某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析

安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 I 某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析 摘摘 要要 洗衣机作为三大白色家电之一 为人们提供 价廉物美 的洗衣机产品成为不同 企业共同经营理念 不断创新自己产品的卖点 扩大产品的市场占有额 成为企业的 追求目标 为此 开展洗衣机的深入研究具有十分重要的理论价值和实践意义 本课 题主要针对洗衣机的齿轮箱组件壳体部分的结构设计开展研究分析 洗衣机的齿轮箱组件壳体部分的结构是其重要组成部分 它制约着洗衣机的精益 制造 对整个洗衣机的深入研究具有重要意义 针对洗衣机的齿轮箱组件壳体部分的 结构设计和制造过程分析 本文所做的主要工作为 1 通过对整个洗衣机的拆解分析和完整的装配工艺卡片的分析 掌握了洗衣机齿 轮箱组件壳体结构的功能及其工作原理 掌握了与其相关的装配工艺过程 明确了整 个分析研究的思路 2 研究洗衣机齿轮箱组件壳体部分的不同结构方案 详细设计洗衣机齿轮箱上下 壳体及大带轮的轮廓结构和尺寸 连部分的结构和尺寸以及其他部分的结构和尺寸等 完成洗衣机齿轮箱组件部分结构的整体设计 借助 AoteCAD 及 UG 软件绘制了详尽的 二维和三维图纸 3 为了进一步验证产品设计的工艺性 研究了洗衣机齿轮箱上壳体材料的选择 模具设计的要点 通过 Moldflow 软件分析结构设计合理性 并进行改进 最终制定详 细的洗衣机齿轮箱上壳体的注塑工艺卡 洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计及其优化改进为洗衣机制造业提供了良好 范例 为该型号洗衣机产品提升市场竞争力 关键词 关键词 洗衣机 齿轮箱 上壳体 大带轮 Moldflow 软件 侯薛彬 某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析 II Structural design and manufacturing process of the shell part of a particular model washing machine gear box components Abstract The washing machine as one of the three white goods washing machine providing people with the cheap products become a selling point different enterprises common philosophy of innovative products to expand their market share of the product to become the pursuit of business goals To do this to carry out in depth study of the washing machine has a very important theoretical value and practical significance The main subject of the structure of the shell part of the washing machine gear box components designed to carry out research and analysis 1 Through the dismantling of the entire washing machine and complete the analysis of the assembly process the card grasp the shell structure of the washing machine gear box components function and how it works master associated with the assembly process clear the entire analysisway of thinking 2 The washing machine gear box components of different structures of the shell part of the program outline the structure and size of the detailed design of the washing machine gear box upper and lower shell and the large pulley and even part of the structure and size as well as other parts of the structure and size etc completewashing machine gearbox component part of the overall design of the structure using AoteCAD