全自动洗衣机传动系统设计解读

1、资料邮件1490008574全自动洗衣机传动系统设计摘要：洗衣机是一种普遍的家用电器。它不但可以减轻人的家务劳动，而且较手工洗涤衣物省时、省水、省洗涤剂，故洗衣机已成为市场上的畅销品。随着国民经济的进一步发展和人民生活水平的不断提高，我国洗衣机工业迅速发展，洗衣机年销售量8000万台以上。现在我国市场上，全自动波轮式洗衣机占据较大的市场份额,所以有必要对全自动波轮式洗衣机的结构功能改进完善，使其在适用性、可靠性、环保性、节能性和智能性等方面不断提高，以更好地满足我国市场需求。本文对全自动波轮式洗衣机的研究要点如下：（1）介绍了洗衣机的洗涤原理、分类情况，阐述了国内外全自动波轮式洗衣机的研究现状

2、和全自动波轮式洗衣机今后的发展趋势及本文所研究其传动系统的目的、意义。（2）对全自动波轮式洗衣机的四种传动系统方案作了对比分析，选择了其中一种传动方案作本文的设计。（3）阐述了全自动波轮式洗衣机传动系统结构组成和基本原理，对传动系统主要组成部分如电动机、V带、行星齿轮减速器等进行了详细的参数选择和计算。（4）设计了洗衣机离合器及行星齿轮减速器结构，并对主要零部件进行了校核。关键词：波轮式洗衣机传动减速器离合器设计资料邮件1490008574DesignthethansmissionsystemofautomaticwashingmachineAbstract:Washingmachineisa

3、kindofcommonhouseholdelectricalappliances.ltnotonlycanreducethehouseworkofpersons,butalsoitistime-saving,water-saving,provincialdetergentthanmanualwashing,Sowashingmachinehasbecomethebestinthemarket.Withthefurtherdevelopmentofthenationaleconomyandpeopleslivingstandardenhancesunceasingly,ourwashingma

4、chineindustryhasbeendevelopingrapidly.Annualsalesofwashingmachineismorethan80million.Nowinthemarketofourcountry,full-automaticwashingmachineoccupylargermarketshare,s(Dtisnecessarytoresearchthestrctureandthefunctiononwashingmachines,letitbettermeetthemarketdemanonapplicability,reliability,environment

5、alprotection,energyconservationandintelligent.TheresearchpointofAutomaticwashingmachineasfollows:（1）Introducetheprincipie,classificationofwashingmachine,Elaboratedomesticandforeignresearchstatusofautomaticwashingmachineanditsdevelopmenttendencyinthefutureandthepurpose,significaneefortheresearchofits

6、transmissionsystem.Analysisfourkindoftransmissionsystemofautomaticwashingmachine,andselectone.Expoundthestructurecomponentsandbasicprincipleofautomaticwashingmachinedrivesystem,selectandcalculatedetaillythemaincomponentpartoftransmissionsystemsuchaselectricmotors,vbelt,planetarygearreducer.Designthe

7、structureofwashingmachineclutchandplanetarygearreducer.Andcheckthemainparts.Keywords:designimpellertypewashingmachine;thansmission;reducer;clutch;资料邮件1490008574527283136资料邮件1490008574绪论.1.1引言.1.2全自动波轮式洗衣机传动系统设计的目的和意义1.3全自动波轮式洗衣机的发展背景和发展前景1.3.1全自动波轮式洗衣机的发展背景.1.3.2全自动波轮式洗衣机的发展前景.1.4本文所研究的内容.传动方案的拟定.2.

8、1传动方案一.2.2传动方案二.2.3传动方案三.2.4传动方案四.2.5传动方案选择.全自动波轮式洗衣机传动系统原理.3.1基本结构.3.2系统组成及其工作原理.3.2.1传动系统组成.3.2.2减速离合器结构和工作原理.3.2.3传动系统两种工作状态.传动系统参数计算.4.1传动系统结构简图.4.2电动机的选择.4.3V带传动设计计算.4.4行星减速器设计计算.4.4.1洗涤状态传动比.4.4.2计算模数.4.4.3行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算4.4.4行星齿轮传动的配齿计算.4.4.5齿轮传动强度的校核计算.4.4.6行星轮系输入输出轴的设计.参考文献.1011121313131

9、3141619191920232323252737.28结论致谢.5错误！未定义书签。31361.1引言1.1.1衣机的分类（一）按结构型式分主要有单桶洗衣机和双桶洗衣机。类常见的洗衣机有滚筒式、搅拌式、波轮式等三种。一般分为普及型、半自（二）按结构原理分动型、全自动型等三种。洗衣机虽有如此之多的分类，然而由于波轮式洗衣机具有结构简单、制造容易、成本低、洗涤时间短、洗净率高、耗电少、占地小，搬动灵活、使用方便等特点，国内主要生产该类洗衣机。本文以全自动波轮式洗衣机作为研究要点。1.2全自动波轮式洗衣机传动系统设计的目的和意义目前中国洗衣机市场正进入更新换代期，市场潜力巨大，人们对于洗衣机的要求

10、也越来越高，目前的洗衣机主要进排水系统故障自动诊断功能、有强弱洗涤功能、暂停等七大功能，在许多方面还不能达到这就要求设计者们有更高的将人人们的需求。专业和技术水平，能够提出更多好的建议和新们的需要变成现实，设的课题，计出更节能、功能更全面、更人性化的全自动洗衣机。目前的洗衣机都没有实现全方面的兼容，大多洗衣的厂家都注重各自品牌的洗衣机的特长，突出一两个与别的洗衣机不同的个性化的功能，或者采用清洁能源、减少噪音和消耗，以此来吸引消费者。中国对于洗衣机的研究步伐还跟不上美国、日本等发达国家，我国自60年代初开始生产洗衣机，到60年代末波轮式洗衣机逐趋完善，80年代则迅猛增长，现在我国洗衣机已大量普

