波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、 1緒論 1.1課題研究目的及意義 （1）對(duì)大學(xué)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行綜合性的運(yùn)用，加深對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其它有關(guān)選修課程的認(rèn)識(shí)及在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用。 （2）掌握波輪式洗衣機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般方法，了解和熟悉波輪式洗衣機(jī)的工作原理，對(duì)傳動(dòng)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，鍛煉正確獨(dú)立的設(shè)計(jì)思想和分析問題、解決問題的能力，特別是總體設(shè)計(jì)和計(jì)算的能力。 （3）通過了解設(shè)計(jì)波輪式洗衣機(jī)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，了解國內(nèi)波輪式洗衣機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，鍛煉了計(jì)算、查閱工具書、電腦繪圖、機(jī)械設(shè)計(jì)等能力，培養(yǎng)波輪式洗衣機(jī)的基本技能。 （4） 通過對(duì)波輪式洗衣機(jī)的研究并查閱了解多種制圖軟件，熟練掌握及操作制圖軟件CAD，利用已掌握的機(jī)械制圖

2、技能完成波輪式洗衣機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 （5）通過查閱波輪式洗衣機(jī)的相關(guān)資料，可以對(duì)洗衣機(jī)行業(yè)的發(fā)展有新的認(rèn)識(shí)。 1.2波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 隨著社會(huì)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，家用電器也得到了迅速發(fā)展，洗衣機(jī)是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ姷囊环N家電，已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。市場(chǎng)上的洗衣機(jī)有波輪式洗衣機(jī)，滾筒式洗衣機(jī)，攪拌式洗衣機(jī)。其中波輪式洗衣機(jī)是在洗衣機(jī)的桶底裝有一個(gè)圓盤波輪。在波輪的帶動(dòng)下，桶內(nèi)水流形成了時(shí)而右旋時(shí)而左旋的渦流，帶動(dòng)衣物跟著旋轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)，這樣就能將衣物上的臟東西清除掉。 進(jìn)入二十世紀(jì)八十年代后，出現(xiàn)了新型波輪設(shè)計(jì)和新型水流方式：波輪在桶的底部，水流方式一

3、般為正向旋轉(zhuǎn)一至三秒，停零點(diǎn)一至一秒，再反向旋轉(zhuǎn)一至三秒，再停零點(diǎn)一至一秒，這和舊式水流大不一樣，這種方式也是多年的研究成果，有利于各因素之間的平衡，兼顧了洗滌率、磨損率、纏繞狀況、洗滌均勻度等因素。 波輪式洗衣機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是，洗衣速度要比滾筒式洗衣機(jī)的速度快得多。 波輪式洗衣機(jī)憑借著它結(jié)構(gòu)比較簡單，維修方便，洗凈率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)進(jìn)入了千家萬戶。目前我國生產(chǎn)的洗衣機(jī)中波輪式洗衣機(jī)占其中的大多數(shù)，加強(qiáng)對(duì)波輪式洗衣機(jī)的研究顯得尤為重要。本文主要針對(duì)波輪式洗衣機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與研究。 洗衣機(jī)的用途是洗干凈衣服，能否洗干凈衣服則與洗衣機(jī)的洗滌運(yùn)動(dòng)、水的狀態(tài)、洗滌劑的成分及用量以及洗衣服的時(shí)間

4、密切相關(guān)，如何使上述因素有個(gè)最佳的組合，達(dá)到洗凈衣物，減少用水量和時(shí)間，降低能耗和噪音，保護(hù)環(huán)境的目的是我們不得不解決的問題，由此而產(chǎn)生了一系列的技術(shù)，也即洗衣機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)。 水流技術(shù)：目前大部分洗衣機(jī)都采用了瀑布水流，瀑布水流的好處在于加大對(duì)衣物的沖洗，加快了衣物的翻滾，因此可以提高潔凈度。 變頻技術(shù)：變頻技術(shù)應(yīng)用于洗衣機(jī)后，改變了洗衣機(jī)過去單一洗滌、脫水的轉(zhuǎn)速缺陷，使得洗滌、脫水的轉(zhuǎn)速可以隨衣物布料的不同、水位的不同、洗滌時(shí)間的不同而改變。采用變頻技術(shù)的洗衣機(jī)在技術(shù)檔次和產(chǎn)品性能方面比單相感應(yīng)的洗衣機(jī)大大提高了一步。 新材料、新工藝：新材料、新工藝的應(yīng)用主要是為了美化洗衣機(jī)的外觀

5、和使得操作界面更加友好。典型的新材料、新工藝有不銹鋼板、彩板制作箱體等這些新材料、新工藝的應(yīng)用大大改善了產(chǎn)品的外觀和方便了用戶操作。 1.3本課題所解決的主要問題 本文主要針對(duì)全自動(dòng)波輪式洗衣機(jī)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)的組成、電動(dòng)機(jī)參數(shù)的選擇、減速離合器的設(shè)計(jì)及工作原理、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、行星減速器的設(shè)計(jì)以及棘輪棘爪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 2 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)總體設(shè)計(jì)方案 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)主要由洗滌部分、傳動(dòng)部分、操作部分、支撐部分、給排水系統(tǒng)和電器部分組成。其中傳動(dòng)部分是起主要部分。 2.

