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畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書
（2008 屆）
新型揉搓式洗衣機(jī)的設(shè)計
學(xué)生姓名 鄭正銳
學(xué) 號 04081133
院 系 工學(xué)院機(jī)電系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師 鞏傳雷
完成日期 2008年5月25日
摘 要
現(xiàn)有的洗衣機(jī)中最為常見的為波輪式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)是依靠波輪的轉(zhuǎn)動來帶動衣物和洗滌液進(jìn)行洗滌；而滾筒式洗衣機(jī)是依靠滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時反向來洗滌衣物。由此可看出，這兩種類型的洗衣機(jī)都是依靠單一的運(yùn)動方式來洗滌衣物，而在此設(shè)計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運(yùn)動方式結(jié)合起來，增加了衣物在豎直方向上的運(yùn)動。使衣物既能像在波輪式洗衣機(jī)中那樣由波輪帶動衣物進(jìn)行洗滌又能像滾筒式洗衣機(jī)那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以像手洗那樣對衣物進(jìn)行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進(jìn)行更為徹底的洗滌。
關(guān)鍵詞：波輪 滾筒 揉搓
英文摘要：The paper tells the relative actions between clothes and water are few in nowadays washing machines. The water moves followed the clothes or the clothes move followed water. The water in side the closes is very hard to exchange with external water. So the inside part of closes could not be washed cleanly. The design gets a type of washing machine which has a rotating plate like waving wheel. The rotating plate makes clothes moving inside water. The rotating plate could also move up and down. On the top of the tub, there is an elastic top plate. While the rotating plate moves to the template with clothes, the clothes will be crushed within certain strength. This can make water move in and out of closes again and again. And this will reach the purpose of getting rid of dirty things.
Keywords: crush rotating plate washing liquid
目 錄
前 言 ··············································· 4
第一章 緒論···········································5
1.1 設(shè)計思想·································5
1.2 工作原理 ································5
第二章 洗衣機(jī)的原理、分類及驅(qū)動方式···················7
2.1 洗衣機(jī)的原理·····························7
2.2 洗衣機(jī)的分類·····························7
第三章 電動機(jī)的選擇···································11
3.1 概論·····································11
3.2 洗滌電動機(jī) ······························11
第四章 波輪的分類和選用·······························14
4.1 波輪的分類·······························14
4.2 波輪的參數(shù)及性能·························14
4.3 波輪形狀及參數(shù)的選用·····················15
第五章 傳動部分的設(shè)計計算·····························16
5.1 帶傳動的設(shè)計（一）·························16
5.2 帶傳動的設(shè)計（二）·························18
5.3 螺紋軸的設(shè)計······························19
5.4 波輪軸的設(shè)計······························24
第六章 相關(guān)部件的設(shè)計和安裝說明·······················27
6.1洗衣機(jī)的底座及外殼··························27
6.2位開關(guān)和撥動開關(guān)····························27
