圖圖7(1)167(2)17輸入軸l的外部是脫水軸18。在衣服洗滌時，脫水軸靜止不轉(zhuǎn)；而洗滌結(jié)束后，脫水軸應(yīng)將帶輪3的高轉(zhuǎn)速直接傳遞給脫水桶，完成脫水功能。這種轉(zhuǎn)換功能是由方絲離合彈簧4完成的。方絲離合彈簧的形狀呈錐形，上端幾圈的直徑比下端略小一些。由于脫水軸18和離臺套20的外徑比方絲離合彈簧的內(nèi)徑略大，在自由狀態(tài)時，方絲離合彈簧就抱緊在離合套20和脫水軸18的外壁上。當(dāng)帶輪帶動離合套向彈簧旋緊方向旋轉(zhuǎn)時，通過方絲離合彈簧就將帶輪3

12、的轉(zhuǎn)動由離合套20傳遞到脫水軸18，這就是“合”時的脫水狀態(tài)。在洗滌時，可以將方絲離合彈簧向反方向旋松，使其內(nèi)徑變大，從而與離合套20脫離接觸，這就是“離”時的洗滌狀態(tài)。實現(xiàn)彈簧旋松的機構(gòu)是棘輪棘爪裝置，圖8是其工作原理簡圖。方絲離合彈簧下端的彈簧卡2卡在棘輪3的內(nèi)槽中，通過棘爪5的擺動使棘輪3轉(zhuǎn)動，從而帶動方絲離合彈簧向旋松方向轉(zhuǎn)動。 818 圖7中的8是單向滾針軸承部件，它的內(nèi)圈與脫水軸18相接觸，它的外圈與齒輪軸承座過盈配合成一體，齒輪軸承座嵌在支撐架19中，支撐架用螺栓和離合器外罩14固定在一起。在單向滾針軸承8的作用下，脫水軸l8只能向一個方向自由旋轉(zhuǎn)。單向滾針軸承是滾針軸承產(chǎn)品領(lǐng)域

13、中一種科技含量較高的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，徑向截面小。因為其外圈工作面是楔形所以只允許一個方向的轉(zhuǎn)動可以起到單向離合器的作用。洗衣機單向滾針離合器的工作原理如圖所示，它由帶楔形面的外圈7以及利用保持架3隔開的一系列滾針6組成，軸承直接套在脫水軸5上。當(dāng)脫水軸5順時針轉(zhuǎn)動時，滾針落入楔形槽的大端中，此時脫水軸可順時針轉(zhuǎn)動；而當(dāng)脫水軸逆時針轉(zhuǎn)動時，滾針則卡緊在楔彤槽的小端處，這時脫水軸將無法轉(zhuǎn)動。 919在圖7中，剎車裝置外罩9、剎車扭簧lO、剎車帶15、剎車盤16和十寧軸套17等組成了脫水軸18的剎車裝置。十字軸套17用兩顆緊定螺釘和脫水軸18固定在一起，剎車盤16又和十字軸套17用螺栓固定在一起，

14、所以剎車盤16和脫水軸18聯(lián)成了一體。剎車裝置外罩9安裝在脫水軸18上，為間隙配合，它對脫水軸的作用由剎車扭簧10控制。剎車扭簧10套裝在剎車裝置外罩9的外圓上，其下端固定在離合器外罩上，它的上端則嵌在拉桿21的一個方孔中，由排水電磁鐵帶動拉桿控制其狀態(tài)。洗滌時，排水電磁鐵斷電，剎車扭簧處于自由旋緊的狀態(tài)。當(dāng)脫水軸18順時針旋轉(zhuǎn)時，由于剛性剎車帶15緊緊抱住剎車盤16，而其一端又卡在剎車裝置外罩9的方槽中，所以剎車盤、剎車帶以及剎車裝置外罩9都將一起順時針旋轉(zhuǎn)。剎車裝置外罩9在順時針旋轉(zhuǎn)過程中，剎車扭簧10將被迅速旋緊，強大的摩擦力使剎車裝置外罩9無法動作，此時剎車帶15和剎車盤16將發(fā)生劇烈

