子母双筒洗衣机结构设计含19张CAD图.zip
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子母双筒洗衣机结构设计摘 要现在，国内和国外的洗衣机分为很火类别，大致可分为波轮式洗衣机、滚筒式洗衣机、搅拌式洗衣机，从手动洗衣到自动洗衣，洗衣机经历了一次又一次的改进与更新，从节能型到智能型，洗衣机的更新换代见证了科技的发展。当前，商场里的洗衣机种类各种各样，百花齐放。但是有大小2个桶的洗衣机很少见，能将外套和内衣物分开同时洗的的洗衣机，基于以上考虑，提出了子母双筒洗衣机机构设计的课题，本文设计一种能将外衣物和内衣物分开洗的洗衣机。本文主要研究洗衣机的机械结构，设计子母双筒结构，大桶的洗衣量为6kg，小桶的洗衣量为2kg，同时对洗衣机的动力传动进行计算和选型，本次毕业设计将对以后的工作有很大帮助。关键词：双筒、波轮、洗衣机、减速离合器、传动机构ABSTRACTCurrently, there are a variety of washing machines at home and abroad, such as top loading washing machines, drum type washing machine, mixing type washing machines, washing machines from manual to automatic washing machines, washing machines and experienced the change from generation to generation and update, from energy saving to the intelligent, washing machine Witnessed the upgrading of technological progress. Currently, a wide range of washing machines available in the market, but few have found the size of two barrels, can coat and underwear and socks in the washing machine wash separately at the same time, based on the above considerations, this paper binocular washing mechanism design Picture Subject, the paper design of a can outside the clothing and underwear and socks in the washing machine wash separately.In this paper, the mechanical structure of washing machines, the design structure of PIP binoculars, vats of laundry amount 6kg, laundry amount kegs 2kg, while washing the calculation of power transmission and selection, this will be after graduation Play a crucial role in the work.Keywords：Binoculars、Impeller、Washing Machine、Deceleration clutch、Transmission mechanism目 录第1章 绪论11.1、 设计目的及意义11.2、 洗衣机工作原理11.3、 洗衣机的分类和发展历史21.3.1、 洗衣机的分类21.3.2、 洗衣机的发展历史31.4、 洗衣机的现状和发展趋势5第2章 总体方案设计62.1、 设计任务62.3、 传动系统的结构和工作原理82.4、 本课题解决的主要问题92.5、 减速离合器的工作原理10第3章 子母双筒洗衣机结构设计123.1、 传动方案的设计123.2、 电机参数的选择133.3、 带传动的类型和结构133.4、 V带轮以及V带传动的设计计算153.4.1、 大桶V带传动设计计算153.4.2、 小桶V带传动设计计算203.6、 大小脱水桶设计223.7、 减速离合器的设计243.7.1、 行星减速器设计计算243.7.2、 离合器结构设计263.8、 盛水桶的设计293.9、 大小波轮设计303.10、 整体布局31第4章 洗衣机工作过程和控制系统324.1、 洗衣机的plc控制技术324.2、 控制系统框图334.3、 洗衣机工作流程图34结 论36参考文献37致 谢39第1章 绪论1.1、 设计目的及意义洗衣机现以成为家庭必备的电器设备，能减轻家务劳动，省时省力。可是我们有时需要洗的衣服非常少，这时无论我们用波轮洗衣机还是用滚筒洗衣机都是一件费事废水的事情。这是因为无论哪种洗衣机都有一个最小的用水量，必须满足这个条件洗衣机才能运行。针对上述情况我们需要设计一款双筒子母波轮式洗衣机，洗衣量大时，用大的洗衣桶，洗衣少时，用小洗衣桶，满足节能节电需求。而且能够将家中不同家人，不同用途的衣物分开来洗，衣物的交叉感染在清洗过程中可以避免。