6、1全自動(dòng)波輪式洗衣機(jī)的組成 圖2-1全自動(dòng)波輪式洗衣機(jī)的組成 2.2波輪式衣機(jī)的工作原理 依靠裝在洗衣機(jī)底部的波輪正、反旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)衣物上下左右不停翻轉(zhuǎn)，使衣物之間，衣物與桶壁之間，在水中進(jìn)行摩擦，在洗滌劑的作用下實(shí)現(xiàn)去污洗凈。波輪式洗衣機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械作用的主要是波輪。它設(shè)置在洗滌桶底，在電動(dòng)機(jī)的作用下，重復(fù)正反旋轉(zhuǎn)，波輪旋轉(zhuǎn)式對(duì)洗滌劑的作用產(chǎn)生了徑向和軸向方向的作用力，軸向分力可以減少衣物與波輪的摩擦，切向分力使洗滌劑產(chǎn)生水平方向的渦流，徑向分力將洗滌劑甩向桶壁，使之沿桶壁上升，造成波輪中心區(qū)的負(fù)壓，因壓力差，四周的液體迅速向下流動(dòng)，以彌補(bǔ)波輪四周的液體，這樣就形成了洗滌桶上下翻滾的流

7、場(chǎng)，從而達(dá)到洗凈衣物的目的。 第三章 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 3.1傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)包括電動(dòng)機(jī)和減速離合器。套筒式全自動(dòng)洗衣機(jī)由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)洗滌狀態(tài)和脫水狀態(tài)。洗滌狀態(tài)波輪的轉(zhuǎn)速約為140~200r/min；脫水狀態(tài)脫水桶轉(zhuǎn)速約為800r/min。需要對(duì)電動(dòng)機(jī)輸出的1370r/min的轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速，以便可以達(dá)到洗滌和脫水不同工作狀態(tài)的需求。完成洗滌和脫水兩種狀態(tài)的工作主要依靠傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)系統(tǒng)的工作示意圖如圖3-1所示。 脫水桶 電動(dòng)機(jī) V帶傳動(dòng) 行星減速器 波輪

8、 圖3-1傳動(dòng)系統(tǒng)的工作示意圖 3.2電機(jī)參數(shù)的選擇 洗衣機(jī)工作時(shí)所需要的動(dòng)力主要是由電動(dòng)機(jī)來提供的。目前我國多數(shù)的套筒式洗衣機(jī)是用一個(gè)電容機(jī)進(jìn)行操作，電動(dòng)機(jī)遵循中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在常用的電容式運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)如表3-1所示。 XDL-90 XDS-90 XDL-120 XDS-120 XDL-180 XDS-180 XDL-250 XDS-250 額定功率/W 90 120 180 250 額定電壓/V 220 額定頻率/Hz 50 滿載電流/A 0.88 1.1 1.54 2.0 滿載轉(zhuǎn)速（

9、r/min） 1370 滿載時(shí)效率 49 52 56 59 功率因數(shù) 0.95 堵轉(zhuǎn)電流/A 2.0 2.5 4.0 5.5 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/N.m 額定轉(zhuǎn)矩/N.m 0.95 0.9 0.8 0.7 最大轉(zhuǎn)矩/N.m 額定轉(zhuǎn)矩/N.m 1.7 1.7 1.7 1.7 表3-1電容式運(yùn)轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù) 3.3減速離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理 先前設(shè)計(jì)的小波輪全自動(dòng)洗衣機(jī)的離合器不具備減速功能，因而洗衣機(jī)在兩種不同的工作狀態(tài)下轉(zhuǎn)速一致。新型全自動(dòng)洗衣機(jī)的離合器都具有減速功能，稱為減速離合器。目前主要有兩種減速離合器，一種是單相軸承式減速離合器，一種

10、是帶制動(dòng)式減速離合器。本設(shè)計(jì)主要采取單相軸承式減速離合器。 單相軸承式減速離合器主要包括離合器和行星減速器兩部分。 行星減速器與離合器通過齒形花鍵連接在一起。其結(jié)構(gòu)如波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)裝配圖。 3.3.1離合器主要結(jié)構(gòu) 如圖3-2所示。 （1） 圖3-2全自動(dòng)洗衣機(jī)離合器結(jié)構(gòu)圖 1-輸入軸 2-螺母 3-帶輪 4-方絲離合器 5-棘輪 6-棘爪 7-撥叉 8-單相滾針軸承 9-剎車裝置外套 10-剎車扭簧 11、12-密封圈 13-支架 14-離合外罩 15-剎車帶 16-剎車盤 17-十字軸套