6.3桶（盛水桶）及其安裝························27
6.4桶的結(jié)構(gòu)設(shè)計································28
結(jié) 論 ···············································29
致謝及參考文獻(xiàn) ··········································31
前 言
人類洗衣史幾乎同其文明史一樣久遠(yuǎn)，然而第一臺具有現(xiàn)代洗衣機(jī)雛形的洗衣機(jī)器直到十九世紀(jì)末才在美國出現(xiàn)。
1874年，美國人比爾·布萊克·斯托（Bill Black-stone）發(fā)明了木制洗衣機(jī)，他在一只木桶的底部裝上了六只葉片，用手柄和齒輪來傳動，使衣物在桶內(nèi)的肥皂液中翻滾轉(zhuǎn)動，達(dá)到洗凈衣物的目的。1914年，第一臺電動洗衣機(jī)誕生。
第二次世界大戰(zhàn)后，洗衣機(jī)的生產(chǎn)有了迅速發(fā)展。在發(fā)達(dá)國家，洗衣機(jī)開始進(jìn)入普通家庭，洗衣機(jī)也由單一的攪拌式發(fā)展為滾筒式、噴六十和波輪式等多種。1953年，英國首先試制出噴流式洗衣機(jī)。此后，日本三洋公司在噴流失洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上，研制成功波輪立桶式洗衣機(jī)。1956年，日本東芝公司制成第一臺全自動波輪式洗衣機(jī)。四年后，三洋公司又推出了雙缸波輪式洗衣機(jī)。
目前，全世界洗衣機(jī)的年產(chǎn)量已超過了3000萬臺。在英、美、日等發(fā)達(dá)國家，家用洗衣機(jī)的普及率達(dá)99%以上。同時，各式各樣的洗衣機(jī)仍在層出不窮，自動化程度也越來越高。
我國的洗衣機(jī)雖然起步較晚，但發(fā)展速度卻相當(dāng)快。1979年，我國的洗衣機(jī)開始投入批量生產(chǎn)，當(dāng)年的產(chǎn)量約為一萬臺。但到1985年，產(chǎn)量以大袋800萬臺，要居世界首位。1988年，產(chǎn)量超過了1000萬臺，占世界洗衣機(jī)總產(chǎn)量的三分之一?，F(xiàn)在，我國大中城市的家用洗衣機(jī)的普及率已達(dá)80%以上。廣大的農(nóng)村地區(qū)的洗衣機(jī)擁有量一搭10%作左右。洗衣機(jī)的迅速發(fā)展，既說明了我國人民生活水平的迅速提高，同時也表達(dá)了人們對于從繁重的家務(wù)勞動中解放出來的迫切愿望。
此次設(shè)計是對現(xiàn)有洗衣機(jī)進(jìn)行了仔細(xì)的分類和研究，利用新的原理，并揉和進(jìn)現(xiàn)代的控制理論和已有的洗衣機(jī)技術(shù)，設(shè)計出一種新型洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)類似于傳統(tǒng)的洗衣機(jī)，但其應(yīng)用了新的設(shè)計原理和控制方法，在其性能上又大大高于傳統(tǒng)洗衣機(jī)。
在設(shè)計的過程中得到了賀煒老師的悉心指導(dǎo)和大力支持，從而掃清了設(shè)計過程中的不少障礙，在此深表感謝。
第一章 緒 論
1．1設(shè)計思想
現(xiàn)有的洗衣機(jī)中最為常見的為波輪式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)是依靠波輪的轉(zhuǎn)動來帶動衣物和洗滌液進(jìn)行洗滌；而滾筒式洗衣機(jī)是依靠滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時反向來洗滌衣物。由此可看出，這兩種類型的洗衣機(jī)都是依靠單一的運(yùn)動方式來洗滌衣物，而在此設(shè)計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運(yùn)動方式結(jié)合起來，增加了衣物在豎直方向上的運(yùn)動。使衣物既能象在波輪式洗衣機(jī)中那樣由波輪帶動衣物進(jìn)行洗滌又能象滾筒式洗衣機(jī)那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以象手洗那樣對衣物進(jìn)行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進(jìn)行更為徹底的洗滌。
1．2工作原理。
圖1 工作原理圖
其工作原理如圖1，主要部件為螺紋軸，波輪軸，下波盤，上波盤，內(nèi)筒，外44筒，套筒，傳感器，導(dǎo)軸，帶輪及電機(jī)等。
（1）洗滌原理
其洗滌原理為：電機(jī)1帶動帶輪1，帶輪與內(nèi)筒為緊固連接，內(nèi)筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，上波盤與內(nèi)筒蓋為緊固連接，所以上盤也做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。同時，電機(jī)帶動帶輪使螺紋軸轉(zhuǎn)動，是螺紋盤向上運(yùn)動，并帶動波輪軸向上運(yùn)動，使下波盤推動衣物與旋轉(zhuǎn)的上波盤進(jìn)行對衣物進(jìn)行揉搓，從而達(dá)到洗凈衣物的目的。
上波盤與內(nèi)筒蓋緊固連接，內(nèi)筒與套通過螺栓緊固連接，大帶輪1通過鍵與套筒連接。主軸通過彈簧和連接件與下波盤連接，連接件上裝有周向和徑向傳感器。螺紋盤與主軸通過鍵和螺母緊固連接，螺紋軸通過銷釘與大帶輪2連接，螺紋盤裝在螺紋軸上，螺紋盤可沿導(dǎo)軸進(jìn)行上下移動。
主軸和螺紋盤上下運(yùn)動的范圍可由行程開關(guān)決定，行程開關(guān)決定了大皮帶輪2的轉(zhuǎn)動量，當(dāng)主軸和下波盤托著衣物頂向上波盤的力大于彈簧的力時，下波盤將向下移動，當(dāng)該力達(dá)到設(shè)定的大小時，限位開關(guān)（徑向傳感器）工作，皮帶輪2停止轉(zhuǎn)動，螺紋盤停止向上運(yùn)動，調(diào)整限位開關(guān)的位置即可改變作用于衣物上擠壓力的大小。