15、摩擦，對脫水軸18產(chǎn)生制動作用，防止脫水桶產(chǎn)生跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。在脫水時，排水閥通電，排水電磁鐵帶動拉桿使剎車扭簧處于放松狀態(tài)。由于剎車裝置外罩9在順時針旋轉(zhuǎn)過程中，與旋松的剎車扭簧之間可以自由滑動，剎車不起作用，因此剎車裝置外罩9、剎車盤16、剎車帶15都將與脫水軸18一起高速旋轉(zhuǎn)，完成脫水功能。 201021 行星減速器結(jié)構(gòu)如圖10所示。減速器外罩8和減速器底蓋10用螺釘緊固在一起，再安裝在法蘭盤12上，法蘭盤12和脫水軸2通過鎖緊塊13固定在一起，因為法蘭盤12和脫水桶相聯(lián)接，所以減速器外罩8、減速器底蓋10、法蘭盤12和脫水桶成一整體。減速器底蓋10有上、下兩個止口，從而保證了減速器和脫水軸2

16、安裝時的同心度。對行星減速器來說，輸入軸1是動力的傳入軸，其花鍵端插人中心輪l1的內(nèi)孔中。行星輪4其有4個，與中心輪11以及內(nèi)齒圈6相嚙合。內(nèi)齒圈6通過其圓周槽卡在減速器底蓋10上，與之聯(lián)成一體。行星輪通過銷軸5安裝在行星架7上，當(dāng)行星輪繞中心輪公轉(zhuǎn)時，將帶動行星架一起旋轉(zhuǎn)。波輪軸9兩端都加工成齒形花鍵，其下端與行星架7聯(lián)接，上端與波輪相聯(lián)，從而使波輪以低速旋轉(zhuǎn)洗滌衣物。2)工作原理脫水狀態(tài)減速離合器脫水時的狀態(tài)及裝配戈系如圖11所示，脫水狀態(tài)下，排水電磁鐵通電吸合，牽引拉桿移動約13mm，使排水閥開啟。拉桿在帶動閥門開啟的同時，一方面撥動旋松剎車彈簧，使其松開剎車裝置外罩，這時剎車盤隨脫水軸

17、5一起轉(zhuǎn)動，剎車不起作用；另一方面又推動撥叉旋轉(zhuǎn)，致使棘爪18脫開棘輪4，棘輪被放松，方絲離合彈簧3在自身的作用力下回到自由旋緊22狀態(tài)，這時也就抱緊了離合套2。大帶輪l在脫水時是順時針旋轉(zhuǎn)的，由于摩擦力的作用，方絲離合彈簧3將會越抱越緊。這樣脫水軸5就和離合套2聯(lián)在一起，跟隨大帶輪1一起做高速運轉(zhuǎn)。由于此時脫水軸5做順時針運動，和單向滾針軸承7的運動方向一致，因此單向滾針軸承7對它的運動無限制。由于脫水軸5通過鎖緊塊與法蘭盤9聯(lián)接，而內(nèi)桶12與行星減速器10均固定在法蘭盤9上，1123所以脫水軸5帶動內(nèi)桶12以及減速器內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速，與輸入軸帶動減速器中心輪的轉(zhuǎn)速相同，這樣致使行星輪無法自轉(zhuǎn)而

