波轮式洗衣机的机械传动系统设计

IV绪论洗衣机已经成为日常生活中不可或缺的一样家用电器。现当代全球经济的多元化发展和人们日益增长的生活高质量需求，对洗衣机多样性的功能与造型便也提出了更多的要求。洗衣机随着工艺技术和制造水平的进步升级在逐步走向智能化，同时，世界经济逐渐走向全球化的趋势下也一定程度上促进了洗衣机的升级转型。向功能更加人性化，价格更加低廉化，控制更加智能化的方向前进。因此，全自动洗衣机在家电市场上占据着主导地位，而模糊操控是人工智能领域重要的发展趋向，采用模糊控制的技术的全自动洗衣机，根据衣物重量、材质、污渍状况自动由计算机进行洗衣参数的设置，并可在洗涤的过程中判断污渍的清洁情况，自动优化洗涤方案，以达到优质的洗涤效果。就目前为止我国消费市场上主要是波轮型与滚筒型洗衣机，并且波轮型洗衣机是社会上大部分家庭的首要选择。通常来讲，波轮型全自动化洗衣机带有洗涤衣物、脱水甩干、水位全自动化控制功能，不仅具有构造简易、洗涤干净、功能多样、耗能少、性价比高等优点。波轮式洗衣机的波轮都是安装在内筒底部，通过电动机驱动与减速装置从而对波轮进行速度控制。波轮洗衣机的内筒为带有加强筋和匀称分布的小孔的网状结构。洗衣机的发展前景全自动化洗衣机的普及主要体现在洗涤形式的变动。对以往只注重提高注水的速度、增多衣物与内壁的摩擦力度等机械式的优化。对于现在而言，伴随着技术的提高，使超声波、电解水、臭氧、蒸汽洗涤和高温消毒等技术融入到洗衣机里。提高洗衣机洗涤时对衣物的洁净消毒功能，改变以往单纯通过洗涤液的化学去污的作用，向更多元、环保的洗涤形式的演变。电解水杀菌、超声波去污、臭氧除味、蒸汽消毒等各种功能深受消费者的喜爱。那自然而然，也带动了洗衣机的发展和消费者的购买浪潮。洗衣机在家庭中逐渐代替手工洗涤，并伴随着网络化、智能化、信息化的社会发展，洗衣机的发展也日新月异，对于洗衣机的未来发展趋势主要有如下几点：智能化：现在洗衣机一般只需按一个键就可自动洗涤衣物。采用的控制方法为模糊控制法，洗衣机会自动设置洗涤参数。目前家电公司主要采用电脑控制洗衣机，自动感知衣物的重量，根据在洗涤过程中感知衣物的污渍情况，自动控制洗涤时间和洗涤力度，随后进行漂洗脱水。相较于波轮洗衣机而言，滚筒洗衣机新增烘干衣物、高温消毒、筒壁自洁等功能。洗衣机利用物联网技术使之可以远程控制，实现对衣物是洗涤情况实时知悉，甚至可以感受自身的空间位置信息，对自身进行工作情况加以分析。以个性化、人性化的设计理念贴近日常生活。节能化：绿色生活，节能减排一直以来都是大众一直所倡导的。洗衣机的设计也必须契合时代的发展理念。通过对洗衣机的合理设计，降低洗衣机的耗能，提高洗衣机的工作效率；加大对洗涤剂和洗涤用水的循环回收加以重复利用，对家庭节约成本开支和绿色经济的践行起到了一定的推动作用。健康化：随着健康生活理念深入大众，对洗衣的功能也更加体现高端化。比如洗衣机内筒的材料的选用安全无毒；改进洗衣机的洗涤程序，使洗涤液在衣物上的清除更加彻底；以及采用臭氧、高温进行杀菌消毒等措施来保障消费者的健康化的要求。大容量和微型化：随着现代家庭人口数量增多，家用电器等物品的多样化发展，这就要求对用户对家庭空间的利用更加充分。因此，对洗衣机的洗衣量和空间占比有了不一样的要求。对于目前市场上主流的洗衣机品牌来说，如美的、小天鹅、海尔、西门子、松下、三星等国内外品牌的洗衣机的洗衣容量普遍都在十公斤以上，对于洗衣机的体积也达到了最优配比。但不管如何，未来洗衣机的发展趋势始终会朝着健康、节能、个性的方向发展。洗衣机的分类一、按自动化标准分类：1、半自动化洗衣机：指洗涤、漂洗和脱水的三个工作程序，其中的任意两个都可以实现程序自动转换的洗衣机；2、全自动化洗衣机：指洗涤过程、漂洗过程和脱水过程三者之间全都可以自动化运行，且不需要人工进行任何干预的洗衣机。