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18张CAD图和说明书全套资料 新型 揉搓 洗衣机 设计 18 CAD 说明书 全套 资料

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压缩包内含有CAD图纸和说明书,咨询Q 197216396 或 11970985摘 要现有的洗衣机中最为常见的为波轮式洗衣机和滚筒式洗衣机。波轮式洗衣机是依靠波轮的转动来带动衣物和洗涤液进行洗涤；而滚筒式洗衣机是依靠滚筒的连续转动或定时反向来洗涤衣物。由此可看出，这两种类型的洗衣机都是依靠单一的运动方式来洗涤衣物，而在此设计中将这两种洗涤方式揉和起来，将两种运动方式结合起来，增加了衣物在竖直方向上的运动。使衣物既能像在波轮式洗衣机中那样由波轮带动衣物进行洗涤又能像滚筒式洗衣机那样依靠水流的力量洗涤衣物，并且还可以像手洗那样对衣物进行揉搓，集各种洗涤方式于一身，对衣物进行更为彻底的洗涤。关键词：洗衣机 波轮 滚筒 揉搓ABSTRACTThe paper tells the relative actions between clothes and water are few in nowadays washing machines. The water moves followed the clothes or the clothes move followed water. The water in side the closes is very hard to exchange with external water. So the inside part of closes could not be washed cleanly. The design gets a type of washing machine which has a rotating plate like waving wheel. The rotating plate makes clothes moving inside water. The rotating plate could also move up and down. On the top of the tub, there is an elastic top plate. While the rotating plate moves to the template with clothes, the clothes will be crushed within certain strength. This can make water move in and out of closes again and again. And this will reach the purpose of getting rid of dirty things.Keywords: washing machines crush rotating plate washing liquid目 录摘 要1ABSTRACT2目 录3前 言5第一章 绪 论611 设计思想612工作原理7第二章 洗衣机的原理、分类和驱动方式921洗衣机的原理922洗衣机的分类1023洗衣机的驱动分类13第三章 电动机的选择1531概论1532洗涤电动机15第四章 波轮的分类和选用1841波轮的分类1842波轮的参数及性能1843波轮形状及参数的选用19第五章 传动部分的设计计算2051带传动的设计（一）2052带传动的设计（二）2253螺纹轴的设计2454波轮轴的设计29第六章 相关部件的设计和安装说明3261 洗衣机的底座及外壳3262 位开关和拨动开关3263桶（盛水桶）及其安装3264 桶的结构设计33结 论35参考文献36致 谢37前 言人类洗衣史几乎同其文明史一样久远，然而第一台具有现代洗衣机雏形的洗衣机器直到十九世纪末才在美国出现。1874年，美国人比尔布莱克斯托（Bill Black-stone）发明了木制洗衣机，他在一只木桶的底部装上了六只叶片，用手柄和齿轮来传动，使衣物在桶内的肥皂液中翻滚转动，达到洗净衣物的目的。1914年，第一台电动洗衣机诞生。第二次世界大战后，洗衣机的生产有了迅速发展。在发达国家，洗衣机开始进入普通家庭，洗衣机也由单一的搅拌式发展为滚筒式、喷六十和波轮式等多种。1953年，英国首先试制出喷流式洗衣机。此后，日本三洋公司在喷流失洗衣机的基础上，研制成功波轮立桶式洗衣机。1956年，日本东芝公司制成第一台全自动波轮式洗衣机。四年后，三洋公司又推出了双缸波轮式洗衣机。目前，全世界洗衣机的年产量已超过了3000万台。在英、美、日等发达国家，家用洗衣机的普及率达99%以上。同时，各式各样的洗衣机仍在层出不穷，自动化程度也越来越高。我国的洗衣机虽然起步较晚，但发展速度却相当快。1979年，我国的洗衣机开始投入批量生产，当年的产量约为一万台。但到1985年，产量以大袋800万台，要居世界首位。1988年，产量超过了1000万台，占世界洗衣机总产量的三分之一。现在，我国大中城市的家用洗衣机的普及率已达80%以上。广大的农村地区的洗衣机拥有量一搭10%作左右。洗衣机的迅速发展，既说明了我国人民生活水平的迅速提高，同时也表达了人们对于从繁重的家务劳动中解放出来的迫切愿望。此次设计是对现有洗衣机进行了仔细的分类和研究，利用新的原理，并揉和进现代的控制理论和已有的洗衣机技术，设计出一种新型洗衣机。这种洗衣机类似于传统的洗衣机，但其应用了新的设计原理和控制方法，在其性能上又大大高于传统洗衣机。在设计的过程中得到了贺炜老师的悉心指导和大力支持，从而扫清了设计过程中的不少障碍，在此深表感谢。第一章 绪 论11 设计思想现有的洗衣机中最为常见的为波轮式洗衣机和滚筒式洗衣机。波轮式洗衣机是依靠波轮的转动来带动衣物和洗涤液进行洗涤；而滚筒式洗衣机是依靠滚筒的连续转动或定时反向来洗涤衣物。由此可看出，这两种类型的洗衣机都是依靠单一的运动方式来洗涤衣物，而在此设计中将这两种洗涤方式揉和起来，将两种运动方式结合起来，增加了衣物在竖直方向上的运动。使衣物既能象在波轮式洗衣机中那样由波轮带动衣物进行洗涤又能象滚筒式洗衣机那样依靠水流的力量洗涤衣物，并且还可以象手洗那样对衣物进行揉搓，集各种洗涤方式于一身，对衣物进行更为彻底的洗涤。12工作原理 图1 工作原理图其工作原理如图1，主要部件为螺纹轴，波轮轴，下波盘，上波盘，内筒，外44筒，套筒，传感器，导轴，带轮及电机等。（1）洗涤原理 其洗涤原理为：电机1带动带轮1，带轮与内筒为紧固连接，内筒做旋转运动，上波盘与内筒盖为紧固连接，所以上盘也做旋转运动。同时，电机带动带轮使螺纹轴转动，是螺纹盘向上运动，并带动波轮轴向上运动，使下波盘推动衣物与旋转的上波盘进行对衣物进行揉搓，从而达到洗净衣物的目的。 上波盘与内筒盖紧固连接，内筒与套通过螺栓紧固连接，大带轮1通过键与套筒连接。主轴通过弹簧和连接件与下波盘连接，连接件上装有周向和径向传感器。螺纹盘与主轴通过键和螺母紧固连接，螺纹轴通过销钉与大带轮2连接，螺纹盘装在螺纹轴上，螺纹盘可沿导轴进行上下移动。主轴和螺纹盘上下运动的范围可由行程开关决定，行程开关决定了大皮带轮2的转动量，当主轴和下波盘托着衣物顶向上波盘的力大于弹簧的力时，下波盘将向下移动，当该力达到设定的大小时，限位开关（径向传感器）工作，皮带轮2停止转动，螺纹盘停止向上运动，调整限位开关的位置即可改变作用于衣物上挤压力的大小。上下波盘对衣物有一定的挤压力时，上波盘是正反转动，就是对衣物的揉搓。当揉搓力（周向力）过大而使弹簧周向移动一定量时，拨动开关（周向传感器）工作使内筒（上波盘）转动反向。调整拨动开关的长度可改变揉搓力的大小。（2）漂洗原理 本设计为全自动洗衣机，应此洗衣机必须具备漂洗功能。 在漂洗方式的选用上，烤炉到经济性、实用性以及结合本设计的设计特点，选用溢水漂洗方式。