11、及，年销售量8000万台以上。在我国现阶段，经济技术水平不是很高，不适合大量开发新型新能源洗衣机。而对于波轮式洗衣机，中国普及面最广，随着国民收入的持续增长和政府家电下乡等优惠政策的提出，波轮式洗衣机更是进入了千家万户，可以说全自动波轮式洗衣机在家用电器中占据了相当的市场份额，所以有必要对全自动波轮式洗衣机的结构功能改进完善，使其在适用性、可靠性、环保性、节能性和智能性等方面不断提高，以更好地满足我国市场需求。1.3全自动波轮式洗衣机的发展背景和发展前景1.3.1全自动波轮式洗衣机的发展背景最早的波轮洗衣机是英国胡佛公司研制的喷流式洗衣机，它利用旋转水流洗涤衣物，波轮装在立式洗涤桶的侧壁，波轮

12、约以500600转/分的速度旋转。产生急速转动的水流向对面喷射流动，通过水流的冲击和洗涤剂的作用，达到洗涤目的。日本三洋公司从英国引进喷流式洗衣机，将其改进，增加了反转水流以减少衣物的缠绕，同时将波轮移到了桶底，避免了向外溅水，研制成功波轮立桶式洗衣机。1956年发明了全自动波轮洗衣机，四年后出现了双桶波轮式洗衣机。我国第一台洗衣机于1957年在沈阳试制成功，六十年代上海曾小批量生产，但我国洗衣机制造业的兴起是在1978年后，早期以生产单桶小波轮洗衣机为主。它用的是喷漆冷轧钢板外壳，洗涤桶用铝板拉伸或用搪瓷桶，电动机吊挂在洗涤桶上。这种洗衣机容量小，波轮小，直径约为150mm，波轮放在偏离中心

13、的位置，并稍有倾斜，它的转速一般为400转/分。由于波轮的转速快，水流急剧，冲击力强，洗涤桶的衣物在水流的作用下，翻滚动作很快，不断的被水冲刷，并与桶的四壁发生猛烈冲撞与摩擦，因此它的洗净率很高。但衣物与洗涤桶四壁的急速摩擦衣物的磨损加剧，磨损率也高。80年代开始，国内许多厂家开始引进日本的双桶洗衣机和套桶洗衣机。为提高衣物的洗净率，减少缠绕，选择波轮的直径较以前大，因此对水的推动力也大，但水对它的阻力也大。大波轮的运转速度较小波轮的相应的要慢，一般为150一300转/分，工作时间也大大减少，合理控制它的转停比，可减小衣物的缠绕。波轮频繁的正反转，使得洗涤桶内的水流也频繁的换向，衣物被迫不断地

14、改变运动方向。正是这个原因以及衣物的运动总是滞后于水流的运动，使衣物不断的被推来推去，与变换的水流发生更多的冲撞和摩擦，而衣物与桶的摩擦和冲撞却减小了。这种洗涤方式更接近于手搓，减小了衣物的磨损。通过琴键开关和定时器设置波轮不同的正反转时间，对不同衣物进行洗涤。由于波轮转速低，水流较弱，洗净率较小波轮的要低。现在，国内最常用的波轮洗衣机已改为改进的蛛形波轮、塔形大波轮以及转桶式大波轮。碟形波轮转动时洗涤桶内的水受到离心力的推动作用，向四壁冲去，水流是以倾斜向上的角度向桶边冲去，桶中心的压力较低，桶壁的衣物受到挤压而桶中心的衣物则可充分舒展。波轮频繁的正反转，衣物就可不断的被挤压和舒展，以此达到

15、洗净衣物的目的。1998年日本松下推出了“离心力洗衣机”，即桶转，波轮不转，使得水流在高速旋转的离心力作用下穿透衣物的纤维质，磨损率小，目前已开始批量出现在市场上。随着人们的卫生意识逐步提高，健康型洗衣机开始出现，有的在连体桶和波轮内加人特殊陶瓷粉末，抑制祥菌的产生有的加一个臭氧发生器，通过高压放电将空气中的q变成2。并随空气一起打进洗涤桶中进行消毒。以往洗衣机外壳的喷漆、喷粉处理对人体有害且污染环境，日本在八十年代开始采用铝合金箱体和无污染的喷塑箱体，九十年代中期小天鹅、海尔的部分套桶洗衣机也用铝合金箱体，如今有的厂家已开始应用喷塑箱体。外观采用先进的丝网印刷工艺，不脱落。控制面板由以前棱角

16、分明的大斜度变为较柔和的小斜面，机体内部加强了防水漏水保护，随着大容量的洗衣机的需求量增大，双桶洗衣机最大容量已出现了9公斤洗涤容量，套桶洗衣机最大容量达8公斤，但仍以5公斤容量的洗衣机销路最好。1.3.2全自动波轮式洗衣机的发展前景全自动洗衣机的发展首先表现在洗涤方式发生巨大变化。原先大多侧重于水流的改变、动力的加大。现在，超音波、电解水、臭氧和蒸汽洗涤的运用，使洗衣机的去污能力从单纯依靠洗衣粉、洗涤剂的化学作用和强弱变化的水流机械作用，向更高层次的健康、环保洗涤方式转变，特别是电解水、超音波技术在洗衣机行业的运用几乎改变了洗衣机的历史一洗衣不用或少用洗衣粉、洗涤剂，减少化学品对皮肤的损害和