二、按内部结构样式分类：1、单筒型洗衣机：只带有单个洗涤筒类的洗衣机，只可以进行洗涤和漂洗，没有脱水功能；2、双筒型洗衣机：有洗涤筒、脱水筒互相独立的洗衣机，此结构洗衣机的洗涤和脱水功能是相互独立的结构，互不干扰。三、按洗涤方式分类：1、波轮型洗衣机：是指通过波轮进行连续单方向的或者固定其顺时针、逆时针方向运转从而进行洗涤全过程的洗衣机；2、滚筒型洗衣机：是指通过滚筒进行连续单方向转动的或者固定其顺时针、逆时针方向运转从而进行洗涤全过程的洗衣机；

传动系统的组成及工作原理波轮式洗衣机的总体结构目前波轮洗衣机的市场容量最大，通常蝶形波轮应用最为广泛。波轮式洗衣机主要采用套筒式结构，即波轮装在内筒的底部。波轮洗衣机目前主要由五大部分组成，分别是控制系统、进排水系统、电动机和传动系统、洗涤和脱水系统、支撑机构组。生产者为了加强洗涤过程中机械构造对衣物的清洁作用，特意把内筒壁设计成带有强韧筋和均匀分布的小孔的网状构造，并采取绕轴运转的方式。外筒灵活性地悬挂在机体外壳上，主要功能是盛水，而且搭配了一套与之相适应的进排水系统，利用带电磁的阀门对洗衣机进、排水的过程达到制衡，外筒则固定于由钢制成的底板上。电动机器、增减速离合器，以及实现动能的构件、具有排水功能电磁阀门等调控部件均安装于筒底底部。电动力和动能传递系统能够提供两种不同的转速，低俗可用于平常洗涤和漂洗过程，高速则更适合用于脱水过程。目前市场上波轮洗衣机电动机洗涤转速在100~300的范围。脱水转速在700~1100的范围。具体结构如图1-1所示：图2-1波轮式全自动洗衣机内部结构示意图传动系统的组成波轮式洗衣机的传动系统设在洗衣机脱水筒底部。传动系统的组成部件一般由电动机、传动带、带轮、减速离合器、波轮等组成。波轮洗衣机的工作状态主要分为洗涤和脱水，而洗衣机在洗涤与脱水的转速各不相同，速度的调节主要是通过洗衣机的传动系统来完成。一般洗涤转速在100-300之间，脱水转速在700-1000。传动系统的具体结构如图2-2所示：图2-2传动系统组成减速离合器的结构及工作原理离合器的一般分为两种，分别是普通离合器和制动式离合器。对于普通离合器它不具备减速功能，因此一般是应用在波轮较小的套筒洗衣机上。而对于制动式离合器，具备相应的制动减速功能，其种类繁多。目前在市场上的大多数波轮洗衣机主要采用的减速离合器分为两种，分别是带制动式和单向轴承式。在本文中，拟采用的是单向轴承式减速离合器。减速离合器的基本结构离合器作为波轮式洗衣机中的主要部件。在洗衣机传动系统中主要是用来切换洗涤和脱水两种工作状态所需要的相应转速，同时在洗衣机完成脱水工作时进行强制刹车。刹车制动离合器包括洗涤轴、脱水轴、行星减速器、制动、转轮、离合套、离合杆等主要部件。它和普通的离合器有差异的同时也是它的优势所在，主要体现在洗涤轴的结构构造上面，洗涤轴作为在刹车制动离合器的组成中的最重要的部分。它的主要结构是由被动洗涤轴和主动洗涤轴两部分组成。每个洗涤轴的上下两端连接着不同的部件或者作为部件使用。如在主动洗涤轴的上端加工成齿轮结构，一般会被用于行星齿轮中的恒星轮。被动洗涤轴的下部分便的通过花键结构与传动架相连；波轮则被安装在被动洗涤轴的上部分。具体结构如图2-3所示：图2-3减速离合器结构图减速离合器的工作原理减速器离合器在洗涤和脱水时的的原理有所差别，它们都主要受到进排水系统中的排水电磁阀的控制。洗涤时，排水电磁阀处于断电状态，则衔铁无磁力，此时拨叉复位，而拨叉下面的棘爪会随之转动，棘轮被影响从而改变成另一个角度，因此，脱水轴下端就不能和洗涤主动轴形成吻合。接着，脱水轴受扭簧还有刹车带作用形成制动。行星齿轮在进行逆时针方向运转过程时洗涤主动轴确在进行相反方向的运转，此时，位于洗涤主动轴上部分的公转，称之为恒星齿轮，这便是洗涤程序的整个工作过程。