上下波盤對衣物有一定的擠壓力時，上波盤是正反轉(zhuǎn)動，就是對衣物的揉搓。當(dāng)揉搓力（周向力）過大而使彈簧周向移動一定量時，撥動開關(guān)（周向傳感器）工作使內(nèi)筒（上波盤）轉(zhuǎn)動反向。調(diào)整撥動開關(guān)的長度可改變?nèi)啻炅Φ拇笮 ?
（2）漂洗原理
本設(shè)計為全自動洗衣機(jī)，應(yīng)此洗衣機(jī)必須具備漂洗功能。
在漂洗方式的選用上，烤爐到經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性以及結(jié)合本設(shè)計的設(shè)計特點(diǎn)，選用溢水漂洗方式。就是在洗衣機(jī)將衣物洗滌完畢后，從進(jìn)水口不斷向內(nèi)桶注入清水，結(jié)合內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)以及波輪的揉搓運(yùn)動，使洗滌液以及污垢從衣物中脫離出來，隨著水面的不斷升高，脫離出的洗滌液和污垢就可以隨著水流從以水口排出，使洗滌液和污垢予衣物脫離，已達(dá)到漂洗衣物的目的。
之所以此種漂洗方式，是考慮到此種洗衣機(jī)的洗滌特點(diǎn)，和經(jīng)濟(jì)實(shí)用型。本洗衣機(jī)與其它洗衣機(jī)相比，最大的特點(diǎn)就是增加了揉搓功能，因此，在漂洗的時候可以考慮使用此功能。不僅可以大大縮短漂洗環(huán)節(jié)的時間，而且可以提高衣物的干凈程度，同時，也大大的節(jié)省了漂洗用水，可謂一舉三得。
（3）脫水原理
在本洗衣機(jī)中與其它洗衣機(jī)類似 ，也采用內(nèi)桶的高速轉(zhuǎn)動，使衣物高速轉(zhuǎn)動起來，使衣物中的水受慣性力的作用甩出衣物，順著內(nèi)桶壁上的孔進(jìn)入外桶排出。
第二章 洗衣機(jī)的原理、分類和驅(qū)動方式
2．1洗衣機(jī)的原理
（1）．洗衣機(jī)洗滌原理
洗衣機(jī)的洗滌原理是以模擬人工搓洗衣物的動作而發(fā)展起來的，當(dāng)然，它與人工搓洗的動作并不完全相同 ，洗衣機(jī)（一波輪式為例）以波淪為動力帶動洗衣機(jī)中的洗滌液和衣物，實(shí)質(zhì)發(fā)生相對運(yùn)動，從而達(dá)到洗凈衣物的目的。
將洗衣機(jī)的電源接通之后，即可通過水流選擇開關(guān)來確定水流的強(qiáng)弱，然后轉(zhuǎn)動定時器按鈕，頂好洗滌時間，定時器酒會接通電動機(jī)的電源，波輪在電動機(jī)的帶動下開始運(yùn)轉(zhuǎn)。洗滌桶中的洗滌液載波輪的推動下，產(chǎn)生強(qiáng)有力的旋轉(zhuǎn)水流，將液體中的衣物帶動起來，不斷的被轉(zhuǎn)動揉搓，經(jīng)過預(yù)定的時間，定時起降電源切斷，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，洗滌程序完成。這時，打開排水閥，江西地同內(nèi)的洗滌也排出，然后就可進(jìn)行漂洗或者將衣物取出，放入另外一批衣物繼續(xù)洗滌。
在洗衣機(jī)中，整個洗凈衣物的過程，也就是在預(yù)定的時間內(nèi)，波輪在電動機(jī)的帶動下，通過正反相交替運(yùn)行，推動水流，是洗滌桶中的衣物不斷翻滾、摩擦，并試制產(chǎn)僧相對運(yùn)動，從而將衣物洗凈的過程。
（2）洗衣機(jī)的漂洗原理
將衣物搓洗以后，還要將衣物表面的污水沖洗干凈，這就是漂洗。漂洗可分為以下四種方式：
1>普通漂洗
就是將衣物犯法洗滌桶內(nèi)，更換清水，是用于洗滌是相同的水流強(qiáng)度，將衣物上從流的污垢和洗滌液沖洗干凈。
2>溢水漂洗
在漂洗的過程中，讓洗滌桶中的水面高度超過溢水口，并且不斷的詳細(xì)地同中注水，讓污水從溢水口流出，這是一種比普通漂洗優(yōu)越的漂洗方法。
3>噴淋漂洗
它的原理是借助水的溶解星河流動性，同時應(yīng)運(yùn)了離心力的原理，將整個的漂洗過程從洗滌桶內(nèi)搬到脫水桶中進(jìn)行，既節(jié)省了總的洗衣過程的時間，由節(jié)約了漂洗用水。因此，它是一種先進(jìn)的漂洗方法。
4>頂淋漂洗
頂林漂洗可以說是有一種噴淋漂洗方式，它浴噴淋漂洗的不同之處就是將脫水桶中的噴淋管去掉，而換成位于脫水桶上方的淋水中蓋。
（3）洗衣機(jī)的脫水原理
洗衣機(jī)的脫水，主要是應(yīng)用離心力原理。當(dāng)脫水統(tǒng)一較高的速度轉(zhuǎn)動起來后，以物種的水災(zāi)離心力作用下，就會向水桶的四周運(yùn)動，到達(dá)脫水桶壁，穿過脫水桶上的孔，進(jìn)入脫水外桶，隨之排出脫水機(jī)。
2．2洗衣機(jī)的分類
從1914年第一臺電動洗衣機(jī)問世至今，洗衣機(jī)隨著各種新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用發(fā)展十分迅速。我國洗衣機(jī)工業(yè)從70年代開始起步，雖然起步較晚，但發(fā)展的速度是相當(dāng)驚人的。國內(nèi)已擁有數(shù)十種牌號和上百種規(guī)格。
目前市場上的家用洗衣機(jī)通?？梢园凑障旅鎺追N方法分類：
（1）按自動化程度分類
a.普通型洗衣機(jī) 普通型洗衣機(jī)又稱為普及型洗衣機(jī)。波輪式普通洗衣機(jī)可以分為普通型單桶和普通型雙桶洗衣機(jī)兩種。普通型雙桶洗衣機(jī)是在普通型單桶洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上，增設(shè)脫水機(jī)構(gòu)發(fā)展而來。他們都是通過定時器來控制波輪在洗衣桶內(nèi)作間歇的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生水平旋轉(zhuǎn)與上下翻轉(zhuǎn)的綜合水流來洗滌衣物。洗滌時，根據(jù)衣物的多少以及厚薄來選擇洗滌、漂洗的時間。脫水時根據(jù)衣物量的多少來選擇脫水時間。普通型洗衣機(jī)洗滌時，洗滌、漂洗和脫水各功能之間的轉(zhuǎn)換需要手工來完成，其機(jī)構(gòu)簡單，使用方便，價格便宜，是目前國內(nèi)銷售量最大的洗衣機(jī)。
