全自动洗衣机减速离合器设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 毕业设计 (论文 ) 题 目： 全自动洗衣机 减速 离合 器设计 学生姓名 学 号 专业班级 分院（系） 指导教师（职称） 20 年 6 月 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 诚信承诺书 本人谨此承诺，本人所写毕业设计（论文）均由本人独立撰写，无任何抄袭行为。凡涉及他人的观点材料，均作了注释。如出现抄袭或侵犯他人知识产权的情况，愿承担由此引起的任何责任，并接受相应的处分。 学生签名： 20 年 6 月 12 日 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 全自动洗衣机 减速 离合 器设计 【摘要】 随着洗衣机 技术的 不断提高，洗衣机行业迎来了 新一轮热潮。 本 课题 是 有关一种全自动洗衣机 减速 离合 器 整体结构简化和各个部件选用 、 布局 的设计。在洗衣机中使用行星轮系减速器正是利用了行星齿轮传动：体积小、质量轻、结构紧凑、承载能力大、传动效率高、传动比较大、运动平稳、抗冲击和震动的能力较强、噪声低的特点。 离合器采用了摩擦盘式减速离合器，取代了传统的减速离合器 ，取消了离合操作杆装置，一定程度上简化了结构，此机构高效的实现了洗衣机的洗涤与脱水。此外，对减速离合器与电机之间进行了改进即 取消了皮 带轮 传动装置 将 动力驱动装置直接由电机驱动洗衣机波轮和脱水桶，变成 “空芯”电动机 ， 从而避免了皮带轮所出现的故障，减小了噪声的振动。 【关键词】 洗衣机 ； 减速 离合 器；行星轮； 摩擦盘 式 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of in a of is to of in of of in of of to to of In it is by to so as to of of 【 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 1 绪 论 1 述 1 内外研究现状及发展趋势 1 衣机减速器的简介 2 2 减速离合器的设计方案 4 关首选参数 4 统组成框图 4 速器系统方案 5 减速 传动方案的要求 5 定 减速器 方案 5 合器系统方案 5 传统离合器的分析 5 定离合器 方案 7 3 行星齿轮传动设 计 8 星齿轮传动的传动比和效率计算 8 星轮传动的配齿 8 星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 9 星齿轮传动强度计算及校核 12 星齿轮弯曲强度计算 及 校核 12 轮齿面强度的计算及校核 13 关系数和接触疲劳强度 13 星齿轮传动的受力分析 15 星齿轮传动的均载机构及浮动量 17 4 减速器齿轮输入输出轴的设计 18 速器输入轴的设计 18 速器输出轴的设计 20 5 减速 离合 器与电机总体结构布局设计 23 合器的设计 23 速离合器动力驱动装置改进 24 6 减速 离合 器的装配 26 装配图 26 装配图设计说明 26 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 论 27 参考文献 28 附 录 29 致 谢 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 V 图目录 图 衣机工作原理图 4 图 速器系统组成框图 4 图 星轮系图 5 图 制动式减速离合器的结构示意图 6 图 合器的结构示意图 7 图 星轮均匀分担载荷图 17 图 入轴结构简图 18 图 力分析和弯矩图 19 图 出轴结构简图 21 图 力分析和弯矩图 21 图 面摩擦盘式减速离合器结构图 23 图 进装置图 25 图 装配图 26 附图 A 内齿圈 29 附图 B 输入轴 29 附图 C 输出轴 30 附图 D 行星轮 30 附图 E 行星轮架 31 附图 F 行星轮架盖 31 附图 G 行星轮系图 32 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目录 表 轮数据表 . 