and UG software to draw a detailed 2D and 3D drawings 3 To further validate the product design process the main points of the choice of shell material in the washing machine gear box mold design Moldflow software analysis and structural design is reasonable and make improvements and ultimately to develop a detailed washing machine gearbox shellthe body of the injection molding process card Shell part of the structural design and optimization of the washing machine gear box components to improve the washing machine manufacturing industry provides a good example for the models of washing machines products and enhance market competitiveness Keywords Washing machine Gear box Shell Great wheel Moldflow software 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 III 目目 录录 引引 言言 1 第第 1 1 章章 绪绪 论论 2 1 1 洗衣机的发展历史 2 1 2 洗衣机发展趋势 3 1 2 1 国内洗衣机发展趋势 3 1 2 2 国外洗衣机发展趋势 3 1 3 任务与要求 4 1 3 1 任务 4 1 3 2 要求 4 1 4 本课题的现状和趋势 4 1 5 本课题研究意义 5 1 6 对课题进行分析 6 1 6 1 对洗衣机齿轮箱壳体组件部分结构设计进行分析 6 1 6 2 齿轮箱壳体的制造过程分析 6 1 7 章节的安排 6 第第 2 2 章章 洗衣机齿轮箱组件壳体部分及相关零部件的功能分析洗衣机齿轮箱组件壳体部分及相关零部件的功能分析 8 2 1 齿轮箱上下壳体功能分析 8 2 1 1 齿轮箱上下壳体抗振功能 8 2 1 2 密闭固定其他组件的作用 8 2 1 3 上下壳体上其他结构功能 9 2 2 大带轮及其他零部件功能分析 9 2 2 1 带轮概述 9 2 2 2 带轮工作满足条件 10 2 2 3 大带轮的作用 11 第第 3 3 章章 洗衣机齿轮箱组件壳体部分及相关零部件的结构设计洗衣机齿轮箱组件壳体部分及相关零部件的结构设计 12 3 1 洗衣机齿轮箱上壳体结构设计 12 3 1 1 洗衣机齿轮箱上壳体的总体结构设计 12 3 1 2 齿轮箱上壳体加强筋 凸台和孔结构设计 15 3 2 洗衣机齿轮箱下壳体结构设计 20 3 2 1 洗衣机齿轮箱下壳体总体结构设计 20 3 2 2 齿轮箱下壳体加强筋 凹槽和孔结构设计 24 3 3 大带轮结构设计 27 3 3 1 大带轮总体结构设计 28 3 3 2 大带轮上加强筋凸台和孔的设计 30 3 4 洗衣机齿轮箱其他主要组件的结构设计 33 第第 4 4 章章 洗衣机齿轮箱上壳体制造过程分析洗衣机齿轮箱上壳体制造过程分析 37 4 1 上壳体注塑模具设计要点分析 37 4 1 1 分型面的选择 37 4 1 2 建立浇注系统 38 4 2 洗衣机齿轮箱上壳体结构设计的 Moldflow 软件分析和改进 38 侯薛彬 某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析 IV 4 2 1 分析前网格处理 39 4 2 2 建立浇注系统 42 4 2 3 流动分析结果 44 4 3 洗衣机齿轮箱上壳体工艺卡片拟制 50 总结与展望总结与展望 52 致致 谢谢 56 参参 考考 文文 献献 57 附录附录 A 洗衣机齿轮箱上壳体注塑工艺卡片洗衣机齿轮箱上壳体注塑工艺卡片 附录附录 B B 外文文献及翻译外文文献及翻译 58 附录附录 C C 参考文献题录及摘要参考文献题录及摘要 65 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 V 插图清单插图清单 图 1 1 论文章节流程图 7 图 2 1 带传动机构运动示意图 10 图 2 2 带与带的受力分析 10 图 2 3 大带轮传动实物图 11 图 2 1 带传动机构运动示意图 10 图 2 2 带与带的受力分析 10 图 2 3 大带轮传动实物图 11 图 3 1 洗衣机齿轮箱上壳体剖视图 13 图 3 2 洗衣机齿轮箱上壳体俯视图 14 图 3 3 洗衣机齿轮箱上壳体K方向视图 15 图 3 4 洗衣机齿轮箱上壳体三维模型正二测视图 16 图 3 5 洗衣机齿轮箱上壳体内部加强筋三维局部视图 16 图 3 6 洗衣机齿轮箱上壳体凸台结构三维局部视图 17 图 3 7 洗衣机齿轮箱上壳体三维模型俯视图 18 图 3 8 