新型揉搓式洗衣機的設計,新型,揉搓,洗衣機,設計 開 題 報 告 （2008屆） 新型揉搓式洗衣機的設計 學生姓名 鄭正銳 學 號 04081133 院 系 工學院機電系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 鞏傳雷 填寫日期 2008.03.14 開題報告的內容 一、 本課題國內外狀況，說明選題依據和意義 目前，全世界洗衣機的年產量已超過了3000萬臺。在英、美、日等發(fā)達國家，家用洗衣機的普及率達99%以上。同時，各式各樣的洗衣機仍在層出不窮，自動化程度也越來越高。 在中國，由于歷史原因，洗衣機工業(yè)起步較晚，但發(fā)展速度卻相當快。1988年，產量超過了1000萬臺，占世界洗衣機總產量的三分之一?，F在，我國大中城市的家用洗衣機的普及率已達80%以上。廣大的農村地區(qū)的洗衣機擁有量一搭10%作左右。此后全國各地掀起了大規(guī)模的技術引進熱潮，大約有40多個廠家先后從洗衣機技術先進國日本、英國、法國、意大利、澳大利亞等引進技術60多項。技術的引進、吸收和創(chuàng)新，極大地提升了國產洗衣機的產業(yè)素質與生產能力，縮短了同發(fā)達國家之間的差距。 現在的洗衣機的種類趨向于多樣化，但滾筒洗衣機和波輪洗衣機仍時下為市場的主流。下面簡單介紹一下這兩種洗衣機： a. 波輪式洗衣機: 波輪式洗衣機在洗滌桶中裝有一個波輪，波輪上有幾條突起的筋，波輪以每分鐘數百轉的速度轉動，帶動桶中的洗滌液和衣物作旋轉和翻滾運動來洗滌衣物。 b. 滾筒式洗衣機: 滾筒式洗衣機是依靠滾筒連續(xù)轉動或定時正反向轉動來進行洗滌的洗衣機。滾筒式洗衣機有一個盛水的圓柱形外桶，外桶中有一個可以旋轉的內桶，內桶壁上有許多排列規(guī)則的小孔，并有幾條突起的筋，衣物就投放在內桶中，內桶有規(guī)律的正反旋轉，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，來達到洗滌衣物的目的。 由上可見，這兩種類型的洗衣機都是依靠單一的運動方式來洗滌衣物，雖然現在這兩種洗衣機的技術已經比較完善，但是在人們越來越高的生活要求下，將無法再滿足人們的需要。而在此設計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運動方式結合起來，增加了衣物在豎直方向上的運動。使衣物既能像在波輪式洗衣機中那樣由波輪帶動衣物進行洗滌又能像滾筒式洗衣機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行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進行更為徹底的洗滌。 二、 研究的基本內容，解決的主要問題（闡述的主要觀點） 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，內筒，外44筒，套筒，傳感器，導軸，帶輪及電機等。 （1）洗滌原理 其洗滌原理為：電機1帶動帶輪1，帶輪與內筒為緊固連接，內筒做旋轉運動，上波盤與內筒蓋為緊固連接，所以上盤也做旋轉運動。同時，電機帶動帶輪使螺紋軸轉動，是螺紋盤向上運動，并帶動波輪軸向上運動，使下波盤推動衣物與旋轉的上波盤進行對衣物進行揉搓，從而達到洗凈衣物的目的。 波盤與內筒蓋緊固連接，內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，螺紋盤可沿導軸進行上下移動。 主軸和螺紋盤上下運動的范圍可由行程開關決定，行程開關決定了大皮帶輪2的轉動量，當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，當該力達到設定的大小時，限位開關（徑向傳感器）工作，皮帶輪2停止轉動，螺紋盤停止向上運動，調整限位開關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，上波盤是正反轉動，就是對衣物的揉搓。當揉搓力（周向力）過大而使彈簧周向移動一定量時，撥動開關（周向傳感器）工作使內筒（上波盤）轉動反向。調整撥動開關的長度可改變揉搓力的大小。 圖1 工作原理圖 （2）脫水原理 在本洗衣機中與其它洗衣機類似，也采用內桶的高速轉動，使衣物高速轉動起來，使衣物中的水受慣性力的作用甩出衣物，順著內桶壁上的孔進入外桶排出。 三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路）/論文主體綱要 （1）洗衣機的驅動分類： A 間接驅動：通過皮帶連接電機軸和離合器輸入軸來傳遞動力。 a 電容式單向感應電機+離合器 b 雙速電機+離合器 c 三相交流變頻電機+減速離合器 B 間接驅動（DD） a 電機輸出軸直接和負載連接。 b電機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載連接。 在此設計中考慮到洗衣機的內部結構和功能要求選擇第二種驅動方式。為滿足洗滌脫水轉速的要求，電機設計成2P/8P，采用電容式感應電機。電機輸出兩種（高，低）轉速，通過皮帶減速便可得到所需洗滌脫水轉速。 （2）電動機的選擇 國家標準對洗衣機的主要性能指標作了相應的規(guī)定，根據我國條件，電動機的電源電壓為220V，頻率為50Hz，同步轉速為1500r/min，額定轉速為1350r/min。本次設計以2.5千克為容量進行設計，所以選用電機功率為120W，配置電容器為8μF。其中，堵轉轉矩倍數為0.9，堵轉電流為2.5A，最大轉矩倍數為1.7，效率為52%，功率因素為0.95。 圖3-1 洗滌電動機的結構簡圖 （3）波輪形狀及參數的選用 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系見下圖 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時，產生水平和上下回轉的復合水流，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，波筋的高度和條數也對洗滌性能有所影響，但波筋高度對洗滌電動機的輸入功率影響更大。波筋條數一般設計成3—8條，實驗表明，波筋6條時洗滌性能較好。 3 波輪形狀及參數的選用 本設計中，波輪要推著衣物向上運動，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。 四、課題研究工作進度計劃 2007.12.20—2008.3.14 搜集資料、寫資料綜述、外文翻譯。 2008.3.15—2008.3.31 畢業(yè)實習、確定系統(tǒng)總體方案、寫開題報告。 