11、 18-脫水軸 19-支撐架 20-離合套 21-拉桿 如圖3-2所示，離合器的中部的兩根軸分別是輸入軸1和脫水軸18。離合套和帶輪的內(nèi)孔為方孔，輸入軸的下端為四方形，使輸入軸與離合套即方孔與方軸形成緊密配合，螺母2將帶輪，和離合套固定在輸入軸上，所以帶輪，離合套和輸入軸即連為一體。 洗滌狀態(tài)時(shí)，脫水軸不轉(zhuǎn)；脫水狀態(tài)時(shí)，帶輪的高速直接由脫水軸傳遞給脫水桶，來實(shí)現(xiàn)脫水功能。 方絲離合器4是實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)洗滌和脫水兩種不同工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換的主要部件。方絲離合器的工作原理為：方絲彈簧的形狀呈錐形，下端幾圈的直徑比上端略小，自由狀態(tài)時(shí)，方絲離合器緊貼離合套和脫水軸的外壁。方絲離合器“合”時(shí)

12、的狀態(tài)：帶輪帶動(dòng)離合套向彈簧旋緊時(shí)，方絲離合器緊貼離合套和脫水軸上，從而脫水軸一同跟隨旋轉(zhuǎn)。即帶輪的轉(zhuǎn)速直接傳遞給脫水軸。方絲離合器“離”時(shí)的狀態(tài)：在洗滌時(shí)，方絲離合彈簧向反方向旋松，使內(nèi)徑變大，從而與離合套與脫水軸脫離接觸。當(dāng)帶輪帶動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，脫水軸靜止不動(dòng)，實(shí)現(xiàn)洗滌狀態(tài)時(shí)離合套與帶輪和輸入軸為一體。 方絲離合彈簧的旋松是由棘輪與棘爪機(jī)構(gòu)控制實(shí)現(xiàn)的。其原理如圖3-3所示。 圖3-3 離合棘輪工作原理圖 1-方絲離合彈簧 2-彈簧卡 3-棘輪 4-棘輪卡槽 5-棘爪 圖3-2中的8是單相滾針軸承部件，單相滾針軸承的工作原理及在洗衣機(jī)中的作用：（1）安裝結(jié)構(gòu)：單

13、向滾針的內(nèi)圈與脫水軸18相接觸，外圈與齒輪軸承過盈配合，齒輪軸承鉗在支架19中。支撐架由螺栓和離合器外罩14固定在一起。（2）單向滾針軸承的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊，徑向面積小，外圈工作面為楔形，所以只準(zhǔn)許一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。在單向滾針軸承的作用用下，脫水軸只能向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。（3）當(dāng)脫水軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾針落入楔形槽的大端中，此時(shí)脫水軸可順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。而脫水軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則滾針則卡在楔形槽的小端中，這時(shí)脫水軸無法轉(zhuǎn)動(dòng)。（4）單向滾針的作用就是控制脫水軸只能朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 剎車裝置：（1）脫水軸與十字軸套用兩顆緊定螺釘連接在一起，十字軸套又與剎車盤16連接在一起，也即脫水軸與剎車盤固連在一起。剎車裝置外

14、罩9安裝在脫水軸18上，為間隙配合，它對(duì)脫水軸的作用由剎車扭簧10控制，剎車扭簧10套在剎車裝置外罩9的外圓上。由排水電磁閥帶動(dòng)拉桿控制剎車扭簧的狀態(tài)。剎車扭簧的工作原理。 洗滌時(shí)：排水電磁閥斷電，剎車扭簧處于自由旋緊的狀態(tài)。當(dāng)脫水軸18順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，剛性剎車帶緊緊抱住剎車盤16，即剎車盤、剎車帶、以及剎車裝置外罩9都將一起順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。剎車裝置外罩9在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的過程中，剎車扭簧10將被迅速卡緊，強(qiáng)大的摩擦力使剎車裝置無法運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，剎車帶15與剎車盤將發(fā)生劇烈摩擦，對(duì)脫水軸18產(chǎn)生制動(dòng)作用，防止脫水桶產(chǎn)生跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。脫水時(shí)：排水閥通電，排水電磁閥帶動(dòng)拉桿使剎車扭簧處于放松狀態(tài)，由于剎車裝置外

15、罩9在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過程中，與旋松的剎車扭簧間可以自由滑動(dòng)，剎車不起作用，完成脫水功能。 3.3.2行星減速器結(jié)構(gòu) 減速器結(jié)構(gòu)如圖3-4所示 圖3-4減速器結(jié)構(gòu) 用螺釘將減速器的外8與減速器的底蓋10緊固在一起， 然后安裝在法蘭盤12上，鎖緊塊13將法蘭盤12和脫水軸2固定在一起，法蘭盤12與脫水桶聯(lián)接在一起，所以減速器外罩8、減速器底蓋10、法蘭盤12與脫水桶成一整體。減速器和脫水軸2安裝時(shí)的同心度由速器底蓋10的上、下兩個(gè)止口來保證。輸入軸1是行星減速器的動(dòng)力傳入軸。行星輪4共有4個(gè)，與中心輪11和內(nèi)齒圈6相嚙合。圓周卡槽將內(nèi)齒圈6卡在減速器底蓋10上，使兩者成為一體。行星