就是在洗衣机将衣物洗涤完毕后，从进水口不断向内桶注入清水，结合内桶的旋转以及波轮的揉搓运动，使洗涤液以及污垢从衣物中脱离出来，随着水面的不断升高，脱离出的洗涤液和污垢就可以随着水流从以水口排出，使洗涤液和污垢予衣物脱离，已达到漂洗衣物的目的。之所以此种漂洗方式，是考虑到此种洗衣机的洗涤特点，和经济实用型。本洗衣机与其它洗衣机相比，最大的特点就是增加了揉搓功能，因此，在漂洗的时候可以考虑使用此功能。不仅可以大大缩短漂洗环节的时间，而且可以提高衣物的干净程度，同时，也大大的节省了漂洗用水，可谓一举三得。（3）脱水原理 在本洗衣机中与其它洗衣机类似 ，也采用内桶的高速转动，使衣物高速转动起来，使衣物中的水受惯性力的作用甩出衣物，顺着内桶壁上的孔进入外桶排出。第二章 洗衣机的原理、分类和驱动方式 21洗衣机的原理 （1）洗衣机洗涤原理洗衣机的洗涤原理是以模拟人工搓洗衣物的动作而发展起来的，当然，它与人工搓洗的动作并不完全相同 ，洗衣机（一波轮式为例）以波沦为动力带动洗衣机中的洗涤液和衣物，实质发生相对运动，从而达到洗净衣物的目的。将洗衣机的电源接通之后，即可通过水流选择开关来确定水流的强弱，然后转动定时器按钮，顶好洗涤时间，定时器酒会接通电动机的电源，波轮在电动机的带动下开始运转。洗涤桶中的洗涤液载波轮的推动下，产生强有力的旋转水流，将液体中的衣物带动起来，不断的被转动揉搓，经过预定的时间，定时起降电源切断，电动机停止转动，洗涤程序完成。这时，打开排水阀，江西地同内的洗涤也排出，然后就可进行漂洗或者将衣物取出，放入另外一批衣物继续洗涤。在洗衣机中，整个洗净衣物的过程，也就是在预定的时间内，波轮在电动机的带动下，通过正反相交替运行，推动水流，是洗涤桶中的衣物不断翻滚、摩擦，并试制产僧相对运动，从而将衣物洗净的过程。（2）洗衣机的漂洗原理将衣物搓洗以后，还要将衣物表面的污水冲洗干净，这就是漂洗。漂洗可分为以下四种方式：1普通漂洗就是将衣物犯法洗涤桶内，更换清水，是用于洗涤是相同的水流强度，将衣物上从流的污垢和洗涤液冲洗干净。2溢水漂洗在漂洗的过程中，让洗涤桶中的水面高度超过溢水口，并且不断的详细地同中注水，让污水从溢水口流出，这是一种比普通漂洗优越的漂洗方法。3喷淋漂洗它的原理是借助水的溶解星河流动性，同时应运了离心力的原理，将整个的漂洗过程从洗涤桶内搬到脱水桶中进行，既节省了总的洗衣过程的时间，由节约了漂洗用水。因此，它是一种先进的漂洗方法。4顶淋漂洗顶林漂洗可以说是有一种喷淋漂洗方式，它浴喷淋漂洗的不同之处就是将脱水桶中的喷淋管去掉，而换成位于脱水桶上方的淋水中盖。（3）洗衣机的脱水原理洗衣机的脱水，主要是应用离心力原理。当脱水统一较高的速度转动起来后，以物种的水灾离心力作用下，就会向水桶的四周运动，到达脱水桶壁，穿过脱水桶上的孔，进入脱水外桶，随之排出脱水机。22洗衣机的分类从1914年第一台电动洗衣机问世至今，洗衣机随着各种新技术的产生和应用发展十分迅速。我国洗衣机工业从70年代开始起步，虽然起步较晚，但发展的速度是相当惊人的。国内已拥有数十种牌号和上百种规格。 目前市场上的家用洗衣机通常可以按照下面几种方法分类：（1）按自动化程度分类a.普通型洗衣机 普通型洗衣机又称为普及型洗衣机。波轮式普通洗衣机可以分为普通型单桶和普通型双桶洗衣机两种。普通型双桶洗衣机是在普通型单桶洗衣机的基础上，增设脱水机构发展而来。他们都是通过定时器来控制波轮在洗衣桶内作间歇的正转和反转，产生水平旋转与上下翻转的综合水流来洗涤衣物。洗涤时，根据衣物的多少以及厚薄来选择洗涤、漂洗的时间。脱水时根据衣物量的多少来选择脱水时间。普通型洗衣机洗涤时，洗涤、漂洗和脱水各功能之间的转换需要手工来完成，其机构简单，使用方便，价格便宜，是目前国内销售量最大的洗衣机。b. 半自动型洗衣机 根据我国家用电动洗衣机的标准规定：在洗涤、漂洗、脱水各功能之间，其中任意两个功能之间转换不用手工操作而能自动进行的洗衣机称为半自动型洗衣机。半自动型洗衣机有洗涤侧半自动型和脱水侧半自动型。半自动型洗衣机结构比普通型复杂，但使用方便灵活，价格较高。c. 全自动型洗衣机 全自动型洗衣机按照国家标准定义为：洗衣机工作时，具有洗涤、漂洗和脱水之间转换不需要手工操作而自动完成。其特点是省时省力，体积小，洗衣容量大，磨损小。 （2）洗涤方式分类 a. 波轮式洗衣机 波轮式洗衣机在洗涤桶中装有一个波轮，波轮上有几条突起的筋，波轮以每分钟数百转的速度转动，带动桶中的洗涤液和衣物作旋转和翻滚运动来洗涤衣物。波轮式洗衣机根据水流的方式可分为小波轮涡卷式和大伯论新水流两种。新水流洗衣机具有低转速，频繁转、停等特点，使得衣物不易被缠绕，提高了衣物的洗净度，降低了磨损率。b. 搅拌式（摆动式）洗衣机 搅拌式洗衣机是依靠搅拌器往复摆动的方式来进行洗涤的洗衣机，搅拌式洗衣机在洗衣桶中间竖直安装搅拌器，搅拌器绕轴心在一定角度范围内正反向摆动，搅动洗涤液和衣物好似人工手洗洗涤的揉搓，衣物受力均匀，一次洗衣量较多，搅拌式洗衣机多为全自动型。c. 滚筒式洗衣机 滚筒式洗衣机是依靠滚筒连续转动或定时正反向转动来进行洗涤的洗衣机。滚筒式洗衣机有一个盛水的圆柱形外桶，外桶中有一个可以旋转的内桶，内桶壁上有许多排列规则的小孔，并有几条突起的筋，衣物就投放在内桶中，内桶有规律的正反旋转，突起的筋将衣物带起，到一定的高度又将衣物抛落在洗涤液中，来达到洗涤衣物的目的。上述三种洗衣机的特点见下页表一类别优 点缺 点主 要 市 场波轮式洗净率高，洗涤时间短，耗电少，材料要求不高，易于塑料化，结构简单，制造容易，维修方便，可制成小容量或便携式，成本低。磨损率高，用水量大，不易造成大容量，噪声大。中国、日本等亚洲国家，中东、中南美洲部分国家。搅 拌 式洗净率较高，磨损率较低，洗涤容量大，洗涤衣物不易缠绕。三叶搅拌器的回转机构复杂，制造困难，修理技术难度较高。洗涤时间较长，噪声稍大，机体大而重。美国、墨西哥、加拿大、智利、阿根廷等北美、中美、南美国家。滚 筒式磨损率低，洗涤剂用量少，节省水，洗衣容量大，衣物不易产生扭角，可洗吸水性较强的厚重织物。洗涤时间较长，耗电量大，洗净率较低，结构较复杂，体积大，不易做小容量，滚筒体要求不锈钢制作。欧洲各国如法国、英国、荷兰、意大利等。表2-1波轮式、搅拌式、滚筒式洗衣机性能比较d. 其他洗涤方式洗衣机 除了常见的波轮式、搅拌式和滚筒式洗衣机以外，还有多种常用的洗衣机，依照其洗涤方式的不同，还有以下几种： 喷流式洗衣机 超声波洗衣机 真空洗衣机 高温泡沫洗衣机 喷射式洗衣机 振动式洗衣机 旋转桶形洗衣机 压力式洗衣机 压缩式洗衣机23洗衣机的驱动分类（1）间接驱动：通过皮带连接电机轴和离合器输入轴来传递动力。（1）电容式单向感应电机+离合器（2）双速电机+离合器（3）三相交流变频电机+减速离合器（2）间接驱动（DD）（1）电机输出轴直接和负载连接。（2）电机的输出轴和离合器的输入轴连在一起，通过离合器的输出轴和负载连接。 表2-2 直接驱动和间接驱动的各项性能比在此设计中考虑到洗衣机的内部结构和功能要求选择第二种驱动方式。为满足洗涤脱水转速的要求，电机设计成2P/8P，采用电容式感应电机。电机输出两种（高，低）转速，通过皮带减速便可得到所需洗涤脱水转速。（3） 缺点：1）.皮带减速传递效率低故，障率高。2）由于电机偏置，易震动，需加配。3）皮带易打滑磨损。 第三章 电动机的选择31概论目前在家用电器中使用的电机分为直流电机、单相串激式电机。直流电机使用干电池供电，通常在电动剃须刀、录音机、电动儿童玩具等小型器具中。单相串激式的电机结构上与直流电机相似。由于其转子上带有换向器，电机运转时使得换向器极易磨损，因而寿命短，常用在转速要求较高而单次使用时间短的电动器具上，如吸尘器、食品加工机等。单相感应电机应用最广，根据起动方式的不同又分为罩极式、分相起动式、电容起动式及电容运转式，分别用于电冰箱、电风扇、微波炉、洗衣机等家用电动器具上。由于电容运转式电机具有起动扭矩大、运行稳定、功率因数高、过载能力强等特点，并能较好的满足洗衣机正反两个方向运转的工作要求，所以被广泛的应用于洗衣机中。洗衣机在正常工作状态洗涤桶内应装有水和衣物，因此，洗衣机的电动机总是在有负载的条件下运行，由于洗衣机工作时要求波轮正反转，这就要求电动机带载正反频繁起动，洗衣机电动机的负载不能看成恒转矩负载，因为洗衣机的波轮直接接触水和衣物，在起动的初始时刻，阻转矩较小。