洗衣机齿轮箱上壳体三维模型孔的局部视图 19 图 3 9 洗衣机齿轮箱上壳体三维模型前视图 19 图 3 10 洗衣机齿轮箱上壳体三维模型底部视图 19 图 3 11 洗衣机齿轮箱和带轮的实体安装图 20 图 3 12 洗衣机齿轮箱下壳体二维局部剖视图 21 图 3 13 洗衣机齿轮箱下壳体俯视图 22 图 3 14 洗衣机齿轮箱下壳体二维底部视图 23 图 3 15 洗衣机齿轮箱下壳体三维模型正二测视图 23 图 3 16 洗衣机齿轮箱下壳体三维模型前视图 24 图 3 17 洗衣机齿轮箱下壳体三维模型底部视图 25 图 3 18 洗衣机齿轮箱下壳体三维模型加强筋局部视图 25 图 3 19 洗衣机齿轮箱下壳体三维模型视图 26 图 3 20 洗衣机齿轮箱下壳体三维模型局部视图 27 图 3 21 洗衣机齿轮箱下壳体三维模型俯视图 27 图 3 22 大带轮二维剖视图 28 图 3 23 大带轮俯视图 29 图 3 24 大带轮三维模型正二测视图 29 图 3 25 大带轮三维模型俯视图 30 图 3 26 大带轮三维模型正等二测视图 31 图 3 27 大带轮三维模型后面视图 32 图 3 28 大带轮三维模型底部视图 32 图 3 29 大带轮三维模型一般视图 33 图 3 30 小齿轮剖视图 34 图 3 31 花键横截面图 34 图 3 32 带轮轴结构图 35 图 3 33 花键的截面图 36 图 4 1 洗衣机齿轮箱上壳体三维模型一般视图 39 侯薛彬 某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析 VI 图 4 2 洗衣机齿轮箱上壳体网格模型 40 图 4 3 自动修复定义及完成信息 41 图 4 4 修改前模型纵横比 41 图 4 5 修改后模型纵横比 42 图 4 6 洗衣机齿轮箱上壳体最佳浇注口分析结果图 43 图 4 7 成型参数设置向导对话框 43 图 4 8 充填分析结果列表图 44 图 4 9 填充时间分析结果图 45 图 4 10 速度 压力切换点图 45 图 4 11 气穴位置图 46 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 VII 查表清单查表清单 表 3 1 齿形参数及花键参数表 35 表 4 1 填充阶段个参数值表 48 表 4 2 保压阶段个参数值表 49 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 1 引引 言言 模具是工业产品生产用的的重要基础工艺设备 在现代工业生产生活中 模具在 工业生产中的使用率高达 60 90 模具工业已成为工业发展的基础 自1867年世界上出现了第一台洗衣机以来 经过一百多年科技的发展 洗衣机品 种已经多样化 出现了各种新型的洗衣机 以迎合消费者的不同需求 研究历史才能 发现规律 总结规律方能把握趋势 那么洗衣机还会怎样进步或发展呢 归纳起来 可 以概括为 四化 即设计的生态化 产品的高端化 技术的智能化和市场的两元化 现在已经有厂家开发出了不需要使用洗涤剂的洗衣机 还有的厂家开发出了更迷 你的旅行洗衣机 小到可以在出外旅行的时候随身携带 为了更方便的操作有的厂家 还开发出了可以远程控制的洗衣机 将来的洗衣机会朝着使用更方便 更加节能 更 加个性化的方向发展 现在市场上仍以波轮式 滚筒式和搅拌式三种为主 滚筒式由于耗时 耗电 价 格高等原因 主要流行于欧美 搅拌式则在北美地区使用较多 而波轮洗衣机适用于 耐磨 无需特殊洗涤的普通衣物 具有洗净率高 洗衣程序时间短 洗涤过程中可以 拿取衣服等特点 目前国内市场仍以波轮式为主 本课题是设计类课题 了解洗衣机齿轮箱壳体组件部分的结构设计和制造过程 绘制洗衣机齿轮箱上 下壳体及大带轮的结构设计图纸 拟定齿轮箱上壳体的制造工 艺卡片 以及注塑过程性能分析 所以本次设计的课题由两部分组成 一是洗衣机齿 轮箱壳体组件部分的结构设计 二是洗衣机齿轮箱上壳体的制造过程分析 前半部分 则是与机械方面接触颇深 主要表现在机械制图以及使用 UG 进行三维建模 而后半部 分是考查对模具制造的认识 主要用 Moldflow 软件进行制造过程分析 分析注塑条件 这样才能达到设计与开发的要求 侯薛彬 某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析 2 第第 1 章章 绪绪 论论 本章主要介绍了洗衣机的发展历史及洗衣机的工作原理等基本背景 这对课题的 设计有一定的指导作用 和对洗衣机齿轮箱上下壳体结构设及大带轮设计的结构进行 分析 明确了设计的主要内容 本章主要分七个小节介绍 分别为第一小节介绍了洗衣机的发展历史 第二小节 洗衣机的发展趋势 第三小节本次毕业设计的任务与要求 第四小节本课题的现状与 发展趋势 第五小节本课题的研究意义 第六小节对课题进行分析 第七小节 讲述 了论文的章节安排 1 11 1 洗衣机的发展历史洗衣机的发展历史 洗衣机的出现让我们的生活有了巨大的变化 让我们的生活充满了色彩 从 手 洗的时代 到今天的 全自动时代 在这期间发生了翻天覆地的变化 洗衣机从最开 始的 蒸汽洗衣机 到 水力洗衣机 内然洗衣机 的出现 再到第一台电动洗衣 机 在今天出现了全自动洗衣机 这期间洗衣机不断的更新 从而推动了洗衣机在当 今的多样化 高度自动化 节能化 大容量和微型化 健康化 1858年 