2008.4.1—2008.5. 12 械總體設計，機械總裝圖設計與繪制。 2008.5.11—2008.5.25 零件圖設計與繪制。 2008.5.26—2008.5.31 編寫設計說明書。 2008.6.1—2008.6.20 提交材料，畢業(yè)答辯。 五、 參考文獻 [1] 濮良貴. 紀名剛. 機械設計（第七版）. 高等教育出版社. 2001 [2] 周開勤. 機械設計手冊（第五版）. 高等教育出版社. 2006 [3] 王冠熙. 鄭光興. 家用洗衣機原理.適用與維修. 電子工業(yè)出版社 [4] 孫義杰. 洗衣機維修大全. 浙江技術出版社. 2002 [5] 鄒慧君. 機械原理課程設計手冊. 高等教育出版社. 2000 [6] 鄭文緯. 吳克堅. 機械原理. 高等教育出版社.1997 [7] 繆念利. 莫雨松. 互換性與技術測量. 中國計量出版社 [8] 周開勤. 機械零件手冊. 高等教育出版社.2004 六、指導教師審核意見 指導教師：（簽名） 年 月 日 七、院（系）畢業(yè)設計（論文）領導組審核意見 1．通過 2．完善后通過 3. 未通 負責人：（簽名） 年 月 日 4 教學實習鑒定表 院（系） 工學院機電系 專業(yè)(班級) 機自041 姓 名 鄭正銳 實習類別 畢業(yè)實習 實習單位 紹興市凱馬電器有限公司 2008 年 3 月 14 日 姓 名 鄭正銳 性 別 男 年 齡 24 實 習 基 本 情 況 校內指導教師 鞏傳雷 校外指導教師 實習時間：自 2008 年03月 9日至 2008 年03月14 日共 5天 出勤情況：出勤 5天； 請假 0 天； 其它 天。 實習內容： 讀了三年的大學，然而對本專業(yè)知識的認識還是不夠，尤其是在畢業(yè)設計中無法將專業(yè)知識和實際設計聯系起來，為此在鞏老師的帶領下我們到紹興市凱馬電器有限公司實習一周。 紹興市凱馬電器有限公司是家用電機的專業(yè)制造商，產品種類齊全，主要有洗衣機電機、脫水機電機、油煙機電機、浴霸電機、換氣扇電機、電風扇電機、空調扇電機、按摩器電機等。該公司以“創(chuàng)業(yè)、創(chuàng)新、創(chuàng)先”為企業(yè)理念，以“拼搏、自強”為企業(yè)精神，已積累了豐富的產品開發(fā)和制造實踐經驗，所有產品獲中國強制性CCC認證。公司新產品開發(fā)能力強，檢測設備先進，技術力量雄厚，生產布局合理，產品性能穩(wěn)定，深受廣大用戶的信賴和肯定，遠銷至日本、美國、澳大利亞、中東等國家和地區(qū)，年生產能力300萬臺 在這次實習中，我們主要參觀了洗衣機的生產流程，并學習相關的工藝過程，為畢業(yè)設計做準備。 自我鑒定： 通過畢業(yè)實習，使理論與實際相結合，進一步加深對本專業(yè)知識的理解，拓寬知識面。了解我國工業(yè)生產的一些基本情況，以及部分設備在實際生產中的應用現狀。了解了洗衣機的總體結構以及洗衣機制造中的加工設備，在制造中存在并需解決的問題；了解當前洗衣機行業(yè)新知識、新技術和現代化生產情況。提高自己的實踐能力，為更順利的完成畢業(yè)設計提供實踐依據。 實 習 單 位 考 核 意 見 評語： 考核等級： 實習單位指導教師（簽名）： 實習單位（蓋章） 年 月 日 指 導 教 師 考 核 意 見 評語： 考核等級： 指導教師（簽名）： 年 月 日 院 （系） 審 核 意 見 院（系）（蓋章） 年 月 日 備 注 2 文獻綜述 （2008 屆） 新型揉搓式洗衣機的設計 學生姓名 鄭正銳 學 號 04081133 院 系 工學院機電系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 鞏傳雷 完寫日期 2008.03.14 在眾多的家電產品中，洗衣機是較早出現的。隨著生產力水平的不斷提高，人們迫切需要從繁重的家務勞動中解脫出來，在這種情況下洗衣機應運而生。 1858年，一個叫漢密爾頓?史密斯的美國人在匹茨堡制成了世界上第一臺洗衣機。該洗衣機的主件是一只圓桶，桶內裝有一根帶有槳狀葉子的直軸。軸是通過搖動和它相連的曲柄轉動的。19世紀末期的洗衣機已發(fā)展到一只用手柄轉動的八角形洗衣缸，洗衣時缸內放入熱肥皂水，衣服洗凈后，由軋液裝置把衣服擠干。1880年，美國又出現了蒸氣洗衣機，蒸氣動力開始取代人力。之后，水力洗衣機、內燃機洗衣機也相繼出現。 第一臺電動洗衣機由阿爾幾?費希爾于1910年在美國芝加哥試制成功。電動洗衣機的問世，標志著人類家務勞動自動化的開端。 第一臺自動洗衣機于1937年問世。這是一種"前置"式自動洗衣機?？恳桓降妮S帶動的缸可容納4000克衣服。衣服在注滿水的缸內不停地上下翻滾，使之去污除垢。到了40年代便出現了現代的"上置"式自動洗衣機。 第二次世界大戰(zhàn)后，洗衣機的生產有了迅速發(fā)展。在發(fā)達國家，洗衣機開始進入普通家庭，洗衣機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。此后，日本三洋公司在噴流失洗衣機的基礎上，研制成功波輪立桶式洗衣機。1956年，日本東芝公司制成第一臺全自動波輪式洗衣機。四年后，三洋公司又推出了雙缸波輪式洗衣機。 一、 當前國內外洗衣機生產狀況 目前，全世界洗衣機的年產量已超過了3000萬臺。在英、美、日等發(fā)達國家，家用洗衣機的普及率達99%以上。同時，各式各樣的洗衣機仍在層出不窮，自動化程度也越來越高。 在中國，由于歷史原因，洗衣機工業(yè)起步較晚，但發(fā)展速度卻相當快。1979年，我國的洗衣機開始投入批量生產，當年的產量約為一萬臺。但是，隨著人們認識的發(fā)展，尤其是改革開放的不斷深化，到1985年，產量以達到800萬臺，要居世界首位。1988年，產量超過了1000萬臺，占世界洗衣機總產量的三分之一?，F在，我國大中城市的家用洗衣機的普及率已達80%以上。廣大的農村地區(qū)的洗衣機擁有量一搭10%作左右。此后全國各地掀起了大規(guī)模的技術引進熱潮，大約有40多個廠家先后從洗衣機技術先進國日本、英國、法國、意大利、澳大利亞等引進技術60多項。技術的引進、吸收和創(chuàng)新，極大地提升了國產洗衣機的產業(yè)素質與生產能力，縮短了同發(fā)達國家之間的差距。如今，我國洗衣機年產量約占世界年產量的四分之一，居于世界首位。除了在數量和品種上滿足國內市場外，還出口到北美、歐洲、東南亞等地，躋身于國際洗衣機市場的競爭行。 二、 洗衣機設備類型及發(fā)展趨勢 （一） 洗衣機設備類型 a. 波輪式洗衣機 波輪式洗衣機在洗滌桶中裝有一個波輪，波輪上有幾條突起的筋，波輪以每分鐘數百轉的速度轉動，帶動桶中的洗滌液和衣物作旋轉和翻滾運動來洗滌衣物。 