全自动洗衣机减速离合器设计【8张图纸】【优秀】
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全自动洗衣机减速离合器设计
41页 11000字数+说明书+任务书+开题报告+8张CAD图纸【详情如下】
任务书.doc
全自动洗衣机减速离合器设计开题报告.doc
全自动洗衣机减速离合器设计说明书.doc
内齿圈.dwg
文献综述.doc
行星轮架.dwg
行星轮架盖.dwg
行星轮系图.dwg
行星齿轮.dwg
装配图.dwg
输入轴.dwg
输出轴.dwg
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
目 录
1 绪 论1
1.1 概述1
1.2 国内外研究现状及发展趋势1
1.3 洗衣机减速器的简介2
2 减速离合器的设计方案4
2.1 有关首选参数4
2.2 系统组成框图4
2.3 减速器系统方案5
2.3.1 对减速传动方案的要求5
2.3.2 拟定减速器方案5
2.4 离合器系统方案5
2.4.1 对传统离合器的分析5
2.4.2 拟定离合器方案7
3 行星齿轮传动设计8
3.1 行星齿轮传动的传动比和效率计算8
3.2 行星轮传动的配齿8
3.3 行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算9
3.4 行星齿轮传动强度计算及校核12
3.4.1 行星齿轮弯曲强度计算及校核12
3.4.2 齿轮齿面强度的计算及校核13
3.4.3 有关系数和接触疲劳强度13
3.5 行星齿轮传动的受力分析15
3.6 行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
4.1 减速器输入轴的设计18
4.2 减速器输出轴的设计20
5 减速离合器与电机总体结构布局设计23
5.1 离合器的设计23
5.2减速离合器动力驱动装置改进25
6 减速离合器的装配26
6.1 总装配图26
6.2 总装配图设计说明26
结 论27
参考文献28
附 录29
致 谢33
图目录
图2.1 洗衣机工作原理图4
图2.2 减速器系统组成框图4
图2.3 行星轮系图5
图2.4 带制动式减速离合器的结构示意图6
图2.5 离合器的结构示意图7
图3.1 行星轮均匀分担载荷图17
图4.1 输入轴结构简图18
图4.2 受力分析和弯矩图19
图4.3 输出轴结构简图21
图4.4 受力分析和弯矩图21
图5.1 端面摩擦盘式减速离合器结构图23
图5.2 改进装置图25
图6.1 总装配图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
表目录
表3.1齿轮数据表11
表5.1减速离合器工作表24
2 减速离合器的设计方案
2.1 有关首选参数
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=5.2
输入转速：n=1600r/min
输入功率：P=150w
内齿圈齿数：Z=63
2.2 系统组成框图
自动洗衣机的工作原理见图2.1。
洗涤：刹车A制动，抱簧B放开，运动经电机、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。
- 内容简介：
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毕业设计（论文）文 献 综 述浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 文献综述洗衣机减速离合器综述1 前言 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LG、三星、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。2 国内外发展现状2.1 洗衣机中离合器的结构离合器可以分解为离合器和减速器两部分，减速器可看做是离合器的部分离合器安装于洗衣机外桶底部，其动作受排水电磁铁或旋转式牵引器控制，共有洗涤和脱水两种工作状态洗涤时带动波轮低速旋转，脱水时带动内桶及波轮一起高速旋转1。