1、机电一体化课程设计题 目： 波轮式全自动洗衣机 专 业： 姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 摘 要波轮洗衣机是由日本人发明的，是典型的日式机器，日本人洗衣服习惯用冷水，在习惯使用冷水的前提下，滚筒洗衣机就没有波轮的洗的干净，当然也可以在使用滚筒洗衣机时使用电辅加热的功能，但这样需要更长的时间，而日本人讲求生活效率，平时很忙，生活空间又狭小，需要不占地方又能搬来搬去，滚筒的根本就搬不动，所以坚持使用波轮洗衣机。滚筒洗衣机在欧洲较流行，是因为欧洲家庭一般都较休闲，习惯用热水洗衣服，而且多数有冷热双路供水,能够方便地使用热水洗涤。他们的选择都是各有各的原因, 甚至包括洗衣机生产商们热衷于制造
2、概念，非要说什么滚筒的比波轮的先进，实在是很片面，也不科学.专家认为，未来洗衣机的发展方向将是超声波洗衣机，运用超声波原理振动洗衣，从概念上彻底更新洗衣机洗涤原理，不再使用洗衣粉，是真正的环保型洗衣机。关键字：洗涤 脱水 转速1目 录摘要第 1 章 绪论11.1 机电一体化课程设计目的1第 2 章 波轮式全自动洗衣机机电系统设计22.1 波轮式全自动洗衣机总体结构22.2 进水，排水系统32.3 传动系统结构及工作原理72.4 机械设计系统传动计算19致谢271参考文献280波 轮 式 全 自 动 洗 衣 机 机 电 系 统 设 计第 1 章 绪 论1.1 机电一体化课程设计目的机电一体化系统
3、课程设计是一个重要的实践性教学环节。要求学生做那个和运用说学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练，主要目的是：1) 学习机电一体化系统总体设计方案立定，分析与比较的方法。2) 通过对机械系统的设计，掌握集中典型传动晚间与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。3) 通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移/速度传感器；如交流、逼近伺服进给系统，增量式旋转编码器，直线光栅等。4) 通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设
4、计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU 选择、存储器扩展、I/O 接口扩展、A/D 与 D/A 配置、键盘与现实电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件等、5) 培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。6) 锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。1第 2 章 波 轮 式 全 自 动 洗 衣 机 机 电 系 统 设 计2.1 波轮式全自动洗衣机总体结构图 626 波轮式全自动洗衣机的结构 1排水管 2溢水管 3吊杆 4脱水桶 5盛水桶 6平衡环 7盖板 8安全开关 9控制面板 10水位控制器 11进水电磁阀