波輪式洗衣機根據水流的方式可分為小波輪渦卷式和大伯論新水流兩種。新水流洗衣機具有低轉速，頻繁轉、停等特點，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 攪拌式洗衣機是依靠攪拌器往復擺動的方式來進行洗滌的洗衣機，攪拌式洗衣機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，攪拌式洗衣機多為全自動型。 c. 滾筒式洗衣機 滾筒式洗衣機是依靠滾筒連續(xù)轉動或定時正反向轉動來進行洗滌的洗衣機。滾筒式洗衣機有一個盛水的圓柱形外桶，外桶中有一個可以旋轉的內桶，內桶壁上有許多排列規(guī)則的小孔，并有幾條突起的筋，衣物就投放在內桶中，內桶有規(guī)律的正反旋轉，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，來達到洗滌衣物的目的。 d. 其他洗滌方式洗衣機 除了常見的波輪式、攪拌式和滾筒式洗衣機以外，還有多種常用的洗衣機，依照其洗滌方式的不同，還有以下幾種：（1） 噴流式洗衣機；（2）超聲波洗衣機；（3）真空洗衣機；（4）高溫泡沫洗衣機；（5）噴射式洗衣機；（6）振動式洗衣機；（7）旋轉桶形洗衣機；（8）壓力式洗衣機；（9）壓縮式洗衣機。 （二） 洗衣機電機的現狀及發(fā)展趨勢 現在波輪洗衣機上使用的電機以單相感應電機為主，少數用變頻電機和無刷電機，滾筒洗衣機則以串激電機為主，此外還有變頻電機、無刷電機、開關磁阻電機等?？偟膩碚f，可以將其分為兩大類：定速電機和變速電機，下面對以上電機做一些簡單介紹。 一、定速電機 定速電機基本上都是電容運轉單相異步電機，屬于感應電機，可以分為單速電機和雙速電機兩類。 1. 單速電機：定子上有空間上相互垂直的二相繞組，其中一相通過移相電容連接到電源上，轉子由鐵心和鼠籠組成，定子和轉子之間沒有電路上的直接聯系，定子繞組通電后產生旋轉磁場，旋轉磁場又在轉子鼠籠中感應出感應電流，二者相互作用產生電磁力。它具有感應電機結構簡單、成本低的優(yōu)點，運行性能也不錯，但起動性能稍差、無法調速。單速電機主要用于波輪洗衣機上。 2. 雙速電機：原理同單速電機一樣，不同的是此類電機的定子上有兩套極數不同的繞組用來產生不同的轉速，按照繞組結構的不同又可以分為分離繞組和共享繞組兩類。 （1）分離繞組雙速電機：定子上有兩套完全獨立的不同極數的繞組，如2極/6極、2極/16極、4極/6極等。由感應電機的特點知道，轉子鼠籠會自動形成與定子旋轉磁場相同的極數，因此通過給不同極數的定子繞組供電便可得到不同的電機轉速，用來適應不同的要求，如2極或4極用于甩干，6極、16極用于洗滌等等，由此給客戶更多的選擇。此類電機的性能特點同單速電機相比，因為其定子上需要兩套繞組，所以體積比單速電機大，成本也高。 ?（2）共享繞組雙速電機：這是艾默生電機發(fā)明的，是對分離繞組雙速電機的進一步改進，其特點是通過改變連接方式可以使同一定子繞組為兩種不同的極數所共用。比如說已經大批量生產的4極/6極雙速電機，其定子繞組既可以用作4極，通過改變連接又可以用作6極，而且4極與6極都可分別用于洗滌和甩干。因為此類電機的定子繞組是兩種極數共享的，所以它的體積要比普通的分離繞組雙速電機小得多，也就是說在同樣的體積下可以得到更大的輸出功率，從而可以更好地滿足客戶的需求。?雙速電機目前主要用于波輪洗衣機，也有部分用于滾筒洗衣機，但用于滾筒洗衣機時不能獲得很高的甩干轉速。 （三） 洗衣機發(fā)展趨勢 波輪式洗衣機自1953年誕生以來，經過50余年的發(fā)展?，F在，以波輪洗衣機為主流的半自動和全自動洗衣機已逐漸覆蓋中國城鄉(xiāng)大部分地區(qū)。九十年代以來，滾筒洗衣機逐漸進入中國市場。如今，大、中城市已形成波輪為主，滾筒為輔的洗衣機市場格局。洗衣機從原來單純追求潔凈、節(jié)水、節(jié)電等，逐步向健康、環(huán)保、高度智能化、洗干一體化方向發(fā)展。 尖端洗滌技術的革新，一直是洗衣機行業(yè)發(fā)展的主導力量。首先表現在洗滌方式發(fā)生巨大變化。原先大多側重于水流的改變、動力的加大。現在，超音波、電解水、臭氧和蒸汽洗滌的運用，使洗衣機的去污能力從單純依靠洗衣粉、洗滌劑的化學作用和強弱變化的水流機械作用，向更高層次的健康、環(huán)保洗滌方式轉變，特別是電解水、超音波技術在洗衣機行業(yè)的運用幾乎改變了洗衣機的歷史——洗衣不用或少用洗衣粉、洗滌劑，減少化學品對皮膚的損害和對環(huán)境的污染。電解水、臭氧、蒸汽的殺菌除味及消毒功能倍受青睞，引發(fā)了洗衣機消費健康潮。 另一變化就是高度自動化、智能化、人性化。從半自動、全自動到現在流行的人工智能、模糊控制，只需按一下按鈕一切搞定！同時，用戶可以按照自己的洗衣習慣，自主選擇時間和方式，自編和記憶程序讓用戶真正做到隨心所欲。人性化還表現在使用的方便和舒適，如子母分洗洗衣機可以做到不同衣物分開洗；斜桶和頂開滾筒可以做到取放衣物方便不需深彎腰；蒸汽烘干功能使得晾曬更加方便，DD直驅電機在節(jié)能降噪方面效果更加突出，等等。 另外，大容量成為不變的消費趨勢。前幾年，洗衣機容量多為4-5公斤，6公斤的大容量尚很少見?，F在，7公斤的容量已經很普遍，8公斤也正常?，F代人居空間不斷擴大，對寬敞、舒適、方便要求更多，大能容小，大容量洗衣機一臺可頂一套。業(yè)內人士表示，尖端洗滌技術的革新，所表現出的洗衣方式更加注重健康和個性化，已在市場發(fā)展中倍受歡迎。 三、 結束語 現有的洗衣機中最為常見的為波輪式洗衣機和滾筒式洗衣機。波輪式洗衣機是依靠波輪的轉動來帶動衣物和洗滌液進行洗滌；而滾筒式洗衣機是依靠滾筒的連續(xù)轉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都是依靠單一的運動方式來洗滌衣物，而在此設計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運動方式結合起來，增加了衣物在豎直方向上的運動。使衣物既能象在波輪式洗衣機中那樣由波輪帶動衣物進行洗滌又能象滾筒式洗衣機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行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進行更為徹底的洗滌。 參考文獻 [1] 濮良貴. 紀名剛. 機械設計（第七版）. 高等教育出版社. 2001 [2] 周開勤. 機械設計手冊（第五版）. 高等教育出版社. 2006 [3] 王冠熙. 鄭光興. 家用洗衣機原理.適用與維修. 電子工業(yè)出版社 [4] 孫義杰. 