b. 半自動型洗衣機(jī) 根據(jù)我國家用電動洗衣機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在洗滌、漂洗、脫水各功能之間，其中任意兩個功能之間轉(zhuǎn)換不用手工操作而能自動進(jìn)行的洗衣機(jī)稱為半自動型洗衣機(jī)。半自動型洗衣機(jī)有洗滌側(cè)半自動型和脫水側(cè)半自動型。半自動型洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)比普通型復(fù)雜，但使用方便靈活，價格較高。
c. 全自動型洗衣機(jī) 全自動型洗衣機(jī)按照國家標(biāo)準(zhǔn)定義為：洗衣機(jī)工作時，具有洗滌、漂洗和脫水之間轉(zhuǎn)換不需要手工操作而自動完成。其特點(diǎn)是省時省力，體積小，洗衣容量大，磨損小。
（2）洗滌方式分類
a. 波輪式洗衣機(jī) 波輪式洗衣機(jī)在洗滌桶中裝有一個波輪，波輪上有幾條突起的筋，波輪以每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，帶動桶中的洗滌液和衣物作旋轉(zhuǎn)和翻滾運(yùn)動來洗滌衣物。
波輪式洗衣機(jī)根據(jù)水流的方式可分為小波輪渦卷式和大伯論新水流兩種。新水流洗衣機(jī)具有低轉(zhuǎn)速，頻繁轉(zhuǎn)、停等特點(diǎn)，使得衣物不易被纏繞，提高了衣物的洗凈度，降低了磨損率。
b. 攪拌式（擺動式）洗衣機(jī) 攪拌式洗衣機(jī)是依靠攪拌器往復(fù)擺動的方式來進(jìn)行洗滌的洗衣機(jī)，攪拌式洗衣機(jī)在洗衣桶中間豎直安裝攪拌器，攪拌器繞軸心在一定角度范圍內(nèi)正反向擺動，攪動洗滌液和衣物好似人工手洗洗滌的揉搓，衣物受力均勻，一次洗衣量較多，攪拌式洗衣機(jī)多為全自動型。
c. 滾筒式洗衣機(jī) 滾筒式洗衣機(jī)是依靠滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時正反向轉(zhuǎn)動來進(jìn)行洗滌的洗衣機(jī)。滾筒式洗衣機(jī)有一個盛水的圓柱形外桶，外桶中有一個可以旋轉(zhuǎn)的內(nèi)桶，內(nèi)桶壁上有許多排列規(guī)則的小孔，并有幾條突起的筋，衣物就投放在內(nèi)桶中，內(nèi)桶有規(guī)律的正反旋轉(zhuǎn)，突起的筋將衣物帶起，到一定的高度又將衣物拋落在洗滌液中，來達(dá)到洗滌衣物的目的。
上述三種洗衣機(jī)的特點(diǎn)見下頁表一
類別
優(yōu) 點(diǎn)
缺 點(diǎn)
主 要 市 場
波
輪
式
洗凈率高，洗滌時間短，耗電少，材料要求不高，易于塑料化，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便，可制成小容量或便攜式，成本低。
磨損率高，用水量大，不易造成大容量，噪聲大。
中國、日本等亞洲國家，中東、中南美洲部分國家。
攪 拌 式
洗凈率較高，磨損率較低，洗滌容量大，洗滌衣物不易纏繞。
三葉攪拌器的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，修理技術(shù)難度較高。洗滌時間較長，噪聲稍大，機(jī)體大而重。
美國、墨西哥、加拿大、智利、阿根廷等北美、中美、南美國家。
滾 筒
式
磨損率低，洗滌劑用量少，節(jié)省水，洗衣容量大，衣物不易產(chǎn)生扭角，可洗吸水性較強(qiáng)的厚重織物。
洗滌時間較長，耗電量大，洗凈率較低，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積大，不易做小容量，滾筒體要求不銹鋼制作。
歐洲各國如法國、英國、荷蘭、意大利等。
表2-1波輪式、攪拌式、滾筒式洗衣機(jī)性能比較
d. 其他洗滌方式洗衣機(jī) 除了常見的波輪式、攪拌式和滾筒式洗衣機(jī)以外，還有多種常用的洗衣機(jī)，依照其洗滌方式的不同，還有以下幾種：
⑴ 噴流式洗衣機(jī)
⑵ 超聲波洗衣機(jī)
⑶ 真空洗衣機(jī)
⑷ 高溫泡沫洗衣機(jī)
⑸ 噴射式洗衣機(jī)
⑹ 振動式洗衣機(jī)
⑺ 旋轉(zhuǎn)桶形洗衣機(jī)
⑻ 壓力式洗衣機(jī)
⑼ 壓縮式洗衣機(jī)
2．3洗衣機(jī)的驅(qū)動分類
（1）間接驅(qū)動：通過皮帶連接電機(jī)軸和離合器輸入軸來傳遞動力。
（1）電容式單向感應(yīng)電機(jī)+離合器
（2）雙速電機(jī)+離合器
（3）三相交流變頻電機(jī)+減速離合器
（2）間接驅(qū)動（DD）
（1）電機(jī)輸出軸直接和負(fù)載連接。
（2）電機(jī)的輸出軸和離合器的輸入軸連在一起，通過離合器的輸出軸和
負(fù)載連接。
表2-2 直接驅(qū)動和間接驅(qū)動的各項(xiàng)性能比
在此設(shè)計中考慮到洗衣機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能要求選擇第二種驅(qū)動方式。為滿足洗滌脫水轉(zhuǎn)速的要求，電機(jī)設(shè)計成2P/8P，采用電容式感應(yīng)電機(jī)。電機(jī)輸出兩種（高，低）轉(zhuǎn)速，通過皮帶減速便可得到所需洗滌脫水轉(zhuǎn)速。
（3） 缺點(diǎn)：1）.皮帶減速傳遞效率低故，障率高。
2）由于電機(jī)偏置，易震動，需加配。
3）皮帶易打滑磨損。
第三章 電動機(jī)的選擇
3．1概論