17、对环境的污染。电解水、臭氧、蒸汽的杀菌除味及消毒功能倍受青睐引发了洗衣机消费健康潮。现在的洗衣机真的是多种多样，在大城市，双缸洗衣机购买的人已经是越来越少了，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。高度自动化：现在洗衣机越来越高度自动化，只要衣服放入洗衣机，简单的按两个键，就会自动注水，一些先进的电脑控制洗衣机，还能自动的感觉衣物的重量，自动的添加适合的水量和洗涤剂，自动的设置洗涤的时间和洗涤的力度，洗涤完以后自动的漂洗甩干，更有些滚筒洗衣机还会将衣物烘干，整个洗衣的过程完

18、成以后还会用动听的音乐声提醒用户，用户可以在洗衣的过程做其它的事，节省了不少的时间。总之，每一项技术的进步部极大地推动了洗衣过程自动化程度的提高。健康化：现代人对健康格外的重视，对洗衣机也提出了更高的要求，有的洗衣机厂家采用纳米内桶，减少污垢附着，有的洗衣机设置有改进型漂洗程序，彻底漂净衣物上残留的洗涤剂，防止对人体的侵害。还有一些洗衣机采用臭氧进行杀菌，达到彻底灭菌的目的。节能：节能也是用户选择洗衣机时考虑的问题，有些洗衣机具有洗涤剂循环利用系统，可以将在外桶到排水泵之间浓度较高的洗涤剂通过循环水流带回外桶内，循环使用可以节约20%的洗涤剂。有的洗衣机采用专利的无孔内桶省水，普通的波轮洗衣机

19、在注水的时候，内桶与外桶之间也有大量的水，洗涤的时候内桶外的水就浪费了，而无孔内桶只有内桶有水，这样可以充分的利用洗衣机内的水，注水的时候比其它洗衣机少使用40%的水量，同时也可以节省洗涤剂和省电。大容量和微型化：现代人居家总希望有宽敞的空间，因此各厂家都推出了超小型或超薄型的洗衣机，比较有代表性的有小鸭的迷你滚筒洗衣机，海尔的小小神童波轮洗衣机，惠尔浦的维纳斯系列上开门立式滚筒洗衣机，西门子的40厘米超薄滚筒洗衣机满足了人们对占地空间的要求。品种多样化：从洗涤形式上分波轮式、滚筒式洗衣机，从洗涤容量上自2公斤到7公斤有很多等级，高中低档洗衣机在功能上，还有很多不同，品种多样化的洗衣机满足了不

20、同偏好的消费者的需求。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，这么样？是不是看的眼花缭乱，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。1.4本文所研究的内容（1）介绍了洗衣机的洗涤原理、分类情况，阐述了国内外全自动波轮式洗衣机的研究现状和全自动波轮式洗衣机今后的发展趋势及本文所研究其传动系统的目的、意义。（2）对全自动波轮式洗衣机的四种传动系统方案作了对比分析，选择了其中一种传动方案作本文的设计。（3）阐述了全自动波轮式洗衣机传动系统结构组成

21、和基本原理，对重点机构减速离合器和行星齿轮减速器作了重点地原理介绍和示意图说明。同时对传动系统通过离合器改变的两种工作状态作了具体传动路线和相关零部件状态的阐述说明。（4）确定了传动相关参数，同时对传动系统主要组成部分如电动机、齿轮减速器等进行了详细的参数选择和计算。V带、行星2传动方案的拟定2.1传动方案一按照波轮洗衣机驱动电机与负载的连接方式可分为间接驱动和直接驱动两大类型。方案一为间接驱动，如下图2-1所示，通过普通电机，一般为单相异步交流电机通过一级皮带传动带动离合器工作，以实现洗衣和脱水。其基本工作原理为：(1)洗衣程序时，电机通过皮带带动离合器皮带轮转动，使离合器内轴(波轮轴)作减

22、速旋转，此时外轴(脱水轴)处于制动状态，离合器离合弹簧处于“分”的状态。(2)脱水程序时，牵引器先开始工作，拉开离合器手柄，使离合弹簧处于“合”的状态。然后电机带动离合器皮带轮旋转，使离合器外轴与与离合器皮带轮作等速旋转波轮内桶机械抱闸减速离合器图2-1方案一传动简图1皮带减速驱动电机图2-2方案一结构图_n离合手柄动片离合弹簣三皮带轮其优缺点为:(1)优点制造成本和制造精度相对较低，价格便宜，国内这种类型的洗衣机普及面广，制造工艺成熟，零部件易更换维修。(2)缺点洗衣机的驱动系统结构复杂、工作效率低、转速不稳定、启动电流大、故障率比较高、控制精度低；在结构设置上，洗衣机的电机轴与滚筒的几何中

23、心轴不可能同轴(需要皮带减速)，处于偏置状态，而正是这种“偏置”，造成了洗衣机在工作时会出现振动，难以平衡的问题。所以，迫使我们不得不增加平衡块，以抑制整个机体工作时的振动和噪音；电机的固有结构及特性决定了这种电机的单位体积功率偏小、起动力矩偏弱、过载能力不足等。2.2传动方案二传动方案二也属于间接驱动方式，其传动的原理为：通过电动机的有极变速，取消了负责的离合器结构，只用一级皮带作为减速兼传动，它在洗涤、脱水时的不同转速是由电机的不同极对数绕组来完成的，绕组多采用2极/16极，或2极/12极,这样可以使洗涤转速大约在100200r/min，左右,脱水转速大约在600800r/min。机的转差

24、率来改变电机绕组电压当人们想进一步提高脱水转速时，达到脱水转速可调的目的。，也大多选用改变电波轮内桶一级皮带减速双速电机图2-3方案二传动简图双速电机的原理同单速电机相同，不同的是此类电机的定子上有两套极数不同的绕组用来产生不同的转速，按照绕组结构的不同又可以分为分离绕组和共享绕组两类。分离绕组双速电机的定子上有两套完全独立的不同极数的绕组，2极/16极、4极/6极等。由感应电机的如2极/6极、特点可知，转子鼠笼会自动形成与定子旋转磁场相同的极数，因此通过给不同极数的定子绕组供电便可得到不同的电机转速，用来适应不同的需求，如2极或4极用来脱水，6极或16极用来洗涤等。此类电机的性能特点同单速电