美国人史密斯制成了世界上第一台洗衣机 该洗衣机的主件是一只圆桶 桶内装有一根带桨状叶子的直轴 轴是通过摇动和它相连的曲柄转动的 同年史密斯 取得了这台洗衣机的专利权 这台洗衣机使用时费力 且损伤衣服 因而没有得到推 广 但它却标志着用机器洗衣的开端 次年在德国出现了一种用捣衣杵作为搅拌器的洗衣机 当捣衣杵上下运动时 装 有弹簧的木钉便连续作用于衣服 19世纪末的洗衣机又有了发展 用手柄转动八角形 洗衣缸 洗衣时缸内放入热肥皂水 衣服洗净后 由轧液装置把衣服挤干 1910年 第一台电动洗衣机由美国的费希尔在芝加哥制成 但这种电动洗衣机进 入市场后 销路并不佳 洗衣机真正被人们接受 是在第一次世界大战之后 1922 年 电动洗衣机几经完善 迎来一种崭新的洗衣机搅拌式 搅拌式洗衣机由 美国玛依塔格公司研制成功 这种洗衣机是在筒中心装上一个立轴 在立轴下端装有 搅拌翼 电动机带动立轴 进行周期性的正反摆动 使衣服和水流不断翻滚 相互摩 擦 以此涤荡污垢 受到人们的普遍欢迎 十年以后 美国本德克斯航空公司宣布 他们研制成功第一台前装式滚筒洗衣机 洗涤 漂洗 脱水在一个滚筒内完成 这意 味着电动洗衣机的形式跃上一个新台阶 朝自动化又前进了一大步 直到今日 滚筒 式洗衣机在欧美国家仍得到广泛的应用 随着工业化的加速 世界各国也加快了洗衣机的研制的步伐 首先由英国研制并 推出了一种喷流式洗衣机 它是靠滚筒一侧的运转波轮产生的强烈涡流 使衣物和洗 涤液一起在滚筒内不断翻滚 洗净衣物 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甩干桶的双桶洗衣机 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 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 3 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 进入 90 年代 由于电动调速技术的提高 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 随着电动驱动技术的发展与提高 日本生产出了电动 直接驱动式洗衣机 省去了齿轮转动和驱动方式的巨大改革 可以看出洗衣机的发展历程短 但发展迅速 表明了洗衣机在今天的必然性 同 时也说明了洗衣机是现代化的产物 1 21 2 洗衣机发展趋势洗衣机发展趋势 1 2 1 国内洗衣机发展趋势 现在的洗衣机多种多样 在上海 双缸洗衣机购买的人已经越来越少 滚筒洗衣 机和波轮洗衣机将成为市场的主流 使用洗衣机就是图个方便省力 现在的全自动洗 衣机都符合人们的要求 那么洗衣机还会怎样进步或发展呢 归纳起来 有如下几个 趋势 1 设计生态化 现生态化的设计理念是业内专家的共识 这种产品诉求也必将是 今后一段时间里洗衣机企业研发的方向 需要注意的是 生态洗衣机不能以降低产品 性能来换取环保指标的提高 不能用牺牲性能的方法降低成本 2 产品高端化 消费需求不断升级是市场发展的源动力 在洗衣机行业 消费结 构也在发生着不小的变化 主要表现就是需求的高端化趋势 3 技术智能化 积极利用智能技术 研发生产智能产品 让智能化的洗衣机产品 来提升消费者的生活品质的同时 也能够给企业带来经济利益和社会效益 产品技术 上 的智能化 也对接了消费者的高端化需 求 目前 洗衣机行业中的大品牌已经开始大 力研发智能控制技术 相信智能化技术也将成为2011 年中国洗衣机行业发展和竞争的 焦点 4 市场两元化 洗衣机市场仍将呈现出 两元化 的发展态势 一二级城市市 场虽然可能会在增幅上趋缓 但是高端消费仍将会非常旺盛 洗衣机产品主要以满足 升级换代需求为主 而在三四级市场 洗衣机市场的增速可能还将继续加快 家电下 乡政策的推动以及产品价格的逐步回落正在刺激三级城市消费能量的释放 重点企业 产品 销售渠道的下沉也保证了这种消费热情的实现 虽然政策的刺激效果可能会逐 步减弱 但是三四级市场的增长态势将会得到延续 洗衣机行业朝着 四化 升级是未来的发展趋势 1 2 2 国外洗衣机发展趋势 当前 与国内洗衣机的发展趋势相似 国外洗衣机的发展趋势有以下几个特点 1 提高电子化程度 采用传感器和微型电脑实现自动操作 目前国外市场上洗 衣机使用马达式程序控制器的还比较多 使用微型电脑的洗衣机不断涌现 采用洗涤 和脱水传感器的第三代全自动洗衣机在日本巳有上市 洗涤 漂洗 脱水 烘干 熨 侯薛彬 某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析 4 烫等程序全自动化的家用洗衣机可望在本世纪 90 年代进入实用阶段 2 各国都在研制节能 节水洗衣机 如日本松下电器 株 的爱妻号 NA F361 1 型全自动洗衣机与 NA 一 7860 型洗衣机相比 省水 省电约二分之一 3 广泛采用新材料 改善材料性能 提高其利用率 以降低成本 如洗衣机外 壳铁板厚度 巳从 O 8 毫米减少到 O 4 毫米 又如大量采用塑料代替金属材料 4 生产高度自动化 洗衣机的制造 正沿着机械化 一自动化一 无人化 方向 发展 并普遍应用计算机进行控制和管理 5 研究与开发新型洗衣机 如超声波洗衣机和高温泡沫洗衣机等 关于超声波 洗衣机因洗涤效果还不太理想 仍在研究中 高温泡沫洗衣机 其原理是用 50 70 