5、 12进水接头 13压力软管 14贮气室 15支架16电动机 17离合器 18波轮 19脱水轴 20排水电磁阀 21法兰盘 22脱水孔目前在我国生产的洗衣机中，波轮式洗衣机占了 80%以上。早期生产的波轮式洗衣机波轮较小，直径都在 165185mm 之间，转速为 320500r/min。现在基本都是大波轮2洗衣机，其中又以碟形波轮应用最广，波轮直径约为 300mm，转速约为 120300r/min。一般来说，波轮式全自动洗衣机具有洗涤、脱水、水位自动控制，以及根据不同衣物选择洗涤方式和洗涤时间等功能。其结构主要由洗涤和脱水系统、进排水系统、电动机和传动系统、电气控制技术、支承机构等 5 大部分
6、组成，如图 626 所示。波轮式全自动洗衣机多采用套桶式结构，波轮装在内桶的底部，内桶为带有加强筋和均匀小孔的网状结构，并可绕轴旋转。外桶弹性悬挂于机箱外壳上，主要用于盛水，并配有一套进水和排水系统，用两个电磁阀控制洗衣机的进、排水动作。外桶的底部装有电动机减速离合器，以及传动机构、排水电磁阀等部件。动力和传动系统能提供两种传递，低速用于洗涤和漂洗，高速用于脱水，通过减速离合器来实现两种转速的切换。2.2 进水、排水系统全自动洗衣机的进、排水系统主要由进水电磁阀、排水电磁阀和水位开关等组成。1、水位开关水位开又称为压力开关。洗衣机洗涤桶进水时的水位和洗涤桶排水时的状况是压力开关检测的。当洗衣机
7、工作在洗涤或漂洗程序时，若桶内无水或水量不够，压力开关则发出供水信号。当水位达到设定位置时，压力开关将发出关闭水源的信号。微电脑全自动洗衣机工作在排水程序时，若排水系统有故障，水位开关则发出排水系统受阻信号。图 627 水位开关结构及其水压软管传递系统3（1）结构 波轮式全自动洗衣机上使用最多的水位开关是空气压力式。如图 627 所示。这类压力开关按其功能可大致分为气压传感装置，控制装置及触点开关三部分。 气压传感装置由气室 11，橡胶膜 10，塑料盘 9，顶心 6 等组成；触点开关由动弹簧 8、开关小弹簧 7、动静触点组成。其中公共触点和常闭触点组成动断触点。公共触点COM 和常开触点 NO
8、 组成动合触点。动弹簧 8 是由铍青铜板制成，其结构如图 628 所示。 图 628 动弹簧结构（2）工作原理 当水注入内桶时间气室封闭，随着水位上升封闭在气室内的空气压力不断提高，压力经过软管传到水位开关气室，水位开关气室内的空气压力向上推动橡胶膜和塑料盘，推动动簧片中的内动簧片向上移动，压力弹簧被压缩。当注水到选定水位时，此时内动簧片移动到预定的平衡位置开关小弹簧将拉动外动簧片并产生一个向下的推力，使开关的常闭触点 NC 与公共触点 COM 迅速断开，常开触点与公共触点闭合从而发出关闭水源的信号。排水时当水位下降到规定的复位水位时，水位产生的压力减小。压力弹簧恢复伸长，推动顶心，使动簧片中
9、的内动簧片向下移动，当移动到预定的力平稳位置时开关小弹簧对外动片产生一个向外的推力。使开关的常开触点 NO 与公共触点 COM 迅速断开，常闭触点 NC 与公共触点 COM 闭合。从而改变控制电路的通断。4水位开关的主要技术参数配用的程序控制器额定电压 额定电压 气密性 接触电阻 绝缘电阻 机气强度机械式程序控制器AC220 3、1.5A微电脑式程序控制器DC6 10MA7.6KPA历时 1min0.03 100 2500V 历时1min2、进水电磁阀（1） 结构 进水电磁阀也称为进水阀或注水阀。其结构如图 629 所示。图 629 进水阀结构图(2) 工作原理 电磁阀线圈断电时，铁心在自重和