洗衣機維修大全. 浙江技術出版社. 2002 [5] 鄒慧君. 機械原理課程設計手冊. 高等教育出版社. 2000 [6] 鄭文緯. 吳克堅. 機械原理. 高等教育出版社.1997 [7] 繆念利. 莫雨松. 互換性與技術測量. 中國計量出版社 2002 [8] 周開勤. 機械零件手冊. 高等教育出版社.2004 [9] 簡召全. 家電產品的開發(fā)與設計. 北京理工大學出版社 1998 [10] 陳永甫. 洗衣機的原理與維修. 電子工業(yè)出版社 1997 [11] 錢如竹. 方舟. 快修家電洗衣機. 人民郵電出版社 1994 [12] 　沈錫華，密封材料手冊，第一版，北京，中國石油出版社,1991年. [13] 成大先，機械設計手冊，第一版，北京，化學工業(yè)出版社,2004年 [14] 中國農業(yè)機械化科學研究院實用機械設計手冊編寫組，使用機械設計手冊，北京，機械工業(yè)出版社,1994年 畢業(yè)設計(論文)說明書 （2008 屆） 新型揉搓式洗衣機的設計 學生姓名 鄭正銳 學 號 04081133 院 系 工學院機電系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 指導教師 鞏傳雷 完成日期 2008年5月25日 摘 要 現有的洗衣機中最為常見的為波輪式洗衣機和滾筒式洗衣機。波輪式洗衣機是依靠波輪的轉動來帶動衣物和洗滌液進行洗滌；而滾筒式洗衣機是依靠滾筒的連續(xù)轉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都是依靠單一的運動方式來洗滌衣物，而在此設計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運動方式結合起來，增加了衣物在豎直方向上的運動。使衣物既能像在波輪式洗衣機中那樣由波輪帶動衣物進行洗滌又能像滾筒式洗衣機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行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進行更為徹底的洗滌。 關鍵詞：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 設計思想·································5 1.2 工作原理 ································5 第二章 洗衣機的原理、分類及驅動方式···················7 2.1 洗衣機的原理·····························7 2.2 洗衣機的分類·····························7 第三章 電動機的選擇···································11 3.1 概論·····································11 3.2 洗滌電動機 ······························11 第四章 波輪的分類和選用·······························14 4.1 波輪的分類·······························14 4.2 波輪的參數及性能·························14 4.3 波輪形狀及參數的選用·····················15 第五章 傳動部分的設計計算·····························16 5.1 帶傳動的設計（一）·························16 5.2 帶傳動的設計（二）·························18 5.3 螺紋軸的設計······························19 5.4 波輪軸的設計······························24 第六章 相關部件的設計和安裝說明·······················27 6.1洗衣機的底座及外殼··························27 6.2位開關和撥動開關····························27 6.3桶（盛水桶）及其安裝························27 6.4桶的結構設計································28 結 論 ···············································29 致謝及參考文獻 ··········································31 前 言 人類洗衣史幾乎同其文明史一樣久遠，然而第一臺具有現代洗衣機雛形的洗衣機器直到十九世紀末才在美國出現。 1874年，美國人比爾·布萊克·斯托（Bill Black-stone）發(fā)明了木制洗衣機，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，使衣物在桶內的肥皂液中翻滾轉動，達到洗凈衣物的目的。1914年，第一臺電動洗衣機誕生。 第二次世界大戰(zhàn)后，洗衣機的生產有了迅速發(fā)展。在發(fā)達國家，洗衣機開始進入普通家庭，洗衣機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。此后，日本三洋公司在噴流失洗衣機的基礎上，研制成功波輪立桶式洗衣機。1956年，日本東芝公司制成第一臺全自動波輪式洗衣機。四年后，三洋公司又推出了雙缸波輪式洗衣機。 目前，全世界洗衣機的年產量已超過了3000萬臺。在英、美、日等發(fā)達國家，家用洗衣機的普及率達99%以上。同時，各式各樣的洗衣機仍在層出不窮，自動化程度也越來越高。 我國的洗衣機雖然起步較晚，但發(fā)展速度卻相當快。1979年，我國的洗衣機開始投入批量生產，當年的產量約為一萬臺。但到1985年，產量以大袋800萬臺，要居世界首位。1988年，產量超過了1000萬臺，占世界洗衣機總產量的三分之一?，F在，我國大中城市的家用洗衣機的普及率已達80%以上。廣大的農村地區(qū)的洗衣機擁有量一搭10%作左右。洗衣機的迅速發(fā)展，既說明了我國人民生活水平的迅速提高，同時也表達了人們對于從繁重的家務勞動中解放出來的迫切愿望。 此次設計是對現有洗衣機進行了仔細的分類和研究，利用新的原理，并揉和進現代的控制理論和已有的洗衣機技術，設計出一種新型洗衣機。這種洗衣機類似于傳統(tǒng)的洗衣機，但其應用了新的設計原理和控制方法，在其性能上又大大高于傳統(tǒng)洗衣機。 