11 表 速离合器 工作表 . 24 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 绪 论 述 随着洗衣机质量不断提高和居民购买能力的增强，洗衣机行业迎来了成熟期之后市场需求的提升。目前，国内大部分洗衣机 还 有中外合资企业 星、松下、惠而浦、东芝、夏普等的 洗衣机减速离合器技术也趋于成熟 。近年来，许多新技术和新工艺 开始 应用于洗衣机上， 新型减速离合器也在进一步研究，使其工作更平稳，噪声更小。 内外研究现状及发展趋势 在世界， 第一台自动洗衣机于 1937 年问世。这是一种 “ 前置 ” 式自动洗衣机。到了 40 年代便出现了现代的 “ 上置 ” 式自动洗衣机。随着工业化的加速，世界各国也加快了洗衣机研制的步伐。首先由英国研制并推出了一种喷流式洗衣机， 1955 年，在引进英国喷流式洗衣机的基础之上，日本研制出独具风格、并流行至今的波轮式洗衣机。至此，波轮式、滚筒式、搅拌式在洗衣机生产领域三分天下的局面初步形成。60 年代的日本出现了带干桶的双桶洗衣机，人们称之为 “ 半自动型洗衣机 ” 。 70 年代，生产出波轮式套桶全自动洗衣机。 70 年代后期，以电脑（实际上微处理器）控制的全自动洗衣机在日本问世，开创了洗衣机发 展史的新阶段。 80 年代， “ 模糊控制 ” 的应用使得洗衣机操作更简便，功能更完备，洗衣程序更随人意，外观造型更为时尚 。90 年代，由于电机调速技术的提高，洗衣机实现了宽范围的转速变换与调节，诞生了许多新水流洗衣机。此后，随着电机驱动技术的发展与提高，日本生产出了电机直接驱动式洗衣机，省去了齿轮传动和变速机构，引发了洗衣机驱动方式的巨大革命。之后，随着科技的进一步发展，滚筒洗衣机已经成了大家耳濡目染的产品。伴随着科技的进一步发展，相信新型更适合人们使用的洗衣机会给我们的生活带来新的方式。 在我国， 80 年代全自动洗衣机 所使用的减速离合器为扭簧式。在其制动鼓上端采用止逆扭簧，其目的是波轮洗涤时，内桶不会受到水流跟转而影响洗涤效果（另一方向有制动带阻滞）。但随着洗衣机工业的发展，洗衣机洗涤容量的不断加大，发现止逆扭簧在大容量洗涤时（洗涤量 上）或长期使用后，扭簧磨损等原因造成内桶跟转严重，且易发生摩擦噪声。到 80 年代减速离合器采用了滚珠轴承与单向滚针轴承所组成的联合轴承即单向超越轴承克服了内桶跟转现象。 我国 目前 减速离合器绝大部分沿用以日本松下电器公司为原型的带制动式减速离合器。 运用于全自动洗衣机的减速洗涤 轴和以螺旋扭簧离合机构偶合脱水轴并具有机械制动和阻动功能的减速离合器。而且还存在许多不足：体积大，不利于产品小型买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 化；同轴旋转系统由轴多个零件组成离合器，是以 行星齿轮系机构减速传动，同轴度加工要求高；二个螺旋扭簧零件可靠性偏低。 2005 年陈水东设计了一种新型减速离合器，它有两种改进方案，一是在脱水轴的上方的外面，托盘的上面安装原刹车鼓内设的 行星齿轮系，二是取消止回弹簧 。目前国外尚未见到有关新型减速离合器的相关报道，国内的一些学者虽在这方面做了些工作，但现在还是处于试验阶段 1。 随着 科学技术的高速发展和人们生活水平的不断提高，对于决定全自动洗衣机性能的减速离合器的要求也越来越高。而目前的减速离合器还是存在着体积大、结构复杂、有噪音、部件易损、耗能等缺点。为适应经济建设的发展，更多的为人们所接受，减速离合器需从结构简化、性能优越、效率愈高、能量低损，甚至智能化方向发展。 衣机减速器的简介 减速器是用于电动机和波轮之间的独立传动装置，其主要功能是减速增力，带动波轮工作。 减速 器可分为三部分减速部分、离合部分、制动部分。