目前在家用電器中使用的電機(jī)分為直流電機(jī)、單相串激式電機(jī)。直流電機(jī)使用干電池供電，通常在電動剃須刀、錄音機(jī)、電動兒童玩具等小型器具中。單相串激式的電機(jī)結(jié)構(gòu)上與直流電機(jī)相似。由于其轉(zhuǎn)子上帶有換向器，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時使得換向器極易磨損，因而壽命短，常用在轉(zhuǎn)速要求較高而單次使用時間短的電動器具上，如吸塵器、食品加工機(jī)等。單相感應(yīng)電機(jī)應(yīng)用最廣，根據(jù)起動方式的不同又分為罩極式、分相起動式、電容起動式及電容運(yùn)轉(zhuǎn)式，分別用于電冰箱、電風(fēng)扇、微波爐、洗衣機(jī)等家用電動器具上。由于電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電機(jī)具有起動扭矩大、運(yùn)行穩(wěn)定、功率因數(shù)高、過載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，并能較好的滿足洗衣機(jī)正反兩個方向運(yùn)轉(zhuǎn)的工作要求，所以被廣泛的應(yīng)用于洗衣機(jī)中。
洗衣機(jī)在正常工作狀態(tài)洗滌桶內(nèi)應(yīng)裝有水和衣物，因此，洗衣機(jī)的電動機(jī)總是在有負(fù)載的條件下運(yùn)行，由于洗衣機(jī)工作時要求波輪正反轉(zhuǎn)，這就要求電動機(jī)帶載正反頻繁起動，洗衣機(jī)電動機(jī)的負(fù)載不能看成恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因?yàn)橄匆聶C(jī)的波輪直接接觸水和衣物，在起動的初始時刻，阻轉(zhuǎn)矩較小。但是，這個負(fù)載又不能簡單的看成是風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載（與轉(zhuǎn)速的平方成正比的負(fù)載特性），由于桶內(nèi)衣物位置和水流的變化，在正常的工作條件下，負(fù)載的大小可能經(jīng)常發(fā)生變化，由于洗衣機(jī)的負(fù)載特點(diǎn)和工作是頻繁起動的需要，對電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩都要求比較高。
3．2洗滌電動機(jī)
（1）電動機(jī)的選用。
洗衣機(jī)中使用的電動機(jī)可分為單向異步電動機(jī)、永磁式直流電動機(jī)、單向串激式和直線型驅(qū)動電機(jī)。單向異步電動機(jī)根據(jù)啟動方式不同又可分為電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動機(jī)和罩極式電動機(jī)，而電容式電動機(jī)又派生出雙速變極式電動機(jī)。洗衣機(jī)根據(jù)各自的工作特點(diǎn)采用不同的電動機(jī)。
國家標(biāo)準(zhǔn)對洗衣機(jī)的主要性能指標(biāo)作了相應(yīng)的規(guī)定，表一就是波輪洗衣機(jī)用的XD型洗衣機(jī)電動機(jī)的性能指標(biāo)。根據(jù)我國條件，電動機(jī)的電源電壓為220V，頻率為50Hz，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定轉(zhuǎn)速為1350r/min，
表3-1 XD型洗衣機(jī)電動機(jī)的性能指標(biāo)
輸入功率
（W）
堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩
倍數(shù)
堵轉(zhuǎn)電流
（A）
最大轉(zhuǎn)矩
倍數(shù)
效率
（%）
功率因數(shù)
90
0.95
2.0
1.7
49
0.95
120
0.9
2.5
1.7
52
0.95
180
0.8
4.0
1.7
56
0.95
250
0.7
5.5
1.7
59
0.95
洗衣機(jī)電動機(jī)的功率應(yīng)根據(jù)洗衣機(jī)的規(guī)格而定，洗衣機(jī)的規(guī)格大小是按每次最大洗滌的干配用的電容器。衣物重量來確定的，表二列出了不同規(guī)格的洗衣機(jī)所配用的電動機(jī)的功率及電動機(jī)所配用的電容器。
洗衣機(jī)的
洗衣量（㎏）
1.5-2
2-3
3-4
4-5
配用電動機(jī)
（W）
90,120
120
180
250
配置電容器
（μF）
6,8
8,10
10,12
16
表3-2 洗衣機(jī)所配用的電機(jī)
設(shè)計以2.5千克為容量進(jìn)行設(shè)計，所以選用電機(jī)功率為120W，配置電容器為8μF。其中，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為0.9，堵轉(zhuǎn)電流為2.5A，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為1.7，效率為52%，功率因素為0.95。
（2）雙速變極電機(jī)結(jié)構(gòu)
速變極點(diǎn)動機(jī)是采用改變極數(shù)來獲得兩種速度的電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動機(jī)。接通12級繞組，電動機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，完成洗滌、漂洗功能。接通兩極繞組，電動機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，完成脫水功能。
洗滌電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖一所示：
圖3-1 洗滌電動機(jī)的結(jié)構(gòu)簡圖
（3）主要技術(shù)參數(shù)
洗衣機(jī)在洗滌運(yùn)轉(zhuǎn)時，受力極大。因此對傳動機(jī)構(gòu)的波輪軸、軸承套等零件要求具有一定的強(qiáng)度、剛度、耐疲勞性能。同時，傳動機(jī)構(gòu)上部分在洗滌時，長期受水的侵蝕，使得各零件要求有很高的耐腐蝕性和耐冷熱沖擊性能。
YXG162/2/12型雙速變極電動機(jī)為中國濟(jì)南洗衣機(jī)廠生產(chǎn)，主要技術(shù)指標(biāo)見上表。啟動和運(yùn)轉(zhuǎn)配用14微法/450伏電容器，2極額定輸出功率200瓦；12極輸出功率為120瓦。