不过由于主动轴与被动轴之间的运转周期有差异，当被动轴运转一周时，此时主动轴已运转了五周。所以，便能得出洗涤流程的运转路线有以下规律：电动机——带轮——洗涤主动轴——行星齿轮——行星架——洗涤被动轴——波轮。电动机的转速通常频率高，然后会通过带轮和行星齿轮减速器进行两次减速过程，波轮运转频率大约是130。进行脱水程序时排水电磁阀保持通电状态，因此衔铁带有磁性。在开动阀门的时候刹车盘被放开，此时，棘轮放松了棘爪。抱簧随着洗涤主动轴的高频率旋转时随之扭紧。因此促使了离合套与脱水轴的相互啮合。啮合的内齿轮便随着脱水轴进行高频率转动。此时，恒星齿轮、内齿轮、行星齿轮绕恒星齿轮他们之间保持相同的转速。则脱水时的传动路线为：电动机——小带轮——大带轮——输入轴——离合套——抱簧——脱水轴——法兰盘——内筒。在此期间，电动机转速以大小皮带带轮减速，故内筒为高速旋转，转速一般在之间。具体工作原理如图2-4所示：图2-4减速离合器工作原理图

传动装置总体设计传动方案的拟定波轮洗衣机通常只需电动机的选用、带轮、V带、行星齿轮减速器等几个主要零部件的设计。其他零部件的设计可以采用相关行业标准进行零部件的选用。在波轮洗衣机的传动系统中，一般采用的是同轴布置，电动机偏置一边，输入轴则处于内筒的中心。同时考虑到洗衣机的平衡和结构的紧凑，电动机与排水电磁阀、排水管需采用对称布置的原则。根据设计任务书可知：电动机轴与洗涤轴的中心距为200；内筒直径为500，则外筒直径初定为580。在此范围内，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，采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，采用行星齿轮减速器作为第二级减速装置。具体如图3-1所示：图3-1传动系统示意图电动机参数的选择电动机是波轮洗衣机主要部件之一，是工作的动力来源。由于家庭用电都是采用220V的单相交流电，故电动机的选用应遵循家庭用电的额定值。所以，电动机的采用单相异步电动机，工作方式为电容运转式。它的主要优势在于启动扭矩大、功率高、运行平稳等。同时，由于洗衣机在洗涤中需要多次正转与反转。目前洗衣机的转速、电动机功率、内筒直径等基本参数是家电企业的研发人员通过多次实验来设计选型的。表3-1是目前常用的波轮式洗衣机的基本参数的选择情况。表3-1波轮式洗衣机基本参数洗衣机电动机功率内筒直径脱水转速洗衣转速3.81804.52505.02505.53706.0370根据设计任务要求最大洗衣量为5.6，内筒直径为500。参照表3-1选用电动机功率为370，满载时电机转速为1470。本文初步拟定洗涤转速为150，脱水转速为800。传动装置总传动比和传动比分配的计算（1）传动装置总传动比的计算根据行星齿轮减速器的单极传动比最大为13.7，故该行星齿轮减速器可以采用单极行星齿轮传动。（2）分配各级传动比由电机转速和脱水转速可知V带的传动比为；故单极行星齿轮减速器的传动比为：所得出的传动比符合行星齿轮减速器的传动比的范围。

机械传动系统的设计及参数计算V带的设计计算V带传动作为第一级减速装置，是由于它在同样条件下有较大的摩擦力，传动效率高，结构紧凑等特点。参照前文表3-1初步拟定电动机功率=370，洗涤转速为150，脱水转速为800，由前一步计算可知V带的传动比为1.8。（1）计算功率由文献[1]表8-8可知，工作情况系数的数值主要受载荷变动干扰，但由于V带传动过程中所承载的负荷很小，故取载荷系数，则可得：（2）V带带型的选择本文拟采用普通V带，根据文献[1]图8-11的选用条件，V带型号为Z型。（3）齿轮关于主要直径的拟定V带轮直径的最小值为。