减速部分主要整机对转速包括脱水和洗涤的要求不同，其周转轮系的减速 比的设计不同，现有 i=4， 5， 系列减速比，基本满足主机厂的要求，为了得到较大的减速比和较小的结构空间，减速器采用二级减速传动，第一级为皮带减速，第二级为行星轮系减速；离合部分主要考虑到整机容量的不同，轴类设计也相应有所变化，其与“空杯”转子挖空间有关，从而也决定电机整机设计的优先，电机设计体积最小化，有利提高材料的利用率和进一步降低生产成本由于离合部件旋转中心的变化，制动部分也相应变化，不过与传统减速器基本相同，采用带弹性制动机构。 用于波轮式双桶洗衣机的减速器按结构分为两种，一种是行星齿轮 减速器（又称同心齿轮箱），另一种是偏心齿轮减速器（又称偏心齿轮箱）。偏心齿轮减速器由于结构大、传动比小、稳定性差、噪音高等缺点将渐渐被淘汰。行星齿轮减速器以其结构紧凑、传动比大、稳定性好、噪音低等特点越来越广泛地应用在洗衣机上。 除了以上的还有一些其他的减速器，如少齿差行星减速器 2和多轴摆动减速器 3。渐开线少齿差行星齿轮减速器具有结构紧凑、体积小、重量轻传动比范围大运转平稳、制造容易、运转可靠的特点，已在轻工、化工、食品、纺织、冶金、建筑、军事装备等方面得到广泛应用。但由于其结构上的原因，也 还存在承载能力不高及传动效率偏低的缺点，一般只宜用于轻载及短时工作的场合 4多轴摆动减速器是为了达到机械传动技术提出的新要求而改进的一种新型传动装置，结构简单、紧凑。对现有的三环减速器结构进行了分析和讨论，充分利用了少齿差传动的原理，采用了多轴旋转带动内齿轮高速平动以便输入动力、外齿轮轴低速自转直接将转矩输出的结构方式。通过相对角速度法和虚位移原理分别计算出传动比和外齿轮的输出转矩，得出该减少器买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 可以实现降低转速，增加转矩的功能，是符合现代机械对传动技术的新要求的一种新型传动装置。但它也存在缺陷：在某 些部件装工艺难度增加，传动机构振动大、噪声高，还有外形尺寸也过大，难以缩小 7 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 2 减速离合器的设计方案 关首选参数 使用地点：自动洗衣机减速离合器内部减速装置； 初步确定的参数： 传动比： i=入转速 ： n=1600r/入功率： P=150w 内齿圈齿数 ： Z=63 统组成框图 自动洗衣机的工作原理见图 洗涤：刹车 簧 动经电机、传动轴、中心齿轮、行星轮、行星架、波轮。 脱水：刹车 A 放开，抱簧 B 制动，运动经电机、传动轴、内齿圈（脱水桶）、中心齿轮、行星架、波轮与行星架等速旋转。 图 衣机工作原理图 图 速器系统组成框图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 速 器 系统 方案 减速 传动方案的要求 合理的传动方案，首先应满足工作机的功能要求，还要满足工作可靠、传动精度高、体积小、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、成本低、工艺性好、使用和维护方便等要求。 定 减速器 方案 任何一个方案，要满足上述工作可靠、传动精度高、体积小、结构简单、尺寸紧凑等要求都必须统筹兼顾，至少要满足最主要的结构简化和最基本的工作机功能的 要求。如图 星轮 传动方案。 图 星 轮系图 合 器 系统 方案 传统离合器的分析 目前 市场上 所见到的减速离合 器基本上的结构类型为带制动式， 如图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 图 制动式减速离合器的结构示意图 这种离合器目前使用的比较普遍，但是它有一个致命的弱点，即其带式制动器 (刹车带 )不能提供足够的刹车力矩来防止洗涤过程中的 内桶跟转。在洗涤过程中，波 轮作用在水和洗涤物上的最大转矩可达 11 12N m(在 4 公斤左右的洗衣机上 )，而刹车带所能提供的制动力矩，从理论计算上看在 9N 实际上由于摩擦表面接触不理想，往往只有 5 6N m，有的甚至不足 3N m。由此而产生的跟转会造成洗涤物的缠绕，使得洗涤性能下降。 