18、只能公轉(zhuǎn)，從而行星架的轉(zhuǎn)速與脫水軸是一樣的，即波輪與脫水桶以等速旋轉(zhuǎn)，保證了脫水桶內(nèi)的衣物不會發(fā)生拉傷。 脫水狀態(tài)傳動路線是：電動機小帶輪大帶輪l輸入軸6離合套2方絲離合彈簧3脫水軸5法蘭盤9內(nèi)桶12。由于電動機輸出轉(zhuǎn)速只經(jīng)帶輪一級減速所以內(nèi)桶轉(zhuǎn)速較高，約680800rmin。洗滌狀態(tài)如圖12所示，洗滌狀態(tài)下，排水電磁鐵斷電，排水閥關(guān)閉，拉桿復(fù)位。這時剎車扭簧16被恢復(fù)到自然旋緊狀態(tài)，扭簧抱緊剎車裝置外罩，剎車裝置8起作用；同時撥叉回轉(zhuǎn)復(fù)位，棘爪18伸入棘輪4，將棘輪撥過一個角度，方絲離合彈簧3被旋松，其下端與離臺套2脫離，這時離合套只是隨輸入軸空轉(zhuǎn)。大帶輪1帶動輸入軸6轉(zhuǎn)動，經(jīng)行星減速器減速

19、后，帶動波輪軸11轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)洗滌功能。輸入軸至波輪軸的傳動稱為二級減速，其工作過程為：輸人軸通過中心輪驅(qū)動行星輪，行星輪既繞自己的軸自轉(zhuǎn)又沿著內(nèi)齒圈繞輸人軸公轉(zhuǎn)，因為行星輪固定在行星架上，所以行星輪的公轉(zhuǎn)也24將帶動行星架轉(zhuǎn)動；行星架以花鍵孔與波輪軸下端的花鍵相聯(lián)接，帶動波輪軸和波輪轉(zhuǎn)動。行星減速器的減速比i計算公式為：i=1+內(nèi)齒圈齒數(shù)中心輪齒數(shù)。洗滌狀態(tài)傳動路線是：電動機小帶輪大帶輪l輸入軸6中心輪行星輪行星架波輪軸11波輪。其間，電動機輸出轉(zhuǎn)速經(jīng)帶輪一級減速后，再經(jīng)減速比約為4的行星減速器減速，所以轉(zhuǎn)速約為140200rmin。 1225對于洗衣機傳動系統(tǒng)三種工作情況，各零部件工作狀態(tài)如

20、表所示。 426內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解決內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解決洗滌時防止內(nèi)桶出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)是設(shè)計中一個非常重要的問題。洗滌時，波輪將傳動力矩傳遞給水和洗滌物，而轉(zhuǎn)動的水和洗滌物又將轉(zhuǎn)矩傳遞給內(nèi)桶。因此，內(nèi)桶如果不固定或固定不可靠，就要隨之轉(zhuǎn)動，這就是跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。洗滌時，內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象將減弱洗滌效果并對洗衣機不利，所以要防止山桶出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)。因為內(nèi)桶和脫水軸是連成一體的，所以只要將脫水軸可靠固定，就可使內(nèi)桶不跟轉(zhuǎn)。為此除了剎車裝置外，在脫水軸上還安裝有單向滾針軸承，其工作原理如圖9所示。 13當(dāng)波輪逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)桶有逆時針方向跟轉(zhuǎn)的傾向，這時與內(nèi)桶成一體的脫水軸被單向滾針軸承卡住，不能轉(zhuǎn)動，所以內(nèi)桶也就不能轉(zhuǎn)動。

21、但在波輪順時針力向轉(zhuǎn)動時，單向滾針軸承允許轉(zhuǎn)動的方向與之致，所以對脫水桶沒有制動作用。 當(dāng)波輪順時針方向轉(zhuǎn)動時，內(nèi)桶有順時針方向跟轉(zhuǎn)的傾向，這時自然狀態(tài)的剎車扭簧將被旋緊，緊緊抱住剎車裝27置外罩的軸端，相互之間產(chǎn)生足夠的摩擦力使兩者成為一整體。剎車裝置外罩的順時針旋轉(zhuǎn)摩擦力將剎車帶拉緊，剎車帶對剎車盤轉(zhuǎn)動產(chǎn)生摩擦阻力，這樣就阻止了內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)。剎車裝置工作原理如圖13所示。綜合所述，當(dāng)波輪逆時針轉(zhuǎn)動時，依靠單向滾針軸承來防止內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)；當(dāng)波輪順時針方向轉(zhuǎn)動時，依靠剎車裝置來防止內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)。 脫水過程中突然打開洗衣機上蓋，排水電磁鐵失電，方絲離合彈簧恢復(fù)到洗滌狀態(tài)，由于脫水是順時針旋轉(zhuǎn)，剎車扭簧將抱緊