10、小弹簧作用下下压，使铁心下端的小橡胶塞堵住泄压逐渐增大，最终使橡胶阀紧张在出水管的上端口，将阀关闭。同时，因铁心上面空间与控制腔相通，控制腔内水压的增大还会使铁心上面空间气体压强增大，5导致橡胶阀更紧地压在泄压孔上，增加了阀关闭的可靠性。当进水电磁阀线圈通电后，产生的电磁吸力将铁心向上吸起，泄压孔被打开。控制腔内的从迅速从泄压孔中流入出水管，同时经压孔流入控制腔的水又进行补充。但由于加压孔比泄压孔小，使控制腔内的压力迅速下降。当控制腔中的水压降到低于进水腔谁呀时，橡胶阀被进水腔中的水向上推开，水从进水腔直接进入出水管，进而流入盛水桶。水到位后，由水位开关切断进水电磁阀线圈的电源，进水阀重新关闭
11、。3.进水电磁阀排水电磁阀由电磁铁与排水阀组成，如图 630 所示。电磁铁和排水阀是两个独立的部件，两者之间以电磁铁拉杆连接起来。图 630 排水阀的结构与电磁铁的装配关系（1） 结构 排水阀是由排水阀座，橡胶阀，内外弹簧，导套和阀盖等组成排水阀门采用橡胶材料制成，内有一个由硬质塑料制作的导套。导套内装有内弹簧，它一端卡在导套左边槽口，另一端钩挂在电磁铁拉杆上，内弹簧处于拉紧状态。在倒要外装有一个外弹簧，它的刚度比内弹簧小，它的一端与阀盖接触，另一端与导套的基座接触，外弹簧出租压缩变形状态。电磁铁有交流和直流两种，机械式全自动洗衣机一般采用交流电磁铁，而电脑式全自动洗衣机一般采用直流电磁铁的主
12、要技术参数表。6交流电磁铁的主要技术参数额定拉力 N 额定行程 mm额定电流 A 使用电压 V 绝缘电阻 机电强度20 14 0.240 15 0.350 16.5 0.48187-242 1001500V历时 1min直流电磁铁的主要技术参数电流 A额定拉力N额定行程MM 启动 保持额定电压V电压范围V绝缘电阻 电气强度40 16 1.7 0.0660 16 1.9 0.07200 170-220 100 1500V 历时 1min(2) 工作原理 洗衣机处在进水和洗涤时，排水阀处于关闭状态。此时主要由外弹簧吧橡胶阀紧压在排水阀座的底部。排水时，排水电磁铁通电工作，衔铁被吸入，牵动电磁铁拉杆
13、，由于拉杆位移，在它上面的挡套拨动制动装置的刹车扭簧伸出端，使制动装置处于非制动状态。另一方面随着电磁铁拉杆的左端离开导套，外弹簧被压缩，使排水阀门打开。正常排水时，橡胶阀离开排水阀座密封面的距离应不小于 8mm，排水电磁铁的牵引力约为 40N。2.3、传动系统的结构及其工作原理传动系统主要由电动机、减速离合器组成。套桶式全自动洗衣机使用一台电动机完成洗涤和脱水。洗涤时，波轮转速较低（140200 r/min） ；而脱水时，脱水桶转速较高（约 800r/min） 。因此，要对电动机 1370r/mim 的输出转速经常减速处理，以适应两项工作的不同要求，这主要由洗衣机的传动系统来完成，传动系统的
14、工作示意如图 631 所示。7图 631 套桶式全自动洗衣机传动系统示意图1.电动机的技术参数电动机是整个洗衣机工作的动力来源。我国现阶段生产的套筒式洗衣机大多采用的是电容运转式电动机，产品遵循中华人民共和国机械行业标准 JB/T37581996家用洗衣机用电动机 通用技术条件 。目前常用的电容运转式电动机技术参数如表所示。表 XD 型洗衣机电动机技术参数XDL90XDS90XDL120XDS120XDL180XDS180XDL250XDS250额定功率 /W 90 120 180 250额定电压/V 220额定频率/Hz 50电流/A 0.88 1.1 1.54 2.0转速/（ rmin-1
15、）1370满载时效率（%） 49 52 56 598功率因数 0.95堵转电流/A 2.0 2.5 4.0 5.5堵转转矩/Nm：额定转矩/Nm0.95 0.9 0.8 0.7最大转矩/Nm：额定转矩 Nm1.7 1.7 1.7 1.72. 减速离合器的结构和工作原理早期设计的小波轮全自动动洗衣机的离合器没有减速功能，故洗涤和脱水转速相同。新型大波轮全自动洗衣机的离合器都具有洗涤减速功能，称为减速离合器，其种类很多，但主要结构和工作原理基本相同。目前应用最广泛的有两种：单向轴承式减速离合器与带制动式减速离合器。（1） 单向轴承式减速离合器1） 基本结构 单向轴承式减速离合器主要由离合器和行星减