但是，这个负载又不能简单的看成是风机水泵类负载（与转速的平方成正比的负载特性），由于桶内衣物位置和水流的变化，在正常的工作条件下，负载的大小可能经常发生变化，由于洗衣机的负载特点和工作是频繁起动的需要，对电动机的起动转矩和最大转矩都要求比较高。32洗涤电动机（1）电动机的选用。洗衣机中使用的电动机可分为单向异步电动机、永磁式直流电动机、单向串激式和直线型驱动电机。单向异步电动机根据启动方式不同又可分为电容运转式电动机和罩极式电动机，而电容式电动机又派生出双速变极式电动机。洗衣机根据各自的工作特点采用不同的电动机。国家标准对洗衣机的主要性能指标作了相应的规定，表一就是波轮洗衣机用的XD型洗衣机电动机的性能指标。根据我国条件，电动机的电源电压为220V，频率为50Hz，同步转速为1500r/min，额定转速为1350r/min，表3-1 XD型洗衣机电动机的性能指标输入功率（W）堵转转矩倍数堵转电流（A）最大转矩倍数效率（%）功率因数900.952.01.7490.951520.951800.84.01.7560.95250590.95洗衣机电动机的功率应根据洗衣机的规格而定，洗衣机的规格大小是按每次最大洗涤的干配用的电容器。衣物重量来确定的，表二列出了不同规格的洗衣机所配用的电动机的功率及电动机所配用的电容器。洗衣机的洗衣量（）1.5-22-33-44-5配用电动机（W）90,120120180250配置电容器（F）6,88,1010,1216 表3-2 洗衣机所配用的电机设计以2.5千克为容量进行设计，所以选用电机功率为120W，配置电容器为8F。其中，堵转转矩倍数为0.9，堵转电流为2.5A，最大转矩倍数为1.7，效率为52%，功率因素为0.95。（2）双速变极电机结构速变极点动机是采用改变极数来获得两种速度的电容运转式电动机。接通12级绕组，电动机低速运转，完成洗涤、漂洗功能。接通两极绕组，电动机高速运转，完成脱水功能。洗涤电机的结构简图如下图一所示：图3-1 洗涤电动机的结构简图（3）主要技术参数 洗衣机在洗涤运转时，受力极大。因此对传动机构的波轮轴、轴承套等零件要求具有一定的强度、刚度、耐疲劳性能。同时，传动机构上部分在洗涤时，长期受水的侵蚀，使得各零件要求有很高的耐腐蚀性和耐冷热冲击性能。YXG162/2/12型双速变极电动机为中国济南洗衣机厂生产，主要技术指标见上表。启动和运转配用14微法/450伏电容器，2极额定输出功率200瓦；12极输出功率为120瓦。 第四章 波轮的分类和选用41波轮的分类1.常见的几种波轮形式：掌形波轮碟形波轮塔形波轮搅拌棒形波轮转桶式大波轮（盒式波轮）2.较有特点的新水流波轮:(1) 日本公司的棒式波轮(2) 三洋公司的手搓式波轮(3) 松下公司的碟形波轮(4) 夏普公司的“帽式”波轮(5) 日电公司的撬杆式波轮(6) 三菱公司的搅拌式波轮(7) 东芝公司的偏心波轮42波轮的参数及性能波轮形状和尺寸与洗涤性能的关系如下图所示：1波轮直径：波轮直径与洗净比、织物磨损、织物缠绕和洗涤不均匀度的关系见图一。图一 波盘直径与洗涤性能的关系波盘直径（mm） 如图所示，增大波轮直径对洗涤物的洗净比、织物缠绕和洗涤不均匀度都有利，仅对织物磨损略有增大。2波轮叶片筋：它的作用是在波轮正反旋转时，产生水平和上下回转的复合水流，使洗涤物受到三维冲击力的作用。图3-5是波筋断面的筋宽尺寸与洗涤性能的关系，如图所示，波筋宽度在2025mm时，洗涤性能较好。除波筋宽度外，波筋的高度和条数也对洗涤性能有所影响，但波筋高度对洗涤电动机的输入功率影响更大。波筋条数一般设计成38条，实验表明，波筋6条时洗涤性能较好。43波轮形状及参数的选用本设计中，波轮要推着衣物向上运动，因此，碟形波轮比较适合，故选用碟形波轮，波盘直径选为360mm，波径选为6条。第五章 传动部分的设计计算在此部分主要对洗衣机中主要传动机构包括两个带传动和一个螺纹传动以及波轮轴的设计及计算。 51带传动的设计（一）此部分将完成连接洗衣机内筒的带传动计算。 1.双速电动机功率为120W，转速，波轮轴转速，传动比确定计算功率由表8-6查得工作情况系数，故2.选取V带带型根据，由图8-9确定选用Z型3.确定带轮基准直径由表8-3和表8-7取主动轮基准直径根据式（8-15），从动轮基准直径根据表8-7，取按式（8-13）验算带的速度4.确定V带的基准长度和传动中心距根据式，初步确定根据式（8-20）计算带所需的基准长度 由表8-3选带的基准长度按式（8-21）计算实际中心距5.验算主动轮上的包角由式（8-6）得主动轮上的包角合适。6.计算带的根数Z由式（8-22）知由查表8-5c和8-5d得 查表8-8得，查表8-2得，则取根。7.计算预紧力由式（8-23）知 由表8-4 ，故8.计算作用在轴上的压轴力Q由公式（8-24）得9.带轮的结构设计波轮式洗衣机洗涤部分的传动方式，均采用三角皮带传动，其中，小皮带轮与电机转轴的伸出部分连接，其转速较高，因此要求强度高，有较好的耐磨性能。所以，在选择小皮带轮时，一般优先选用金属制件，而大皮带轮则不宜采用金属制件。因为三角传动皮带吸水能力较强，假如由于受潮或溅水，而使传动皮带绝缘性能降低，或变成导体，一旦电机发生故障而漏电，将使漏电电流传至小皮带轮，经传动皮带大皮带轮波轮轴传入洗涤液中，洗涤时容易造成触电伤亡事故，如果采用塑料皮带轮，就能起到良好的绝缘作用。再者，由于大皮带轮的转速较低，选用塑料皮带轮就能够满足要求了。带轮的具体结构尺寸见零件图。52带传动的设计（二）此部分将要完成与螺纹轴连接的带传动设计。 电动机功率为25W，转速，螺纹轴转速，传动比 1.确定计算功率由表8-7查得工作情况系数，2.选取V带带型根据，由图8-8确定选用Z型3确定带轮基准直径由表8-8和表8-4取主动轮基准直径根据式（8-15），从动轮基准直径根据表8-8，取按式（8-13）验算带的速度所以带的速度合适。4.确定V带的基准长度和传动中心距根据式，初步确定根据式（8-20）计算带所需的基准长度由表8-3选带的基准长度按式（8-21）计算实际中心距5.验算主动轮上的包角由式（8-6）得主动轮上的包角合适。6.计算带的根数Z由式（8-2）知由查表8-6a和8-6b得 查表8-9得，查表8-10得，则取根。7.计算预紧力由式（8-23）知 由表8-5，故8.计算作用在轴上的压轴力Q53螺纹轴的设计1. 初步确定轴径选取轴的材料为40Cr，调质处理。根据表15-3，取。于是得2螺纹轴的结构设计1).拟订轴上零件的装配方案 采用下图所示的装配方案图5-1 螺纹轴的装配方案2）.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了使螺纹盘获得较高的移动速度，螺距P应取大值，此处取P=2mm，对应的公称直径.2面左端装轴承，根据手册选用202的深沟球轴承，其尺寸为故，而取安装皮带轮处的轴径，为了保证轴端挡圈压在皮带轮上，取。3）.轴上零件的周向定位皮带轮与轴的周向定位采用平键联接。按由手册查得平键截面（GB1095-79）。键槽用键槽铣刀加工，长为10mm（标准键长见GB1096-79），同时为了保证皮带轮与轴配合有良好的对中性，故选择皮带轮轮毂与轴的配合为H7/k6，滚动轴承与轴的周向定位是借过度配合来保证的，故此处选轴的直径公差为m6。2. 求轴上的载荷对各支点进行受离分析如下图所示：图5-2 轴的载荷分析图 由皮带传动的计算知Q=12.2N， ， 个截面处M及T列于下表：表5-1 截面处的弯距和扭距M（N.mm）T（N.mm）（N.mm） 2 5.77505.775 3268.3303324.1 497.6303206.33. 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大计算弯矩的截面的强度。则由式（15-5）可得前以选定轴的材料为40Cr，调质处理，由表15-1查得，因此，故安全。4. 