第四章 波輪的分類和選用
4．1波輪的分類
1.常見的幾種波輪形式：
⑴掌形波輪
⑵碟形波輪
⑶塔形波輪
⑷攪拌棒形波輪
⑸轉(zhuǎn)桶式大波輪（盒式波輪）
2.較有特點(diǎn)的新水流波輪:
(1) 日本公司的棒式波輪
(2) 三洋公司的手搓式波輪
(3) 松下公司的碟形波輪
(4) 夏普公司的“帽式”波輪
(5) 日電公司的撬桿式波輪
(6) 三菱公司的攪拌式波輪
(7) 東芝公司的偏心波輪
4．2波輪的參數(shù)及性能
波輪形狀和尺寸與洗滌性能的關(guān)系如下圖所示：
1．波輪直徑：波輪直徑與洗凈比、織物磨損、織物纏繞和洗滌不均勻度的關(guān)系見圖一。
波盤直徑（mm）
圖一 波盤直徑與洗滌性能的關(guān)系
如圖所示，增大波輪直徑對洗滌物的洗凈比、織物纏繞和洗滌不均勻度都有利，僅對織物磨損略有增大。
2．波輪葉片筋：它的作用是在波輪正反旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生水平和上下回轉(zhuǎn)的復(fù)合水流，使洗滌物受到三維沖擊力的作用。圖3-5是波筋斷面的筋寬尺寸與洗滌性能的關(guān)系，如圖所示，波筋寬度在20—25mm時，洗滌性能較好。除波筋寬度外，波筋的高度和條數(shù)也對洗滌性能有所影響，但波筋高度對洗滌電動機(jī)的輸入功率影響更大。波筋條數(shù)一般設(shè)計成3—8條，實(shí)驗(yàn)表明，波筋6條時洗滌性能較好。
4．3波輪形狀及參數(shù)的選用
本設(shè)計中，波輪要推著衣物向上運(yùn)動，因此，碟形波輪比較適合，故選用碟形波輪，波盤直徑選為360mm，波徑選為6條。
第五章 傳動部分的設(shè)計計算
在此部分主要對洗衣機(jī)中主要傳動機(jī)構(gòu)包括兩個帶傳動和一個螺紋傳動以及波輪軸的設(shè)計及計算。
5．1帶傳動的設(shè)計（一）
此部分將完成連接洗衣機(jī)內(nèi)筒的帶傳動計算。
1.雙速電動機(jī)功率為120W，轉(zhuǎn)速，波輪軸轉(zhuǎn)速，傳動比
確定計算功率
由表8-6查得工作情況系數(shù)，故
2.選取V帶帶型
根據(jù)，由圖8-9確定選用Z型
3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由表8-3和表8-7取主動輪基準(zhǔn)直徑
根據(jù)式（8-15），從動輪基準(zhǔn)直徑
根據(jù)表8-7，取
按式（8-13）驗(yàn)算帶的速度
4.確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距
根據(jù)式，初步確定
根據(jù)式（8-20）計算帶所需的基準(zhǔn)長度
由表8-3選帶的基準(zhǔn)長度
按式（8-21）計算實(shí)際中心距
5.驗(yàn)算主動輪上的包角
由式（8-6）得
主動輪上的包角合適。
6.計算帶的根數(shù)Z
由式（8-22）知
由查表8-5c和8-5d得
查表8-8得，查表8-2得，則
取根。
7.計算預(yù)緊力
由式（8-23）知
由表8-4 ，故
8.計算作用在軸上的壓軸力Q
由公式（8-24）得
9.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計
波輪式洗衣機(jī)洗滌部分的傳動方式，均采用三角皮帶傳動，其中，小皮帶輪與電機(jī)轉(zhuǎn)軸的伸出部分連接，其轉(zhuǎn)速較高，因此要求強(qiáng)度高，有較好的耐磨性能。
所以，在選擇小皮帶輪時，一般優(yōu)先選用金屬制件，而大皮帶輪則不宜采用金屬制件。因?yàn)槿莻鲃悠芰^強(qiáng)，假如由于受潮或?yàn)R水，而使傳動皮帶絕緣性能降低，或變成導(dǎo)體，一旦電機(jī)發(fā)生故障而漏電，將使漏電電流傳至小皮帶輪，經(jīng)傳動皮帶——大皮帶輪——波輪軸——傳入洗滌液中，洗滌時容易造成觸電傷亡事故，如果采用塑料皮帶輪，就能起到良好的絕緣作用。再者，由于大皮帶輪的轉(zhuǎn)速較低，選用塑料皮帶輪就能夠滿足要求了。
帶輪的具體結(jié)構(gòu)尺寸見零件圖。
5．2帶傳動的設(shè)計（二）
此部分將要完成與螺紋軸連接的帶傳動設(shè)計。
電動機(jī)功率為25W，轉(zhuǎn)速，螺紋軸轉(zhuǎn)速，傳動比
1.確定計算功率
由表8-7查得工作情況系數(shù)，
2.選取V帶帶型
根據(jù)，由圖8-8確定選用Z型
3．確定帶輪基準(zhǔn)直徑
由表8-8和表8-4取主動輪基準(zhǔn)直徑
根據(jù)式（8-15），從動輪基準(zhǔn)直徑
根據(jù)表8-8，取
按式（8-13）驗(yàn)算帶的速度
所以帶的速度合適。
4.確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距
根據(jù)式，初步確定
根據(jù)式（8-20）計算帶所需的基準(zhǔn)長度
由表8-3選帶的基準(zhǔn)長度
按式（8-21）計算實(shí)際中心距
5.驗(yàn)算主動輪上的包角
由式（8-6）得
主動輪上的包角合適。
6.計算帶的根數(shù)Z
由式（8-2）知
由查表8-6a和8-6b得
查表8-9得，查表8-10得，則
取根。
7.計算預(yù)緊力
由式（8-23）知
由表8-5，故
8.計算作用在軸上的壓軸力Q
5．3螺紋軸的設(shè)計
1. 初步確定軸徑
選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取。于是得
2．螺紋軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1).擬訂軸上零件的裝配方案
采用下圖所示的裝配方案
圖5-1 螺紋軸的裝配方案
2）.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度
①為了使螺紋盤獲得較高的移動速度，螺距P應(yīng)取大值，此處取P=2mm，對應(yīng)的公稱直徑
.