热风将洗涤剂泡沫吹送入衣物 污垢在泡沫的作用下脱落而实现洗涤 目前高温泡沫 洗衣机亦未得到迅速发展 主要原因是采用这种洗涤方式对清除污垢效果较好 而对 除去衣物泥沙效果较差 还有待进一步研究 1 31 3 任务与要求任务与要求 1 3 1 任务 本课题为某型号洗衣机齿轮箱组件壳体结构的设计和制造过程分析 绘制出上壳 体 下壳体及大带轮的结构设计图纸 并拟定上壳体的注塑过程性能分析和注塑工艺 卡 1 3 2 要求 在老师的指导下独立完成所承担的毕业设计课题所规定的全部任务 能够收集到 课题所需要的全部资料 根据所学知识正确地进行设计 实验 分析 按使用要求和 标准规定绘制图样 表格 编制各种技术文件 充分发挥主观能动性 在毕业设计工 作中取得新成果或提出新见解 完成本课题任务的同时 要面向经济社会发展的需要 注重理论联系实际 加强 对创新意识和创新能力的培养 既要遵循科学研究的一般规律 又要符合本科教学的 基本要求 以实现本科专业人才的培养目标 1 41 4 本课题的现状和趋势本课题的现状和趋势 洗衣机的研究一直备受相关研究人员和企业技术人员的重视 总体来说 针对洗 衣机的研究主要从以下几方面展开 1 洗衣机相关结构的改进和优化的研究分析 如 贾文友 刘莉等先后发表 洗 衣机刹车连接结构的研究 PDCA 循环在解决洗衣机 地包天 问题上的应用 工艺创新下洗衣机接地方式的优化 基于机构创新设计的型面联接 出口洗 衣机在 60Hz 下洗涤调速系统的优化设计 和 PDCA 循环在洗衣机底座防鼠板处结 构的改进 等研究论文 管延锦等发表 洗衣机叉架的快速设计与制造 研究论文 2 洗衣机的成本控制和制造过程相关研究分析 如 贾文友 刘莉等先后发表 PDCA 循环法在选择洗衣机电机保护架表面精饰方法中的应用 和 机械产品设计 中基于材料替代的成本控制 机构创新设计在型面联接中应用研究 等研究论文 3 洗衣机的性能优化的研究分析 如 佘少华发表 洗衣机节水技术研究及其力 学原理 研究论文 钟晓芳等发表 关于减少洗衣机电机转矩不平稳的问题 研究论 文 华丽发表 洗衣机运输包装件的跌落仿真分析 研究论文 舒祖菊等发表 洗衣 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 5 机包装系统的可靠性分析 研究论文 党新建发表 双桶洗衣机水封破裂问题的分析 和解决措施 研究论文 更多是关注洗衣机的噪声控制研究 如 贾文友 刘莉等发 表 WBS 在洗衣机降噪项目中的应用研究 研究论文 杨宗炼等发表 双缸洗衣机振 动与噪声分析 降低噪声的一种对策 研究论文 庄表中发表 洗衣机降低噪声的一 个技术术措施 研究论文等 4 洗衣机的零部件材料的研究分析 如 李荣勋等发表 洗衣机用 PP 复合材料 的研制 研究论文 曹军等发表 洗衣机用抗菌聚丙烯专用料的研制 研究论文等 5 洗衣机的零部件模具和工艺分析研究 如 王正才等发表 全自动洗衣机脱水 桶底座精密注射成型工艺研究 研究论文 温志远等发表 洗衣机排水阀注塑模设计 研究论文 杨海鹏发表 洗衣机密封圈骨架冲孔翻孔修边模设计 研究论文 李德军 发表 洗衣机面板注射成型 CAE 分析 研究论文 芦亚萍发表 大圆角洗衣机箱体成 型模具主要参数计算方法分析 研究论文等 6 洗衣机的仿真研究 如 李庆利发表 洗衣机仿真系统的设计与实现 研究论 文 郝智伟发表 洗衣机关键部件的跌落仿真分析 研究论文 罗振中发表 模糊控 制节水洗衣机模型 研究论文 孙益民的硕士毕业论文 滚筒洗衣机振动特性分析与 仿真 以及郝智伟发表 洗衣机关键部件的跌落仿真 研究论文等 目前市场上波轮洗衣机还是主角 波轮在洗衣机的洗涤 漂洗过过程中起着相当 重要的作用 当它在动力系统作用下 能产生螺旋式水流 有此产生一个洗涤所需的 机械作用力 其形状 尺寸大小 转速等对洗涤的洗净率 磨损率 缠绕程度都有重 要影响 因此 波轮组件对洗衣机有着至关重要的作用 本课题是进行洗衣机齿轮箱组件研究分析 虽然目前该领域还没有深入展开研究 为了体现洗衣机不同领域研究的完整性 故对本课题研究具有十分重要的理论价值和 实践意义 1 51 5 本课题研究意义本课题研究意义 目前市场上常见的洗衣机有波轮式 滚筒式 搅拌式等三种 波轮式洗衣机作为 洗衣机的一种 诞生于上世纪五六十年代 是大家最熟悉 也是市场占有率最高的洗 衣机种类 它依靠装在洗衣桶底部的波轮正反转 带动衣物不停地翻转 使衣物之间 衣物与桶壁之间 在水中进行柔和的摩擦 在洗涤剂的作用下实现清洗 波轮洗衣机市场机遇尚存 挑战多多 从价格方面来看 波轮洗衣机有着滚筒洗 衣机不可比拟的优势 波轮和滚筒在未来的一段时间内还将共存于中国的洗衣机市场 尽管滚筒洗衣机的市场销量飙升迅速 但其在短时间内还不会完全攻占波轮洗衣机的 市场空间 在商机无限的市场大环境下 波轮洗衣机凭借其洗涤时间较短 体积小 价格相对便宜等优势牢牢占据洗衣机市场的主导地位 波轮在洗衣机的洗涤 漂洗过过程中起着相当重要的作用 当它在动力系统作用 下 能产生螺旋式水流 有此产生一个洗涤所需的机械作用力 其形状 尺寸大小 转速等对洗涤的洗净率 磨损率 缠绕程度都有重要影响 因此 波轮组件对洗衣机 有着至关重要的作用 本次设计从波轮组件的三个方面分析 了解波轮组件的功能分析 结构设计以及 制造过程分析 其中波轮组件的功能分析和结构设计与机械设计制造联系紧密 机械 制造业对一个国家的经济地位和政治地位具有至关重要的影响 