子母双筒洗衣机与常见的波轮洗衣机工作原理一样，我们可以根据衣物的材质设置好清洗的强度和时间，然后直接将衣物放到洗衣筒中等机器自动清洗就可以。但两者还是有区别的，子母洗衣机除了正常大小的洗衣筒外，还增加了一个小一号的洗衣筒，这样就可以把外套、裤子等较脏的大件衣物可以放在大的洗衣筒中，T恤、孩子的衣物和内衣内裤等衣物可以放在小的洗衣筒中，设定好功能放置后，两个洗衣筒就会运行起来可以单独运行也可同时运行。可以将不同的衣物可以分开洗，这是子母洗衣机的最大优势之一。能保证大量衣物同时洗、小件衣物立即洗，减小很大一部分空间的同时，又能按照衣物的不同有效地控制能源的消耗和浪费。1.2、 洗衣机工作原理洗衣机是按照手工洗衣的方法和原理制作而成的。衣物的污垢来源于环境、人体的分泌的赃物。污垢有固态的小微粒、油脂和能溶解于水的其它脏东西。污渍能附着在衣服的力大概有四种：污渍和衣服之间形成化学键的化学结合力，散落在衣服上面的表面附着力，污渍和衣服之间的分子的引力，进入衣物纤维小孔中的机械附着力。清洗过程就是减小并且完全破坏这些力、使污渍和衣物分开的过程。化学反应与机械摩擦产生清洗的效果，把污渍从衣服中分离出来，必须得有水、洗涤剂和搓揉作用三个条件。下面我以波轮洗衣机为例解释一下。洗衣机接通电源波轮在电动机的带动下旋转。在波轮附近的洗涤液，由于波轮旋转产生水平方向和垂直方向两个作用力，1.在惯性离心力作用下的沿径向方向的速度，2.在波轮转动下水会从切线方向运动的速度。在惯性离心力作用下的沿径向方向的速度这两个力的合力的作用点以一定速度运动，并随着由波轮中心到波轮边缘也逐渐增大，合速度也随之增大。当洗涤液经过波轮外缘后合速度增大，被装向桶壁，洗涤液被转到桶壁后又沿桶壁上，波轮附近形成低压区，洗涤液在压里不同的情况下又流向波轮，使洗涤液沿着波轮轴线形成大涡流是因为波轮快速的旋转。洗涤剂的湿润、乳化，分散等综合作用，衣物在涡流的作用下来回滚动缠绕，摩擦，洗涤液在衣物中来回交叉作用，衣物与衣物、衣物与水流之间、衣物材料与桶壁之间不断互相搓揉和摩擦，使污渍渐渐的脱离衣物，因而起着搓揉作用，为了解决衣服搅成一团的这个缺点，衣物不能直向一个方向旋转所以洗衣机的电机一般都可以正转和反转运行，波轮也就跟着交替正转和反转，这样使水流方向不断改变，从而获得较好的洗涤效果。前面赘述的看起来复杂的机械作用，产生了和人手洗衣时手搓和水流的冲击同时作用的洗涤效果。漂洗原理大致是和洗涤原理相同的，所以就不再重复。1.3、 洗衣机的分类和发展历史1.3.1、 洗衣机的分类全自动洗衣机的洗涤、漂洗和甩干等各个功能之间的切换不用我们手动去完成，我们不需要盯着洗衣机运转隔段时间就去按，洗衣机可以根据系统内部的程序自动完成整个过程。这种洗衣机根据洗衣的重量和用户选择的模式通过传感器和计算机控制的程序自动完成水量的选择和水温的调整之类的工作，然后自动完成各个执行机构的动作，从而实现洗衣过程的自动化。【2】全自动洗衣机的出现带给我们一个别致的体验，可以让我们在忙碌的生活中偷懒，做一个“懒人”。我们只要将准备洗的衣服和洗衣液放入洗衣机中，调整好水量和或强度等程序，按下开始按钮就可以了，这就是全自动洗衣机越来越受到现代人喜爱的主要原因。下面我介绍一下全自动洗衣机有哪些类型，哪种更好用。如今市场上出售的全自动洗衣机大体分为三类。1.前置式侧开门滚筒式洗衣机这是欧洲人发明的最早的一种洗衣机，它的优势在于它能很好的洗涤真丝、棉毛等面料，不会发生纠缠磨损衣物的处境。在洗涤时保证衣物不受损坏，更重要的是它还可以加温。虽然它有诸多好处，但是也是有缺点的，就是这种洗衣机洗衣的时间比较长，没有其它类型洗衣机洗的干净用的水也很多，甚至是其它洗衣机的几倍，因为它的洗涤方式是不会让衣物缠绕的和磨损的。这种洗衣机的内筒是不锈钢制成的，不可避免的噪声比较大。这种洗衣机适用于生活水平比较高的家庭，对丝质、纯毛、纯棉等好面料的保护比较好，如果家里经常用洗衣机洗衣服，并且衣服面料好建议选择这种洗衣机。滚筒式洗衣机的自动化程度高，洗涤性能好，容量大，质量高。【3】2.波轮上开门洗衣机这种洗衣机是亚洲人发明的，生产的时间比较晚， “小天鹅”、“海棠”、“荣事达”等都是市面上比较知名的品牌，波轮上开门洗衣机洗涤时间短，用水量小，洗净度高，是滚筒式的好几倍，由于内筒是塑料材料制成，噪音小，而且上开盖，能使洗涤液反复利用，使用比较经济。这种洗衣机洗衣服比滚筒干净，大多用来洗腈纶、化纤等比较结实不需要经常的衣物，适用于生活环境比较差的家庭。洗全自动波轮洗衣机多为套桶型。这种洗衣机离心桶的外径比盛水桶的内径要小，所以这种洗衣机是将外桶和内筒装在同一个轴心上，减少了洗衣机占用的空间。波轮洗衣机的外桶是用来装水的容器，内桶是用来洗涤，漂洗和甩干的。我们生活中比较常见到的套桶洗衣机是单电机的，靠离合器来完成脱水和洗涤工作转换的控制。洗涤时波轮转动而脱水桶不转，脱水是波轮与脱水桶一起旋转。【2】3.搅拌式洗衣机搅拌式洗衣机是美洲土著创造出来的的，在商场上很稀有，由于美洲人们经常穿着牛仔服装之类粗厚面料的服装，而且美洲的天气比较差，风大，沙尘暴也比较大，所以这种搅拌式洗衣机是很适合他们的，这种洗衣机的洗涤方式很损坏衣物，但是洗净度非常高，是波轮式洗衣机的十几倍。这三种洗衣机都有它们适用的人群，也有各自的优缺点，但不变的标准是“洗净度和磨损率成正比”，所以自身需求和环境也是关键因素。如果按照洗衣机的机构划分，洗衣机可分为单桶，双桶和套桶洗衣机。根据不同的自动化程度可划分为普通机械型、半自动和全自动型洗衣机。1.3.2、 洗衣机的发展历史自古以来，洗衣服都是人类生活中不可避免的一项劳动，洗衣机也是现代人家庭必不可少的家用电器之一。