全自动滚筒洗衣机可行性报告.doc

设计题目： 全自动滚筒洗衣机设计 院系名称： 机械工程学院 专 业 ： 机械电子工程 班 级 ： 姓 名 ： 学 号 ： 指导教师 ： 1设计目的 本次设计的题目是全自动滚筒洗衣机。初始设计参数：最多洗衣质量5kg，脱水转速750r/min，洗涤转速200r/min。2方案论证 全自动滚筒洗衣机主要由外观支持部分、给排水部分、传动阻尼部分、电器控制部分和操作部分组成。外观支持部分主要指洗衣机的外观支撑部分，为洗衣机的框架；给排水部分主要指洗衣机的进水系统和排水系统；传动阻尼系统主要指洗衣机的滚筒传动部分和洗衣机的减震系统；电器控制部分指洗衣机的各电器控制元件，来控制洗衣机的各种运行状态1。 一、滚筒洗衣机的传动系统方面： 方案1：用V带进行传动，V带较平带结构紧凑，而且V带是无接头的传动带2，见图1。通过大小两个皮带轮带动带的传动，小皮带轮和电动机连接，通过电动机带动小皮带轮的转动，大皮带轮和轴连接，带动滚筒的转动，见图2。 图1 V带 图2 皮带轮传动简图 方案2：用链传动，它是利用链与链轮轮齿的啮合来传递动力。电动机带动一个链轮的转动，链轮带动链条运动，从而带动另一个链轮的转动，然后实现滚筒的转动3，如图3所示。电动机链条链轮轴链轮 图3 链传动框图 方案3：用平带传动，通过一大一小两个带轮带动皮带运动，从而带动轴的转动4，平带的简图见图4。 图4 平带 方案1的V带传动相对对于平带传动而言，传动摩擦力大，可以传递较大功率，与链传动相比，链传动制造复杂，成本高，磨损快，易伸长，只能用于两轴平行的场所，综上所述，选择方案1，V带传动。 二、从动力源方面： 方案1：用步进电机，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角5 11。其系统控制图见图5。 图5 步进电机系统简图方案2：用双速电机，属于异步电动机变极调速，是通过改变定子绕组的连接方法达到改变定子旋转磁场磁极对数，从而改变电动机的转速6。其定子两种不同接线图见图6。 图6 定子接线简图（左为高速时绕组接法，右为低速时） 方案2的双速电机相对于步进电机具有防护等级高，适用电压宽，绝缘等级高，使用寿命长和高效率等优点，同时它的变速功能很好的适用于洗衣机的低速洗衣和高速脱水环节，所以选择方案2的双速电动机。 三、从控制系统方面： 方案1：单片机控制，是把中央处理器、存储器、定时/计数器（Timer/Counter）、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机7 12。其控制电路图见图7。 图7 单片机控制洗衣机系统简图 方案:2：PLC控制，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程8 13。其控制电路图见图8。 图8 PLC控制洗衣机系统简图9 方案1中的单片机与PLC相比，具有体积小应用灵活，功耗小，功能全面，控制系统更智能化等优点。所以全自动滚筒洗衣机选择方案1单片机控制10。3最终设计方案采用单片机控制，双速电动机作为动力源，V带进行传动。图9 滚筒洗衣机工作流程简图4结论 全自动滚筒洗衣机的设计主要分为机械设计和电气控制。设计满足要求的方案需要各方面都能有机协调的结合起来。机械部分的V带传动系统及电动机的选择都要符合要求，还有单片机控制系统的有效控制，只有这些完美的结合在一起，才能让它的功能完全的实现。5参考文献1魏玉东.滚筒洗衣机动态性能研究D.天津大学，2008：44-53. 2 张少军.复杂环境下V带和齿轮传动设计优化理论与方法研究D.中南大学，2012：22-40. 3 冉绍伯.链传动动态特性参数测试及实验研究J.西南交通大学.2011，06：13-44. 4 李娜，郝广平.平带启动阶段的工作情况分析J.机械工程师.2009,02:23-48. 5 张明.步进电机的基本原理J.科技信息.2007,03:9-27. 6 萨力夫.单绕祖双速异步电机设计分析J.2006,07:11-28. 7 张明德.基于单片机的全自动洗衣机系统设计D.2010,09:8-40. 8张明金.基于PLC的全自动洗衣机控制系统的设计J.机电技术.2012,10:12-33. 9 王亚欣.全自动洗衣机的PLC控制J.科技广场.2008,03:15-35. 10 吕虎.浅谈单片机控制系统的可靠性C.第二次“科协文化中关村论坛”论文集，中国会议.2013,11. 11 R.Marino,S.Peresada.Autonatica.ElsevierJ,1995,31(11):1595-1604. 12 Wenbiao Zhou,Dake liu.Energy ProcediaJ,2011,13:1973-1977. 13 Yuko H