②2面左端裝軸承，根據(jù)手冊選用202的深溝球軸承，其尺寸為故，而
③取安裝皮帶輪處的軸徑，為了保證軸端擋圈壓在皮帶輪上，取。
3）.軸上零件的周向定位
皮帶輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。按由手冊查得平鍵截面（GB1095-79）。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為10mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見GB1096-79），同時為了保證皮帶輪與軸配合有良好的對中性，故選擇皮帶輪輪轂與軸的配合為H7/k6，滾動軸承與軸的周向定位是借過度配合來保證的，故此處選軸的直徑公差為m6。
2. 求軸上的載荷
對各支點(diǎn)進(jìn)行受離分析如下圖所示：
圖5-2 軸的載荷分析圖
由皮帶傳動的計算知Q=12.2N，
，
個截面處M及T列于下表：
表5-1 截面處的彎距和扭距
M
（N.mm）
T
（N.mm）
（N.mm）
2
5.775
0
5.775
3
268.3
303
324.1
4
97.6
303
206.3
3. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度
進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受最大計算彎矩的截面的強(qiáng)度。則由式（15-5）可得
前以選定軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得，因此，故安全。
4. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
① 判斷危險截面
截面2、3的應(yīng)力集中影響相當(dāng)，軸徑也相同，但3截面受載的情況遠(yuǎn)大于2截面，故應(yīng)校核3截面的右側(cè)，同樣，4截面的右側(cè)也應(yīng)校核。
② 截面3右側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面3 右側(cè)的彎矩
截面3 上的扭矩為
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取。
r/d=0.8/15=0.053,D/d=20/15=1.33,經(jīng)插值后可查得
又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為
由附圖3-2得尺寸系數(shù)；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，軸按磨
削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-10）（3-10a）得綜合系數(shù)值為
又由第三章第二節(jié)得材料特性系數(shù)
取
取
于是，計算安全系數(shù)值，按式（15-6）~（15-8）則得
故可知其安全。
③截面4右側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面3 右側(cè)的彎矩
截面3 上的扭矩為
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取。
r/d=0.8/11=0.073,D/d=15/11=1.36,經(jīng)插值后可查得
又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為
由附圖3-2得尺寸系數(shù)；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，
軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-10）（3-10a）得綜合系數(shù)
值為
又由第三章第二節(jié)得材料特性系數(shù)
取
取
于是，計算安全系數(shù)值，按式（15-6）~（15-8）則得
故可知其安全。
5．4波輪軸的設(shè)計
1．初步確定洲的最小直徑
先按式15-2初步估算軸的最小直徑。選取材料為3Cr13，調(diào)質(zhì)處理。
根據(jù)表15-3，取A=112，于是得
波輪軸的最小直徑顯然是裝波輪處的致敬，此外，此處截面為正方形。
2．軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
（1） 擬定裝配方案
選用如圖所示的裝配方案
（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度取裝波輪處的截面b=10mm,。要滿足從方形截面到圓形截面的過渡，圓形截面出的直徑，取圓軸處的直徑， 皮帶輪與軸為鍵連接，初定波輪地最大上升高度，取鍵長為；裝螺紋盤處的軸徑。
3．求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖
作用在軸上的扭距：
作用在軸上的最大彎距：
4．校核危險截面
A面為危險截面，對其進(jìn)行彎扭校核：
故安全。
前以選定軸的材料為3Cr13,調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得，因此，故安全。
5．精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
（1）判斷危險截面
截面1、2只受扭距作用，雖然軸肩所引起的應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強(qiáng)度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度較為寬裕而確定的，所以1、2截面無需校核，故只校核3面。
（2）精確校核3面右側(cè)
抗彎截面系數(shù)：
截面上的彎矩
彎曲應(yīng)力
軸的材料為3Cr13,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得
，
截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2查取。因r/d=1.0/14=0.071,D/d=18/14=1.286,經(jīng)插值后可查得：
又由附圖3-1可的軸的材料的敏感系數(shù)為：
按附圖3-2的尺寸系數(shù)：
軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)：
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即
則按式（3-10）及（3-10a）得綜合系數(shù)值為：
又由第三章第二節(jié)的材料特性系數(shù)
所以?。?