所以，可初步先确定小带轮的直径QUOTED1=90mm最低值是。由于传动比条件QUOTEi=D1/D2，由此可知带轮的最大直径是QUOTED2=i0D1=2.5×90=225mm根据文献[1]表8-9可确定带的基准直径为：QUOTED2（4）验算带速根据文献[1]表8-7和8-9信息，V带运转的极限速度范围在之间。因此v带运转速度足以达到要求。（5）确定中心距QUOTEa和带长QUOTELd根据文献[1]P154式（8-20）QUOTE0.7（D1+根据任务要求初步确定中心距为QUOTEa0=430mm。根据文献[1]P90式（5-19）得根据文献[1]表8-2选择近似的规定长度：QUOTELd=1400mm。所以真正的中心间隔是：为了提高安装和调整时的契合度，在构造上应该要保持V带具有必要的收缩性，因此中心间隔也会产生改变。QUOTEamax=a（6）查验包角小带轮根据文献[1]式8-25计算：可知：则包角角度QUOTEα1=180°-（7）确定带的根数根据文献[1]P158式8-26得：QUOTEz=PD根据文献[1]表8-2的信息可知v带的修正数据为QUOTEKL=0.96。根据文献[1]表8-4的信息可查证单根V带的额定功率基础值为。根据文献[1]表8-5的信息可知单根V带的额定功率增值为。根据文献[1]表8-6的信息可知包角的修正系数是。QUOTEKα=0.956QUOTEP0=1.064kw则可得QUOTEz=PDP0+∆P（8）确定带的预紧力QUOTEF0根据文献[1]表8-3的数据可知V带长度与质量的占比QUOTEq=0.105kg/m，文献[1]P91式5-22得：QUOTEF0=500P（9）计算压轴力根据文献[1]式8-31得：带轮的结构设计带轮的结构设计中，主要考虑的是带轮的材料、结构、轮槽等相关要素，并根据相应的技术条件来确定带轮的几何尺寸、表面粗糙度等基本参数。（1）带轮的材料铸铁常被用作为带轮的制造的原材料，但也有会采用工程塑料、铝合金等。一般而言，带轮的轮毂、腹板、轮辐有较好的表面粗糙度，以延长V带的使用年限。带轮的铸造应力应尽量小且分布均匀，铸造过程中不可以出现气孔、砂眼、裂缝等缺陷，以增加带轮的刚度和硬度，从而满足条件要求。在本文设计中，拟用灰铸铁作为带轮的材料。（2）带轮的结构带轮结构的设计时首先应考虑带轮的基准直径的值在哪个范围内。依据不同的值采用不同的结构形式。带轮结构形式分为实心式、孔板式、腹板式、轮辐式四种。带轮选用的基准直径范围依次为、、、。本文设计中，主动轮的带轮结构拟采用实心式，从动轮的带轮拟采用孔板式结构。具体结构分别如图4-1和图4-2所示所示：图4-1实心式结构带轮图4-2孔板式结构带轮（3）带轮的轮槽轮槽的槽型应该遵循与V带带型相适应的原则。查的参考文献[1]表8-11，从表中选取出对应的普通Z型V带的相关参数如表4-1所示：表4-1Z型V带轮槽截面尺寸（）槽型条件下的值Z8.52.007.07--（4）带轮的粗糙度本文设计中轮槽的表面粗糙度为。行星齿轮减速器的设计计算轮系结构通常被应用于机械传动部分，通常分为周转轮系和顶轴轮系两种轮系类型。而本文中的行星齿轮就是一种典型的轮系结构，与普通齿轮传动相比，它具备质量轻、体积小、传动比大、传动效率和稳定性高等优势。但相较于优势的体现，它需要较高的制造精度，较好的材料性能且不能大规模生产。通常圆柱齿轮行星减速器的应用范围最广泛。行星齿轮减速器的设计中通常需要考虑的是传动比、齿数、变位方式等、齿轮强调的计算、尺寸结构的设计计算等。根据前文的计算结果可知，洗衣机脱水转速和洗涤转速分别为800和150。行星齿轮中通常采用的是在洗涤状态下进行设计计算，是由于在脱水时波轮和内筒在高速状态下等速旋转的。