25、机相比，因为其定子上需要两套绕组，所以体积比单速电机大，成本也高。共享绕组双速电机是对分离绕组双速电机的进一步改进，其特点是通过改变连接方式可以使同一定子绕组为两种不同的极数所共用。例如对已经大批量生产的4极/6极双速电机，其定子绕组既可以用作4极，通过改变连接又可以用作6极，而且4极与6极都可分别用于洗涤和脱水。因为此类电机的定子绕组是两种极数共享的，所以它的体积要比普通的分离绕组双速电机小得多。其优缺点为：(1)优点取了复杂的离合器结构和二级减速装置，整个传动装置得以简化。(2)缺点对电机要求较高，电机的制造成本高，电机存在调速范围小、稳定性差等不足。且电机绕组极对数增加越多，结构越复杂，

26、成本越高。通过一级皮带作减速传动，脱水时由于皮带传动后脱水转速减小，使得衣物脱水不很理想。2.3传动方案三方案三采用电机直接驱动，这是一种洗衣机专用电机，其结构如图2-4所示，这里介绍的洗衣机专用电机除了起到电机的作用，还起到离合器的作用。其结构组成为：主要由内轴、外轴、单向轴承、电磁制动装置(制动装置有多种形式，这里只是设定其中一种)、减速器、脱水电机、洗衣电机等部分组成。洗衣机专用电机的工作原理是：(1)洗衣程序时，洗衣电机通电，转子转动，通过减速器使内轴减速旋转，此时电磁制动装置处于制动状态。(2)脱水程序时,洗衣电机不通电，脱水电机通电，转子转动，使外轴与转子等速旋转，此时电磁制动装置

27、处于不制动状态。(3)当洗衣机处于脱水状态时，如人为打开机盖，则通过连动开关使电机断电，同时使电磁制动装置处于制动状态，使脱水桶停止转动，从而达到有关安全标准要求。波轮内桶电磁离合器内轴外轴单向釉承遛图2-4方案三传动简图和结构图制动装置诫速器水电机转子-洗衣电机转子电机绕组机铁芯其优缺点为：（1）优点重量集中在中心因而不需要装置平衡块，内外轴旋转转换直接由电机实现，不需要拉动离合器手柄的牵引器，因为没有皮带对轴拉紧的张力，可以将洗衣机专用电机直接安装在外桶上，不需要安装底板。减少摩擦，降低噪声及延长使用期，使洗衣机装配程序大大简化，使洗衣机容易维修。（2）缺点对制造要求相对较高，制造成本也相

28、对较高，国内对这种机型的制造较少，普及面不高。2.4传动方案四以直接驱动方式的波轮洗衣机基本传动原理如图2-5所示，这种驱动方式把洗衣机原有的二级减速传动变为一级减速传动或无级调速直接驱动，采用变频控制器,可以感知洗衣机的负载和水位等状况从而调节电动机的转速，从而可以在较宽范围内调节洗衣机的洗涤和脱水转速，电磁离合器控制稳定，不易磨损和摩擦，是新一代的波轮洗衣机传动方式。其优缺点为：（1）优点提高了整个装置的效率，取消了皮带和减速器，采用电磁离合器，去除因皮带颤动、打滑产生的振动及噪声，降低了维修费用，提高了使用寿命。洗涤衣物的速度可调，可根据衣物性质和多少自动调节洗涤速度。（2）缺点但是直接

29、驱动提出了更高的要求，不仅要求驱动电机有较宽的运行范围，而且要求电机具良好的重复性，这对系统的动态控制能力提出了很高的要求。波轮内桶电磁离合器永磁同步电机变频控制图2-5方案四传动简图2.5传动方案选择本论文对比了各方案，考虑到传动系统的设计和制造难度、制造成本、通用性、互换性、工艺性、维修便捷性，文选用方案（一）的传动系统。下面将对方案（一）的传动系统具体组成结构和原理作详细分析。3全自动波轮式洗衣机传动系统原理3.1基本结构箱体部分由控制盘、上盖、外壳、底座、底脚、吊挂装置等组成。桶体部分采用套桶结构，主要由内桶、外桶、波轮等组成，全自动洗衣机的洗涤、漂洗、脱水都在内桶进行，外桶用来盛放洗

30、涤液和收集脱水时甩出的水。传动部分包括电机、减速离合器、三角皮带等，用来实现机械力的产生和传递，驱动洗涤和脱水等运动机构的运行。这也是本设计需要重点讨论的部分。程序控制部分主要由电脑程控器、水位传感器/水位开关、安全开关等组成，它用来控制洗衣机按照用户设定的程序工作。进排水系统由进/排水阀、水位传感器/水位开关、进/排水管等组成，它用来实现洗衣机的自动进水及控制进水量的多少及将漂洗脱水时甩出的水排出。其结构示意图如图3-1进水口排水管制面板外箱体5,盛水桶支撑拉杆脱水桶电动机带传动减速器图3-1波轮式洗衣机整体结构外观图3.2传动系统组成及其工作原理3.2.1传动系统组成传动系统主要由电动机、