在設計的過程中得到了賀煒老師的悉心指導和大力支持，從而掃清了設計過程中的不少障礙，在此深表感謝。 第一章 緒 論 1．1設計思想 現有的洗衣機中最為常見的為波輪式洗衣機和滾筒式洗衣機。波輪式洗衣機是依靠波輪的轉動來帶動衣物和洗滌液進行洗滌；而滾筒式洗衣機是依靠滾筒的連續(xù)轉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都是依靠單一的運動方式來洗滌衣物，而在此設計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運動方式結合起來，增加了衣物在豎直方向上的運動。使衣物既能象在波輪式洗衣機中那樣由波輪帶動衣物進行洗滌又能象滾筒式洗衣機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行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進行更為徹底的洗滌。 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，內筒，外44筒，套筒，傳感器，導軸，帶輪及電機等。 （1）洗滌原理 其洗滌原理為：電機1帶動帶輪1，帶輪與內筒為緊固連接，內筒做旋轉運動，上波盤與內筒蓋為緊固連接，所以上盤也做旋轉運動。同時，電機帶動帶輪使螺紋軸轉動，是螺紋盤向上運動，并帶動波輪軸向上運動，使下波盤推動衣物與旋轉的上波盤進行對衣物進行揉搓，從而達到洗凈衣物的目的。 上波盤與內筒蓋緊固連接，內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，螺紋盤可沿導軸進行上下移動。 主軸和螺紋盤上下運動的范圍可由行程開關決定，行程開關決定了大皮帶輪2的轉動量，當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，當該力達到設定的大小時，限位開關（徑向傳感器）工作，皮帶輪2停止轉動，螺紋盤停止向上運動，調整限位開關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，上波盤是正反轉動，就是對衣物的揉搓。當揉搓力（周向力）過大而使彈簧周向移動一定量時，撥動開關（周向傳感器）工作使內筒（上波盤）轉動反向。調整撥動開關的長度可改變揉搓力的大小。 （2）漂洗原理 本設計為全自動洗衣機，應此洗衣機必須具備漂洗功能。 在漂洗方式的選用上，烤爐到經濟性、實用性以及結合本設計的設計特點，選用溢水漂洗方式。就是在洗衣機將衣物洗滌完畢后，從進水口不斷向內桶注入清水，結合內桶的旋轉以及波輪的揉搓運動，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的洗滌特點，和經濟實用型。本洗衣機與其它洗衣機相比，最大的特點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 在本洗衣機中與其它洗衣機類似 ，也采用內桶的高速轉動，使衣物高速轉動起來，使衣物中的水受慣性力的作用甩出衣物，順著內桶壁上的孔進入外桶排出。 第二章 洗衣機的原理、分類和驅動方式 2．1洗衣機的原理 （1）．洗衣機洗滌原理 洗衣機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，當然，它與人工搓洗的動作并不完全相同 ，洗衣機（一波輪式為例）以波淪為動力帶動洗衣機中的洗滌液和衣物，實質發(fā)生相對運動，從而達到洗凈衣物的目的。 將洗衣機的電源接通之后，即可通過水流選擇開關來確定水流的強弱，然后轉動定時器按鈕，頂好洗滌時間，定時器酒會接通電動機的電源，波輪在電動機的帶動下開始運轉。洗滌桶中的洗滌液載波輪的推動下，產生強有力的旋轉水流，將液體中的衣物帶動起來，不斷的被轉動揉搓，經過預定的時間，定時起降電源切斷，電動機停止轉動，洗滌程序完成。這時，打開排水閥，江西地同內的洗滌也排出，然后就可進行漂洗或者將衣物取出，放入另外一批衣物繼續(xù)洗滌。 在洗衣機中，整個洗凈衣物的過程，也就是在預定的時間內，波輪在電動機的帶動下，通過正反相交替運行，推動水流，是洗滌桶中的衣物不斷翻滾、摩擦，并試制產僧相對運動，從而將衣物洗凈的過程。 （2）洗衣機的漂洗原理 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，更換清水，是用于洗滌是相同的水流強度，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，同時應運了離心力的原理，將整個的漂洗過程從洗滌桶內搬到脫水桶中進行，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）洗衣機的脫水原理 洗衣機的脫水，主要是應用離心力原理。當脫水統(tǒng)一較高的速度轉動起來后，以物種的水災離心力作用下，就會向水桶的四周運動，到達脫水桶壁，穿過脫水桶上的孔，進入脫水外桶，隨之排出脫水機。 2．2洗衣機的分類 從1914年第一臺電動洗衣機問世至今，洗衣機隨著各種新技術的產生和應用發(fā)展十分迅速。我國洗衣機工業(yè)從70年代開始起步，雖然起步較晚，但發(fā)展的速度是相當驚人的。國內已擁有數十種牌號和上百種規(guī)格。 目前市場上的家用洗衣機通常可以按照下面幾種方法分類： （1）按自動化程度分類 a.普通型洗衣機 普通型洗衣機又稱為普及型洗衣機。波輪式普通洗衣機可以分為普通型單桶和普通型雙桶洗衣機兩種。普通型雙桶洗衣機是在普通型單桶洗衣機的基礎上，增設脫水機構發(fā)展而來。他們都是通過定時器來控制波輪在洗衣桶內作間歇的正轉和反轉，產生水平旋轉與上下翻轉的綜合水流來洗滌衣物。洗滌時，根據衣物的多少以及厚薄來選擇洗滌、漂洗的時間。脫水時根據衣物量的多少來選擇脫水時間。普通型洗衣機洗滌時，洗滌、漂洗和脫水各功能之間的轉換需要手工來完成，其機構簡單，使用方便，價格便宜，是目前國內銷售量最大的洗衣機。 b. 半自動型洗衣機 根據我國家用電動洗衣機的標準規(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換不用手工操作而能自動進行的洗衣機稱為半自動型洗衣機。半自動型洗衣機有洗滌側半自動型和脫水側半自動型。半自動型洗衣機結構比普通型復雜，但使用方便靈活，價格較高。 c. 全自動型洗衣機 全自動型洗衣機按照國家標準定義為：洗衣機工作時，具有洗滌、漂洗和脫水之間轉換不需要手工操作而自動完成。