在本文中，拟采用行星齿轮减速器的型号单极NGW（2K-H）型。NGW行星齿轮的要求与行星轮数目的选择（1）行星齿轮的材料、热处理及工艺的确定1)根据文献[1]的相关资料。齿轮精度的选择通常是根据齿轮的速度和受到的载荷的大小。本文里中心轮a、行星轮g、内齿轮b分别拟采用6级、6级、7级精度。在齿轮的材料选用时，由于中心轮a与多个行星轮啮合，故齿轮材料应该为承载能力较高的45调质钢，并进行表面淬火、渗氮等热处理工艺。在NGW传动中，行星轮g与内齿轮b和中心轮a同时啮合，导致受到的双向弯曲载荷大，故一般选用的材料与中心轮一样。对内齿轮而言，在满足要求且节约成本的前提下，可选用一般性材料，齿面硬度一般进行调质处理即可。2)根据文献[1]中图10-24可得中心轮a的齿根弯曲疲劳极限，行星轮g为，内齿轮b为；由图10-25可得中心轮a、行星轮g的齿面接触疲劳极限都约为，内齿轮的齿面接触疲劳极限为。具体参数值如表4-2所示：表4-2齿轮材料的要求齿轮类型材料热处理工艺表面硬度齿面粗糙度精度等级中心轮a45钢淬火处理50-59HRC6500530行星轮g45钢淬火处理53-58HRC6300530内齿轮b40Cr调质处理261-302HBS7250300（2）行星轮的数目行星轮数目的多少在一定程度上也影响行星齿轮传动的优劣与否。行星传动的稳定性和传动效率会随行星轮的数量的增加而相应提高，但同时也会给行星齿轮的制造增加难度，成本也会提高。综合考虑各种因素的影响，本文拟采用行星轮的数目。行星齿轮的具体结构如图4-3所示：图4-3行星齿轮结构行星齿轮参数的计算（1）传动比的计算行星齿轮的传动比的计算通常与一般传动比的计算方法有所不一样。在本文中，拟采用机构转换法来计算。将内齿轮b固定，则NGW型行星传动比为：（2）初选齿轮齿数根据齿数的选用原则以及文献二表15-5-5初选中心轮齿数为，由式，可得内齿轮的齿数为：，由配齿的同心条件可得行星轮的齿轮数为：此时，实际的传动比为：则传动比误差为：<根据传动比误差条件不大于5%，则该齿轮的齿数符合要求。（3）按齿面接触疲劳强度设计1）用以下公式初算小齿轮的分度圆直径，即：式中：—啮合齿轮副小齿轮的名义转矩，则可根据公式计算得到，即：—齿数比，则=1.63。—使用系数，可查文献[2]表6-7，试取系数=1；—算式系数，因为齿轮副是钢对钢配对，则可取算式系数；—综合系数，查文献[2]表6-5可得到；—接触强度行星轮的载荷分布不均系数，取系数为1；—试验齿轮的接触疲劳极限选取=；—小齿轮齿宽系数，查文献[1]表10-7可取。综上，中心轮a的分度圆直径为：2）计算小齿轮的模数，则取=1。（4）按齿根弯曲疲劳强度设计。根据以下公式可初步计算小齿轮的最小模数，即：式中：—啮合齿轮副小齿轮的名义转矩，有前文可知：=0.695；—使用系数，查表可得=1；—算式系数，在直齿轮传动取=12.2；—综合系数，查表得=2；—计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均系数，选取=1.16；—齿轮副中小齿轮齿数，==16；—小齿轮齿形系数，根据图选取=3.20；—小齿轮齿宽系数，查表得=0.75；—齿轮副中小齿轮齿数，==16；—试验齿轮弯曲疲劳极限选取=195。综上，小齿轮的齿轮模数为：综合上述计算结果可知，取模数=1。（5）计算行星轮与中心轮的中心距取中心距。（6）变位系数的计算1）中心轮a—行星轮g传动计算啮合角，有：式中为齿形角的度数。通常选择的齿轮，是为了标准刀具的选用更文简便。则可得。则可得到传动变位系数为：。中心距变动系数为：。齿顶降低系数为：根据文献[2]图15-5线图法，可查得中心轮a的变位系数，则行星轮g的变位系数。2）内齿轮b—行星轮g传动在内齿轮和行星齿轮的啮合中采用的是高度变位齿轮，因此有：则可求得内齿轮的变位系数为，并且。