31、V带、减速离合器等组成。全自动波轮式洗衣机使用一台电动机完成洗涤和脱水功能。洗涤时，波轮转速较低(150-300r/min);而脱水时，脱水桶转速较高(700800r/min)。因此，要对电动机1370r/min的输出转速作减速处理，以适应两项工作的不同要求。这主要由洗衣机传动系统来完成。为使洗衣机具有良好的机械传动性能并具有较大的传动比，使用带传动作为第一级减速传动机构，同时考虑到洗衣机的整体结构紧凑性与传动的可靠性，采用行星减速机构作为第二级减速装置。洗衣机的洗涤与脱水状态的切换通过离合器实现。传动系统工作示意图如图3所示：图3-2全自动波轮式洗衣机传动系统示意图3.2.2减速离合器结构和

32、工作原理全自动洗衣机中盛水桶与脱水桶是套在一起的，在洗涤中波轮转动而脱水桶不动，脱水时两者一起转动，完成此功能的部件是离合器。它由脱水轴、洗涤轴、抱簧和刹车等组成。目前应用最广泛的有两种：带制动式减速离合器与单向轴承式减速离合器。本设计中采用带制动式离合器。图3.3为带制动式离合器结构图：减速离合器基本结构如图3.3所示，离合器中部有两根轴：输入轴18和脱水轴输人轴18的23。下端加工成四方形，与之相配的带轮13和离合套19的内孔也是方离合套19和带轮13被螺形。母17固定在输人轴18上，由于方轴与方孔的紧密配从而带轮13、输入轴18和离合套19联合，成了一体。输入轴18的上端加工成齿形花键，

33、和行星减速器的中心轮内孔配合联接。输入轴18的外部是脱水轴23。在衣服洗涤时，脱水轴静止不转；而洗涤结束后，脱水轴应将带轮13的高转速直接传递给脱水桶，完成脱水功能。这种转换功能是由方丝离合弹簧15完成的。方丝离合弹簧的形状呈锥形，上端几圈的直径比下端略小一些。由于脱水轴23和离合套19的外径比方丝离合弹簧的内径略大，在自由状态时，方丝离合弹簧就抱紧在离合套19和脱水轴23的外壁上。当带轮带动离合套向弹簧旋紧方向旋转时，通过方丝离合弹簧就将带轮13的转动由离合套19传递到脱水轴23,这就是“合”时的脱水状态。在洗涤时，可以将方丝离合弹簧向反方向旋松，使其内径变大，从而与离合套19脱离接触，这就

34、是“离”时的洗涤状态。实现弹簧旋松的机构是棘轮棘爪装置，图3.4是其工作原理简图。方丝离合弹簧下端的弹簧卡2卡在棘轮3的内槽中，通过棘爪5的摆动使棘轮3转动，从而带动方丝离合弹簧向旋松方向转动。55S0图3-3减速离合器结构图1输出轴2大水封3滚动轴承4止回弹簧5离合器上盖6行星减速机构8行星轮架9太阳轮10内齿圈11滚动轴承12弹簧外罩13v带轮14棘轮15方丝离合弹簧16垫片17螺母18输入轴19离合套20弹性挡圈21含油轴承22棘爪23脱水轴24拨杆25含油轴承26弹性挡圈27离合器下盖28行星齿轮29操纵机构30离合扭簧31刹车扭簧32弹性挡圈33含油轴承34弹簧外罩35含油轴承36弹

35、性挡圈37小水封38密封盖板图3-5行星齿轮减速器示意图a-3b中心轮；g-行星轮；b-内齿圈；H-行星架7LT制动带7用于脱水运转的制动和洗涤运转中阻止脱图3-4离合棘轮工作原理图水旋转系统约束洗涤旋转系统的顺向跟随；逆向跟随则由脱水轴23所套的螺旋扭簧式的止回弹簧4阻止。对跟随的阻止可避免脱水桶的跟转以至降低洗涤效果。对逆向跟随的阻止也避免输入套19带动离合弹簧15扭紧逆向偶合制动连轴套19和输入轴18。本文米用NGW型行星齿轮系减速机构，其传动示意图如图3.5所示。行星减速器6以其内齿轮结合于减速器内周，输入轴18是其输入，洗涤轴1是其输出。控制杆29未受驱动时，脱水旋转系统于离合机构与

36、输入轴18分离，且受到复位的制动带7顺向制动与跟随阻动以及止回弹簧4的逆向跟随阻动；制动带7约束减速机构6,输入轴18只经减速机构6减速传动洗涤轴1,减速离合器进入洗涤运转状态。控制杆29被驱动时，制动带7松开解除对脱水旋转系统的制动和对减速机构6约束,输入轴18与离合机构偶合脱水旋转系统，以及经减速机构6直传偶合洗涤轴1与脱水旋转系统同步旋转，减速离合器进入脱水运转状态。3.2.3传动系统两种工作状态1.洗涤状态洗涤时，通过减速离合器降低转速带动波轮间歇正反转，此时洗涤脱水桶不转动。此时，电磁铁处于断电状态，排水阀关闭，制动杆没有动作，扭簧抱紧刹车装置外罩，刹车带被拉紧，刹车装置起作用。脱水

37、轴制动。同时拨叉回转复位，棘爪深入棘轮45mm将棘轮顺时针拨过一个角度，使棘爪对准棘轮中心，这样方丝弹簧随着棘轮的旋转而放松，下端与离合套脱离，即离合套与脱水轴-内桶法兰-内桶脱离，此时离合套只是随输入轴空转。大皮带轮带动离合套及齿轮轴旋转，通过行星轮减速机构将运动传送至波轮，实现洗涤。此时由于离合套与脱水轴分离且脱水桶制动，所以内桶固定不动。洗涤时的传动路线是：电机-小皮带轮-大皮带轮-输入齿轮轴-中心轮-行星齿轮-行星架-波轮轴-波轮。电机的转速经一级皮带轮减速后，又经行星减速器减速，故波轮转速较低，一般为175r/min。其工作示意图如下：行星架行星齿轮轴刹车帯4液轮轴/扭後4亠=f齿轮