精确校核轴的疲劳强度 判断危险截面截面2、3的应力集中影响相当，轴径也相同，但3截面受载的情况远大于2截面，故应校核3截面的右侧，同样，4截面的右侧也应校核。 截面3右侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面3 右侧的弯矩 截面3 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为40Cr，调质处理。由表15-1查得截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表3-2查取。r/d=0.8/15=0.053,D/d=20/15=1.33,经插值后可查得 又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为 由附图3-2得尺寸系数；由附图3-3得扭转尺寸系数，轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则按式（3-10）（3-10a）得综合系数值为又由第三章第二节得材料特性系数 取 取于是，计算安全系数值，按式（15-6）（15-8）则得 故可知其安全。截面4右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面3 右侧的弯矩 截面3 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为40Cr，调质处理。由表15-1查得截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表3-2查取。r/d=0.8/11=0.073,D/d=15/11=1.36,经插值后可查得 又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为 由附图3-2得尺寸系数；由附图3-3得扭转尺寸系数，轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即，则按式（3-10）（3-10a）得综合系数值为又由第三章第二节得材料特性系数 取 取于是，计算安全系数值，按式（15-6）（15-8）则得 故可知其安全。54波轮轴的设计1初步确定洲的最小直径先按式15-2初步估算轴的最小直径。选取材料为3Cr13，调质处理。根据表15-3，取A=112，于是得波轮轴的最小直径显然是装波轮处的致敬，此外，此处截面为正方形。2轴的结构设计（1） 拟定装配方案选用如图所示的装配方案（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度取装波轮处的截面b=10mm,。要满足从方形截面到圆形截面的过渡，圆形截面出的直径，取圆轴处的直径， 皮带轮与轴为键连接，初定波轮地最大上升高度，取键长为；装螺纹盘处的轴径。3求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图作用在轴上的扭距：作用在轴上的最大弯距：4校核危险截面A面为危险截面，对其进行弯扭校核：故安全。前以选定轴的材料为3Cr13,调质处理，由表15-1查得，因此，故安全。5精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面1、2只受扭距作用，虽然轴肩所引起的应力集中将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕而确定的，所以1、2截面无需校核，故只校核3面。（2）精确校核3面右侧抗弯截面系数：截面上的弯矩弯曲应力 轴的材料为3Cr13,调质处理。由表15-1查得 ，截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数按附表3-2查取。因r/d=1.0/14=0.071,D/d=18/14=1.286,经插值后可查得： 又由附图3-1可的轴的材料的敏感系数为：按附图3-2的尺寸系数：轴按磨削加工，由附图3-4得表面质量系数：轴未经表面强化处理，即则按式（3-10）及（3-10a）得综合系数值为：又由第三章第二节的材料特性系数 所以取：于是，计算安全系数： 故可知其安全。第六章 相关部件的设计和安装说明 在此部分对一些非主要部件进行设计和说明。61 洗衣机的底座及外壳1 洗衣机的底座底座在洗衣机中主要起安装和固定部分部件及怎增加洗衣机的底盘重量，使洗衣机在洗涤和脱水的过程中相对的平稳。由于时间及图纸数量的限制，底座部分为画成零件图，其形状及尺寸可参考装配图。或者，由于在本设计中此部分非设计重点，而洗衣机技术已发展相当成熟，此部分的结构及尺寸可采用已有的技术。2 衣机的外壳 洗衣机的外壳主要是起支撑外桶（盛水桶）和安装洗衣机上盖和安装操作版的作用。在此设计中，对该部件无特殊要求，类似于底座部分，其尺寸可参考装配图尺寸，而具体的结构和材料可参考已有的技术和材料，限于篇幅在此不再作重复工作。62 位开关和拨动开关限位开关和拨动开关的结构和安装已涉及控制部分，在此设计中对以上两种部件在结构上不作详细说明。在安装时，由于线路的要求可将拨轮轴设计成空心轴，从中间引出线路，在接到主控制板。63桶（盛水桶）及其安装外桶的作用主要是用来装水和洗涤液，所以结构和材料无特殊要求，主要保证耐水性以及结实耐用就行。主要是安装部分，由于洗衣机在洗涤的过程中，尤其是在脱水时会高速运转，应此外桶会产生强烈的振动和摇晃，如果外桶采用固接连接，外桶和洗衣机回引起强烈震动来，不仅会产生巨大的噪音，而且会对也洗衣机本身造成损害。 应此，在本设计中内桶的安装采用了吊装结构，就是通过四根吊装拉杆将洗衣机的外桶吊装在外壳的四个角上，下端挂在成水外桶的四格调簧安装爪上。在外箱体的四个角上，个又一个球形的圆窝，钓竿的上锻压成扁平形状，或者大一个穿钉孔，穿钉孔的下面是一个班球形的座，放在箱体的球形圆窝上，然后穿好穿钉。拉杆在球形圆我上可以做前后左右小角度的摆动。在拉杆的下方也有一个半球形座，半球做的上方式减振弹簧，坚贞弹簧上面是一个橡胶垫，它的作用是保证减振弹簧与拉杆同心，四其受力均匀，同时可以吸收振动和噪音。橡胶垫的上方式一个塑料半球型座，这个塑料坐于洗涤外同上的半球心窝配合，可以有小角度的摆动。 图6-1 吊装结构图64 桶的结构设计内桶的主要作用是装衣物并完成洗涤和脱水的功能。在本设计中，为了弥补功能上的不足（将波轮的转动转移到内桶的转动上，波轮只作上下运动），应此在内桶的设计中，应在内桶壁上应加上能起到搅拌作用的勒板，并切肋板呈螺旋状分布，以加强洗涤功能。由于内桶要负责脱水功能，应此内同上应开许多小孔，可让衣物中的水脱离衣物后进入外桶，排出洗衣机。而且应该是小孔错开分布，提高水离开内桶的速度。结 论 通过几个月的不断实践和探索，毕业设计已圆满结束。在这次设计中，我的收获很大，不仅对该题目有了比较深入的了解，而且在不断应用所学的知识的过程中，对在四年中所学的知识有了更加深入系统的理解。在这次设计中通过认真总结，一下几点对我来讲感受颇深。（1） 我明白了一台机器从开始设想到最后变成图纸的每一个步骤，每一个细节，使我对本专业有了一个比较系统的认识。（2） 过这次设计，大大提高了我的综合分析问题和解决问题的能力。（3） 通过这次设计，是我独立工作的能力大为提高，为以后走上工作岗位打下坚实基础。（4） 在这次设计中，从开始原理的构思直到零部件的设计和选择，都翻阅了大量的资料和本专业的工具书。因此，通过这次设计，锻炼了我查询和翻阅资料的能力。虽然此次设计是在老师的指导下由我一个人独立完成，但我仍然深刻体会到协作工作的必要性和重要性，培养了我协作工作的能力。与此同时，在这次设计的过程中也报露出我的一些缺点：（1） 础不是很扎实，很牢靠，出现一些本不该出现的错误，对某些错误也不能及早发现和修改。（2） 露出第二个弱点就是理论联系实际的能力差，不能将所学的知识灵活应用到实践得过程中去。（3） 缺乏经济观念，不能把设计把握道较为经济的水平。