几何尺寸参数值的计算1）计算各齿轮分度圆直径：2）计算各齿轮的齿顶圆直径：计算齿顶高：外啮合：内啮合：式中为齿顶高系数，取=1。则齿顶圆直径：3）计算各齿轮的齿根圆直径：计算齿根高：外啮合：内啮合：式中为顶隙系数，取=0.25。则可得齿根圆直径：计算各齿轮的齿宽：5）计算各齿轮间的中心距：对于标准及高变位的啮合传动中，由于节圆和分度圆之间相重合，因此，啮合齿轮副的中心距为：a—g外啮合齿轮副的值的计算，即：b—g内啮合齿轮副的值的计算，即：综上所述，行星齿轮尺寸参数具体值如表4-3所示：表4-3行星齿轮的尺寸参数（）参数类型中心轮内齿轮行星轮齿数166826模数111分度圆直径166826齿根圆直径147023齿顶圆直径186628齿宽13.51613.5中心距行星齿轮传动的配齿验算（1）传动比条件根据传动比条件，代入可得：因此，满足传动比的条件要求。（2）同心条件同心条件就是中心轮、内齿轮和行星架三者的轴线处于同一位置。因此，各齿轮的中心距必定相等。即：对于标准及高变位齿轮传动，应满足条件：得：⑶装配条件当中心轮a与内齿轮b的齿数和是行星轮数目的整数倍，则满屋装配条件。即：经计算，满足装配条件，各行星轮能够与两个中兴轮啮合良好。(4)邻接条件在行星齿轮传动中保证行星轮之间互不相碰，须留出预留间隙。满足行星齿轮之间的间隙不小于0.5倍的模数的间隙的条件，即心距L应该大于行星齿轮齿顶圆半径之和，则有：式中，—齿顶高系数；—行星轮g变位系数；—行星轮数量。齿轮强度的校核计算（一）齿面接触疲劳强度的校核计算（1）齿轮齿面的接触应力：（2）许用接触应力为=（3）确定计算载荷由前文计算可知名义转矩，则名义圆周力为：（4）强度条件1)用齿轮接触强度的安全系数来校核计算，行星齿轮大、小齿轮接触安全系数值均应不小于其对应的最小安全系数，即：。2）用齿轮的计算接触应力来校核计算，行星齿轮的大、小齿轮中的较大值均应不大于其对应的许用接触应力为，即：≤。根据文献[3]表6—11可得=1.25，所以，可知>1.25。（5）确定齿面接触疲劳强度计算中每个系数1、使用系数在前文计算小齿轮分度圆直径时，已选取=1.0。2、动载荷系数根据小齿轮与行星架的的节点线的相对速度来确定动载荷系数的值，则：根据文献[3]图6-6可以求得=1.035。3、螺旋线载荷分布系数根据内齿轮与行星轮的相关参数比值的大小来确定，由于齿宽与分度圆直径比值比1小，则取=1。4、齿间载荷分配系数、根据文献[3]表6—9可得==1.12，==1.23。5、行星轮间载荷分配不均匀系数根据文献[3]式7—13可知系数为：则可依据文献[3]图7—19查得=1.52。则求得：。同理可求得=1.75。6、弹性系数根据文献[3]表6—10查得=1.61。7、节点区域系数按下式计算节点区域的系数，且在直齿轮中=0，则：=2.48式中—端面节圆啮合角；—端面压力角。8、螺旋角系数可根据下式计算得到，由于在直齿轮中，则可得：==19、重合度系数重合度系数根据文献[3]可用以下公式来计算，即：10、润滑油馍影响系数、、①润滑剂系数由于采用的是中负荷工业齿轮油，由齿面接触疲劳极限值查文献[3]图6-17可得=0.92。②速度系数由前文已得出值、值并结合文献[3]图6-18求得=0.962。③粗糙度系数由齿面的粗糙度系数、值并结合文献[3]图6-19求得=0.83。11、最小安全系数、根据文献[3]表6-11查得：=1.25，=1.60。12、接触强度计算的寿命系数根据文献[3]图6—11查得=1.26。13、齿面工作硬化系数由于齿面为硬质齿面，根据文献[3]图6—20查得=1.18。14、接触强度计算的尺寸系数当因为尺寸的变化而导致材料的性能变化时需用到尺寸系数，通常是根据实验方法取得，本文中根据文献[3]表6-15取=1.0。