洗衣机的出现的发展减轻了劳累的家务劳动，给我们的生活带来至关重要的便捷。下面介绍一下生活中最常见的洗衣机在这些年经历那些变革，有哪些创新。在洗衣机出现之前，人们主要通过手揉搓，击打，冲刷，摇晃等方式重复体力劳动来洗衣服，整个过程无聊而沉重。洗衣机的出现简直可以说是挽救了数以万计的工作妇女，使洗衣物变得不那么困难和辛苦。1.最早的洗衣机是木头做的，结构很简单，很粗糙，是美国人Hamilton Smith在1858年制造的。该洗衣机的主要部分是带有桨形叶片的直轴的滚筒。用连接的曲轴手动摇动和旋转轴来洗涤衣物。这种机器由于使用劳动和损坏衣服而没有被广泛使用，但是洗衣机的这种简单的结构标志着机器洗衣物的开始。后来，在德国出现了一台带杵的搅拌机的洗衣机，其原理是通过杵的上下运动将带着弹簧的木钉重复作用在衣服上。而1874年有意见具有重要意义的事情，这件事给很多想要提高洗衣机效率的创造性人士，一个重要的，引导就是美国人比尔.布莱克丝发明了木质手摇洗衣机。这也敦促洗衣机的改革行程开始飞速发展。这种主要用木头制造的洗衣机结构也是很简单，原理是用手柄转动齿轮，齿轮带动木桶内的搅拌叶片旋转，叶片不断搅拌衣服来回翻滚就达到了洗净衣物的目的。19世纪末期有人发明了一种带手柄的八角形的洗衣机，这种洗衣机可以加入热的肥皂水，衣服洗涤后，液体滚动装置会使衣服干燥。2. 1880年，蒸汽机出现了，有人在美国发明了蒸汽动力的洗衣机，从此人力就被机器取代了。当时蒸汽洗衣机和现代蒸汽洗衣机的道理相似，都是为了深层洁净衣服的目的，当小量的水变成蒸汽，通过高温分解衣服上面的污渍。蒸汽洗衣机后，液压洗衣机，内燃机洗衣机也出现了。洗衣机主要由洗衣桶，电源和与船相连的部件组成。洗衣机有入口孔和出口孔，衣物入口孔和密封盖。洗衣机外壳设有电源，通过连接部件与船体整体连接由于不需要电力，只有天然河水才能洗衣服，同时节省时间可以减轻负担的家务，通常被船民广泛使用。3. 在1911年，还是在美国，第一台电动洗衣机试生产成功。这种洗衣机的洗涤桶是靠发电机带动的，还可以加入肥皂在里面。在搅拌叶片的作用下，衣服在肥皂水中前后强力滚动，达到洁净的目的。这款电动洗衣机的出现人类家庭劳动自动化的开始的一个里程碑。4. Bendex航空公司的第一台前置滚筒洗衣机在1932年的美国研发成功，其洗涤，冲洗，脱水等步骤在同一个滚筒中完成，这款洗衣机的出现意味着电动洗衣机的发展向前迈出了一大步。直到今天，滚筒洗衣机在世界上仍然广泛应用。5. 第一台 “前置”型全自动洗衣机在1937年问世，衣物中装满水的洗衣槽保持上下滚动去除污垢。到40年代，现在我们现在普遍的现代型号的上置式自动洗衣机也出现了。在此期间，工业化正在加速世界各国正在开发洗衣机的发展。同样在1937年，英国开发并引进了一台喷射式洗衣机，它是由气缸侧的运动波由强烈的涡流产生的，使衣物和洗涤液体在管中连续滚动洗涤衣服。6. 日本在1955年引进了英式喷射式洗衣机，并在此基础上开发出一款受欢迎的波轮洗衣机。洗衣机在桶底部有一个圆盘轮，有凸筋。由滑轮驱动，水桶的水流形成涡流的正负旋转，导致衣物随着旋转，滚动，衣服与衣物之间的壁与桶之间的水分相互接触，洗涤剂的作用去污冲洗。从这以后，波轮、滚筒、搅拌式开始全面占领市场，三足鼎立。电机技术发展到90年代已经发生地覆天翻的变化，日本人发明的洗衣机不再用减速器和皮带传动机构，而是可以直接用电机驱动洗衣机，电机可以变频从而改变转速。之后，随着科技的进一步发展，洗衣机已经成了大家生活中最平常的产物。我相信伴随着科技的进一步发展，可以生产出来更方便人们使用的洗衣机，科技的变革必将会给我们的生活带来新的方法。【4】1.4、 洗衣机的现状和发展趋势家用自动洗衣机正处于改革时代，是脱颖而出的首款新型家电。 1978年，全国产量仅为400台，1979年达到180万台，1980年产量增至24.5万台。到1984年，全国产量为588万台，产量居世界前茅。在此期间，我们自主研发的单、双桶波轮式洗衣机，生产企业也是以国有和集体企业为主要产品品种和质量水平，国际水平差异很大。 随着国家开放和改革的进程进一步加快，从而推动了家用全自动洗衣机发展行业的快速发展。到1985年至1986年，达到了前所未有的规模，几乎所有的专业工厂都引进了国外的技术。那时候，日本技术是中国引进的主要对象，其中松下，东芝，三洋，夏普，日立等技术都是主要厂商的引进。通过引进技术和生产设备，大大加快了行业发展的步伐，产品品种和质量大大提高。 1988年，全国总产值突破1000万台，1989年达到1047万台。此时，双筒洗衣机仍占领着国内洗衣机的市场，套桶洗衣机就在这时悄悄进入国内市场，但是只有一家公司在生产滚动洗衣机，市场占有率很低。时间转眼到了1990年，除了西藏的企业外，国内的洗衣机行业已发展到空前的规模，全国有接近60家专业的洗衣机生产厂房，企业数量和生产洗衣机的数量都是世界第一，但是质量却只有国外10年前的水平。在AWE 2017年，包括海尔，CasaDi，美的，小天鹅，贝弗利，三星，LG，西门子，博世，松下，日立，夏普，惠而浦等中外洗衣机品牌一路走来都是走在新产品的前沿。高端，频率大，容量大，智能化仍是主要洗衣机技术发展的主旋律。与过去相比，企业将专注于洗衣机产品本身，洗衣机公司更加关心用户在不同场景下洗衣服的用户需求，并尝试通过各种技术并设计，追求终极的用户体验是本届AWE的一个突出现象。分类洗：越来越多的洗衣机用户随着生活水平的不断上升，开始提出对内、外衣物“分类洗”，对小量衣物“随时洗”的要求。