总之，通过此次设计，我收益颇多，将我在四年中所学到的知识深入化和系统化，并为以后走上工作岗位更好的工作打下坚实的基础。 参考文献【1】濮良贵 、纪名刚.机械设计（第七版）.高等教育出版社 【2】周开勤 、 机械零件手册（第五版）.高等教育出版社 【3】王冠熙、郑光兴. 家用洗衣机原理、适用与维修.电子工业出版社【4】刘胜利、王丽华、吕保宏、郑谚.家用洗衣机的工作原理与维修技术修订版.新时代出版社 【5】孙义杰.洗衣机修理大全. 浙江技术出版社【6】家用电器 2012/6 241期. 机械工业出版社【7】邹慧君.机械原理课程设计手册.高等教育出版社【8】郑文纬、吴克坚.机械原理.高等教育出版社【9】廖念利、莫雨松等.互换性与技术测量. 中国计量出版社【10】陈国威等.机械工程手册.机械工程出版社【11】周开勤 .机械零件手册.高等教育出版社致 谢经过三个月的时间，顺利的完成了毕业设计。在本次设计过程中,我得到了XX老师的悉心指导。X老师多次询问我的设计进程，并为我指点迷津，帮助我开拓研究思路，精心点拨、热忱鼓励。X老师一丝不苟的作风，大胆创新的思想，严谨求实的态度，踏踏实实的精神，深深影响了我；X老师不仅授予我知识，而且教我做人的道理。我的每一点进步都离不开老师的指导。X老师在教学和科研的百忙当中仍挤出时间指导学生的精神，尤其值得学生佩服和学习。同时各位老师在各方面都给予我极大的帮助，在此我衷心的感谢指导我的老师们。 外文文献翻译New Steering Mechanism for Wheeled Mobile Robots Siaibe Marie Bernard, FU Yi-li, XU He, MA Yu-lin(School of Mechanical and Electrical Engineering, Center of Advanced Manufacturing Technology,Harbin Institute of Technology Harbin 150001,China,Email：sidibebernardyaho.Fr)Abstract：A new castor wheel mechanism for Omni-directional mobile platform is presented. A motion of translation is transformed into a rotation to steer the wheel with the help of a helical path fits into a translation joint and three rollers whose axes are connected to the driving shaft of the wheel. When the path moves in translation it acts on the rollers for steering. The path-roller friction transmission. The wheel kinematics and the maneuverability have been analyzed.Key words：castor wheel；helical path；friction；roller；maneuverability；mobilityCLC number：TP24 Document code：A Article ID：l0o5-9l13(2007)02-0184-05Mobile platform has attracted various researches in robotic applications such as wheelchair,car-like-robotetc.Different categories of Omni-directional mobile platform s have been presented significantly over the last 20 years. Their mechanical structures are mainly differentiated and characterized by the wheel echanisms.which determine their mobility【1】.It has been shown that only robots equipped with three castor wheels or three universal wheels have fu儿mobility (homonymic and mni-directional）【5】.The universal wheels present several drawbacks such as low load capacity-Periodical bump leading to a vibration【8】.Their mechanism is usually complex ,with many parts increasing the weight of the mobile platform. The three castor-Wheeled mobile robot main drawbacks is that it needs at least four actuators (three for steering and at least one for drive).Some examples exist with six actuators, three driving and three steering actuators .This phenomenon leads to some singularities in control. But it has the advantage of carrying important load9 .Up to now new researches are going on castor wheeled mobile robot【2.3】 , and most of mobile robots for manipulation have only conventional wheel9,The interest of our research consists of a design of new type of castor wheel mechanism with a connection of elementary joints (spin, linear and screw joints).The interest of our work is the improvement of the maneuverability.For that we have shown in Section 4 that an elementary linear displacement of the joint can produce an important steering angle of the wheel because the steering angle of our mechanism depends on the linear displacement of a joint. The kinematics is given in Section 2.1 Wheel Architecture1.1 DescriptionThe computer model is represented in Figs.13 represent the kinematical chain of the wheel mechanism. It has 3 rollers (Fig.2) able to rotate freely about their axis. Each of them has