（5）计算各项值1、计算接触应力基本值2、计算接触应力值3、计算许用接触应力值由于大、小齿轮的接触应力值远远小于许用接触应力，则齿面接触疲劳强度合格，因此，符合设计要求。（二）齿根弯曲疲劳强度的校核计算(1)齿轮齿根的弯曲应力：（2）齿轮齿根的许用弯曲应力值：（3）强度条件齿根弯曲应力的强度条件的校核，可计算齿根应力值和齿根弯曲强度的安全系数值来进行强度校核。每个行星齿轮中的最大的齿根弯曲应力值都应不大于其对应的许用弯曲应力值，即：≤。②每个行星齿轮中的接触安全系数值都应不小于其对应的最小安全系数，即：。（4）相关系数值的选取1、齿间载荷分配系数、。由前文计算的计算可知，齿间载荷分配系数的计算在齿根弯曲与接触强度中是完全一样的，即：===1.12，==1.23。2、螺旋线载荷分布系数。由前文可知在NGW行星传动中=1，则的值为：==1。同时，根据其原理可得。3、齿廓系数齿廓对名义弯曲应力的影响称为齿廓系数，根据文献[3]表8—12得=3.15，=2.7，=2.29。4、应力修正系数若名义弯曲应力换算为齿根局部应力，则需应力修正系数。根据文献[3]表8—13得=1.49，=1.58，=1.74。5、螺旋角系数在行星齿轮为直齿轮时，有。6、弯曲强度计算的寿命系数根据文献[3]图6—31查得=1.12。7、弯曲强度计算的尺寸系数当因为尺寸的变化而导致材料的性能变化时需用到尺寸系数，通常是根据实验方法或者经验取得，本文中根据文献[3]表6-15取=1.0。8、相对齿根圆角敏感系数当齿轮的材料、几何尺寸对齿根应力的影响相较于实验取得相差较大时，就需考虑该系数。在本文中取=1。9、相对齿根表面状况系数根据文献[3]表6-18的计算公式可得：式中齿根，则：10、弯曲强度安全系数根据文献[3]查表8—9得=1.32。由图8—25得==1。（5）计算各项值1、计算弯曲应力的基本值。2、计算齿根弯曲应力值。3、计算许用齿根弯曲应力值。由计算结果可知，计算许用齿根弯曲应力值远大于大、小齿轮的齿根弯曲应力值，则齿根的弯曲强度校核合格，因此，符合设计要求。最终可以得到齿轮的参数为模数=1，中心轮a的齿数=16，内齿轮b的齿数=68，行星齿轮g的齿数=26，洗涤转速为150r／min，脱水转速为800r／min，实际传动比为5.3。在上述的参数值内，齿轮传动可靠性高，结果符合上述强度要求。行星轮系输入、输出轴的结构设计及校核轴在机器传动中发挥着重要作用。所有回转运动都需要轴才可运行。轴的设计包含轴的结构设计和轴的刚性、强度等。轴的强度是轴性能的优劣主要体现，因此，仅针对轴的结构设计和轴强度的校核两个方面来进行计算即可。（一）行星齿轮减速器输入轴的结构设计（1）确定轴的材料及主要力学性能由于洗衣机传动系统的输入轴受载荷不大以及结合前文已知条件选用45号钢，热处理采用调质处理，根据文献[1]表15-1上选取轴的抗拉强度极限=，许用弯曲应力。（2）初算轴的最小直径根据文献[1]式15—2初算轴的最小直径，即：式中可根据文献[1]表15-3取=108，则可得：在输入轴的最小直径处有外螺纹，通过螺母与大带轮相连以此来传递转矩，轴的另一端与减速器中心轮a相连。（3）轴的结构设计根据结构要求，初步拟定输入轴的示意图，具体如图4-4所示：图4-4输入轴示意图（4）初步拟定每个轴段的直径和长度轴段1(外端)直径最小值为=8.3，由于开有螺纹，轴颈处的直径需扩大。考虑到将轴装配在整个减速离合器中的条件，初定（从右至左）=10=8，=12，=10=12=8，=12，=24。齿轮轮廓宽度为24mm，为了达到轴在行星齿轮中装配的技术要求和轴在整个减速离合器中所必须达到的转调条件，初定：L=9，=10，=2，=16，=4，=2，=36，=2，=8，=17。