于是，計算安全系數(shù)：
故可知其安全。
第六章 相關(guān)部件的設(shè)計和安裝說明
在此部分對一些非主要部件進(jìn)行設(shè)計和說明。
6．1 洗衣機(jī)的底座及外殼
1． 洗衣機(jī)的底座
底座在洗衣機(jī)中主要起安裝和固定部分部件及怎增加洗衣機(jī)的底盤重量，使洗衣機(jī)在洗滌和脫水的過程中相對的平穩(wěn)。由于時間及圖紙數(shù)量的限制，底座部分為畫成零件圖，其形狀及尺寸可參考裝配圖?；蛘?，由于在本設(shè)計中此部分非設(shè)計重點(diǎn)，而洗衣機(jī)技術(shù)已發(fā)展相當(dāng)成熟，此部分的結(jié)構(gòu)及尺寸可采用已有的技術(shù)。
2． 衣機(jī)的外殼
洗衣機(jī)的外殼主要是起支撐外桶（盛水桶）和安裝洗衣機(jī)上蓋和安裝操作版的作用。在此設(shè)計中，對該部件無特殊要求，類似于底座部分，其尺寸可參考裝配圖尺寸，而具體的結(jié)構(gòu)和材料可參考已有的技術(shù)和材料，限于篇幅在此不再作重復(fù)工作。
6．2 位開關(guān)和撥動開關(guān)
限位開關(guān)和撥動開關(guān)的結(jié)構(gòu)和安裝已涉及控制部分，在此設(shè)計中對以上兩種部件在結(jié)構(gòu)上不作詳細(xì)說明。在安裝時，由于線路的要求可將撥輪軸設(shè)計成空心軸，從中間引出線路，在接到主控制板。
6．3桶（盛水桶）及其安裝
外桶的作用主要是用來裝水和洗滌液，所以結(jié)構(gòu)和材料無特殊要求，主要保證耐水性以及結(jié)實(shí)耐用就行。主要是安裝部分，由于洗衣機(jī)在洗滌的過程中，尤其是在脫水時會高速運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)此外桶會產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動和搖晃，如果外桶采用固接連接，外桶和洗衣機(jī)回引起強(qiáng)烈震動來，不僅會產(chǎn)生巨大的噪音，而且會對也洗衣機(jī)本身造成損害。
應(yīng)此，在本設(shè)計中內(nèi)桶的安裝采用了吊裝結(jié)構(gòu)，就是通過四根吊裝拉桿將洗衣機(jī)的外桶吊裝在外殼的四個角上，下端掛在成水外桶的四格調(diào)簧安裝爪上。在外箱體的四個角上，個又一個球形的圓窩，釣竿的上鍛壓成扁平形狀，或者大一個穿釘孔，穿釘孔的下面是一個班球形的座，放在箱體的球形圓窩上，然后穿好穿釘。拉桿在球形圓我上可以做前后左右小角度的擺動。在拉桿的下方也有一個半球形座，半球做的上方式減振彈簧，堅貞彈簧上面是一個橡膠墊，它的作用是保證減振彈簧與拉桿同心，四其受力均勻，同時可以吸收振動和噪音。橡膠墊的上方式一個塑料半球型座，這個塑料坐于洗滌外同上的半球心窩配合，可以有小角度的擺動。
圖6-1 吊裝結(jié)構(gòu)圖
6．4 桶的結(jié)構(gòu)設(shè)計
內(nèi)桶的主要作用是裝衣物并完成洗滌和脫水的功能。在本設(shè)計中，為了彌補(bǔ)功能上的不足（將波輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)移到內(nèi)桶的轉(zhuǎn)動上，波輪只作上下運(yùn)動），應(yīng)此在內(nèi)桶的設(shè)計中，應(yīng)在內(nèi)桶壁上應(yīng)加上能起到攪拌作用的勒板，并切肋板呈螺旋狀分布，以加強(qiáng)洗滌功能。由于內(nèi)桶要負(fù)責(zé)脫水功能，應(yīng)此內(nèi)同上應(yīng)開許多小孔，可讓衣物中的水脫離衣物后進(jìn)入外桶，排出洗衣機(jī)。而且應(yīng)該是小孔錯開分布，提高水離開內(nèi)桶的速度。
結(jié) 論
通過幾個月的不斷實(shí)踐和探索，畢業(yè)設(shè)計已圓滿結(jié)束。在這次設(shè)計中，我的收獲很大，不僅對該題目有了比較深入的了解，而且在不斷應(yīng)用所學(xué)的知識的過程中，對在四年中所學(xué)的知識有了更加深入系統(tǒng)的理解。在這次設(shè)計中通過認(rèn)真總結(jié)，一下幾點(diǎn)對我來講感受頗深。
（1） 我明白了一臺機(jī)器從開始設(shè)想到最后變成圖紙的每一個步驟，每一個細(xì)節(jié)，使我對本專業(yè)有了一個比較系統(tǒng)的認(rèn)識。
（2） 過這次設(shè)計，大大提高了我的綜合分析問題和解決問題的能力。
（3） 通過這次設(shè)計，是我獨(dú)立工作的能力大為提高，為以后走上工作崗位打下堅實(shí)基礎(chǔ)。
（4） 在這次設(shè)計中，從開始原理的構(gòu)思直到零部件的設(shè)計和選擇，都翻閱了大量的資料和本專業(yè)的工具書。因此，通過這次設(shè)計，鍛煉了我查詢和翻閱資料的能力。
雖然此次設(shè)計是在老師的指導(dǎo)下由我一個人獨(dú)立完成，但我仍然深刻體會到協(xié)作工作的必要性和重要性，培養(yǎng)了我協(xié)作工作的能力。
與此同時，在這次設(shè)計的過程中也報露出我的一些缺點(diǎn)：
（1） 礎(chǔ)不是很扎實(shí)，很牢靠，出現(xiàn)一些本不該出現(xiàn)的錯誤，對某些錯誤也不能及早發(fā)現(xiàn)和修改。
（2） 露出第二個弱點(diǎn)就是理論聯(lián)系實(shí)際的能力差，不能將所學(xué)的知識靈活應(yīng)用到實(shí)踐得過程中去。
（3） 缺乏經(jīng)濟(jì)觀念，不能把設(shè)計把握道較為經(jīng)濟(jì)的水平。
總之，通過此次設(shè)計，我收益頗多，將我在四年中所學(xué)到的知識深入化和系統(tǒng)化，并為以后走上工作崗位更好的工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。
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【8】鄭文緯、吳克堅.機(jī)械原理.高等教育出版社
【9】廖念利、莫雨松等.互換性與技術(shù)測量. 中國計量出版社
【10】陳國威等.機(jī)械工程手冊.機(jī)械工程出版社
【11】周開勤 .機(jī)械零件手冊.高等教育出版社
致 謝
在設(shè)計中，不可避免的會存在許多缺點(diǎn)，希望各位老師和同學(xué)批評指正，在此我向各位老師和同學(xué)深表感謝。
在這次設(shè)計過程中，我得到賀煒老師的大力幫助和支持，使我能順利，按時的完成此次設(shè)計。謹(jǐn)此表示衷心的感謝！