为了解决此问题必须要 提高刹 车力矩， 此处 有三条途径：增大刹 车带摩擦系数 ，增大包角 ，增大松 边预紧拉力 。但是它们都有一些缺陷： ( 1 ) 摩擦系数值的提高往往受刹车带 (石棉 橡 胶板中含有其他填料 )材料磨耗的限制，因值增大后磨耗也将增大，寿命无法保证。 ( 2 )从改变结构入手 ，包角可从 240 增大至 310 左右，这时理论计算刹车力矩可达 15 17N m(当 预紧拉力为 6， 比原来可提高 60%。按此结构 制做 的刹车带的实际刹车力矩可达 m，一般来说已基本上可以保证内桶不跟转了。但是在脱水时又产生了新问题：刹车带往往很 难完全 从刹车盘 (减速器壳 )上脱开，造成阻力矩的 增大，致使脱水起动更加困难。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 ( 3 ) 增大松边预紧拉力虽可提高刹车力矩， 但它要求增大扭转制动弹簧刚度，因 而要求增大电磁铁拉力。这除了要增大能耗以 外，还 会增加机构动作的冲击力和噪声。 由于存在以上缺陷，会出现刹车带不易保证完全脱离，特别在洗衣机总装中若没调整好制动器拉杆的位置，则可能造成脱水阻力过大甚至无法使用（电机烧坏）。另外，带制动式减速离合器有一套离合杆机构，有些复杂，对减速器外表面有较高的加工要求。 定离合器 方案 为了完全解决带制动式减速离合器所带来的问题，在此本设计不采用带制动式，而是设计 了 一种 称为 端面摩擦盘式 的 减速离合器 。 端面摩擦式减速离合器的刹车机构是放置在减速离合器外壳的下端而不是在减速器外壳的中部，并取消了离合操作杆机构，在 下端设计了刹车电磁铁，两个方丝螺旋弹簧和离合套来实现洗衣机的工作。 此离合器优越性在于 取消了离合杆机构在一定程度上简化了结构 ，刹车装置高效的实现了洗涤与脱水之间的转换， 同时 噪声和振动 也 得到 了 减少 。 离合器结构示意图如下图所示： 图 合器的结构示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 3 行星齿轮传动设计 星齿轮传动的传动比和效率计算 行星齿轮传动比符号及角标含义为： 12323( 1 ) 齿轮 2传动的传动比 11 a b b ai i z z （ 可得 1 1 1 5 . 2 4 . 2 a b pi i i 传出速度： 1 6 0 0 5 . 2 3 0 7 . 7 m i nH a p pn n i n i r ( 2 ) 行星齿轮传动的效率计算： 1 ( 1 ) a b Hn n i n （ H H H Ha b B （ 为 为 为轴承的损失系数，H 为总的损失系数，一般取 。 按 1 6 0 0 m 3 0 7 .7 m i 21 5可得： 1 ( ) 1 1 ( 1 6 0 0 3 0 7 . 7 ) 4 . 2 1 3 0 7 . 7 0 . 0 2 59 7 . 9 8 % a b Hn n i n 星轮传动的配齿 ( 1 ) 传动比的要求 传动比条件 即 1b ai z z（ 可得 ( 2 ) 保证中心轮、内齿轮和行星架轴线重合 同轴条件 为保证行星轮与两个中心轮同时正确啮合，要求外啮合齿轮 a g b 称为同轴条件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 对于非变位或高度位传动，有 22a g b gm z z m z z （ 得 2 6 3 1 5 2 2 4g b az z z ( 3 ) 保证多个行星轮均布装入两个中心轮的齿间 装配条件 相邻两个行星轮所夹的中心角 2 n中心轮 必须等于中心轮 数）齿所对的中心角，即 1 2 式中 2中心轮 1 1p H b ai n n z z （ 将1和 代入上式，有 2 2 1a w b az n z z 经整理后 1 5 6 3 3 2 6a b wz z n 满足两中心轮的齿数和应为行星齿轮数目的整数倍的装配条件。 ( 4 ) 保证两行星齿轮的齿顶不相碰 邻接条件 在行星齿轮传动中，为保证两相邻行星轮的齿顶不致相碰，相邻两行 星轮的中心距应大于两轮齿顶圆半径之和。 