（5）校核输入轴的强度1、计算各个力的参数值1）圆周力：==2695/10=1392）径向力：==139tan=50.593）法向力：=/cos=139/cos=1472、作水平弯矩图，如图4-51所示：求支点反力：=/2=69.5，则弯矩为：=69.5×45/2=1563=69.5×23.05/2=8003、作垂直弯矩图，如图4-52所示：根据支点反力的值，即=/2=25.29，则弯矩为：=25.29×45/2=569=25.29×23.05/2=291.464、作合成弯矩图，如图4-53所示：=====851.435、作转矩图，如图4-54所示；：T=9549/n=9549×0.18/1600=1074.26图4-5输入轴受力分析图1)水平面弯矩图2)垂直面弯矩图3)合成弯矩图4)转矩图6、求当量弯矩：===1783.76==1067.797、校核轴的强度：=/W=1783.76/0.1=1130.23/0.1×=10.32Mpa=/W=1037.79/0.1=1067.79/0.1×=10.67Mpa由计算结果可知，强度满足=60Mpa的条件，故设计的输入轴满足要求。（二）行星齿轮减速器输出轴的结构设计 （1）确定轴的材料及主要力学性能输出轴选用45号钢，热处理采用正火处理。根据文献[1]表15-1上选取轴的抗拉强度极限=，许用弯曲应力。（2）初算轴的最小轴径由轴的扭转强度知：=Pη=0.25×97.99%=0.245kw根据文献[1]表15-3上得=103～126。则由文献[1]式15—3得d=(103～126)求得：7.2mm（3）轴的结构设计根据结构要求，初步拟定输出轴的结构示意图，具体如图4-5所示：图4-6输出轴简图（4）初步拟定各轴段的直径值根据前文计算可知轴段1(外端)直径=8mm，轴在离合器中应满足相应的装配条件要求。初定轴径(从左至右)=11，=12，=15，=12=10，=8。（5）确定各轴段的长度根据齿轮轮廓宽度为20.5mm，初定：L=116.5，=22，=8，=12，=4，=0，=2，。（6）校核输出轴轴的强度1、计算各个力的参数值。1）圆周力：==2×695/11=126.36N2）径向力：==126.36×tan=45.99N3）法向力：=/cos=126.36/cos=134.47N2、作水平面内弯矩图，如图4-61所示：先求支点反力值，即：=/2=63.18N。则求得弯矩为：=63.18×68.25/2=2156.02=63.18×33.05/2=1044.053、作垂直面弯矩图，如图4-62所示；先求支点反力值，即：=/2=22.995N。则可得弯矩为：=22.995×68.25/2=784.70=22.995×33.05/2=379.994、作合成弯矩图，如图4-63所示：====5、作转矩图，如图4-64所示：=-==0.8952（1+4.2）=465.5图4-7输出轴受力分析图1)水平面内弯矩图2)垂直面内的弯矩图3)合成弯矩图4)转矩图6、求当量弯矩===2311.08==1145.627、校核轴的强度=45.13=6.63由计算结果可知，强度满足=55的条件，故设计的输出轴满足要求。

结论与展望本文是关于波轮式洗衣机的机械传动系统设计。传动机构的组成部分主要是电动机、带轮、减速离合器、行星齿轮等组成。减速离合器作为洗衣机的重要组成部件，是对洗衣机的运转速度加以控制的重要部件。在本文中采用是使用带传动来作为第一级的减速传动机构，同样的，在展开结构的创新化设计时，还必须充分地考虑关于洗衣机构造的紧凑节约、传动可靠等条件。作为第二级的减速机构是采用NGW型单极行星齿轮减速器。这种减速器对于体积和重量方面要求较高，在工作过程中，应尽量减少工作