各家企业也是关注到了用户的需求，洗衣机企业纷纷研发出各类多系统组合的创新结构洗衣机。滚筒、波轮或双滚筒“二合一”型曾在上届AWE令人眼前一亮上的洗衣机在本届AWE上可以说是随处可见，甚至还出现了“三合一”型洗衣机。智慧洗：现在基本所有企业都在推出带有各种智能功能的洗衣机。但是，不同品牌智能洗衣机的“聪明”程度并不相同。虽然，不少品牌洗衣机的智能功能依然局限于wifi连接功能及通过手机APP进行远程控制、查看，它们具备智能感知功能并通过大数据具备一定的学习、判断能力，可根据检测到的数据主动调整洗涤程序或者进行控制。健朗洗：在人们愈发关注健康的今天，洗衣机除菌及洗衣机本身自清洁问题愈发受到重视。带有杀菌功能、自清洁功能或者可以进行清洁提示的洗衣机非常多见。安静洗：很多企业采用BLDC无刷变频电机，既高效又静音。这也是很多洗衣机企业一直以来的追求。专门洗：随着传统洗衣机的普及，市场趋于饱和，次级市场需求越来越受到关注母婴洗衣机一直是洗衣机年轻母亲偏好的重要市场部分，时尚设计可爱;用四大抗菌魔法，让宝宝远离细菌;特殊污渍清洗程序，易于解决各种污渍。品种多样化：品种多样化的洗衣机满足了不同偏好的消费者的需求，可以选择滚筒。波轮不同形式的洗衣机，也可以选择不同价位不同功能洗衣机，而且已经有的厂商生产出不需要洗涤剂的洗衣机，还有一些厂商研发出小型迷你洗衣机，可以旅行时携带，小到可以在出外旅行的时候随身携带，甚至有的厂家研制出可以远程控制的洗衣机，有的国家还正在研究新的洗涤机理的洗衣机，例如超声波式、电磁式、高温泡沫式、真空式、喷射式等，并取得了一些成功，但距离实现定型批量生产还得努力。【1】第2章 总体方案设计2.1、 设计任务根据毕业设计任务书，我要设计一种子母双筒洗衣机的机械结构，大桶最大洗衣质量大概为6kg，小桶最大洗衣质量大致为2kg。大小两桶可同时使用，也可单独使用，主要设计子母双筒洗衣机结构方面，同时根据洗衣量，选择洗衣机大小桶的驱动电机和减速离合器等。2.2、 子母双筒洗衣机总体结构当前国内的洗衣机市场，波轮洗衣机大概就占了其中八成。以前的波轮洗衣机的波轮比较小，转速高，经过多年的发展和改进，现在大都是大波轮的洗衣机，波轮主要以蝶型波轮为主，直径比较大，但是转速低。一般来说，波轮式洗衣机具有洗涤、脱水、水位自动控制，以及根据不同衣物挑选洗涤方式和洗涤时间等基本 功能，洗衣机的结构主要由5大部分组成：1.洗涤和脱水系统2.进排水系统3.电动机和传动系统4.电气控制系统5.支承机构所以按照设计任务书中的要求确定洗衣机的洗衣量：大桶：6kg，小桶：2kg，初定大桶内桶内径为400mm，大桶外桶内径约为460mm，小桶内桶内径为300mm，小桶外桶内径约为360mm，选择带轮传动，根据电机的参数选择合适的减速比和减速器。总体方案如图3.1所示。图2.1 洗衣机总体方案图 图2.2 子母双筒洗衣机实物图2.3、 传动系统的结构和工作原理洗衣机传动系统主要由电动机、带轮、减速离台器等组成。子母双桶洗衣机的大小桶分别使用一台电动机来完成洗涤和脱水的驱动工作。洗衣机在洗涤时为了保护衣物不被损坏波轮转速较低，而脱水时为了能把水全甩干脱水桶转速应较高，靠高转速甩干。所以，要实现这一要求就必须用减速器对电动输出轴的转速进行减速，这样就可以完成洗涤和脱水 对不同转速的要求。洗衣机传动系统的工作示意如图2.4所示。洗涤时A闭合，放开电动机就只能带动波轮轴转动，实现洗涤功能。脱水甩干时放开，B使离合器制动，然后运动就通过离合器传递给法兰盘，法兰和脱水桶相连，这样可以实现高转速。图2.3 减速器系统组成框图图2.3 洗衣机工作原理图波轮（约140200r/min）脱水桶、波轮约700800r/min行星齿轮（减速比约1/41/4.8）约700800r/minV带（减速比约1/1.71/2）电机（转速约1370r/min）图2.4 波轮洗衣机传动系统2.4、 本课题解决的主要问题设计波轮式全自动洗衣机传动系统的结构、传动系统的组成、电机参数的选择、减速离合器的设计及工作原理；并掌握机械传动系统设计计算、传动方案的设计、基本参数的选择、V带传动的设计计算、带轮的结构设计、行星减速器的设计。2.5、 减速离合器的工作原理单向轴承式减速离合器与带制动式减速离合器是目前使用最多的两种减速离合器。单向轴式减速离合器单向轴式减速离合器主要由两部分组成，行星减速器和离合器，其具体结构如下。1离合器主要结构 如图2.5所示。 图2.5 全自动洗衣机离合器结构图图2.6 减速离合器结构分解2.工作原理拨叉是由排水电磁铁的动铁芯所控制的头部装有棘爪的一个杠杆联动控制机构。脱水轴又称上离合轴，与洗衣机内桶相连。波轮用波轮轴相连，离合轴用刹车带抱紧。刹车盘里面是行星减速器，用来降低带轮的高转速，来实现洗涤功能。(1)脱水状态：洗衣机排水电磁铁通电闭合后开始脱水，拉杆随之移动，之后排水阀启动，同时，第一方面棘轮在拨叉转动使得棘爪脱开棘轮之后被松开，力的作用会使方丝离合弹簧进入旋紧状态，此时它就抱紧了离合套。第二方面拨动旋松制动弹簧，它会放开刹车装置外壳，之后制动盘跟着脱水轴一起转动，刹车就没有了作用；大带轮脱水时靠摩擦力的作用，带动方丝离合弹簧越来越紧。这样就可以把脱水轴和离合套连接在一起，他们一起跟着大带轮高速转动 图2.7 减速器机构图1-输入轴 2-脱水轴 3-密封圈 4-行星轮 5-行星轮轴 6-齿轮圈 7-行星架 8-减速器外罩 9-波轮轴 10-减速器底盖 11-中心轮 12-法兰盘 13-锁紧块 (2)洗涤状态：拨叉上的棘爪在排水电磁阀断电关掉之后将棘轮拨过一个角度，离合套和脱水轴会在抱簧放开后脱节；之后拨叉用另一部分控制刹车带抱紧制动盘。