16、輪4通過行星輪銷軸5安裝在行星架7上，行星輪4繞中心輪公轉(zhuǎn)時(shí)，行星架7將一起旋轉(zhuǎn)。波輪軸9兩端都加工成齒形花鍵，其下端與行星架7聯(lián)接，上端與波輪相聯(lián)，從而使波輪以低速旋轉(zhuǎn)洗滌衣物。 3.3.3離合減速器的工作原理 減速離合器脫水時(shí)的狀態(tài)及裝配關(guān)系如圖3-5所示，脫水時(shí)，排水電磁鐵通電吸合，牽引拉桿移動(dòng)約13mm，排水閥將開啟。拉桿在帶動(dòng)閥門開啟的同時(shí)，一方面撥動(dòng)旋松剎車彈簧，使其松開剎車裝置外罩，這時(shí)剎車盤隨脫水軸5一起轉(zhuǎn)動(dòng)，剎車不起作用；另一方面又推動(dòng)撥叉旋轉(zhuǎn)，致使棘爪18脫開棘輪4，棘輪被放松，方絲離合彈簧3在自身的作用力下回到自由旋緊狀態(tài)，這時(shí)也就抱緊了離合套2。大帶輪l在脫水時(shí)是順

17、時(shí)針旋轉(zhuǎn)的，由于摩擦力的作用，方絲離合彈簧3將會(huì)越抱越緊。這樣脫水軸5就和離合套2聯(lián)在一起，跟隨大帶輪1一起做高速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于此時(shí)脫水軸5做順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，和單向滾針軸承7的運(yùn)動(dòng)方向一致，因此單向滾針軸承7對(duì)它的運(yùn)動(dòng)無限制。由于脫水軸5通過鎖緊塊與法蘭盤9聯(lián)接，而內(nèi)桶12與行星減速器10均固定在法蘭盤9上，所以脫水軸5帶動(dòng)內(nèi)桶12以及減速器內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速，與輸入軸帶動(dòng)減速器中心輪的轉(zhuǎn)速相同，這樣致使行星輪無法自轉(zhuǎn)而只能公轉(zhuǎn)，從而行星架的轉(zhuǎn)速與脫水軸是一樣的，即波輪與脫水桶以等速旋轉(zhuǎn)，保證了脫水桶內(nèi)的衣物不會(huì)發(fā)生拉傷。 脫水狀態(tài)傳動(dòng)路線是：電動(dòng)機(jī)→小帶輪→大帶輪l→輸入軸6→離合套2→方絲 離合彈簧

18、3→脫水軸5→法蘭盤9→內(nèi)桶12。由于電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速只經(jīng)帶輪一級(jí)減速．所以內(nèi)桶速較高，約680～800r／min。 圖3-5 脫水工作狀態(tài)示意圖 1-大帶輪 2-離合套 3-方絲離合器 4-棘輪 5-脫水軸 6-輸入軸 7-單相滾針軸承 8-剎車裝置 9-法蘭盤 10-減速器 11-波輪 12-內(nèi)桶 13-緊固螺釘 14-外筒 15-密封圈 16-剎車扭簧 17-離合器外罩 18-棘爪 洗滌狀態(tài)下，排水電磁鐵斷電，排水閥關(guān)閉，拉桿復(fù)位。這時(shí)剎車扭簧16被恢復(fù)到自然旋緊狀態(tài)，扭簧抱緊剎車裝置外罩，剎車裝置8起作用；同時(shí)撥叉回轉(zhuǎn)復(fù)位，棘爪18伸入棘輪4，將棘輪撥過一個(gè)角度，方絲離合彈

19、簧3被旋松，其下端與離臺(tái)套2脫離，這時(shí)離合套只是隨輸入軸空轉(zhuǎn)。大帶輪1帶動(dòng)輸入軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)行星減速器減速后，帶動(dòng)波輪軸11轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)洗滌功能。輸入軸至波輪軸的傳動(dòng)稱為二級(jí)減速，其工作過程為：輸人軸通過中心輪驅(qū)動(dòng)行星輪，行星輪既繞自己的軸自轉(zhuǎn)又沿著內(nèi)齒圈繞輸人軸公轉(zhuǎn)，因?yàn)樾行禽喒潭ㄔ谛行羌苌?，所以行星輪的公轉(zhuǎn)也 將帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)；行星架以花鍵孔與波輪軸下端的花鍵相聯(lián)接，帶動(dòng)波輪軸和波輪 轉(zhuǎn)動(dòng)。行星減速器的減速比i計(jì)算公式為：i=1+內(nèi)齒圈齒數(shù)／中心輪齒數(shù)。 洗滌狀態(tài)傳動(dòng)路線是：電動(dòng)機(jī)→小帶輪→大帶輪l→輸入軸6→中心輪→行星輪 →行星架→波輪軸11→波輪。其間，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速經(jīng)帶輪一級(jí)減速后

