健身式洗衣机设计 精品.doc

健身式洗衣机 -、概述健身式洗衣机不仅能达到洗衣的目的，而且还是保持一个人身心健康最有效,最科学的健身方法，越来越受到大家的喜爱。由于受到各种因素的影响，如场地、工作时间等等，室内健身则成为了时下最热门的健身方式。健身式洗衣机不仅可以让我们免受汽车尾气之苦，也使我们可以选择自己方便的时间随时锻炼。随着各种能源的日益紧缺，人们提出了节能的观念。在人们的生活中，洗衣机的使用频率是相当高的，其耗电量也很大。健身式洗衣机可以达到节约电能的目的。健身式洗衣机是通过人力驱动使洗衣机达到规定的洗涤要求。本设计在不改变洗衣机的主体结构的前提下，依据自行车结构和一套传动机构来实现动力传递与洗涤驱动，将人力驱动资源合理利用为洗衣机的驱动力，来实现洗涤的过程。 二、脚踏式洗衣机的工作流程及工作原理 运动做功 健身自行车链传动 健身自行车链传动 杆传动机构 洗衣滚筒 齿轮传动如图所示，健身式洗衣机的整体运动结构简图 图11.传动比的计算：机构在脱水的情况下：滚筒所需转速为n5约在950r/min左右，假如人在不疲劳的情况下踩动链轮1的转速n1=75r/min,则i51=950/75=12.67我们设定i21=3（脱水情况下）为使2、3之间稳定传动并且为使机构脱水与洗涤之间切换时，不出现不确定位置和错位，则连杆lH等于2、3轮轴间距，即有i32=1 则i53=i51/i32i21=4.22 为使i53约为4.22，并使齿轮的大小比较合理，确定各齿轮尺寸如下d5=80mm ，d4=80mm ，d4=126mm d3=d2=224mm 最终的传动比为： i51 = i54i43 i32i21= n5 *n4 *n3 *n2/n4*n3*n2*n1=（d4*d3*2*3/d5*d4 ）i32*i21 =(126*224)/ (80*80) *1*3=13.23 考虑到人平均的体能问题：若设人平均踩动转速n1=65r/min则n5=860.6r/min（按原假设若n1=75r/min，则n5=992.25r/min）2.在机构洗涤衣服时，连杆H在轮2连接半径的计算考虑到洗涤衣服时，能够有效的将衣服洗涤干净，我们使滚筒能正反转以实现衣服衣服间、衣服筒壁间相互摩擦。由于正反转过程中，在极限位置会出现冲击，为避免冲击在同一轮齿上，使滚筒转角5大于3600 图2 如图2所示，先确定齿轮3在该过程中所能转过的角度 3 = 900 则 5=3i53 =9004.41=396. 90 即滚筒正转或反转行程中，转过的最大角度为 396. 90 如图3，在轮2与齿轮3在两种工作时的状态，结合空间位置的安排和连杆长度的选取。选择如下：lAE=lCD=3/4R3=(3/4)*（224/2）=84mmlEC=lBC=lAD=300 （之前已声明杆长与两轮中心距的关系）3.急速回程特性计算如图4 由余弦公式： cos=l2ADl2DC（LBCLAB）2/2lAD*lDC cos (+ 90) =l2AD+l2DC(lBC+lAB)2/2lADlDC 再用逐步逼近的方法 ：可得：=39 ， lAB =59.4mm； lAB 即为连杆在洗涤是在轮2连接半径 则洗涤时的传动比为： i51 = i54i43 i32i21=n5n4n3n2/n4n3n2n1=d4d323/d5d42T=2.205 （在洗涤时，可调动链传动1-2机构使传动比为1:1） 若人不疲劳状态下，人平均踩动速度n1=60r/min则n5=132.3r/min 即洗涤时滚筒转速为132.3r/min 如图4，在已求知lAB时利用余弦定理易求得: CAD =12.7，CAD=10.4 极位夹角=CADCAD=12.710.4=2.3行程比系数k=(180+)/（180）=1.026由行程比系数知急速回程不明显，即正反转洗涤状态大致相同。4.传动角的校核计算 如图5，出现最小传动角的两个位置为AB和AD同轴线的时候r1=arcos(l2BC+l2CD) （lADlAB）2/2lBClCD=arcos(3002+842240.62)/230084 =39r2= arcos( l2BC+l2DC) （lADlAB）2/2lBClDC= arcos（3002+842359.42）/ 2*300*84=129.6r2= 180129.6=50.4rmin =min（r1，r2）=39有利传动rmin=40最小传动角比有利传动最小传动角小，但相差甚微，故传动性能上比较良好5.脱水洗涤转换开关的设计和计算已知LHI=59.4mm LIF=84mm设计如图，为使滑筒C具有较大的移动位移，使LDE=40mm ,LID=20mm LIC=100mm通过作图法可得：.LAB=59.5mm， LBC=86.5mm ，C的最大位移为23mm。 6.滚筒在两种工作状态下的运动线图：易知：5=3*i53 5=3*i53 5=d/dt脱水时的运动线图： 洗涤时的运动线图： t图 T 7页 t图 t图8页7.自行车链传动机构设计与计算 为了使传动平稳,小链轮齿数不宜过少,由于选定传动比为i=1:3,则查资料可得出小链轮齿数Z1=25,则大链轮Z2=75.由于对链的极限载荷不高,可选用08A号链(极限载荷Q=13800N滚子直径d1=7.95mm得出节距p=12.70mm)由公式d=p/sin（180/2） 得出两链轮的分度圆直径d小=101mm d大=303mm齿顶圆d小=d小+1.25pd1=108.9mm d大=310.9mm齿根圆df=dd1 d小=100.95mm d大=302.95mm两轮中心距a=（30 50）p，因中心距过大的话链条易抖动，所以取a=40p ，a=508mm链节数：L p=2a/p+（Z1+Z2）/2+p/a（Z2Z1）2经圆整（节数最好是偶数目与齿数互质）后取L p =136链条不宜超过12m/s，经计算工作时=r=1*d/2=151.5mm/s 符合 8.洗衣脱水时自行车踩动的力度的计算 根据调查，比较其他洗衣机，我们选取洗衣机的洗涤和脱水功率分别为120W、200W。查相关数据，得出齿轮的传动效率是0.96，连杆的传动效率是0.9，链传动效率是0.96。洗涤和脱水的转速分别为60r/min、75r/min，自行车轴的扭矩分别为： M=9549*(P/)/n=9549*(0.12/0.963/0.9）/60=23.98N*m M=9549*(P/)/n =9549*(0.2/0.963/0.9）/75=31.98N*m 踩杆长度为0.25m，则脚踩大轮1所用的力为 F=M/d=23.98/0.25=95.92N F=M/d=31.98/0.25=127.92总结：我们在生活中要学会发现问题，并且努力尝试解决生活中各种各样的问题，这样我们的社会才会进步，我们的生活水平才会有更大的提高此种健身洗衣机,在市场上可能已出现