据估计 工业化国家 70 80 的物质财富来自制造业 波轮组件的制造过程分析 拟定波轮的注塑过程性 侯薛彬 某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析 6 能分析主要涉及注塑成型 成型所使用的设备是注射机 塑料注塑成型是在金属压铸 成型的基础上发展起来的 塑料成型工业是新兴的工业 同时又是一个飞速发展的工 业领域 因此 本课题具有重要的实践意义 通过该课题的学习 能够让学生掌握中等复杂程度零件的结构设计和制造过程分 析 对所学专业基础知识有更深层次的认识 并学会对模具设计资料的检索与整合 以及对已有资料的充分合理的使用 该实践性课题是对学生理论学习水平的实践和检 验 可对以后从事类似的工作有一定的指导性与实践性意义 1 61 6 对课题进行分析对课题进行分析 1 6 1 对洗衣机齿轮箱壳体组件部分结构设计进行分析 洗衣机齿轮为行星齿轮 洗衣机齿轮箱壳体组件部分结构设计包括对行星齿轮箱 上壳体进行设计 下壳体进行设计 大带轮的设计和其他重要结构的设计 齿轮箱虽 然只是洗衣机内部的一小部分 但对其设计必须考虑洗衣机内部其他结构 考虑齿轮 箱与其他不见的协调性 位置的放置 动力 扭矩的输入输出 动力是由电动机转动 带动齿轮箱的输入轴转动 将动力传递行星齿轮箱 行星齿轮箱起到减速作用 轴带 动太阳轮转动 太阳轮带动三个行星轮 三个行星轮与环形轮相互啮合 将动力转递 给输出轴 输出轴与大带轮连接 最终将动力传给下一个机构 行星轮在动力传递过程中有许多优点 基于这些优点 才被选作洗衣机的减速机 构 1 行星轮与其他机构相比结构紧凑 相对简单 有利于缩小洗衣机的尺寸 2 传递动力效率高 稳定性强 3 能够承受更大的载荷 行星轮体积小 承受的载荷相对较小 想承受大的载荷 尺寸就得增大 但是 对称的三个行星轮平均分担了载荷 时所承受的载荷 变大 且可以相对减小齿轮箱的尺寸 4 与大带轮相结合 可以使减速的效果更加显著 并且可以有效地减小齿轮箱振 动对下一级的影响 齿轮箱上 下壳体虽然结构有所不同 但外形大致相似 为了减轻洗衣机的重量 同时也为了降低制造成本 上 下壳体都要设计的薄些 但又要能承受一定的力和扭 矩 因此 增加了许多筋板结构 为了克服颠覆力矩 加长了与轴接触的结构 对某型号洗衣机齿轮箱壳体部分组件的结构设计的分析 主要任务是对行星齿轮 箱上壳体的设计 下壳体的设计 部分其他重要机构的设计和大带轮的设计 确定各 结构的尺寸 用 AutoCAD 绘制各机构的二维图 使用 UG 绘制各机构的三维模型 1 6 2 齿轮箱壳体的制造过程分析 对某型号洗衣机齿轮箱壳体部分组件的制造过程分析 主要对行星齿轮箱上壳体 的注塑性能分析 通过注塑过程分析 可以很好地了解所设计的上壳体结构是否合理 是否易于加工制造 各结构是否能满足设计要求 我们不能实际地进行生产制造 因此 使用 Moldflow 软件对所设计的三维模型进 行仿真模拟分析 分析的目的 1 通过模拟 选择满足强度要求且注塑性能好 成本相对较低的材料 2 通过 Moldflow 软件中的网格处理 分析选择最佳浇注口 3 通过分析 检验所设计的结构是否合理 能否满足流动性要求 收缩性要求 是否会出现气穴 注塑缺陷等 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 7 制造过程分析的主要任务是 首先 制定上壳体注塑过程工序卡片 然后用 Moldflow 软件对齿轮箱上壳体注塑过程进行分析 1 71 7 章节的安排章节的安排 本次毕业课程设计主要从三个方面进行分析 即洗衣机齿轮箱组件壳体部分及相 关零件的功能分析 洗衣机齿轮箱组件壳体部分及相关的零件的结构设计和洗衣机齿 轮箱上壳体的制造过程分析 除这三个方面之外 还有绪论及论文的总结与展望章节 本设计的章节安排如下 第第1 1章章 绪绪论论 第第2章章 洗衣机齿轮箱组件壳体 部分及相关零部件的功 能分析 齿轮箱上下壳体的功能分析 大带轮及零部件的功能分析 第第3章章 洗衣机齿轮箱壳体部分 及相关零部件的结构设 计 洗衣机齿轮箱上壳体的结构设计 洗衣机齿轮箱下壳体的结构设计 大带轮的结构设计 洗衣机齿轮箱其他主要组件的结构设计 第第4章章 洗洗衣衣机机齿齿轮轮箱箱上上壳壳体体制制 造造过过程程分分析析 总总结结与与展展望望 毕业设计心得体会 学到了哪些知识 洗衣机发展趋势展望 上壳体注塑模具设计要点分析 洗衣机齿轮箱上壳体结构设计的moldflow 软件分析和改进 洗衣机齿轮箱上壳体注塑工艺卡片拟制 洗衣机的发展历史 洗衣机发展趋势 任务与要求 本课题的现状和趋势 本课题研究意义 对课题进行分析 章节的安排 侯薛彬 某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析 8 图 1 1 论文章节流程图 第第 2 章章 洗衣机齿轮箱组件壳体部分及相关零部件的功能分析洗衣机齿轮箱组件壳体部分及相关零部件的功能分析 洗衣机齿轮箱组件壳体的部分结构分析及大带轮的功能分析 主要介绍了洗衣机 齿轮箱上下壳体的功能和大带轮的功能能分析 下面将分两个小节分别介绍 2 12 1 齿轮箱上下壳体功能分析齿轮箱上下壳体功能分析 2 1 1 齿轮箱上下壳体抗振功能 齿轮箱上下壳体的功能决定了其选择的材料 上下壳体之所以选择塑料是因为 一方面 塑料制品的质量轻 