20、，再經(jīng)減速比約為4的行星減速器減速，所以轉(zhuǎn)速約為140～200r／min。 圖3-6 洗滌工作狀態(tài)示意圖 1-大帶輪 2-離合套 3-方絲離合器 4-棘輪 5-脫水軸 6-輸入軸 7-單相滾針軸承 8-剎車裝置 9-法蘭盤 10-減速器 11-波輪 12-內(nèi)桶 13-緊固螺釘 14-外筒 15-密封圈 16-剎車扭簧 17-離合器外罩 18-棘爪 4 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要包括：方案的設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)選用、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)、行星減速器設(shè)計(jì)等。 4.1方案的設(shè)計(jì) 波輪式洗衣機(jī)常用布局為輸入軸布置在內(nèi)筒的中心處，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)基本上同軸布置，

21、電動(dòng)機(jī)偏置在一邊，為了保持平衡，可將排水電磁閥和排水管與電動(dòng)機(jī)對(duì)稱布置，必要時(shí)可加平衡塊。有設(shè)計(jì)任務(wù)要求內(nèi)筒直徑為400mm，則外側(cè)桶直徑約為470mm，電動(dòng)機(jī)與洗滌軸之間的距離約為150mm左右，且選擇帶輪作為一級(jí)減速器。 4.2V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算 帶傳動(dòng)的有優(yōu)點(diǎn)有：結(jié)構(gòu)簡單成本低，使用維護(hù)方便；具有良好的撓性和彈性，能緩沖、吸震、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、噪音??；過載時(shí)會(huì)發(fā)生打滑現(xiàn)象，防止零部件的損壞。選擇V帶作為一級(jí)減速器，因?yàn)閂帶的橫截面成等腰梯形，傳動(dòng)時(shí)V帶的兩個(gè)側(cè)面和輪槽接觸。槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)緊湊，所以選擇V帶作為第一級(jí)降速。 參照表初步選擇電

22、動(dòng)機(jī)功率P為250w，洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速為180r/min，脫水轉(zhuǎn)速為720r/min，則傳動(dòng)比為： i===1.9 （1）確定計(jì)算功率 計(jì)算功率Pca是根據(jù)傳遞的功率P和帶的工作條件而決定的 Pca=KAP 式中：Pca——計(jì)算功率，KW； KA——工作情況系數(shù)，見表4-1； P——所需傳遞的額定功率。 表4-1 工作情況系數(shù)KA 工況 KA 空、輕載啟動(dòng) 重載啟動(dòng) 每天工作小時(shí)數(shù)/h ＜10 10~16 ＞16 ＜10 10~16 ＞16 載荷變動(dòng) 微小 液體攪拌機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)（

23、≤7.5kw）、離心式水泵和壓縮機(jī)、輕負(fù)荷輸送機(jī) 1.0 1.1 1.2 1.1 1.2 1.3 載荷變動(dòng)小 帶式輸送機(jī)（不均勻負(fù)荷）、通風(fēng)機(jī)（＞7.5kw）旋轉(zhuǎn)式水泵和壓縮機(jī)（非離心式）、發(fā)電機(jī)、金屬切削機(jī)床、印刷機(jī)、旋轉(zhuǎn)篩、鋸木機(jī)和木工機(jī)械 1.1 1.2 1.3 1.2 1.3 1.4 載荷變動(dòng)較大 制磚機(jī)、斗式提升機(jī)、往復(fù)式水泵和壓縮機(jī)、起重機(jī)、磨粉機(jī)、沖剪機(jī)床、橡膠機(jī)械、振動(dòng)篩、紡織機(jī)械、重載輸送機(jī) 1.2 1.3

24、 1.4 1.4 1.5 1.6 載荷變動(dòng)很大 破碎機(jī)（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）、磨碎機(jī)（球磨、棒磨、管磨） 1.3 1.4 1.5 1.5 1.6 1.8 表4-1 工作情況系數(shù)KA 由于洗衣機(jī)載荷變動(dòng)小由表4-1選取工作情況系數(shù)KA=1.0 則Pca=KAP=0.25kw （2）選擇V帶的帶型 根據(jù)計(jì)算功率Pca和小帶輪轉(zhuǎn)速n1為1370r/min，以及小帶輪安裝尺寸的大概范圍，由圖4-2選取普通V帶Z型。 圖4-2 普通V帶選型圖 （3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑和 在帶傳動(dòng)需要傳遞的功率給定的條

25、件下，減少帶輪的直徑，會(huì)增大傳動(dòng)的有效拉力，從而導(dǎo)致V帶根數(shù)的增加。這樣不僅增大了帶輪的寬度，而且也增大了載荷在V帶之間分配的均勻性。另外帶輪直徑的減少，增加了帶的彎曲應(yīng)力。為了避免彎曲應(yīng)力過大，小帶輪基準(zhǔn)直徑就不能過小。 一般情況下應(yīng)保證：≥（）。 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，根據(jù)表4-3和表4-4，選取=55mm，大于V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑的要求50mm。 大帶輪的基準(zhǔn)直徑為=i=1.955mm=104.5mm，根據(jù)表4-4圓整為=112mm。 槽型 Y Z A B C D E 20 50 75 125 200 355 500 表4-3 V帶輪