其特點是省時省力，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 波輪式洗衣機在洗滌桶中裝有一個波輪，波輪上有幾條突起的筋，波輪以每分鐘數百轉的速度轉動，帶動桶中的洗滌液和衣物作旋轉和翻滾運動來洗滌衣物。 波輪式洗衣機根據水流的方式可分為小波輪渦卷式和大伯論新水流兩種。新水流洗衣機具有低轉速，頻繁轉、停等特點，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 攪拌式洗衣機是依靠攪拌器往復擺動的方式來進行洗滌的洗衣機，攪拌式洗衣機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，攪拌式洗衣機多為全自動型。 c. 滾筒式洗衣機 滾筒式洗衣機是依靠滾筒連續(xù)轉動或定時正反向轉動來進行洗滌的洗衣機。滾筒式洗衣機有一個盛水的圓柱形外桶，外桶中有一個可以旋轉的內桶，內桶壁上有許多排列規(guī)則的小孔，并有幾條突起的筋，衣物就投放在內桶中，內桶有規(guī)律的正反旋轉，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，來達到洗滌衣物的目的。 上述三種洗衣機的特點見下頁表一 類別 優(yōu) 點 缺 點 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，結構簡單，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。 三葉攪拌器的回轉機構復雜，制造困難，修理技術難度較高。洗滌時間較長，噪聲稍大，機體大而重。 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，衣物不易產生扭角，可洗吸水性較強的厚重織物。 洗滌時間較長，耗電量大，洗凈率較低，結構較復雜，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、滾筒式洗衣機性能比較 d. 其他洗滌方式洗衣機 除了常見的波輪式、攪拌式和滾筒式洗衣機以外，還有多種常用的洗衣機，依照其洗滌方式的不同，還有以下幾種： ⑴ 噴流式洗衣機 ⑵ 超聲波洗衣機 ⑶ 真空洗衣機 ⑷ 高溫泡沫洗衣機 ⑸ 噴射式洗衣機 ⑹ 振動式洗衣機 ⑺ 旋轉桶形洗衣機 ⑻ 壓力式洗衣機 ⑼ 壓縮式洗衣機 2．3洗衣機的驅動分類 （1）間接驅動：通過皮帶連接電機軸和離合器輸入軸來傳遞動力。 （1）電容式單向感應電機+離合器 （2）雙速電機+離合器 （3）三相交流變頻電機+減速離合器 （2）間接驅動（DD） （1）電機輸出軸直接和負載連接。 （2）電機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 負載連接。 表2-2 直接驅動和間接驅動的各項性能比 在此設計中考慮到洗衣機的內部結構和功能要求選擇第二種驅動方式。為滿足洗滌脫水轉速的要求，電機設計成2P/8P，采用電容式感應電機。電機輸出兩種（高，低）轉速，通過皮帶減速便可得到所需洗滌脫水轉速。 （3） 缺點：1）.皮帶減速傳遞效率低故，障率高。 2）由于電機偏置，易震動，需加配。 3）皮帶易打滑磨損。 第三章 電動機的選擇 3．1概論 目前在家用電器中使用的電機分為直流電機、單相串激式電機。直流電機使用干電池供電，通常在電動剃須刀、錄音機、電動兒童玩具等小型器具中。單相串激式的電機結構上與直流電機相似。由于其轉子上帶有換向器，電機運轉時使得換向器極易磨損，因而壽命短，常用在轉速要求較高而單次使用時間短的電動器具上，如吸塵器、食品加工機等。單相感應電機應用最廣，根據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轉式，分別用于電冰箱、電風扇、微波爐、洗衣機等家用電動器具上。由于電容運轉式電機具有起動扭矩大、運行穩(wěn)定、功率因數高、過載能力強等特點，并能較好的滿足洗衣機正反兩個方向運轉的工作要求，所以被廣泛的應用于洗衣機中。 洗衣機在正常工作狀態(tài)洗滌桶內應裝有水和衣物，因此，洗衣機的電動機總是在有負載的條件下運行，由于洗衣機工作時要求波輪正反轉，這就要求電動機帶載正反頻繁起動，洗衣機電動機的負載不能看成恒轉矩負載，因為洗衣機的波輪直接接觸水和衣物，在起動的初始時刻，阻轉矩較小。但是，這個負載又不能簡單的看成是風機水泵類負載（與轉速的平方成正比的負載特性），由于桶內衣物位置和水流的變化，在正常的工作條件下，負載的大小可能經常發(fā)生變化，由于洗衣機的負載特點和工作是頻繁起動的需要，對電動機的起動轉矩和最大轉矩都要求比較高。 3．2洗滌電動機 （1）電動機的選用。 洗衣機中使用的電動機可分為單向異步電動機、永磁式直流電動機、單向串激式和直線型驅動電機。單向異步電動機根據啟動方式不同又可分為電容運轉式電動機和罩極式電動機，而電容式電動機又派生出雙速變極式電動機。洗衣機根據各自的工作特點采用不同的電動機。 國家標準對洗衣機的主要性能指標作了相應的規(guī)定，表一就是波輪洗衣機用的XD型洗衣機電動機的性能指標。根據我國條件，電動機的電源電壓為220V，頻率為50Hz，同步轉速為1500r/min，額定轉速為1350r/min， 表3-1 XD型洗衣機電動機的性能指標 輸入功率 （W） 堵轉轉矩 倍數 堵轉電流 （A） 最大轉矩 倍數 效率 （%） 功率因數 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 洗衣機電動機的功率應根據洗衣機的規(guī)格而定，洗衣機的規(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)格的洗衣機所配用的電動機的功率及電動機所配用的電容器。 洗衣機的 洗衣量（㎏） 1.5-2 2-3 3-4 4-5 配用電動機 （W） 90,120 120 180 250 配置電容器 （μF） 6,8 8,10 10,12 16 表3-2 洗衣機所配用的電機 設計以2.5千克為容量進行設計，所以選用電機功率為120W，配置電容器為8μF。其中，堵轉轉矩倍數為0.9，堵轉電流為2.5A，最大轉矩倍數為1.7，效率為52%，功率因素為0.95。 （2）雙速變極電機結構 速變極點動機是采用改變極數來獲得兩種速度的電容運轉式電動機。接通12級繞組，電動機低速運轉，完成洗滌、漂洗功能。接通兩極繞組，電動機高速運轉，完成脫水功能。 洗滌電機的結構簡圖如下圖一所示： 圖3-1 洗滌電動機的結構簡圖 （3）主要技術參數 洗衣機在洗滌運轉時，受力極大。因此對傳動機構的波輪軸、軸承套等零件要求具有一定的強度、剛度、耐疲勞性能。