当电动机通电起动，离合器带轮也随之转动，但是带轮只可以使波轮轴带着波轮转动，而此时刹车带正抱紧脱水轴，再加上扭簧控制着脱水轴，脱水轴是不跟着电机转动的。第3章 子母双筒洗衣机结构设计3.1、 传动方案的设计波轮洗衣机的整个传动机构是属于同轴布置的，为了能正常转动都是把轴安装在桶的中心处，把电机安装在轴的旁边，但是为了保证整个机构的平衡运转，阀和排水管等零件围绕中心轴对称分布，有需要时也可以考虑加入平衡块。3.2、 电机参数的选择洗衣机运行的动力是靠电动机转动实现的。国内目前生产的套桶式洗衣机基本都是选用的是电容运转式电机，它遵循中华人民共和国机械行业标准JB/T3758-1996家用洗衣机用电动机通用技术条件。目前常用的电容运转式电动机技术参数如表1所示表3.1 电容运转式电动机技术参数XDL-90XDS-90XDL-120XDS-120XDL-180XDS-180XDL-250XDS-250额定功率/W90120180250额定电压/V220额定频率/Hz50电流/A0.881.11.542.0转速/(r.min-1)1370效率/(%)49525659功率因素0.95堵转电流/A2.02.54.05.5堵转转矩/N.m额定转矩/N.m0.950.90.80.7最大转矩/N.m额定转矩/ N.m1.71.71.71.73.3、 带传动的类型和结构带传动借助带与带轮之间的摩擦或啮合，将主动轮的运动传给从动轮，由主动带轮、从动带轮和挠性带等组成如下图所示。图3.1 带传动示意图根据工作原理不同，带传动可分为两类：摩擦带传动和啮合带传动。1.摩擦带传动摩擦带传动顾名思义就是依靠带与带轮之间的摩擦力传递运动的。按照带的横截面形状不同大概可分为四种，如图3-2所示。图3.2 带传动的类型2.啮合带传动啮合带传动顾名思义就是依靠带轮上的齿与带上的孔啮合来传递运动。啮合带传动有两种类型，如图3-3所示。 图3.3 啮合型带传动(1)同步带传动：同步带就是可保持主、从动轮线速度一样。带与带轮之间是啮合传动不会发生相对滑动。 (2)齿孔带传动：带上的孔与轮上的齿相啮合，一样是为避免带与带轮之间的发生相对滑动，使主、从动轮保持同步运动3.带传动的特点 摩擦带传动具有以下特点： (1)结构比较简单，适合用在两轴中心距较大的机构。 (2)胶带很有弹性，传动比较稳定，没有噪音。 (3)如果过载可以产生打滑这样就能防止脆弱部件被损坏，很安全。但坏处就是不能保持精确的传动比。 (4)对轴和轴承等部件的压力大，因为传动带需要张紧在带轮上。 (5)带传动总体尺寸大,传动的效率比其它低由于这些特点，所以带传动多用于中、小功率机构的传动中（通常不大于100KW），电动机输出轴的第一级传动（工作速度一般为525m/s），并且对传动比要求不十分严格。3.4、 V带轮以及V带传动的设计计算3.4.1、 大桶V带传动设计计算因为V带传动满足洗衣机对传动比比较大的要求，并且结构较还紧凑，可以在相同的张力下产生更大的摩擦力，所以我选择了比较常见的V带传动作为第一级降速。由于目前洗衣机的洗衣量和电动机功率大小、内桶尺寸的大小等基本参数，很多厂家都是通过实验进行设计。目前常用的波轮式洗衣机基本参数情况如表3.2所示表3.2 常用的波轮式洗衣机基本参数情况洗衣量/Kg电机功率/W内桶直径/mm脱水转速/(r.min-1)洗衣转速/(r.min-1)3.81804005207008001203004.52504005207008001203005.02504005207008001203005.53704005207008001203006.0370400520700800120300根据毕业设计任务书的要求我选择洗衣量为分别6kg 和2kg，然后参照表3.2，选用大桶和小桶的电动机功率分别为370w和180w，电动机满载时转速为1370rmin。参照表3.2，选择洗衣转速为180r/min，脱水转速为720r/min，电动机功率p为370W，则传动比为：i=n1/n2 （3-1）=1370/720=1表3.3普通V带选型表表3.4 V带轮的基准直径系列基准直径Dd带 型YZABCDESPZSPASPBSPC外径Dd506371758085909510010611211812513214015053.266.274.283.293.2103.2115.2128.254677579849410411612913614415480.585.590.595.5100.5105.5111.5117.5123.5130.5137.5145.5155.5132139147157仅限于普通V带轮。(1)计算功率Pca因为载荷变动比较小，所以选择工作情况系数KA=1.Pca=KAP=0.37kW （3-2） (2)选择带型 考虑到小带轮转速为1370r/min和小带轮安装尺寸的大概范围，选取普通Z型V带(见表3.3)；(3)带轮的基准直径d1和d2 初选小带轮的基准直径dd1，查表3.3和表3.4，选取dd1=56mm，大于V带轮的最小基准直径ddmin的要求50mm；大带轮的基准直径dd2为：dd2=idd1=l.955=104.5mm （3-3）按表3.4圆整为dd2=106mm。(4)验算带的速度vV=dd1N1/(601000)=3.14561370/60000=3.95m/s （3-4） 普通V带的最大带速Vmax=2530ms，故满足要求。