26、的最小基準(zhǔn)直徑 帶型 基準(zhǔn)直徑 Y 20、22.4、25、28、31.5、35.5、40、50、56、63、71、80、90、100、112、125 Z 50、56、63、71、75、80、90、100、112、125、132、140、150、160、180、200、224、250、280、315、355、400、500、630 A 75、80、85、90、95、100、106、112、118、125、132、140、150、160、180、200、224、250、280、315、355、400、450、500、560、630、710、800 B 125、132、140

27、、150、160、170、180、200、224、250、280、315、355、400、450、500、560、600、630、710、750、800、900、1000、1120 C 200、212、224、236、250、265、280、300、315、335、355、400、450、500、560、600、630、710、750、800、900、1000、1120、1250、1400、1600、2000 D 355、375、400、425、450、475、500、560、600、630、710、750、800、900、1000、1060、1120、1250、1400、1500、1

28、600、1800、2000 E 500、530、600、630、670、710、800、900、1000、1120、1250、1400、1500、1600、1800、2000、2240、2500 表4-4 普通V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列 （4）驗(yàn)算帶的速度V 根據(jù)式v==m/s=3.95m/s 普通V帶的最大帶速=25~30m/s，故滿足要求。 （5）確定中心距a，并選擇V帶的基準(zhǔn)長度Ld 由經(jīng)驗(yàn)公式0.7（+）≤a0≤2（+） 式中為初選的帶傳動(dòng)中心距，mm。 則116.9≤≤334 根據(jù)洗衣機(jī)桶的安裝尺寸，除取=140mm，基準(zhǔn)長度： 由公式=2+（+）+

29、 =2140+（55+106）+mm =548mm 則相應(yīng)的帶長=548mm查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2V帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù)KL選取和548mm相近的標(biāo)準(zhǔn)帶的長度Ld為560mm，則實(shí)際中心距為： a +（Ld-Ld0）/2=140+（560-548）/2=146mm 安裝時(shí)，在結(jié)構(gòu)上保持V帶有一定的張緊力，安裝中心距會(huì)稍有變化。 （6）驗(yàn)算小帶輪上的包角 =180-57.5=157.6＞120 （7）計(jì)算帶的根數(shù)Z 1.計(jì)算單根V帶的額定功率 由=55mm和=1370r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4a 得單根普通V帶的基本額定功率=1.

30、184kw。 根據(jù)=1370r/min，i=1.9，和Z型帶，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-4b 得單根普通V帶額定功率的增量=0.02kw。 根據(jù)表4-5包角修正系數(shù)如下圖所示 小帶輪包角 180 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120 1.00 0.99 0.98 0.96 0.95 0.93 0.91 0.91 0.89 0.88

31、 0.86 0.84 0.82 表4-5 包角修正系數(shù) 查表4-5得包角修正系數(shù)=0.95，查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-2 V帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù)得帶長修正系數(shù)=0.94。 于是單根V帶的額定功率=（+） =(0.184+0.02)0.950.94=0.182 2.計(jì)算V帶的根數(shù)Z Z===1.373 取Z=1。 （8）帶的預(yù)緊力 帶型 Y Z A B C D E q/（kg/m） 0.02 0.06 0.10 0.18 0.30 0.61 0.92 表4-6 V帶單位長度

32、的質(zhì)量 查表4-6得Z型帶的單位長度質(zhì)量q=0.06kg/m，所以 =500 =N=38.1N （9）計(jì)算壓軸力 壓軸力的最小值為 =N=75.1N 4.3帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 帶輪的設(shè)計(jì)要求是質(zhì)量小，分布均勻、工藝性好、無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力、轉(zhuǎn)速高時(shí)要經(jīng)過動(dòng)平衡，與帶接觸的工作表面加工精度要高（表面粗糙度一般為3.2um）以減少帶的磨損,各輪槽的尺寸和角度應(yīng)保持一定的精度，以使載荷分布較為均勻等. 4.3.1材料的選擇，結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì) V帶輪由輪緣，輪轂和鏈接這兩部分的輪輻和腹板組成，其中輪緣用于安裝V帶，輪轂與軸相配合，由于V帶是標(biāo)準(zhǔn)件，所以V帶輪輪緣的尺寸與帶的型號(hào)和帶的根數(shù)

33、有關(guān)。由于v=3.73m/s<30m/s,故選擇帶輪材料為HT200.由小帶輪輪轂直徑 ，小帶輪基準(zhǔn)直徑，即，所以小帶輪采用腹板式帶輪結(jié)構(gòu)，同理，大帶輪采用孔板式結(jié)構(gòu)。 4.3.2 結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計(jì) 由于普通V帶兩側(cè)面間的夾角是40，為了適應(yīng)V帶在帶輪上彎曲時(shí)截面變形而使楔角減小，故規(guī)定普通V帶輪槽角 為32、34、36、38（按帶的型號(hào)及帶輪直徑確定），查《機(jī)械設(shè)計(jì)》2-3，確定小帶輪輪槽角，大帶輪輪槽角 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表2-3得兩帶輪槽型尺寸如下： 根據(jù)V帶參數(shù)之間的關(guān)系，計(jì)算得小帶輪各部分尺寸如下： 大帶輪各部分尺寸如下： 5 行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1