16、速器两部分组成，其具体结构如书插页的设计装配图 6-32.图 6-33 和图 6-34 所示。 离合器主要结构 如图 6-35 所示，离合器中部有两根轴：输入轴 1 和脱水轴18。输入轴 1 的下端加工成四方形，与之相配的带轮 3 和离合套 20 的内孔也是方形。离合套 20 和带轮 3 被螺母 2 固定在输入轴 1 上，由于方轴与方孔的紧密配合，从而带轮3、输入轴 1 和离合套 30 联成了一体。输入轴 1 的上端加工成齿形花键，和行星减速器的中心轮内孔配合联接输入轴 1 的外部是脱水轴 18。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 3 的高转速直接传递给脱水桶，完成脱水
17、功能。这种转换功能是由方丝离合弹簧 4 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 18 和离合套 20 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 20 和脱水轴 18 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 3 的转动由离合套 20 传递到脱水轴 18，这就是“合”时的脱水状态。在洗涤时，可以就将方丝离合弹簧向反方9向旋松，使其内径变大，从而与离合套 20 脱离接触，这就是“离”时的洗涤状态。实现弹簧旋松的机构是棘轮棘爪装置，图 6-36 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
18、 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。10图 6-35 中的 8 是单向滚针轴承部件，它的内圈与脱水轴 18 相接触，它的外圈与齿轮轴承座过盈配合成一体，齿轮轴承座嵌在支撑架 19 中，支撑架用螺栓和离合器外罩 14 固定在一起。在单向滚针轴承 8 的作用下，脱水轴 18 只能向一个方向自由旋转。单向滚针轴承是滚针轴承产品领域中一种科技含量较高的产品，其结构紧凑，径向截面小。因为其外圈工作面是楔形，所以只允许一个方向的转动，可以起到单向离合器的作用。洗衣机单向滚针离合器的工作原理如图 6-37 所示。它由带楔形面的外圈 7 以及利用保持架 3
19、 隔开的一系列滚针 6 组成，轴承直接套在脱水轴 5 上。当脱水轴 5 顺时针转动时，滚针落入楔形槽的大端中，此时脱水轴课顺时针转动；而当脱水轴逆时针转动时，滚针则卡紧在楔形槽的小端处，这时脱水轴将无法转动。在图 6-35 中，刹车装置外罩 9、刹车扭簧 10、刹车带 15、刹车盘 16 和十字轴套17 等组成了脱水轴 18 的刹车装置。十字轴套 17 用两颗紧定螺钉和脱水轴 18 固定在一起刹车盘 16 又和十字轴套 17 用螺栓固定在一起，所以刹车盘 16 和脱水轴 18 联成一体。刹车装置外罩 9 安装在脱水轴 18 上，为间隙配合，它对脱水轴的作用由刹车扭簧 10 控制。刹车扭簧 10