可以在一定程度上减轻洗衣机的重量 同时 塑料制品 的成本比一般金属成本低 从而降低了洗衣机的制造成本 从加工制造的难易度方面 说 塑料制品比金属更易加工制造 另一方面 塑料材料的密度低 强度比高 又具 有耐腐蚀和绝缘性能 在较多品种中 有的减小摩擦或耐磨性能良好 有的防振抗冲 击性能优异 有的耐疲劳性能突出 这使得塑料制品在国民经济的各个行业 无论是 机械仪表或电子仪器 还是建筑 包装和交通工具等在人们的日常生活中得到大量的 使用 塑料制品能得到广泛使用还由于他的可加工性 可以用注塑 挤塑 热成型和 压延等方法高效地生产各种制品 其次 它可经纤维增强或用添加剂改性 一定程度 低改善制品所需的某些性能 上下壳体具有抗振防振功能 洗衣机电机在高速运转时 不仅将动力传递给减速 器 还将振动传给减速器 还有行星齿轮在相互啮合是也会产生很强的振动 这些振 动不仅会产生很大的噪声 还会使洗衣机跟着振动 影响洗衣的效果 损坏洗衣机内 部部件 降低洗衣机的使用寿命 因此 怎样减振防振就成了设计洗衣机齿轮箱上下 壳体的难题 为了防止振动对洗衣机产生的不利影响 我们选用具有高阻尼的塑料 阻尼是振动系统所具有消散振动能量的能力 在大多数情况下 都是将机械能转 化成热能 塑料材料的黏滞效应 使其内部具有较高的阻尼能力 此种材料分子结构 所产生的阻尼能力 称为材料阻尼特性 塑料的阻尼能力比金属大的多 特别是黏弹 性强的塑料材料 如有机硅弹性体 软质聚氯乙烯和聚氨酯等 具有与橡胶类似的特 征 对高平振动的能量吸收有特效 对塑料棒施以瞬时拉伸负载 棒被拉延但伸长很慢 当负载移去 该棒又慢慢回 缩 但他不能回到原来的长度 因为材料内分子链段发生滑移过程中 内摩擦使一些 能量被损耗 当相反方向施以压缩负载作用于棒端时 就有一个相反的应力与应变的 滞后过程 其滞后回路所包围的面积 即为减振能量 在相同的应力下 塑料比金属 大 3 4 倍 洗衣机齿轮箱上下壳体使用塑料时 还需要注意的是 塑料材料的阻尼特性对温 度 振动频率都很敏感 在低温和高频下 塑料会失去黏弹性 变得刚硬 弹性模量 明显增大 因此 在制造上下壳体时 需要添加一些填料来改善其阻尼性能 加入填 料使塑料在宽的温度和频率范围内具有较高的阻尼特性 就像天然橡胶加入炭黑后 使橡胶的阻尼特性增大 强度提高 2 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 9 2 1 2 密闭固定其他组件的作用 上下壳体是洗衣机齿轮箱的重要组成部分 减速器里的齿轮不仅起到密封作用 还起到保护作用 将行星齿轮及其组件很好地密封保护起来 防止洗衣时不慎将水潵 进齿轮箱内部 影响齿轮的正常工作 防止灰尘其他杂物落入齿轮内部 对齿轮造成 损伤 影响齿轮的寿命 上下壳体还起到固定支撑其他组件的作用 如齿轮箱下壳体 与输入轴相连 把输入轴固定在特定的位置 使其上的太阳轮能与行星轮很好地啮合 轴在转动时需要轴承 轴承就需要固定在上下壳体上 在设计下壳体时 需要考虑放 置轴承的位置及其尺寸大小 齿轮箱上下壳体对行星轮与太阳轮啮合 行星轮与环形轮啮合起固定作用 齿轮 承受载荷运转时 会受到一个背离啮合方向的作用力 这个力使齿轮背离啮合 就是 因为上下壳体给齿轮一个相反方向的力 使齿轮能够很好地啮合工作 齿轮箱上下壳 体的存在 使齿轮箱成为一个独立的块 便于齿轮的润滑维护和维修 2 1 3 上下壳体上其他结构功能 由于齿轮箱上下壳体注塑件是壁厚均匀的薄板组合体 为了减轻齿轮箱的重量 壁厚很薄 不能承担较大的载荷 而我们设计的上下壳体是要承受较大的载荷的 因 此 部分需要承受大的载荷的部位需要另加筋板结构 提高上下壳体抗弯刚度和承载 能力 它同时也能减小上下壳体的翘曲变形 提高抗蠕变形和抗冲击能力 此外 筋 板的添加还可以改善塑料熔体的充模流动性能 或缩短了流程或正加了流程的截面 加强筋的设置 其形状要正确 要与基本壁厚 t 成一定比例 筋的根部厚度不超 过 0 75t 筋的根部过厚会在塑件外表面产生凹陷 在材料中央产生真空泡 加强筋的 分布应该相互错开 尽量避免两条筋十字交汇 这样可以减少塑件在局部汇集过多而 形成凹陷和真空泡的可能 除了加强筋 还可以设计其他结构改善上下壳体性能的结 构 1 壳体边缘用各种形式的翻卷 采用台阶式凸缘结构 都能提高上下壳体的刚性 2 大平面的塑料件容易翘曲变形 沿着壳体圆周或横向或纵向交叉布置筋环或筋 条 可以提高平板的刚性 3 当塑料件需要一个支承面时 让整个塑料件的底面接触承压是不合理的 因为 地平面不可能平整 一般可用三个或更多底脚 也有凸台的周边条或长条 条 状支撑还能提高底面刚度 当底面同时具有支承条和加强筋时 支承面应比筋 高 0 5 1 0mm 要保证所设计的注塑件满足使用要求 必须遵循以下设计原则 1 保证塑料制品在使用期限内的功能和性能 在塑料件失效分析基础上 进 行理论设计计算校核 以及实验测试 2 在保证塑料制品的功能和性能前提下选择材料 还必须考虑加工的可行性 和材料成本低廉 3 聚合物的流变和固化过程 及其材料形态变化对塑料制品的影响必须考虑 4 大多数塑料制品是各种装备和设备中的组成元件 它的设计应统一在整机 产品中 在保证整机质量前提下 降低注塑件的成本 2 侯薛彬 某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析 10 2 22 2 大带轮及其他零部件功能分析大带轮及其他零部件功能分析 