34、方案的確定 家用洗衣機(jī)行星齒輪減速器的工作條件是短期間斷，傳動(dòng)比小，結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小，根據(jù)這些要求，選用具有單齒圈行星輪的型行星齒輪傳動(dòng)較為合理，傳動(dòng)方案簡圖如5-1所示。 圖5-1 a.中心輪g.行星輪b.內(nèi)齒圈H.行星架 5.2基本參數(shù)計(jì)算選擇 a輸入軸與輸出軸的傳動(dòng)比為： b選中心輪和內(nèi)齒圈齒數(shù)：洗滌時(shí)中心輪旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈靜止，中心輪與行星架的傳動(dòng)比按以下公式計(jì)算： 考慮到結(jié)構(gòu)緊湊外廓尺寸小，初選中心輪齒數(shù) =18,由式計(jì)算得內(nèi)齒圈齒數(shù) =54 c算行星輪齒數(shù)：由于洗衣機(jī)工作扭矩不大，

35、為保證行星輪與兩個(gè)中心輪、同時(shí)正確嚙合，要求外嚙合齒輪a—g的中心距等于內(nèi)嚙合齒輪b—g的中心距， 即=,對(duì)于非變位或高度變位傳動(dòng)，有m/2(Za+Zg)=m/2(Zb-Zg),計(jì)算 得 Zg=(Zb-Za)/2 =(54-18)/2 =18 最終確定中心輪齒數(shù)Za為18，內(nèi)齒圈齒數(shù)Zb為54，行星齒輪齒數(shù)Zg為18，實(shí)際傳動(dòng)比為4，洗衣轉(zhuǎn)速為180r/min。 d輪幾何尺寸及嚙合參數(shù)計(jì)算 （1）模數(shù)的確定 按齒根彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù)m，m= 式中算數(shù)系數(shù)，對(duì)于直齒輪傳動(dòng)=12.1，—嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩, —工作情況系數(shù)，查表取=1 —綜合系數(shù)，查表取=2

36、 —計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)，取=1.85 —小齒輪齒形系數(shù)，查表取=2.87 —齒輪副中小齒輪齒數(shù)， —試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限，查圖取 m = =12.1* =0.77 取m=0.9 （2）分度圓直徑的確定 （3）齒頂圓直徑的確定 外嚙合 內(nèi)嚙合,所以 （4）齒根圓直徑的確定 齒根高，計(jì)算齒根圓直徑得： （5）基圓直徑的確定 取壓力角a=20,根據(jù)式得： （6）齒寬的確定 查表取齒寬系數(shù)=1，計(jì)算齒寬得： 不變位或高變位的嚙合傳動(dòng), 節(jié)圓與分度圓重合,由此計(jì)算嚙合齒輪副的中為

37、： 外嚙合齒輪副中心距 內(nèi)嚙合齒輪副中心距 以上計(jì)算整理如下表： 中心輪a 行星輪g 內(nèi)齒圈b 模數(shù)m 0.9 0.9 0.9 齒數(shù)z 18 18 54 分度圓直徑d 16.2 16.2 48.6 基圓直徑 15.22 15.22 45.67 齒頂圓直徑 18.0 18.0 47.04 齒根圓直徑 13.95 13.95 50.85 齒寬b 16.2 21.2 11.2 中心距a , 表5-1行星齒輪傳動(dòng)基本參數(shù) 5.3配條件的驗(yàn)算 a鄰接條件： 按公式驗(yàn)算鄰接條件18.0mm<21

38、6.2sin180/3=28.06mm，滿足鄰接條件。 b同心條件： 按公式驗(yàn)算該行星齒輪傳動(dòng)的同心條件，代入數(shù)據(jù)得（18+18）/cos20=(54-18)/cos20=38.34，即滿足同心條件。 c安裝條件 所以滿足安裝條件. 5.4 行星齒輪傳動(dòng)彎曲強(qiáng)度校核 由于型行星齒輪傳動(dòng)時(shí)工作條件是短期間斷，且具有結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小傳動(dòng)比小的特點(diǎn)，只需校核其齒根彎曲強(qiáng)度即可。 5.4.1 選擇齒輪材料及精度等級(jí) 齒輪材料的選用原則是：既要滿足性能要求，保證齒輪傳動(dòng)的工作可靠安全， 要使其生產(chǎn)成本較低，根據(jù)這些要求和洗衣機(jī)行星齒輪傳動(dòng)功率及載荷特點(diǎn)，心輪選用45號(hào)鋼