同時，傳動機構上部分在洗滌時，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型雙速變極電動機為中國濟南洗衣機廠生產，主要技術指標見上表。啟動和運轉配用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轉桶式大波輪（盒式波輪） 2.較有特點的新水流波輪: (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波輪的參數及性能 波輪形狀和尺寸與洗滌性能的關系如下圖所示： 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系見圖一。 波盤直徑（mm） 圖一 波盤直徑與洗滌性能的關系 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時，產生水平和上下回轉的復合水流，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，波筋的高度和條數也對洗滌性能有所影響，但波筋高度對洗滌電動機的輸入功率影響更大。波筋條數一般設計成3—8條，實驗表明，波筋6條時洗滌性能較好。 4．3波輪形狀及參數的選用 本設計中，波輪要推著衣物向上運動，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 傳動部分的設計計算 在此部分主要對洗衣機中主要傳動機構包括兩個帶傳動和一個螺紋傳動以及波輪軸的設計及計算。 5．1帶傳動的設計（一） 此部分將完成連接洗衣機內筒的帶傳動計算。 1.雙速電動機功率為120W，轉速，波輪軸轉速，傳動比 確定計算功率 由表8-6查得工作情況系數，故 2.選取V帶帶型 根據，由圖8-9確定選用Z型 3.確定帶輪基準直徑 由表8-3和表8-7取主動輪基準直徑 根據式（8-15），從動輪基準直徑 根據表8-7，取 按式（8-13）驗算帶的速度 4.確定V帶的基準長度和傳動中心距 根據式，初步確定 根據式（8-20）計算帶所需的基準長度 由表8-3選帶的基準長度 按式（8-21）計算實際中心距 5.驗算主動輪上的包角 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.帶輪的結構設計 波輪式洗衣機洗滌部分的傳動方式，均采用三角皮帶傳動，其中，小皮帶輪與電機轉軸的伸出部分連接，其轉速較高，因此要求強度高，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。因為三角傳動皮帶吸水能力較強，假如由于受潮或濺水，而使傳動皮帶絕緣性能降低，或變成導體，一旦電機發(fā)生故障而漏電，將使漏電電流傳至小皮帶輪，經傳動皮帶——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，由于大皮帶輪的轉速較低，選用塑料皮帶輪就能夠滿足要求了。 帶輪的具體結構尺寸見零件圖。 5．2帶傳動的設計（二） 此部分將要完成與螺紋軸連接的帶傳動設計。 電動機功率為25W，轉速，螺紋軸轉速，傳動比 1.確定計算功率 由表8-7查得工作情況系數， 2.選取V帶帶型 根據，由圖8-8確定選用Z型 3．確定帶輪基準直徑 由表8-8和表8-4取主動輪基準直徑 根據式（8-15），從動輪基準直徑 根據表8-8，取 按式（8-13）驗算帶的速度 所以帶的速度合適。 4.確定V帶的基準長度和傳動中心距 根據式，初步確定 根據式（8-20）計算帶所需的基準長度 由表8-3選帶的基準長度 按式（8-21）計算實際中心距 5.驗算主動輪上的包角 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螺紋軸的設計 1. 初步確定軸徑 選取軸的材料為40Cr，調質處理。根據表15-3，取。于是得 2．螺紋軸的結構設計 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應取大值，此處取P=2mm，對應的公稱直徑 . ②2面左端裝軸承，根據手冊選用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（標準鍵長見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 對各支點進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. 按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時，通常只校核軸上承受最大計算彎矩的截面的強度。則由式（15-5）可得 前以選定軸的材料為40Cr，調質處理，由表15-1查得，因此，故安全。 4. 精確校核軸的疲勞強度 ① 判斷危險截面 截面2、3的應力集中影響相當，軸徑也相同，但3截面受載的情況遠大于2截面，故應校核3截面的右側，同樣，4截面的右側也應校核。 ② 截面3右側 抗彎截面系數 抗扭截面系數 截面3 右側的彎矩 截面3 上的扭矩為 截面上的彎曲應力 截面上的扭轉切應力 軸的材料為40Cr，調質處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數及按附表3-2查取。 r/d=0.8/15=0.053,D/d=20/15=1.33,經插值后可查得 又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數為 由附圖3-2得尺寸系數；由附圖3-3得扭轉尺寸系數，軸按磨 削加工，由附圖3-4得表面質量系數為 軸未經表面強化處理，即，則按式（3-10）（3-10a）得綜合系數值為 又由第三章第二節(jié)得材料特性系數 取 取 于是，計算安全系數值，按式（15-6）~（15-8）則得 故可知其安全。 ③截面4右側 抗彎截面系數 抗扭截面系數 截面3 右側的彎矩 截面3 上的扭矩為 截面上的彎曲應力 截面上的扭轉切應力 軸的材料為40Cr，調質處理。由表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數及按附表3-2查取。 r/d=0.8/11=0.073,D/d=15/11=1.36,經插值后可查得 又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數為 由附圖3-2得尺寸系數；由附圖3-3得扭轉尺寸系數， 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質量系數為 軸未經表面強化處理，即，則按式（3-10）（3-10a）得綜合系數 值為 又由第三章第二節(jié)得材料特性系數 取 取 于是，計算安全系數值，按式（15-6）~（15-8）則得 故可知其安全。 