(5)中心距a和带的基准长度Ld0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) (3-5)112.7a0322考虑到设计的洗衣机套桶的安装尺寸，初取a0=140mm，基准长度：Ld=2a0+(/2)(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0 （3-6）=2115+(/2)(56+106)+(106-56)2/(4140)mm=538mm查表8-2【5】，选择和538mm相近的标准带的长度Ld为560mm，则实际的中心距为：aa0+(Ld-Ld)/2 （3-7）=140+(560-538)/2=183.5mm 安装时一定要保持V带有一定的张紧力，安装中心距会因此发生些变化。 (6)主动轮上的包角11=180-(dd2-dd1)/a57.5=164.1120 （3-8）(7)带的根数Z包角系数K、长度系数KL、单根V带基本额定功率P、单根V带额定功率增量P0等参数查表3.5、表3.6、表3.7和表3.8，选取KL=0.96、K=0.96、P0=0.17kW、P0=0.02kW。表3.5 V带的基准长度系列及长度系数KL基准长度Ld/mmKl普通V带窄V带YZABCDESPZSPASPBSPC4505005606307108009001.0 0.891.02 0.910.940.96 0.810.99 0.821.00 0.851.03 0.87 0.810.820.840.86 0.810.88 0.83表3.6 包角系数KK小带轮包角/（）K18017517016516015515010.990.980.960.950.930.921451401351301251200.910.890.880.860.840.82表3.7 单根普通V带的基本额定功率P0带型小带轮节圆直径Dp1/mm小带轮转速n1/（r.min-1）400730800980120014602800Z型506371800.060.080.090.140.090.130.170.200.100.150.200.220.120.180.230.260.140.220.270.300.160.250.310.360.260.410.500.56表3.8 单根普通V带基本额定功率的增量P0带型小带轮转速Ni(r.min-1)传动比i1.001.011.021.041.051.081.091.121.131.181.191.241.251.341.351.511.521.992.0Z型4007308009801200146028000.000.000.000.000.000.000.000.000.010.010.000.000.000.000.000.000.010.010.010.020.000.000.000.000.010.010.010.010.020.020.000.000.000.010.010.010.010.020.020.020.000.000.010.010.010.010.020.020.020.030.000.000.010.010.010.020.020.020.020.030.000.010.020.020.030.030.030.040.040.04则带的根数:Z=Pca/(p0+p0)KaKl （3-9）=0.37/(0.17+0.02)0.960.96)=2.11取Z=2。(8)带的预紧力F0V带单位长度的质量q可以通过查表3.8得q=0.06kgm，因此可得单根V带所需的预紧力为：F0=500Pca(2.5/Ka)-1)/ZV+qV2 （3-10）=5000.33(2.5/0.95)-1)/23.9+0.063.92=35.4N3.4.2、 小桶V带传动设计计算参照表3.3，选择洗衣转速为180r/min，脱水转速为720r/min，电动机功率P为180W。其余设计计算与中心距的选择与大桶V带设计相同，故省略。3.5、 带轮的结构设计由于大小桶带轮结构相同，所以统一计算带轮的结构设计，参考图3.9可得大带轮基本参数为： ha=2，e=13.56，f=7，则：外径Da1=dd1+2ha=100+4=110mm轮宽B1=（Z-1）e+2f=13.56+14=27.56mm图3.8 带轮结构尺寸根据带轮的直径选择大带轮的结构为如图3.8（b）腹板式结构，小带轮选择3.8（a）实心式结构图3.9 轮槽截面尺寸根据以上数据绘制大、小带轮结构如图3.10、3.11所示。图3.10 大带轮图3.11 小带轮3.6、 大小脱水桶设计初定大桶内桶内径为400mm，大桶外桶内径约为460mm，小桶内桶内径为300mm，小桶外桶内径约为360mm，如图3.12和3.13分别为本次毕业设计设计的大小脱水桶。图3.12 大脱水桶图3.13 小脱水桶3.7、 减速离合器的设计3.7.1、 行星减速器设计计算1.行星齿轮传动配齿计算考虑设计要求所以选用洗衣转速180r/min，脱水转速720 r/min。通过计算并查2KH 型行星轮传动的配齿表，考虑减小减速器尺寸，选择中心轮的最少齿数，取: za=20，zH=19,zb=58，查表(GB13571987)选取模数 m=1.5。2.