可得 2 s i n 1 8 0 oa ga n d（ 32 s i n 1 8 0 2 s i n 1 8 0 3 3 922 Za n m 2 1 7d h m 满足邻接条件。 星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算 按齿根弯曲强度初算齿轮模数 m。 齿轮模数 23 1 1 1 l i F F P F a d T K K K Y z （ 式中 算术系数，对于直齿轮传动 ； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 1T 啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩， ； 使用系数， 由参考文献 10表 6； 综合系数， 由参考文献 10表 6 ； 计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数，由参考文献 10公式 6； 1小齿轮齿形系数，由参考文献 10图 6； 1Z 齿轮副中小齿轮齿数，1 15； 试验齿轮弯曲疲劳极限，按由 参考文献 10图 620F M P a ， 所以 231 1 1 l i m 0 . 6 5 8m A F F P F a d T K K K Y z取 m= 1 ) 分度圆直径 d 0 . 9 1 5 1 3 . 5m z m 0 . 9 2 4 2 1 . 6m z m 0 . 9 6 3 5 6 . 7m z m ( 2 ) 齿顶圆直径啮合 *1 0 . 9h m m 内啮合 *22( ) (1 7 . 5 5 ) 0 . 7 9 2h h m z m ( ) ( ) 2 1 3 . 5 1 . 8 1 5 . 3a a a ad d h m m ( ) ( ) 2 2 1 . 6 1 . 8 2 3 . 4a g g ad d h m m ( ) ( ) 2 5 6 . 7 1 . 8 5 4 . 9a b b ad d h m m ( 3 ) 齿根圆直径*( ) 1 . 2 5 1 . 1 2 5fh h c m m 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 ( ) ( ) 2 1 3 . 5 2 . 2 5 1 1 . 2 5f a a fd d h m m ( ) ( ) 2 2 1 . 6 2 . 2 5 1 9 . 3 5f g g fd d h m m ( ) ( ) 2 5 6 . 7 2 . 2 5 5 8 . 9 5f b b fd d h m m ( 4 ) 齿宽 b 由参考文献 11表 8d ( ) ( ) 1 1 3 . 5 1 3 . 5a d ab d m m () 5 1 3 . 5 5 1 8 . 5m m () 1 3 . 5 ( 5 1 0 ) 1 3 . 5 5 8 . 5bb m m ( 5 ) 中心距 a 对于不变位或高变位的啮合传动，因其节圆与分度圆相重合，则啮合齿轮副的中心距为： 1） 2 ( ) 0 . 9 2 (1 5 2 4 ) 1 7 . 5 5a g a ga m z z m m 2） 2 ( ) 0 . 9 2 ( 6 3 2 4 ) 1 7 . 5 5b g a ba m z z m m 表 轮数据表 中心轮 a 行星轮 g 内齿圈 b 模数 m 数 z 15 24 63 分度圆直径 d 顶圆直径 根圆直径 宽 b 心距 a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 星齿轮传动强度计算及校核 星齿轮弯曲强度计算 及 校核 ( 1 ) 选择齿轮材料及精度等级 中心轮 a 选用 45 钢正火，硬度为 162 8 级精度， 。 行星轮 a、内齿圈 b 选用聚甲醛（一般机械结构零件，硬度大，强度、刚度、韧性等性能突出，吸水性小，尺寸稳定，可用作齿轮、凸轮、轴承材料）选 8级精度，要求齿面粗糙度 。 ( 2 ) 转矩1 5 4 9 9 5 4 9 0 . 1 5 3 1 6 0 0 0 . 2 9 8 4 n p n n N m ( 3 ) 按齿根弯曲强度校核 由参考文献 11得出 则校核合格。 ( 4 ) 齿形系数11得 ， ， ； ( 5 ) 应力修正系数11得 ， ， ； ( 6 ) 许用弯曲应力 F由参考文献 11得li m 1 180F M P a ，li m 2 160F M P a ；由得 ；由得121； 由参考文献 11可得 1 l i m 11 1 8 0 1 . 3 1 3 8F N F FY s M P a （ 2 l i m 22 1 6 0 1 . 3 1 2 3 . 0 7 7F N F FY s M P a （ 221112 ( 2 1 . 1 2 9 8 . 4 1 3 . 5 0 . 9 1 5 ) 3 . 1 5 1 . 4 91 8 . 7 8 1 3 8F a F a s a F a b m z Y Y Y a M P a 得 齿根弯曲疲劳强度校核合格。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 轮齿面强度的计算及校核 ( 1 ) 齿面接触应力H1 0 1 2H H A V H H a H K K K（ 2 0 1 2H H A V H H a H K K K（ 01 1H H E Z Z F d b u u （ ( 2 ) 许用接触应力为用接触应力可按下式计算，即 l i m l i mH p H H N T L V R W Z Z Z Z Z（ ( 3 ) 强度条件 校核齿面接触应力的强度条件：大小齿轮的计算接触应力中的较大 H 值均应不大于其相应的许用接触应力 H 者校核齿轮的安全系数：大小齿轮接触安全系数 参考文献 10表 6，所以 。 关系数和接触疲劳强度 ( 1 ) 使用系数10表 6( 2 ) 动载荷系数( 3 ) 齿向载荷分布系数于接触情况良好的齿轮副可取 1 ( 4 ) 齿间载荷分布系数10表 61H a F ，221 a F ( 5 ) 行星轮间载荷分布不均匀系数纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 由 参考文献 10式 71 0 . 5 ( 1 )H p H （ 由参考文献 10图 7以 1 1 0 . 5 ( 1 ) 1 0 . 5 ( 1 . 5 1 ) 1 . 2 5H p H 同上2 ( 6 ) 节点区域系数10图 6( 7 ) 弹性系数10图 6( 8 ) 重合度系数 Z由参考文献 10图 6( 9 ) 螺旋角系数 zc o s 1z ( 10 ) 试验齿的解除疲劳极限参考文献 10图 620H M P a ( 11 ) 最小安全系数10表 6，( 12 ) 接触强度计算的寿命系数10图 6( 13 ) 润滑油膜影响系数Z，10图 6 6 6得 ， ， ( 14 ) 齿面工作硬化系数 Z由参考文献 10图 6买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 ( 15 ) 接触强度计算的齿数系数10图 6所以 0 1 11 3 2 . 6 2 5 2 . 61 2 . 0 6 1 . 6 0 5 0 . 8 2 1 2 . 9 51 3 . 5 1 3 . 5 1 . 6H H Z Z F d b u u 1 0 1 1 2 . 9 5 1 1 . 0 2 1 1 . 1 1 . 2 5 3 . 5H H A V H H a H K K K 2 0 2 2 2 . 9 5 1 1 . 0 2 1 1 . 2 1 . 7 5 4 . 3 2H H A V H H a H K K K l i m l i m 5 2 0 1 . 3 1 . 3 8 0 . 9 0 . 9 5 0 . 8 2 1 . 2 1 4 6 4 . 4H p H H N T L V R w Z Z Z Z Z 所以有H 故齿面接触强度校核合格。 星齿轮传动的受力分析 在行星