5．4波輪軸的設計 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，調質處理。 根據表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．軸的結構設計 （1） 擬定裝配方案 選用如圖所示的裝配方案 （2）根據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 首先根據軸的結構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，對其進行彎扭校核： 故安全。 前以選定軸的材料為3Cr13,調質處理，由表15-1查得，因此，故安全。 5．精確校核軸的疲勞強度 （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力集中將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉強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 抗彎截面系數： 截面上的彎矩 彎曲應力 軸的材料為3Cr13,調質處理。由表15-1查得 ， 截面上由于軸肩而形成的理論應力集中系數按附表3-2查取。因r/d=1.0/14=0.071,D/d=18/14=1.286,經插值后可查得： 又由附圖3-1可的軸的材料的敏感系數為： 按附圖3-2的尺寸系數： 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質量系數： 軸未經表面強化處理，即 則按式（3-10）及（3-10a）得綜合系數值為： 又由第三章第二節(jié)的材料特性系數 所以取： 于是，計算安全系數： 故可知其安全。 第六章 相關部件的設計和安裝說明 在此部分對一些非主要部件進行設計和說明。 6．1 洗衣機的底座及外殼 1． 洗衣機的底座 底座在洗衣機中主要起安裝和固定部分部件及怎增加洗衣機的底盤重量，使洗衣機在洗滌和脫水的過程中相對的平穩(wěn)。由于時間及圖紙數量的限制，底座部分為畫成零件圖，其形狀及尺寸可參考裝配圖?；蛘?，由于在本設計中此部分非設計重點，而洗衣機技術已發(fā)展相當成熟，此部分的結構及尺寸可采用已有的技術。 2． 衣機的外殼 洗衣機的外殼主要是起支撐外桶（盛水桶）和安裝洗衣機上蓋和安裝操作版的作用。在此設計中，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，而具體的結構和材料可參考已有的技術和材料，限于篇幅在此不再作重復工作。 6．2 位開關和撥動開關 限位開關和撥動開關的結構和安裝已涉及控制部分，在此設計中對以上兩種部件在結構上不作詳細說明。在安裝時，由于線路的要求可將撥輪軸設計成空心軸，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，所以結構和材料無特殊要求，主要保證耐水性以及結實耐用就行。主要是安裝部分，由于洗衣機在洗滌的過程中，尤其是在脫水時會高速運轉，應此外桶會產生強烈的振動和搖晃，如果外桶采用固接連接，外桶和洗衣機回引起強烈震動來，不僅會產生巨大的噪音，而且會對也洗衣機本身造成損害。 應此，在本設計中內桶的安裝采用了吊裝結構，就是通過四根吊裝拉桿將洗衣機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 吊裝結構圖 6．4 桶的結構設計 內桶的主要作用是裝衣物并完成洗滌和脫水的功能。在本設計中，為了彌補功能上的不足（將波輪的轉動轉移到內桶的轉動上，波輪只作上下運動），應此在內桶的設計中，應在內桶壁上應加上能起到攪拌作用的勒板，并切肋板呈螺旋狀分布，以加強洗滌功能。由于內桶要負責脫水功能，應此內同上應開許多小孔，可讓衣物中的水脫離衣物后進入外桶，排出洗衣機。而且應該是小孔錯開分布，提高水離開內桶的速度。 結 論 通過幾個月的不斷實踐和探索，畢業(yè)設計已圓滿結束。在這次設計中，我的收獲很大，不僅對該題目有了比較深入的了解，而且在不斷應用所學的知識的過程中，對在四年中所學的知識有了更加深入系統(tǒng)的理解。在這次設計中通過認真總結，一下幾點對我來講感受頗深。 （1） 我明白了一臺機器從開始設想到最后變成圖紙的每一個步驟，每一個細節(jié)，使我對本專業(yè)有了一個比較系統(tǒng)的認識。 （2） 過這次設計，大大提高了我的綜合分析問題和解決問題的能力。 （3） 通過這次設計，是我獨立工作的能力大為提高，為以后走上工作崗位打下堅實基礎。 （4） 在這次設計中，從開始原理的構思直到零部件的設計和選擇，都翻閱了大量的資料和本專業(yè)的工具書。因此，通過這次設計，鍛煉了我查詢和翻閱資料的能力。 雖然此次設計是在老師的指導下由我一個人獨立完成，但我仍然深刻體會到協作工作的必要性和重要性，培養(yǎng)了我協作工作的能力。 與此同時，在這次設計的過程中也報露出我的一些缺點： （1） 礎不是很扎實，很牢靠，出現一些本不該出現的錯誤，對某些錯誤也不能及早發(fā)現和修改。 （2） 露出第二個弱點就是理論聯系實際的能力差，不能將所學的知識靈活應用到實踐得過程中去。 （3） 缺乏經濟觀念，不能把設計把握道較為經濟的水平。 總之，通過此次設計，我收益頗多，將我在四年中所學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的基礎。 參考文獻 【1】濮良貴 、紀名剛.機械設計（第七版）.高等教育出版社 【2】周開勤 、 機械零件手冊（第五版）.高等教育出版社 【3】王冠熙、鄭光興. 家用洗衣機原理、適用與維修.電子工業(yè)出版社 【4】劉勝利、王麗華、呂保宏、鄭諺.家用洗衣機的工作原理與維修技術[修訂版]. 新時代出版社 【5】孫義杰.洗衣機修理大全. 浙江技術出版社 【6】家用電器 2002/6 241期. 機械工業(yè)出版社 【7】鄒慧君.機械原理課程設計手冊.高等教育出版社 【8】鄭文緯、吳克堅.機械原理.高等教育出版社 【9】廖念利、莫雨松等.互換性與技術測量. 中國計量出版社 【10】陳國威等.機械工程手冊.機械工程出版社 【11】周開勤 .機械零件手冊.高等教育出版社 致 謝 在設計中，不可避免的會存在許多缺點，希望各位老師和同學批評指正，在此我向各位老師和同學深表感謝。 在這次設計過程中，我得到賀煒老師的大力幫助和支持，使我能順利，按時的完成此次設計。謹此表示衷心的感謝！