39、，調(diào)質(zhì)處理，硬度為229-286HBW，取270HBW，精度取7級(jí)行，輪g選45鋼調(diào)質(zhì)處理，精度為7級(jí)，中心輪選擇高強(qiáng)度耐沖擊的聚甲醛塑料。 5.4.2 確定許用應(yīng)力 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖4.21-3得， 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表4-10取，查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖4.22取 尺寸系數(shù) 使用系數(shù)按中等沖擊查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表4-4得，動(dòng)載系數(shù)查《行 星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》取，齒向載荷分布不均勻系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖4.12取，嚙合齒對(duì)間載荷分配系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表4-5取 行星輪間載荷分配系數(shù)，齒形系數(shù)由《行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》圖6-22查得，，應(yīng)力修正系數(shù)由《行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》圖6-24查得，，重合度系數(shù)，

40、螺旋角系數(shù)由《行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)》圖6-25查得 根據(jù)公式 計(jì)算得， 外嚙合的兩齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。 6 棘輪棘爪的設(shè)計(jì) 6.1 棘輪材料的選擇 安裝在洗衣機(jī)減速離合器下部方孔離合套和脫水下半軸上的棘輪主要起配合其他部件使脫水軸和洗滌主動(dòng)軸連為一體的作用，工作強(qiáng)度不大，強(qiáng)度要求不高，同時(shí)為減輕洗衣機(jī)整體重量，選擇聚甲醛作為棘輪的材料。 6.2 .棘輪結(jié)構(gòu)尺寸的確定 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》知，對(duì)于一般的棘輪機(jī)構(gòu)，棘爪每次至少要撥動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，即棘爪的轉(zhuǎn)角應(yīng)大于棘輪的齒距角，洗滌時(shí)，必須保證棘爪撥動(dòng)棘輪轉(zhuǎn)過的角度大于19度，棘爪伸入棘輪的深度為4mm-5mm

41、，脫水時(shí)棘爪脫離棘輪1.5mm以上。 據(jù)此，，計(jì)算得，取Z=18，對(duì)于洗衣機(jī)這樣的輕載機(jī)構(gòu)，取模數(shù)m=2.5 頂圓直徑 齒間距 ，根據(jù)減速離合器的安裝要求，可適當(dāng)合理設(shè)計(jì)棘爪長度。 7 結(jié)論 通過這三個(gè)月對(duì)波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使自己對(duì)洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)構(gòu)成以及工作原理有了深入的了解，同時(shí)也掌握了波輪式洗衣機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般方法。在設(shè)計(jì)的過程中，是我對(duì)大學(xué)四年來所學(xué)的專業(yè)知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)踐當(dāng)中，加深了自己對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解程度，從而使得自己更加牢固的掌握專業(yè)知識(shí)。再設(shè)計(jì)的過程中，也提升了查閱資料的能力，也對(duì)以后的學(xué)習(xí)和工作做好準(zhǔn)備。 在

42、整篇論文的設(shè)計(jì)中，我主要針對(duì)波輪式洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)；傳動(dòng)系統(tǒng)的組成，電機(jī)參數(shù)的選擇，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算，傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)及基本參數(shù)的選擇， V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算，帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，行星減速器的設(shè)計(jì)，棘輪棘爪機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行了詳細(xì)的說明。在寫作的過程中也遇到了很多困難，尤其是對(duì)減速離合器的工作原理不太清楚，經(jīng)過查閱相關(guān)資料以及向老師請(qǐng)教才是問題得到了及時(shí)的解決，是自己完全掌握了減速離合器的結(jié)構(gòu)及工作原理。 通過此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，也暴露出來自己的不足之處，比如對(duì)專業(yè)知識(shí)掌握不牢靠，查閱資料的能力不足，缺乏實(shí)踐操作能力。這也提醒我自己在以后的任何情況下都不能松懈，都要努力的學(xué)習(xí)，并結(jié)合實(shí)際

43、的訓(xùn)練，是自己的專業(yè)知識(shí)和技能水平不斷提高，做一個(gè)合格的機(jī)械行業(yè)的工作者。 參考文獻(xiàn) [1] 孫桓.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社,2006. [2] 劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2004. [3] 紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].北京:高等教育出版社,2006. [7]尹志強(qiáng)主編，《機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》，機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [2]劉午平主編，李坤濤編著，《小家電與洗衣機(jī)修理—從入門到精通》，國防工業(yè)出版社，2004 [8]劉代祥，《波輪式洗衣機(jī)的參數(shù)設(shè)計(jì)》 [10]龔利紅，劉曉軍主編，《機(jī)械設(shè)計(jì)公式及應(yīng)用實(shí)例》，化學(xué)工業(yè)出版社，2011 致 謝 最后，我要深深的感謝我的論文指導(dǎo)老師孫曉燕，孫老師一直從論文的選題，開題報(bào)告，論文主題的設(shè)計(jì)計(jì)算以及圖紙的繪制對(duì)我耐心的指導(dǎo)和講解。由于自己經(jīng)驗(yàn)的缺乏，如果沒有孫老師的細(xì)心指導(dǎo)，是不可能順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的，。除了敬佩孫老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。最后還要感謝大學(xué)四年來所有教導(dǎo)過我的老師，在他們的教誨下，我掌握了專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，為我以后的揚(yáng)帆遠(yuǎn)航注入了動(dòng)力。