20、 套装在刹车装置外罩 9 的外圆上，其下端固定在离合器外罩上，它的上端则嵌在拉杆 21 的一个方孔中，由排水电磁铁带动拉杆控制其状态。洗涤时，排水电磁铁断电，刹车扭簧处于自由旋紧的状态。当脱水轴 18 顺时针旋转时，由于刚性刹车带 15 紧紧抱住刹车盘 16，而其一端又卡在刹车装置外罩 9 的方槽中，所11以刹车盘、刹车带以及刹车装置外罩 9 都将一起顺时针旋转。刹车装置外罩 9 在顺时针旋转过程中，刹车扭簧 10 将被迅速旋紧，强大的摩擦力使刹车装置外罩 9 无法动作此时刹车带 15 和刹车盘 16 将发生剧烈摩擦，对脱水轴 18 产生制动作用，防止脱水桶产生跟转现象。在脱水时，排水阀通电，
21、排水电磁铁带动拉杆使刹车扭簧处于放松状态。由于刹车装置外罩 9 在顺时针旋转过程 中，与旋松的刹车扭簧之间可以自由滑动，刹车不起作用，因此刹车装置外罩 9、刹车盘 16、刹车带 15 都将与脱水轴 18 一起高速旋转，完成脱水功能。 行星减速器结构 减速器的结构如图 6-38 所示。减速器外罩 8 和减速器底盖10 用螺钉紧固在一起，再安装在法兰盘 12 上，法兰盘 12 和脱水轴 2 通过锁紧块 13固定在一起，因为法兰盘 12 和脱水桶相联接，所以减速器外罩 8、减速器底盖 10、法兰盘 12 和脱水桶成一整体。减速器底盖 10 有上、下两个止口，从而保证了减速器和脱水轴 2 安装时的同心
22、度。对行星减速器来说，输入轴 1 是动力的传入轴，其花键端插入中心轮 11 的内孔中。行星轮 4 共有 4 个，与中心轮 11 以及内齿圈 6 相啮合。内齿圈 6 通过其圆周槽卡在减速器底盖 10 上，与之联成一体。行星轮通过销轴 5 安装在行星架 7 上，当行星轮绕中心轮公转时，将带动行星架一起旋转。波轮轴 9 两端都加工成齿形花键，其下端与行星架 7 联接，上端与波轮相联，从而使波轮以低速旋转洗涤衣物。 2）工作原理脱水状态 减速离合器脱水时的状态及装配关系如图 6-39 所示，脱水状态下，排水电磁铁通电吸合，牵引拉杆移动约 13mm，使排水阀开启。拉杆在带动阀门开启12的同时，一方面拨打
23、旋松刹车弹簧，使其松开刹车装置外罩，这是刹车盘随脱水轴 5一起转动，刹车不起作用；另一方面又推动拨叉旋转，致使棘爪 18 脱开棘轮 4，棘轮被放松，方丝离合弹簧 3 在自身的作用力下回到自由旋紧状态，这是也就抱紧了离合套 2.。大带轮 1 在脱水时是顺时针旋转的，由于摩擦力的作用，方丝离合弹簧 3 将会越抱越紧。这样脱水轴 5 就和离合套 2 联在一起，跟随大带轮 1 一起做高速运转。由于此时脱水轴 5 做顺时针运动，和单向滚针轴承 7 的运动方向一致，因此单向滚针轴承 7 对它的运动无限制。由于脱水轴 5 通过锁紧块与法兰盘 9 联接，而内桶 12 与行星减速器 10 均固定在法兰盘 9 上
24、，所以脱水轴 5 带动内桶 12 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转而只能公转，从而行星架的转速与脱水轴是一样的，即使波轮与脱水桶以等速旋转，保证了脱水桶内的衣物不会发生拉伤。脱水状态传动路线是：电动机小带轮大带轮 1输入轴 6离合套 2方丝离13合弹簧 3脱水轴 5法兰盘 9内桶 12。由于电动机输出转速只经带轮一级减速，所以内桶转速较高，约 680800r/min。 洗涤状态 如图 6-40 所示，洗涤状态下排水电磁铁断电，排水阀关闭，拉杆复位。这时刹车扭簧 16 被恢复到自然旋紧状态，扭簧抱紧刹车装置外罩，刹车装置 8 起作用；同时拨叉回转