22、，剎車裝置起作用，剎車帶將使內(nèi)桶迅速制動。 (2)帶制動式減速離合器（略）帶制動式減速離合器（略） 五、五、機械傳動系統(tǒng)設(shè)計計算機械傳動系統(tǒng)設(shè)計計算波輪式全自動洗衣機的傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算內(nèi)容較多，但大多數(shù)零部件可以選用無需進行設(shè)計，一般設(shè)計內(nèi)容主要有：方案設(shè)計、電動機選用、帶傳動設(shè)計、行星減速器設(shè)計等。 1.方案設(shè)計方案設(shè)計 波輪式洗衣機常用布局為輸入軸布置在內(nèi)桶的中心處，整個傳動系統(tǒng)基本上同軸布置，電動機只能偏置一邊，為了保持平衡，可28將排水電磁閥和排水管與電動機對稱布置，必要時可加平衡塊。根據(jù)設(shè)計任務(wù)中給出的內(nèi)桶直徑為400mm，則外桶直徑約為470mm，電動機軸與洗滌輸入軸之間中心距只

23、能為150mm左右在此范罔內(nèi)選擇合適的一級降速傳動比和采用帶輪傳動。 2.基本參數(shù)的選擇基本參數(shù)的選擇目前洗衣機的洗衣量、電動機功率、內(nèi)桶直徑等基本參數(shù)，大多數(shù)企業(yè)是通過實驗進行設(shè)計選用的。表5是目前常用的波輪式全自動洗衣機基本參數(shù)情況，可供設(shè)計時參考 根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求最大洗衣量為3.8kg，參照表5選用電動機功率為180w，電動機滿載時轉(zhuǎn)速為1370rmin。 293. V V帶傳動設(shè)計計算帶傳動設(shè)計計算因為V帶傳動允許的傳動比較大，結(jié)構(gòu)較緊湊，在同樣的張力下，V帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，所以這里選用了最常用的V帶作為第一級降速。 參照表6，初步選定電動機功率P為l80W，洗衣轉(zhuǎn)速

24、為180r/min，脫水轉(zhuǎn)速為720r/min，則傳動比為： (1)計算功率計算功率P Pcaca 由于載荷變動小，因此取工作情況系數(shù)KA=1.0，Pca=KAP=0.18kW。(2)選擇帶型選擇帶型根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速為1370r/min，以及小帶輪安裝尺寸的大概范圍，選取普通V帶Z型(見圖14)。 (3)帶輪的基準(zhǔn)直徑帶輪的基準(zhǔn)直徑d d1 1和和d d2 2 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1查表6和表7，選取dd1=55mm，大于V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑ddmin的要求50mm。大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2為：dd2=idd1=l.955=104.5mm，按表6圓整為dd2=106mm。 3014316732

25、(4)驗算帶的速度驗算帶的速度v v 普通V帶的最大帶速vmax=2530ms，故滿足要求。 (5)中心距中心距a a和帶的基準(zhǔn)長度和帶的基準(zhǔn)長度L Ld d 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 112.7a0322根據(jù)洗衣機桶體的安裝尺寸，初取a0=140mm，基準(zhǔn)長度： Ld=2a0+(/2)(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0 =2140+(/2)(55+106)+(106-55)2/(4140)mm =538mm查表8選取和538mm相近的標(biāo)準(zhǔn)帶的長度Ld為560mm，則實際中心距為： aa0+(Ld-Ld)/2=140+(560-538)/2=151mm 在