a free revolute joint with a shaft. The three shafts are built in to each other and fit to the wheel shaft and the revolute joint4 (Figs.1 and 3)So the ensemble of this connection constitutes the wheel link (wheel suspension) which can turn about the vertical axe passing trough the centers of joints 1,3 and 4 (Fig.3).The shaft divided into two different forms：cylindrical form at one side and prismatic at another one (Fig.1).At the down side is a cylinder forming with the wheel link a revolute joint(joint4) and the upper side is prismatic built in the platform and forming with the cylinder of the helical path a translation joint1.The aim of the latest cited is to provide a translation motion to the helical path rea1ized around a cylinder(Fig.1,part with gold color)。1.2 Kinematics DescriptionThe kinematics representation of the mechanism is in Fig.3.In fact. the helical path and rollers connection can be considered as a screw joint. The path is a screw constrained in rotation about vertical axis by joint l and the rollers consist of a nut constrained in translation about the same axle by joint 4.Joint1 is actuated in translation. When it moves the path acts on the rollers. At their turn, animating by a rotation about the vertical axe. They react on the wheel link and finally on the wheel.The eccentricity e and the height h remain constant whatever the posture of the platform. The use of rollers rolling without slipping inside the path is important to avoid coulomb friction even if they make the mechanism little bulky.2 Path-roller FrictionLet us consider a cylinder in a coordinate system (o X, Y, z) and free of rotation about its axle (Fig.4 (a).The cylinder and its axle ale free to rotate about and a vertical ax le distant of R from the wheel. An inclined plan with angle 6 is in contact with the cylinder. When the plan translates with respect to axis .The contact line (cylinderplan) moves with respect to axis Y and the cylinder rotates of angle about the vertical axle. This angle corresponds to the rotation angle of the contact line.These different motions can be expressed as followWhere displacement of the plan with respect to axis z and Y is is the linear displacement of the contact point with respect to axis Y.The linear displacement of R the cylinder is equivalent to y. Then Eq.(1) BecomesThe parameters of a screw (Fig.4(b) are：the diameter 2R the thread inclination 6 and the pitch P.They are related byFinally the relation between the steering and the displacement of the translation joint by a combination of Eq.(2) and (3) Eq.(4)relates the linear displacement of the prismatic joint of the helical path to the steering angle of the wheel.3 KinematicsThe kinematics of wheeled mobile robot can be found in Refs67.In this section we have added to these results the changes required by our mechanism.In Fig.5,OXY and P XI Y1 represent the world coordinate and the robot coordinate .The robot posture is defined in the world coordinate by：x ,Y and .X, Y are the coordinate of the point P and 0 is the robot orientationThe rotation matrix expressing the orientation of OXY with respect to the platform frame PX1Y1 is given byWheel parameters are：e is the eccentricity of the whee1 .It represents the distance between the centers of the wheel B the rotation axe passing by point A of the platform. l and a are the polar coordinates of A with respect to PXIY1(Fig.5).The wheel radius