38、轴行星齿轮内齿减谨器外売轴承一大皮帯轮亠一抱蓟4一K合套图3-6洗涤时工作示意图2.脱水状态脱水时，排水电磁铁通电吸合，排水阀被拉开，固定在电磁铁拉杆上的档套推动制动杆，制动杠杆绕销轴转动，使其下端的刹车带放松，当减速器整体顺时针方向转动时，摩擦力将刹车带拉松，故刹车带不起作用。制动杠杆推动调节螺钉，使离合套转动，带动其上的棘爪与棘轮脱离，于是棘轮和方丝离合弹簧处于自由状态，即方丝离合弹簧处于弹性旋紧状态，弹簧将脱水轴洗涤轴抱紧，电动机带动洗涤轴与脱水轴一起转动脱水桶转动。脱水时，通过离合器，不减速（即高速）带动洗涤脱水桶顺时针方向（从洗衣机上方向下看，下同）运转，进行脱水，此时波轮也随着洗涤

39、脱水桶一起运转。脱水时内桶顺时针转动，这样大皮带轮1、齿轮轴和离合套一起顺时针转动。离合套的转动使方丝弹簧更加旋紧，两者之间的巨大摩擦力将离合套2和脱水轴5连为一体，而脱水轴与内桶法兰盘通过方轴对方孔连在一起，这样就将内桶-减速器外壳-脱水轴-方丝弹簧-离合套-洗涤轴-大皮带轮连成了一个整体，电机带动皮带轮转动，带动内桶波轮一起转动，实现脱水。所以脱水轴和带动内筒以及减速器内齿圈的转速，与输入轴带动减速器中心轮的转速相同，这样致使行星轮无法自传只能公转，从而行星架的转速与脱水轴是一样的，即波轮与脱水桶以等速旋转，保证了脱水桶内的衣物不会拉伤。脱水时的传动路线是：电机-小皮带轮-大皮带轮-输入轴

40、-离合套-方丝离合弹簧7脱水轴7法兰盘7内桶。由于电动机输出转速只经带一级减速，所以内桶转速较高，约为680800r/min其工作示意图如下：4慣媒新-内外水対”内摘L法兰盘W合夕曲-f=-loli1rn敏轮釉奪合动犬皮带轮图3-7脱水时工作示意图4传动系统参数计算4.1传动系统结构简图波轮式全自动洗衣机输入输出轴布置内桶中心处，整个传动系统同轴布置。根据设计任务，选择V带为一级减速传动，行星减速器为二级减速传动。下图为传动结构简图：减址器32-171-4一資牝/VII吕电动机-to-小帶ft图4-1传动系统结构简图4.2电动机的选择洗衣机对电动机的主要要求，一般是出力大、启动好、耗电少、温升

41、低、噪音小、绝缘性能好等。由于洗衣机的波轮是在定时器的控制下，以正转一停止一反转的循环制式频繁地启动、停止和正、反转方式运行的，又要求电动机有较大的转矩和在正转和反转时能保持相近的输出转矩，所以洗衣机用电动机一般都采用两相绕组完全对称的单相电容运转式异步电动机。下图是运转式电机的基本参数。GB3537-83选用的全自动洗衣机电容表4-1XD型洗衣机用电动机的主要技术指标及外形尺寸型号额定电压/V频率/Hz输出功率/W额定转速(r/min)XD9022050901370XD120220501201370XD180220501801370XD250220502501370堵转转矩/额定转矩(N.M

42、)最大转矩(N.M)堵转电流/A效率()功率因素0.91.72.0490.950.91.72.5520.950.81.74.0560.950.71.75.5590.95表4-2洗衣机专用电动机功率与洗衣量的关系洗衣量/kg电动机功率/w内桶直径/mm脱水转速r/min洗衣转速r/min3.84.55.05.56.0180250250370370400520400520400520400520400520700800700800700800700800700800120300120300120300120300120300根据任务书，结合上述表格，选用电动机功率为250W,电动机额定转速为137

43、0r/min。4.3V带传动设计计算已选定洗衣机功率为250W,洗衣机洗衣转速为180r/min，脱水转速为720r/min，传动比为：吒=盟=1.94.3.1确定计算功率(1)计算功率巳aPea=KAPKA工作情况系数P所需传递的额定功率。如电动机的额定功率或名义的负载功率，KW由于载荷变动小，因此取工作情况系数KA=1FCa=1-1X250W=275W=0.275KW4.3.2选择v带带型根据计算功率Ra=275W和小带轮转速n,=1370r/min，由文献1图8-11上选取V带带型，由图上选用Z型。4.3.3确定带轮基准直径dd，并验算带速V(1)初选小带轮直径dd1，由文献1表8-6和

44、文献1表8-8轮直径dd1=71mm(2)验算带速V=沢ddE=_60X1000兀X71X1370m/s=5.1m/s60X10005m/s904.3.6计算带的根数Z(1)计算单根V带的额定功率P由ddt=71mm和n,=1370r/min，由文献1表8-2a上得R=0.3KW根据m=1370r/min，i=1.9和Z型带，查表8-9得po=0.02KW由文献1表8-5上得0=0.94，查表8-2得6=0.96于是Pr=（P0+也P0）X点KL=（0.3+0.02）X0.94X0.96=0.288(2)计算V带的根数Zz4叽0.95Pr0.288于是z取14.3.7计算V带初拉力的最小值由文