图2.1为离合器结构详图，其中位于中心线上的行星减速器仅出了外形图。图2.1 离合器结构详图2.2 洗衣机减速离合器的类型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。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4-6。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7-9。2.3 行星齿轮减速器行星齿轮减速器具有体积小，重量轻，承载能力大，效率高，寿命长，传动平稳， 允许高速输入等优点，比其他减速器都要有优势。因此下面以行星齿轮减速器为例介绍双桶洗衣机中减速器的结构及工作原理及特点。 ( 1 ) 行星齿轮减速器的结构与工作原理从图2.2行星齿轮减速器的结构图可以看出，行星减速器有两根轴，即波轮轴和齿轮轴。波轮轴的一端以花键形式与行星轮架连接，另一端以花键形式与波轮轴衬相连。齿轮轴的一端是恒星齿轮。另一端与大带轮通过螺钉形式联接在一起。当齿轮轴在电动机的驱动下顺时针旋转时，恒星齿轮将动力传递给与它相啮合的行星齿轮，行星齿轮作逆时针自转，整个行星轮系又由内齿轮导向绕恒星齿轮作顺时针公转，它带动行星机构的行星轮架也作顺时针旋转，齿轮轴顺时针旋转时，波轮轴也顺时针旋转。同理可分析，当齿轮轴逆时针旋转时，波轮轴也逆时针旋转10。C 1波轮轴；2油封；3上壳体；4含油轴承；5行星轮架；6内齿轮；7行星轮；8轴；9行星轮架（下）；10齿轮轴；11托架；12下壳体（图示C、D处应抹黄油）图2.2 行星齿轮箱结构图减速器波轮轴上端装有密封圈，其作用是确保洗涤桶内的水不会进入减速器内部。波轮轴上使用的密封圈有三种：单唇密封圈、双唇密封圈和单双唇密封圈。单唇密封圈只有一个唇起密封作用，其保持润滑油的能力较差，寿命较短。双唇密封圈有两个唇起密封作用，它保持润滑油的能力较好，寿命较长，单双唇密封圈有三个唇起密封作用，它的密封性更好。为了适应波轮轴正反转频繁起动，密封圈常设计成带金属骨架结构，并在唇内嵌入弹簧圈，弹簧圈是由一根一头尖的小弹簧对接起来的，其作用是增加对轴的压紧力，增加密封强度。上、下壳体均采用玻璃纤维增强聚丙烯注塑成形的，其目的是为了确保减速器的整体强度，承受来自电动机的强大扭矩。内齿轮及四只行星轮的材料是聚甲醛POM)。聚甲醛不仅具有良好的机械、电气性能，还具有耐磨，尺寸稳定等特点。波轮轴与齿轮轴均使用防锈能力强的铬钢。 ( 2 ) 行星齿轮减速器的特点 用于洗衣机上的行星齿轮减速器大多采用四行星齿轮均匀分布在内齿轮四周的结构。这种结构既可使几个行星轮共同分担载荷，以减小齿轮尺寸，同时又可使各啮合处的径向分力和行星轮公转所产生的离心惯性力得以平衡，以减小含油轴承的作用力，增加运转的平稳性，故这种行星齿轮减速器以其传动功率大、稳定性好、噪音低，越来越多地被广泛用于洗衣机中。3 研究发展方向3.1 洗衣机的减振降噪技术洗衣机工作时存在的振动和噪声一直是个普遍的问题，就算是全自动洗衣机也不例外。为了适应现代市场的需求，因此对这一问题进行更深入的分析与研究。3.1.1 噪声源的分析 通过图3.1仪器连接关系图，研究者对某一全自动洗衣机进行噪声分析做一系列的实验11。图3.1 仪器连接关系图3.1.2 确定振动源全自动洗衣机的振源主要是电机和减速离台器，但哪个是主振源，研究者将洗衣机在有皮带和无皮带两种状况下进行空载运转，分别测试绘制出噪声频谱曲线。比较两条曲线如图3.2。从中得出结论：噪声响应主要是由电机振动造成的，故电机是关键振源，要对整机进行降噪，减小电机振动是关键的因素。研究者在确定电机是振源之后，将电机拆除单独进行测试分析绘制出噪声频谱曲线13。a.有皮带b.无皮带图3.2 空载噪声频谱3.1.3 减振降噪措施 ( 1 ) 减小振动源从以上的分析已经知道电机是主振源，电机的振动，其一来源转子不平衡而产生的周期性的振动，其二是电机铁芯的磁致伸缩而产生的的振动。对于转子的振动可以通过调校转子的动平衡而使之减小，但对于铁芯的振动与电机铁芯的材料性能有关，很难有较太改善，但应避免其它环节的响应13。 ( 2 ) 降低传递环节的放大 1) 降低集水桶放大 2) 降低箱体的放大 ( 3 ) 隔振电机在洗衣机中使用，受批生产限制，但减振可采用隔振措施，将电机传给集水桶的振动小，为了保证电机既要减振，又要保证刚性，研究者通过探索采用了如图3.3所示结构14。 减速离合器 尼龙衬套 紧固螺钉 电机 皮带减震垫 电机垫 悬浮架 集水桶 固定架图3.3 减振结构图3.2 减速器中行星齿轮疲劳强度问题减速器采用的是NGW型行星减速器（如图3.4）。其中齿圈3和三个行星齿轮2采用的是聚甲醛材料，行星架4采用的是铸铝合金，输入轴(齿轮轴)l采用的是中碳钢或2Crl5不锈钢。在几年的生产过程中专家发现，其中最薄弱的环节是行星齿轮，其破坏的方式是典型的轮齿疲劳折断15。1输入轴 ；2行星齿轮；3齿圈；4行星架；5输出轴图3.4 NGW型行星减速器为了解决行星轮的设计问题，专家对最薄弱的中心齿轮进行必要的校核，目的是校核齿轮尺寸是否合理，从而避免因弯曲疲劳强度不足而引起弯曲折断。在不改变原设计的模数、齿宽，又适当提高其弯曲强度，使具有更足够的可靠性。在设计和工艺上采取了如下措施1：(1) 利用变位系数，使齿厚加大(2) 改变齿根圆角设计(3) 改变齿顶高设计(4) 证注塑工艺过程中的参数(5) 去应力处理3.3 行星齿轮传动的匀载3.3.1 匀载的必要性为了发挥行星齿轮传动的特点，首先就必须使各行星轮均匀分担载荷，这样才能提高传动的功率，增加运动的平稳，降低噪声，提高可靠性，尤其是洗衣机上用的塑料齿轮减速器，目前最大的问题就是传动不平稳，引起的异常噪声。研究表明，主要是塑料齿轮及其它构件的制造精度低造成的。3.3.2 均载原理行星轮的基本构件主要有中心轮、齿圈或行星架组成。在受力不平衡的条件下能够做径向浮动，以使各行星轮均匀分担载荷，如图3.5所示，使各构件的受力都能够形成一个封闭的等边三角形16。 图3.5 行星轮均匀分担载荷图4 总结 综上所述，行星传动具有体积小、重量轻、传动比范围大、效率高(98%-99%)和工作平稳、速度范围宽等优点。但缺点是结构复杂，制造精度要求较高，组装较困难，设计计算也较一般减速器复杂。首先要根据负载情况进行一般的齿轮强度、几何尺寸的设计计算，然后要进行传动比条件、同心条件、装配条件、相邻条件的设计计算，由于采用的是多个行星轮传动，还必须进行均载机构及浮动量的设计计算。尤其是在洗衣机减速器上，因为内部多为塑料齿轮(材料一般用POM、ABS、PR)制造精度要求很高是不易做到的。国内外对洗衣机减振降噪、行星齿轮疲劳强度、齿轮匀载等问题已经研究的比较成熟。解决减速离合器整体结构简化和各个部件选用、布局的问题才是本课题设计的主要研究方向。1参考文献1 彭作新洗衣机减速器中行星齿轮的疲劳强度问题及相应对策J家用电器科技，1992，(8)：42 黄清世，周传喜对少齿差行星减速器结构的改进J长江大学学报(自然科学版)理工卷，2009，(1)：86-873 王三武，张银银，王晓军多轴摆动减速器的设计J机械，2009，(8)：52-544 张继红，王晓燕波轮式洗衣机J洗衣机原理与检修讲座(七)，2004，(1)：51-535 冯澄宙渐开线少齿差行星传动M北京：人民教育出版社，19816 王先逵等机械加工工艺手册M北京：机械工业出版社，20067 王文藻少齿差行星(减速)传动概述J通用机械，2006，(12)：62-648 成大先机械传动M北京：化学工业出版社，20049 王飞，崔建昆，张文峰曲柄摆块输入少齿差传动的受力分析J机械，2007，34(11)：12-1410 饶振纲行星传动机构设计M北京：国防工业出版社，199411 镡丹中全自动洗衣机的减振降噪技术J降噪专辑，2000，(5)：38-4012 Firoz Ali JafriAmit ShuklaDavid F. ThompsonA numerical bifurcation study of friction effects in a slip-controlled torque on-verter clutch. Nonlinear Dynamics，2007，(3)：627-63813 E.Laggiard and I.RunkelD
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