is defined by r is and P is the pitch helical path of wheel mechanism. Wheel variables are and.The posture of the translation joint is represented by z of wheel I with respect to axis (Fig.3). Represents the rotation angle of the wheel I about an axis passing by the wheel center B.The kinematics constraints of a traditional castor wheel are obtained by the projection of the velocities of the robot and the wheel into the wheel plan and in a plane perpendicular to the wheel plane. They are The constraints of our presented wheel mechanism are obtained by a combination of Esq.(4) And (7) and then (4) and (8)The last two above equations represent only the constraints of only one wheel. If three of our wheel mechanism is implemented to a mobile robot, the total number of constraints will be six.4 ExamplesIn this section, we consider an example of a typical carlike-robot,I.e.A mobile robot equipped with two Passives fixed standard wheels and one castor wheel of our type and each wheel are distant of Z to the origin P 0f the robot rame(Fig.6).We assume that all of the three wheels have the same radius r and the robot is steered and driving by the castor whee1.W e also assume that the ground is an horizontal plane and there is no sliding or friction between wheels and ground.The fixed standard wheel parameters are represented in Fig.7.As f0r the castor wheel, its kinematics constraints are obtained by projecting of the different velocities in wheel plane and in a plane perpendicular to the wheel plane .They areDue to the arrangement of the three wheels in Fig.6,we have the following values：.With these values a system forming by Eq.(11)(i=1,2 for the two fixed standard wheels)and Eq.(9)(For the castor whee1) can be written asA system forming by Eq(12)(i=1,2)(for the two fixed standard wheels)and Eq.(10)(For the castor wheel) can be written asEq. (13) and (14) represent the robot kinematics constraints. The helical path. This is the steering mechanism, intervenes only during the robot steering process. In this example we consider as in pure rotation process then the components x and y of matrixbecome zero. We also consider that the steering and driving angular velocities of whee1.3 are equal .After some calculations Esq.(13) And (14) becomeBy eliminating 3 in the last 2 equations and using values in Tab.1 we obtain the following relationWhich is represented in Fig.8.All couple (z, P) that vanish Eq. (1 7) will satisfy the assumption, which is considering the robot in pure rotation.5 The Interest of the MechanismGiven two wheeled mobile robots of equal mobility but different maneuverability, the more maneuverable robot will typically be advantageous in cluttered environments. A vehicles maneuverability is characterized by its ability to perform movements that combine multi-Dle degrees of freedom 10.Three castorwheeled mobile robot has good values of degree of mobility (6 =3)and degree of steeribilitybut the maneuverability is closely linked to its design. In theory it is easy to steer a castor wheel straight by an actuator. But during the steering process some frictions occur opposing forces .the torque sometime should be multiplied. A rapid reaction in steering is needed when decision is made to turn. This is maneuverability. These two situations are the reasons why the need of mechanism for steering a castor wheel. In our case, the steering angle is a function of the