45、献1表8-3上得z型带的单位长度质量q=0.06kg/m，则(2.5Pca(F。)min500y+qvK評2(2.50.94)0.2752=500-+0 x062Nj.10.94x15.1=46.3N应使实际的初拉力F0(F0)min438带传动作用在轴上的力FLFL=2F0Zsin(纟)=2x46.3咒1xsin(157)N=90.6N224.4行星减速器设计计算已知洗衣转速为180r/min,脱水转速为720r/min。由于脱水时行星减速器中心轮与行星架顺时针等速旋转，故中心轮与行星架的传动比为I,波轮与内桶顺时针等速旋转，因此由洗涤状态来进行行星减速器的设计计算。中心轮选用45刚正火，硬

46、度为169217.要求齿面粗糙度Ra.6。行星轮a、内齿圈b选用40Cr钢调质，硬度为241286,要求齿面粗糙度R2仝=21.80.72X5602m且=1.1Za（3）按齿根弯曲疲劳强度计算齿轮模数m齿轮模数的初算公式为：Y=KKAKFPFa1dFlimT11.072NmKm算式系数，由文献2表6-2上得,直齿轮传动Km=12.1KFL综合系数，由文献2表6-5上取1.8KFP载荷不均系数，由文献2,6-5公式取KFP=1+1.5(KHP-1)=1+1.5(1.1-1)=1.15YFa1小齿轮齿宽系数，由文献2图6-22上取3.0Z120bFlim试验齿轮弯曲疲劳极限，N-mm2，由文献2图

47、6-266-30上选取oViim2=120N*mm综上,m=12.忤2038按GB/T135787及洗衣机的模数标准，取模数m=1.1再按接触疲劳强度算得的分度圆直径d21.8mm,算得小齿轮齿数z=虫二218=19.8俺20am1.1则Zb=60，Zc=20这样既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度。4.4.3行星齿轮传动的几何尺寸和啮合参数计算（1）分度圆直径dd（a）=mza=1.1X20=22mmd（c）=mz（c）=1.1X20=22mmd（b）=mz（b）=1.1X60=66mm(2)齿顶圆直径齿顶高ha:外啮合ha1=h*m=m=1.1内啮合ha2=（入-厶h*）*m

48、=（1-7.55/Z2）*m=0.792da（a）=d（a）+2ha=22+2.2=24.2mmda（c）=d（c）+2ha=22+2.2=24.2mmda（b）=d（b）-2ha=66-2.2=63.8mm(3)齿根圆直径dfdf(a)=d(a)-2hf=22-1.35=21.65mmddf(b)=d(b)+2hf=66+1.35=67.35mm(4)齿宽b由文献2表18-9上选取=0.75f(c)=d(c)-2hf=22-1.35=21.65mm齿根高hf=(ha+c*)*m=1.25m=1.35b(a严*d(a)=0.75X22=16.5mmb(c)=b(a)=16.5mmb(b)=16

49、.5-(5-10)=16.5-5=11.5mm(5)中心距a对于不变位或高变位的啮合传动，因其节圆与分度圆相重合，则啮合齿轮副的中心距为：1、ac为外啮合齿轮副aac=m/2(Za+Zc)=1.1/2X(22+22)=24.2mm2、bc为内啮合齿轮副a,c=m/2(za+zb)=1.1/2X(66-22)=24.2mm表4-3行星齿轮传动几何参数表中心轮a行星轮c内齿圈b模数m齿数z分度圆直径d齿顶圆直径da齿根圆直径df齿宽b1.1202224.221.616.51.1202224.221.616.51.1206663.867.311.5中心距aaac=24.2mmabc=24.2mm44

50、4行星齿轮传动的配齿计算(1)传动比要求iOH=1+Zb/Za可得1+Zb/Za=1+66/22=4=iOH所以中心轮a和内齿轮b的齿数满足给定传动比的要求。(2)保证中心轮、内齿轮和行星架轴线重合一同心条件为保证行星轮Zg与两个中心轮Za、Zb同时正确啮合，要求外啮合齿轮ac的中心距等于内啮合齿轮bc的中心距，即(aa)_c=(aw)b_c称为同轴条件。对于非变位或高度变位传动，有m/2(Za+Zc)=m/2(zb-Zc)得Zc=(Zb-Za)/2=(66-22)/2=22(3)保证多个行星轮均布装入两个中心轮的齿间一安装条件相邻两个行星轮所夹的中心角和=2n/nw中心轮a相应转过护1角，申

51、1角必须等于中心轮a转过Y个(整数)齿所对的中心角,即=丫*2n/Za,式中2n/Za为中心轮a转过一个齿(周节)所对的中心角。ip=n/nHiH=1+Zb/Za将咒和H代入上式，有2n*Y/ZJ/2n/nw=1+Zb/Za经整理后Y=Za+Zb=(22+22)/2=22满足两中心轮的齿数和应为行星轮数目的整数倍的装配条件。(4)保证相邻两行星轮的齿顶不相碰一邻接条件在行星传动中，为保证两相邻行星轮的齿顶不致相碰，相邻两行星轮的中心距应大于两轮齿顶圆半径之和，如图4-2所示-一-,.J-e/:一厂上/-一图4-2行星齿轮可得l=2aw*sinwennJ血人l=2*2/m*(za+zc)*sin

52、60=393/2m(da)c=d+2d=17m满足邻接条件。445齿轮传动强度的校核计算(一)齿面接触强度的校核计算(1)强度条件校核齿面接触应力的强度条件：大小齿轮的计算接触应力中的较大crH值均应不大于其相应的许用接触应力为bHp，即bHSHlim由文献2表611可得SHli冷1-3所以SH1.3bH1=bH0JKAKVKHpKHa1KHP2(2)齿面接触应力crH务2CTH0=bH0JKAKVKH=ZHZEP虾|_|32心2KHP行星轮间载荷分配不均匀系数，由文献2，7-13得KHa1=KKHa2=KFa2=1.2=1.1KA使用系数，由文献2表6-7上选取KA=1Kv动载荷系数，由文献