行星齿轮几何参数和啮合尺寸计算（1）分度圆直径d(a)= md( a) = 1.520=30mmd(g)= md( g) = 1.519=28.5mmd(b)= md( b) = 1.558=87mm （3-11）（2）齿顶圆直径齿顶高 h(a):外啮合: ha1 =h* (a) m=m=1.5 （3-12）内啮合: ha2 =(d(a)-h* )m=(17.55/z2) m=1.305 da(a)=d(a)+2h(a)=30+3=33 mm dda(g)=d(g)+2h(a)=28 5+3=31.5 mm da(b)=d(b)-2h(a)=872.610=84.390mm （3-13）（3）齿根圆直径齿根高: hf=(h*a+c*)*m=1.25m=1.875df(a)=d(a)2hf=303.75=26.25mm df(g)=d(g)2hf=28.53.75=24.25mmdf(b)=d(b)+2hf=87+3.75=90.75mm （3-14）（4）齿宽查表66【5】选取da=0.75,dg =za/xgda=0.79ab=0.18b(a)=da* d(a)=0.7530=22.5mmb(g)=dgd(g)=0.7928.5=22.515mmb(b)=dbd(b)=0.1887=15.66mm 圆整后取:b(a)=25 mm，b(g)=30mm,b(b)=25mm (3-15)（5）中心距a不变位或高变位的啮合传动的节圆与分度圆相重合，则啮合齿轮副的中心距为: ag为外啮合齿轮副aag=m/2(za+zg)=1.5/2(20+19)=29.25mm bg为内啮合齿轮副abg=m/2(zbzg) =1.5/2(5819)=29.25mm （3-16）3.计算行星齿轮传动的效率=1p/(1+p)HH =H a+H* bH B H a：ag啮合的损失系数,H：bg啮合的损失系数,H B：轴承的损失系数，H：总的损失系数，一般取H =0.025。 按na=720r/min、nH=180r/min、iH ab=3、p=3 可得: =1p/(1+p)H=13/(1+3)0.025=98% (3-17)4.确定轴的直径输入轴：由已知条件选用 45号钢,并经调质处理，查表151【6】得许用弯曲应力1=60MPa按强度估算轴径根据表1416得A0=126 103,取A0=110。dA0=110=7.11mm 取直径dmin=10mm (3-18)输出轴：由已知条件选用 5号钢,并经调质处理，查表151【6】得许用弯曲应力1=60MPa按强度估算轴径经行星减速器后功率变为p2=px=0.37kw x 0.98=0.36kw根据参考文献中表141得AO=126103。取AO=110,则: dAO=110=7.39mm 取直径dmin=10mm (3-19)本次设计的行星减速器如图3.14所示图3.14 行星减速器3.7.2、 离合器结构设计1.对传统离合器的分析如图3.15所示是市面常见的一种带制动式减速离合器。图3.15 带制动式减速离合器的结构示意图这种离合器市场占有率很高，应用很广，虽然这样也不能忽视它有一些不足的地方，没有完全完美的机器，它的缺点就是洗涤时刹车带并不能完全阻止洗衣机内筒跟着转，制动带提供的摩擦力达不到完全制动内筒所需要的摩擦，这样的话内桶的跟转会影响洗衣机的洁净性能，造成衣物缠绕，损坏衣物。2.拟定离合器方案为了避免发生上面所述的问题出现，我的设计不用带制动式离合器，我选择了一种断面摩擦盘减速离合器。这种离合器没有离合操作杆，而是增加了刹车电磁铁，它是靠摩擦离合器外壳的下端刹车的，用方丝弹簧和离合套实现两种工作状态的转换。这种离合器结构简单，噪声和振动小，并且能搞笑完成工作。离合器结构示意图如下图所示：图3.16 离合器的结构示意图1.螺栓；2.端面刹车盘；3.压力弹簧；4.制动板；5.刹车弹簧；6.离合弹簧；7.离合轴套；8.刹车电磁铁结合前面行星减速器的设计计算和轴径的减速绘制如下图所示的端面摩擦式减速离合器图3.17 端面摩擦盘式减速离合器结构图这种离合器特别之处是有端面刹车盘机构和螺旋刹车弹簧，它刹车的摩擦力是三个压力弹簧提供的，可以改变刹车的力量大小，很好实现刹车要求。压力弹簧压力大小与脱水过程是没有关系的，因为它与刹车套是间隙配合的。刹车时制动挡套是不动的，但是脱水桶由于惯性还要继续转动，这时就要靠刹车动套主动完成制动。圈数稍有增加是因为压力弹簧提供的刹车力矩几乎不受限制。端面刹车盘可以达到达20Nm的制动力矩使得脱水桶在刹那就完成刹车动作。减速离合器的动作见表3.9。两个方丝螺旋弹簧(螺旋刹车弹簧9和离合弹簧11)实际上就是两个单向离合器，交替地工作，可以很好地完成了脱水与刹车的动作。 表3.9 减速离合器工作表 工作状态 零件脱 水洗 涤电磁铁17铁心吸入铁心弹出制动挡套16随脱水轴转被电磁铁心挡住不动离合制动器壳15随脱水轴一起转开始刹车时有可能被刹车 弹簧带着转过一定角度后静止螺旋刹车弹簧9自由状态，与刹车定套动配合，随离合制动器壳转动缠紧在刹车定动套上，在开始刹车时间有可能带着端面 刹车盘转过一定角度后，始终缠紧，可严格防止顺时针 方向内桶跟转离合弹簧11 把离合轴套和刹车动套连成一体，实现脱水被旋松，使离合轴套与脱水轴分离，转动传入减速器，驱动波轮工作刹车动套10 被离合弹簧带着旋转被弹簧螺旋刹车缠紧，与刹车定套连为一体刹车定套8 不动与刹车动套连为一体逆转螺旋制动弹簧1阻力矩很小可以严格防止内筒逆时针方向跟转3.8、 盛水桶的设计盛水桶要对酸碱有良好的抗腐蚀能力，而且有一定的强度和刚度。洗涤桶的结构轮廓直接影响洗涤物的洁净度和磨损率。波轮在洗涤桶平底水平放置，通过转动使水流上下翻滚可形成多方向水流，翻滚幅度越大，相对衣物就洗得越干净。盛水桶截面的形状大都近似方形，盛水桶圆角半径R，通常设计都大于50mm。