2 2 1 带轮概述 带传动是一种挠性传动 带传动的基本组成零件为带轮 主动带轮和从动带轮 和传动带 如图 2 1 所示 当主传动带轮 1 转动时 利用带轮和传动带间的摩擦和啮 合作用 将运动和动力通过传动带 2 传递给从动带轮 3 带传动具有结构简单 传动平 稳 价格低廉和缓冲吸振等优点 在近代机械和家用电器中应用广泛 图 2 1 带传动机构运动示意图 带传动的工作原理是 v 带的和横截面呈等腰梯形 带轮上也做出相应的轮槽 传 动时 v 带的两个侧面和轮槽接触 槽面摩擦可以提供更大的摩擦力 另外 v 带传动 允许的传动比大 结构紧凑 大多数 v 带已标准化 V 带传动的上述特点使其获得了广 泛应用 基于这些优点 洗衣机减速装置选用了带轮传动装置 8 2 2 2 带轮工作满足条件 带传动工作前 传动带以一定的初拉力 F 张紧在带轮上 带轮工作时 因带和带 0 轮间的静摩擦力作用使带一边拉紧 一边放松 紧边拉力为 F 松边拉力为 F 如果 12 近似认为带的总长度保持不变 并且假设带为线弹性体 则有公式 成立 F F1 1 F F2 2 2F2F0 0 2 1 如果取与带轮接触的传动带为分离体 如图 2 那么根据传动带上诸力对带轮 中心的力矩平衡条件可得公式 2 2 式中 为传动带工作面上的总摩擦力的大小 1 2 3 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 11 图 2 2 带与带的受力分析 带传动的有效拉力 为了使带有效的把转矩传递下去 必须满足公式 2 3 2 2 3 大带轮的作用 大带轮是连接电动机和减速器 起传递动力和减速作用的机构 是洗衣机的重要 组成部件 大带轮传递动力比齿轮传递有许多优点 既可以通过不接触远距离传输动 力 图 2 3 大带轮传动实物图 侯薛彬 某型号洗衣机齿轮箱组件壳体部分的结构设计和制造过程分析 12 又可以减小电动机振动对减速器的影响 它与输出轴相连 将转矩传递给太阳轮 进 而经变速器把需要的动力传递给其他功能部件 值得注意的是带轮传递动力时需要自 加一个预紧力 使 v 带张紧 即带轮工作时要受到一个径向力 这使得设计和安装固 定带轮时要考虑的问题 如图 2 3 所示 大带轮传动实物图 电动机经 V 带将动力传 递给大带轮 再由大带轮传递给减速器 第第 3 章章 洗衣机齿轮箱组件壳体部分及相关零部件的结构设计洗衣机齿轮箱组件壳体部分及相关零部件的结构设计 注塑件的结构分析大致分三大方面 造型结构 功能结构 工艺结构 在洗衣机 上壳体结构设计时 需要从这三个方面考虑 1 造型结构设计 对注塑件进行外部造型设计并给予装饰和美化 即为造型结构设计 如机壳 面 板 仪表和日用塑件 它们常常要经过滚花 抛光 彩饰 植绒 镀金等修饰与美术 相结合 给人以美感 塑件的造型设计 需要设计人员掌握美学方面的知识 电脑绘 画方面的知识和塑件设计方面的知识 2 功能结构设计 确定实现塑件使用功能的形状 尺寸和壁厚 塑件结构设计要做静载荷下短时间 和长时间的形变校核 要作动载荷下冲击 疲劳 滞后热和磨损等校核 3 工艺结构设计 此项设计是否合理是塑件生产的前提 它不仅关系到塑件的质量 而且还关系到 塑件的生产率和成本 聚合物流变学是工艺结构设计的理论基础 用以考虑模塑成型 的可行性 必须合理的处理好塑件的流动性 收缩率 脱模等技术问题 为了简化单 个塑件 并实现塑件与非塑件的连接保证在流水线上对塑件的高速装配 塑件还要进 行合理的连接件设计 4 洗衣机齿轮箱外壳结构设计必须考虑包括这三大部分的设计 这些是齿轮箱壳体 和大带轮设计的基础和依据 在本章节内会把这三大部分融入到洗衣机齿轮箱上壳体 下壳体和大带轮结构设计当中 3 13 1 洗衣机齿轮箱上壳体结构设计洗衣机齿轮箱上壳体结构设计 洗衣机齿轮箱上壳体是齿轮箱的重要组成部分 也是本次毕业设计重点 它结构 设计的好坏关系着洗衣机齿轮箱能否正常运转及其使用寿命的长短 因此 必须认真 对待 洗衣机上壳体的结构包括两大部分 一时总体结构 另一个是辅助结构 包括 各部位的筋板和凸台结构 安徽工程大学机电学院毕业设计 论文 13 3 1 1 洗衣机齿轮箱上壳体的总体结构设计 洗衣机齿轮箱上壳体的总体结构是洗衣机齿轮箱上壳体的主要部分新 其中与许 多部分洗衣机的其他机构相配合 有一定的配合精度 因此 要求设计的结构尺寸精 度要求较高 齿轮箱装配在连体桶上时 上壳体的部分结构与连体桶相配合 并通过 螺钉拧紧 这就要求连体桶和上壳体上的尺寸精度要很高 还有上壳体内孔需要与含 油轴承配合 与挡油环配合 并且轴在高速运转 为了使轴的摆动不至于太厉害 孔 的尺寸精度也需要很高 1 洗衣机齿轮箱上壳体壁厚分析 齿轮箱上壳体是注塑件 根据使用要求具有一定的厚度 以保证其力学强度 一 般地说 在满足力学性能的条件下厚度不宜过厚 这样不仅可以节约原材料 降低生 产成本 而且使塑件在模具中冷却或固化时间缩短 提高生产率 其次可以避免因过 厚易产生的凹陷 缩孔 夹心等质量上的缺陷 但是过薄会使熔融塑料在模具型腔内 的流动阻力增大 造成成型困难 相应的给加工设备的能力和模具的设计制造提高要 求 另外 当厚度和表面积尺寸相悬较大时 会使塑件翘曲 影响质量 因此 综合 各种因素考虑 洗衣机上下壳体结构的一般厚度定为 2 5mm 如图 3 1 齿轮箱上壳体剖 视图所示 在齿轮箱上壳体剖视图中 壳体上的孔壁厚度为 3 5mm 和 4