53、2表6-6上可得Kv=1.02Kp齿向载荷分布系数，对于接触情况良好的齿轮副可取Kp=1HHKHa、KFa齿间载荷分配系数，由文献2表6-9上查得Fa1-1），由文献2图7-19上得KKHP=1+0.5（KHH=1.5厂Hp/Hp所以KHp1=1+0.5（K；p-1）=1+0.5X（1.5-1）=1.25同上KHP2=1.75ZH节点区域系数，由文献2图6-9上查得ZH=2.06ZE弹性系数，由文献2图6-12上查得ZE=1.605Z送一重合度系数，由文献2图6-10上查得=0.82Zp螺旋角系数，Zp=JcosP=1(3)许用接触应力为CTHP许用接触应力可按下式计算，即=HpcyHliml

54、im/SHlim*=630MpaZNTZLZVZRZWZXHlim试验齿的接触疲劳极限，由文献2图6-116-15上查得SHlm、FHlm最小安全系数，由文献2图6-11上可得SHlm=1.5、Fwlm=2ZNT接触强度计算的寿命系数，由文献2图6-11上查得ZNT=1.38Zw齿面工作硬化系数，由文献2图6-20上查得Zw=1.2乙一接触强度计算的尺寸系数，由文献2图6-21上查得乙=1所以_1327352町0=ZHZEZ2ZpjFt/abxu1/u=2.06X1.605X0.82X1XJ=6.94CH1HKAKVKHpKHa1KHP2=6.94X1X1.02X1X1.1X1.25=8.43

55、bH2=可0JKAKVKHpKHa2KHP2=6.94XJx1.02C1X1.2%1.75=8.95/SZZZZZZHp=limHlimNTLVRwx=630/1.3X1.38X0.9X0.95X0.82X1.2=453.5所以CTHECTHP齿面接触强度校核合格。(二)齿根弯曲强度的校核计算(1)强度条件由文献2,8-24得出CTF女口CTF兰crF校核合格。(2)齿根应力crFF0KAKVKFPKKFP升0YFaYsaYpbmnYF齿形系数，由文献2表6-12上得YFa=3.15,YFg=2.7,丫尸匕=2.29;Ys修正系数，由文献2表6-13上得Ysa=1.49,论g=1.58,丫,=

56、1.74;【升许用弯曲应力,由文献2图8-24上得bFiimi=190MPabFiim-=168MPa;由文献2表89得SF=1.3,由图825得YN1=YN2=1，由文献2,8-14得升1=YNi*bFiimi/SF=190/1.5=112MPaFl=YN2FNm2/SF=168/1.5=135.6MPabF1=2K1/bm2Za*YFaYsa=(2X1.1X298.4/13.5X0.92X15)X3.15X1.49=18.75MpaCVP/n=（118107）30.2x0.98/720即d5.6mm(3)确定各轴段的直径轴段1(外端)直径最少d1=5.6mm考虑到轴在整个减速离合器中的安装

57、所必须满足的条件,初定(从右至左)d1=9mmd2=8mm,d3=12mm,d4=10mm,dg=8mm,d6=12mm,d7=8mmidg=12mm,dg=24.2mm(4)确定各轴段的长度齿轮轮廓宽度为24.2mm为保证达到轴于行星齿轮安装的技术要求及轴在整个减速离合器中所必须满足的安装条件，初定：L=98mm,L1=11mm,L2=2.5mm,L3=15mm,L4=4mm,L5=2mm,L6=37mm,L7=2.5mm,=8.5,L9=17mm按设计结果画出轴的结构草图:图4-3输入轴简图(5)校核轴a）受力分析图I-.11._J-F-E二?一厂一111.ri-i1111111.：:d1

58、111H1T图4-4输入轴受力分析图（a）水平面弯矩图（b）垂直面内的弯矩图（C）合成弯矩图（d）转矩图圆周力:Ft=2T1/4=2X298.4/13.5=44.2N径向力:法向力:0Fr=Ftgana=44.2Xtan20=16.1NFn=Ft/cosa=44.2/cos200=47.04Nb）作水平面内弯矩图（4-4a）。支点反力为：FH=Ft/2=22.1N,弯矩为:MH1=22.1X77.95/2=861.35NmmMH2=22.1X29.05/2=321Nmmc）作垂直面内的弯矩图（4-4b），支点反力为：Fv=Fr/2=8.04N,弯矩为:Mv1=8.04X77.95/2=313.

59、5NmmMv2=8.04X29.05/2=116.78Nmmd）作合成弯矩图（4-4c）:MJMHJ+Mf1=J861.352+313.52=994.45NmmM2=JMH2+M；2=j3212+116.782=370.6Nmme）作转矩图（4-4d）:T=9549R/n=9549X0.15/1600=0.8952Nm=895.2Nmmf）求当量弯矩Me1/M；H(aT)2994.45(0.895.2)2=1130.23NmmMe2=JM；+(aT)2=J370.62+(0.6天895.2)2=652.566Nmmcre1cre2g)校核强度=Me1/W=1130.23/0.1d；=1130.

60、23/0.1X123=6.54Mpa33=Me2/W=652.566/0.1d4=652.566/0.1X11=4.9Mpa所以满足becVP/n=(118107)?0.247/720(1-0.64)即d6.8mm（3）确定各轴段的直径轴段1（外端）直径最少d6=8mm考虑到轴在整个减速离合器中的安装所必须满足的条件，初定：（从右至左）di=12mmd2=d4=10mm,d3=d5=d7=12mm,de=8mm（4）确定各轴段的长度齿轮轮廓宽度为20.5mm为保证达到轴于行星齿轮安装的技术要求及轴在整个减速离合器中所必须满足的安装条件，初定：L3=50.3mm,L4=2mm,L5=15.8mm