26、安裝時，在結(jié)構(gòu)上要保持V帶有一定的張緊力，安裝中心距會略有所變化。 338(6)主動輪上的包角主動輪上的包角1 1 1=180o-(dd2-dd1)/a57.5o=160.6o120o(7)帶的根數(shù)帶的根數(shù)z z長度系數(shù)KL、包角系數(shù)K、單根V帶基本額定功率P、單根V帶額定功率增量P0查表8、表9、表10和表11，取KL=0.94、K=0.95、P0=0.16kW、P0=0.02kW。 349103511取z=1。(8)帶的預(yù)緊力帶的預(yù)緊力F F0 0V帶單位長度的質(zhì)量q查表l2得q=0.06kgm，單根V帶所需的預(yù)緊力為： 3612(9)帶傳動作用在軸上的力帶傳動作用在軸上的力F FL L：

27、4.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計可參考有關(guān)機械設(shè)計于冊或機械設(shè)計教材。 5.行星減速器設(shè)計行星減速器設(shè)計已知洗衣轉(zhuǎn)速為180rmin，脫水轉(zhuǎn)速為720rmin。由于脫水時行星減速器中心輪與內(nèi)齒圈順時針等速旋轉(zhuǎn)，故中心輪與行星架的傳動比為l，波輪與內(nèi)桶順時針等速旋轉(zhuǎn)，因此由洗滌狀態(tài)來進行行星減速器的設(shè)計計算。37(1)(1)洗滌狀態(tài)傳動比洗滌狀態(tài)傳動比洗滌輸入軸與波輪的傳動比為： (2)初選中心輪和內(nèi)齒圈齒數(shù)初選中心輪和內(nèi)齒圈齒數(shù)洗滌時中心輪旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈靜止，中心輪與行星架的傳動比按以下公式計算： 初選中心輪齒數(shù)zA=19，由上式計算得內(nèi)齒圈齒數(shù)zB=57。 (3)計算行星輪齒數(shù)計

28、算行星輪齒數(shù) 由于洗衣機工作扭矩不大，選擇齒輪模數(shù)為1mm，如選4個行星輪對稱布置，則可計算出行星齒輪齒數(shù)為： 最終確定中心輪齒數(shù)zA為19，內(nèi)齒圈齒數(shù)zB為57，行星齒輪齒數(shù)zx為19，實際傳動比iBAX為4，洗衣轉(zhuǎn)速為l80rmin。 386.棘爪與棘輪機構(gòu)設(shè)計棘爪與棘輪機構(gòu)設(shè)計由于外桶尺寸已定(因內(nèi)桶直徑已知)，在方案設(shè)計時初定位于外桶底部的出水口位置，則排水電磁閥銜鐵中心與出水口中心位于同一直線上。根據(jù)選定的排水電磁閥的行程和初定的棘輪頂圓直徑來設(shè)計棘爪機構(gòu)。要求在洗滌時，棘爪要伸人棘輪棘齒高度的三分之二，脫水時棘爪脫離棘輪l.5mm以上。棘爪與棘輪機構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計可參考相關(guān)書籍。 六、

29、控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)設(shè)計電腦式全自動洗衣機上使用的微控制器主要是4位或8位的單片機。 本例中控制電路的微控制器選用MCS-5l系列的單片機AT89C2051，該單片機是AT-MEL公司8位單片機系列產(chǎn)品之一，內(nèi)含2K字節(jié)可反復(fù)擦寫的程序存儲器以及128字節(jié)的RAM單元，具有15條可編程控制的IO線，5個中斷觸發(fā)源，其指令與MCS-51系列完全兼容。選用AT89C205l作CPU，可使洗衣機的控制電路大大簡化。 391.全自動洗衣機的功能要求全自動洗衣機的功能要求(1)強、弱洗滌功能強、弱洗滌功能要求強洗時，正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為4s，間歇時間為1s；弱洗時，正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動時間各為3s，間歇時間為2