是为了在洗衣机洗涤时多产生小水流，便于衣物分散开来，提高洗涤的均匀性。喷瀑插板产生瀑布水流可以进一步提高衣物的清洗效果。线屑收集系统为了过滤衣物清洗过程中磨损产生的线屑，提高衣物的洗净效果。洗涤桶的材料多用聚丙烯塑料，这类盛水桶注塑成连体桶型，塑料连体桶重量轻并且强度高，可以承受100kg的静负荷不变形、不断裂，绝缘好且成本低而且经久耐用(正常使用寿命达10年以上)，因此在洗衣机中被广泛应用。如图3.18，为本次毕业设计的连体式盛水桶，供应大小脱水桶的洗衣和脱水用。图3.18 连体式盛水桶3.9、 大小波轮设计波轮是波轮式洗衣机的重要零部件。波轮的直径大小、筋的高矮、转速和起停时间的长短和安装位置都很大程度影响洗衣机的洗净度和磨损率。波轮很多是使用增强聚丙烯塑料成型的，为了增强波轮轴孔的刚度和耐磨性，通常在波轮轴孔中预埋一金属嵌件。根据大小桶的洗衣量，分别将大小桶的波轮直径设计为300mm和150mm。如图3.19所示为大波轮图3.19 大波轮3.10、 整体布局通过对洗衣机的内外桶、电机和皮带传输、皮带轮、减速离合器等进行设计计算和校核，本次毕业设计的子母双筒洗衣机的整体三维布局图如图3.20所示。图3.20 子母双筒洗衣机整体三维布局图第4章 洗衣机工作过程和控制系统4.1、 洗衣机的plc控制技术这次设计的子母双筒洗衣机主要采用PLC控制技术，这可以让洗衣机变得比过去更智能，可以实现实时监控和很多人性化的功能。全自动智能洗衣机的工作过程大致是电源启动、进水、洗涤、排水和脱水等。我希望我设计的洗衣机可以实现为水位的选择、工作模式以及温度选择。要实现这个控制过程，所有的传感器讯号都要经过调控中心进行各种鉴定、相比和抉择，然后再通过控制反应给洗衣机的传动机构，来完成对应工作状态。当然PLC是系统的核心组成部件，水位开关是PLC的输入讯号控制开关，各种电磁阀和电机是洗衣机完成各种工作状态的执行装置，PLC给讯号才能决定进水阀和排水阀的工作状态；PLC把信号给变频器来决定电机的工作状态，而洗衣机是洗衣流程还脱水状态是被于电机的正转和反转决定的。由 PLC 控制洗衣机各种动作典型的系统控制如图4.1: 图4.1市面上最普遍洗衣机都是用的触式开关，按下开关会使字符附近的指示灯亮起。指示灯亮起则表示任务被选中，指示灯交替亮灭则表示正在此任务正在进行中，指示灯变暗则表示程序未选中或者程序实施已经结束。全自动洗衣机电气控制系统复杂，包括微处理器、排水电磁铁、门开关、按键开关、指示灯、中间继电器，水位压力开关、蜂鸣器和进水电磁阀等部件，我们可以通过微处理器，使其自动完成进水，洗涤（漂洗）、排水、脱水、报警等全部程序，只需要你把要实现的功能的程序编制进去。 图4.2 全自动洗衣机系统结构图4.2、 控制系统框图全自动洗衣机的工作流程大概由4部分组成：进水，洗衣，排水，和脱水。这些流程都可以用PLC实现控制。全自动洗衣机的自动化是要微机完成的，这个微机控制系统可以对按键和各种阀进行控制。根据以上要求PLC的控制系统框图如下图4.3。图4.3根据控制过程中的进水、洗涤、脱水、报警等控制要求，对控制所需的外部设备初步设计如下 表4.1对应外部设备对应输出设备启动按钮进水电磁阀停止按钮排水电磁阀水位选择开关(高水位)洗涤电动机正转水位选择开关(中水位)洗涤电动机反转水位选择开关(低水位)脱水桶手动排水开关报警器手动脱水开关高水位传感器中水位传感器低水位传感器水排空传感器4.3、 洗衣机工作流程图（1）按下电源启动按扭及水位选择开关；（2）开始进水直到合适的水位，关水；（3）2秒后开始洗涤；（4）洗涤时，正转5s，停2s，然后反转5s，停2s；（5）如此循环10分钟，然后开始排水，排空后脱水30s；（6）开始清洗，重复第2步到第5步清洗两遍，最后一次清洗脱水五分钟；（7）清洗完成，报警3秒后自动停止程序；（8）若按下停止按键，可在洗衣机运行中手动排水和手动脱水，独立完成某一步；说明： （1）洗衣机在洗涤过程中，若发生停电或停水等状况，洗衣机可以临时终止工作，当供水或供电恢复后，洗衣机还可以在原来停止的步骤继续工作，直到洗涤完成。 （2）若要求启动开关分为标准洗和轻柔洗，试改变有关输入点，并在程序中加入轻柔洗功能（轻柔洗过程自定）图4.4 洗衣机工作流程图结 论总结一下我的整个设计过程 第一，尽量选择自己感兴趣和能力范围之内的设计题目。第二，查资料的方式很多，但一定要细心，把用到的资料一定要保存起来，方便后面的使用。 第三，在累积了不少资料并且对设计题目有大致了解后，一定要从头耐心的审视一下自己的设计题目，可能有更好的理解 第四，一定不能怕麻烦，设计就是不断修改，不断完善的过程。 第五, 写论文能提升以下几个方面的能力: 1、文字表述:论文内容要清晰，简介，逻辑清楚。 2、交流、讨论:文章的大致内容写完后，一定要和老师、其他同学多交流，让他们多提点建议。 3、细心:模型公式编辑、标点符号、文章各段格式等，都需要细心。 4、搜索:一些好的网站和搜索技巧要掌握。 第六，经过两个多月的查阅资料和设计计算、绘图等工作，我最先完成了外文文献的翻译，接着完成了本次设计的开题报告，然后正式进行具体内容的设计，完成了字母双筒洗衣机的总体装配设计和具体零部件的结构设计，电动系统的选型，设备机电总体方案的设计，A1图纸的手绘，并最后完成毕业设计说明书的编写。这次毕设最然快结束了，但却是我职业生涯的开始，万事开头难，这也为我以后的工
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