pitch PFor a fixed displacement of z = 10 mm.Fig.9 shows the values of B for the chose of p during design. The system is more maneuverable for any P mini corresponding to any B maxi.6 ConclusionsSince the beginning of mechanics a lot of simple rolling mechanisms got a castor wheel .In the field of robotic systems it has a particular importance for transportation an exploration .This paper brings a new type of castor drive to this field .In this paper, we have examined the design of a new steering mechanism .Its kinematics and the maneuverability have been analyzed.References：1 Myung-Jin Jung, JonGHwan Kwa.Mobility augmentation of conventional wheeled bases for omni.directional motion.IEEE Transaction on Robotics and Automation.2002.2 DongSun Kim,Wook Hyun Kwon,Hong Sung Park.Geometric kinematics and applications of a mobile robot.International Journal of Control, Automation and Systems,2003：15986446.3 Haoyong Yu,Steven Dubonsky,Adam Skwersky.Omnidirectional mobility using active split offset castors.ASME(American Society of Mechanical Enneers),2004.4 Ferriere L,Campion G,Raucent B.ROLLMOBS,a new drive system for omnimobile robots.ROBOTICA.2001.5 1 Ferriere L,Raucent B,Campion G.Design of omnimobile robot wheels.Procedings of the 1996 IEEE on Robotics and Automation.1996.6 Campion Guy,Bastin G,DAndaNovel B.Structural properties and classification of kinematic and dynamic models of wheeled mobile robots.IEEE rransactions on Robotics and Automation.1 996.7 Tang C P,Bath R,Krovi V.Decentralized kinematics control of Payload transport by a system of mobile manipulators. Proceeding of IEEE on Robotics and Automation, 2004.8 Fisette P,Ferriere L,Raucent B,et a1.A muhibody approach for modeling universal wheels for mobile robots.Elsevier Mechanism and Machine Theorie,2000,35：329351.9 Fu Yili,He Xu,Wang Shuoguo,et a1.Topological analysis and control on mobile robo t with partially.failed propulsive whee1.Proceedings of 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA2005).Barcelona.Spain,2005.新创造的轮式督导机制移动机器人（校机械与电气工程中心,先进制造技术,哈尔滨市技术学院 哈尔滨150001,电子邮箱： sidibebernardyaho.fr ）摘要：提出了一种新的蓖麻车轮机制,对全方位移动平台进行了称述.议案的翻译转化轮流掌舵车轮与帮助一个螺旋路径怎样可以成为一个翻译联合和三辊轴连接到动轴的车轮. 当道路的举动,在翻译它的行为,督导辊的运动,对径辊摩擦传动,车轮运动学和可操作性进行了分析。关键词：蓖麻车轮；螺旋路径；摩擦；压路机；机动性；调动性。分类号：文件编号：tp24 ,文章编号： l0o5 - 9113 （ 2007 ） 02-0184-05移动平台吸引了各种研究机器人的应用,如轮椅,汽车类,不同类别的全方向移动平台的铺陈大大超过过去20年.他们的主要机械结构,是有区别的,并用车轮机制。 其中10.1测定其流动性,它已经表明,只有机器人配备3脚轮或三个车轮的普及有富儿流动性（完整和全方位）。普遍轮子,目前一些缺点,如低负荷能力颠簸导致了振动,其机理通常是复杂的,具有许多零件增加重量的移动平台三个蓖麻轮式移动机器人的主要缺点是它至少需要4个驱动器（三位为指导,并至少有一名为驱动器）。一些例子,存在着6个作动器,3名驾驶和3个督导作动,这现象导致一些奇异控制。但这样做的好处是携带重要负荷9,直至现在新的研究正在进行当中蓖麻轮式移动滚装博特等,和大多数的移动机器人操纵的,只有常规轮9 ,有兴趣的,我们的研究包括一个设计的新型蓖麻车轮机制,以连接初等伸缩缝（自旋,线性和螺丝接头） 。本港利益工作,是要提高机动性。 为此,我们已经表明,在第4条中说,一个初等线性位移的联合能产生的一个重要转向角的车轮由于转向角度,对我们的机制依赖于线性位移的联合。一 轮式结构1.1 说明计算机模型为代表的是在图1-3,代表了运动链的车轮机制。它有3个滚子（图2）能够自由地转动自己的轴。他们都拥有一个自由旋转联合轴。这三个轴都内建于对方,适合方向盘轴和旋转轴联合4 （图1和3）。所以就此构成了车轮环线（车轮悬架） ,它可以把垂直斧头及槽中心的关节1,3和4 （图3）。竖井分成两个不同形式：圆柱形式在一边,棱柱形,在另一次（图1）。往下看,一边是圆柱形成与车轮连接在一起,旋转联合（联合4）及上侧是棱柱形,建于平台并形成与缸的螺旋走这条路,翻译联合（联合1） ,该公司最新举的目的是,意识到要提供一个平移运动,以螺旋路径围绕缸（图1 ,部分黄金色）。1.2 运动学描述运动学代表该机制在图3上.事实上螺旋路径和滚筒方面,可以被视为一个螺丝钉关节路径是一个螺丝钉的约束,在旋转垂直轴线上的联合L ,并辊构成一个螺母受限于翻译大约同一轴联合4。联合1是驱动在翻译.当在移动路径与滚筒提议通道法案的时候,经过一关于垂直斧,对轮连接,并最后对轮子上作出反应。偏心E和高度h保持恒定,无论姿态的平台。使用的轧辊,即使他们的机制不是太笨重,重要的是要避免库仑摩擦。二 径辊摩擦让我们考虑一个圆柱坐标系（X , Y , Z ）的和自由的旋转约其车轴（图4 （ a ） ）。汽缸及轴的自由旋转和车轮垂直。倾斜计划与角六是在接触调节器。当计划转化方面的主轴。接触线（圆柱计划）的动作与轴Y和汽缸旋转的角度对车轴垂直。这个角度对应于旋转角度的接触线。这些不同的运动可以表示为轴Z和Y是线性位移的接触