30、s。 (2)42)4種洗衣工作程序種洗衣工作程序 即標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟程序、單獨程序和排水程序。 1)標(biāo)準(zhǔn)程序動作順序是：“進水洗滌或漂洗排水脫水”，如此循環(huán)三次。每循環(huán)一次，洗滌或漂洗時間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié)減少2min，也即：第一循環(huán)內(nèi)的洗滌時間定為6min，第二循環(huán)內(nèi)的漂洗時間減為4min，第三循環(huán)內(nèi)的漂洗時間減為2min；排水時間采用動態(tài)時間法確定脫水時間規(guī)定為2min。 2)經(jīng)濟程序與標(biāo)準(zhǔn)程序一樣，只是循環(huán)次數(shù)定為二次。 3)單獨程序是“進水洗滌(規(guī)定為6min)結(jié)束(留水不排不脫)”。4)排水程序是“排水脫水結(jié)束”，時間確定與上述程序相應(yīng)環(huán)節(jié)相同。(3)進、排水系統(tǒng)故障自動診斷功能進、排

31、水系統(tǒng)故障自動診斷功能 洗衣機在進水或排水過程中，若在一定的時間范圍內(nèi)進水或排水未能達(dá)到預(yù)定的水位，就說明進、排水系統(tǒng)有故障，此故障由控制系統(tǒng)檢測后通過相應(yīng)程序發(fā)出報警信號，提醒操作者進行人工排除。 40(4)脫水期間安全保護和防振動功能脫水期間安全保護和防振動功能 脫水期間若打開機蓋，洗衣機就會立即停止脫水操作；若出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，洗衣機電會自動停止脫水，以免振動過大，待人工處理后恢復(fù)工作。 (5)間歇驅(qū)動方式間歇驅(qū)動方式脫水期間采取間歇驅(qū)動方式，以便節(jié)能。本系統(tǒng)要求驅(qū)動5s，停止2s，間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高速旋轉(zhuǎn)。 (6)暫停功能暫停功能不管洗衣機工作在什么狀

32、態(tài)，當(dāng)按下暫停鍵時，洗衣機必須立即停止工作，待起動鍵按下后，洗衣機又能按原來所選擇的工作方式繼續(xù)運轉(zhuǎn)。 (7)聲光顯示功能聲光顯示功能洗衣機各種工作方式的選擇和各種工作狀態(tài)均伴有聲、光提示或顯示。2.硬件電路設(shè)計硬件電路設(shè)計洗衣機需要控制的工作部件主要有進水閥、排水閥和電動機。進、排水閥僅有開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)，電動機則有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止三種狀態(tài)。根據(jù)功能要求和AT89C2051芯片的性能特點，設(shè)計出洗衣機的電氣控制電路如圖所示。 41電路中選用AT89C2051的P1.0P1.3共4根I0線通過4塊SPlllO型固態(tài)繼電器，分別直接驅(qū)動洗衣機的進水閥、排水閥，以及電動機的正、反轉(zhuǎn)。SPlll0是一種交流固態(tài)繼電器，內(nèi)置發(fā)光二極管和光觸發(fā)雙向可控給硅，1050mA輸人電流即可使雙向可控硅完全導(dǎo)通，輸出端通態(tài)電流為3A(平均值)，浪涌電流15A(不重復(fù))。選用交流固態(tài)繼電器，既簡化了電路，又使強、弱電完全隔離，保證了主板的安全。 圖中的74LS05為反相器，用做中間緩沖器，其中4個通道分別驅(qū)動4個SPl110固態(tài)繼電器，另外兩個通道用于驅(qū)動指示燈LED5和LED6。圖中的74LSl39為雙“2-4”譯