25、复位，棘爪 18 伸入棘轮 4，将棘轮拨过一个角度，方丝离合弹簧3 被旋松，起下端与离合套 2 脱离，这时离合套只是随输入轴空转。大带轮 1 带动输入轴 6 转动，经行星减速器减速后，带动波轮轴 11 转动，实现洗涤功能。输入轴至波轮轴的传动称为二级减速，其工作过程为，输入轴通过中心轮驱动行星轮，行星轮既绕自己的轴自转又沿内齿圈绕输入轴公转。因为行星轮固定在行星架上，所以行星轮的公转也将带动行星架转动；行星架以花键孔与波轮轴下端的花键相联接，带动波轮轴和波轮转动。行星减速器的减速比 i 计算公式为： i=1+内齿圈齿数/ 中心轮齿数。洗涤状态传动路线是：电动机小带轮大带轮 1输入轴 6中心轮行
26、星轮行星架 波轮轴 11波轮。其间，电动机输出转速经带轮一级减速后，又经减速比约为 4 的行星减速器减速，所以转速约为 140200r/min。 内桶跟转现象的解决 洗涤时防止内桶出现跟转是设计中一个非常重要的问题。洗涤时，波轮将传动力矩传递给水和洗涤物，而转动的水和洗涤物又将转矩传递给内桶。因此，内桶如果不固定或固定不可靠，就要随之转动，这就是跟转现象。洗涤时，内桶跟转现象将减弱洗涤效果并对洗衣机不利，所以要防止内桶出现跟转。因为内桶和脱水轴是连成一体的，所以只要将脱水轴可靠固定，就可使内桶不跟转。为此，除了刹车装置外，在脱水轴上还安装有单向滚针轴承，其工作原理如图 6-37 所示。14三种
27、工况下的零部件工作状态工作情况零部件状态洗涤 脱水波轮转向 顺时针 逆时针 顺时针排水电磁铁 断电 断电通电，牵引拉杆移动约13mm单向滚针轴承谁脱水轴一起旋转制动脱水轴随脱水轴一起旋转棘爪与棘轮棘爪伸入棘轮齿高三分之二，将棘轮及方丝离合弹簧向旋松方向拨转一个角度，棘爪指向轴心棘爪脱离棘轮，弹簧回转到自由旋紧状态方丝离合弹簧被棘轮旋松并固定，和离合套分离在自由旋紧状态，转动时更加旋紧在离合套上，起到传动转矩的作用离合套 因方丝离合弹簧内径被旋大， 方丝离合弹簧被旋紧，15故离合套分离 随离合套转动刹车扭簧抱紧刹车装置外罩旋松方向，不起作用被拉杆牵引放松，对刹车装置外罩不起作用传动情况带轮输入轴
28、行星减速器波轮轴波轮带轮离合套方丝离合弹簧脱水轴脱水桶当波轮逆时针方向旋转时，内桶有逆时针方向跟转的倾向，这时与内桶成一体的脱水轴被单向滚针轴承卡住，不能转动，所以内桶也就不能转动。但在波轮顺时针方向转动时，单向滚针轴承允许转动的方向与之一致，所以对脱水桶没有制动作用。当波轮顺时针方向转动时，内桶有顺时针方向跟转的倾向，这时自然状态的刹车扭簧将被旋紧，紧紧抱住刹车装置外罩的轴端，相互之间产生足够的摩擦力使两者成为一整体。刹车装置外罩的顺时针旋转摩擦力将刹车带拉紧，刹车带对刹车盘转动产生摩擦阻力，这样就阻止了内桶的跟转。刹车装置工作原理如图 6-41 所示。综合所述，当波轮逆时针转动时，依靠单向
29、滚针轴承来防止内桶的跟转；当波轮顺时针方向转动时，依靠刹车装置来防止内桶的跟转。脱水过程中突然打开洗衣机上盖，排水电磁铁失电，方丝离合弹簧恢复到洗涤状态，由于脱水是顺时针旋转，刹车扭簧将抱紧，刹车装置起作用，刹车带将使内桶迅速制动。16（2）带制动式减速离合器 带制动式减速离合器和单向轴承式离合器结构和原理大体相同，其结构如图 6-42 所示，减速器和制动器合二为一，即借用减速器外壳作为刹车盘。带制动式减速离合器是由排水阀电磁铁来切换高低速状态。洗涤时，排水阀电磁铁断电，排水阀关闭，由制动杆 21 通过棘爪拨叉 25，使棘爪 27 卡住棘轮 3，棘轮内的方丝离合弹簧 4 松开，带轮的动力无法传
30、给上半轴 15。同时制动带 6 刹住制动轮 16，避免上半轴 15 因波轮轴转动而跟转。方丝离合弹簧 4 外部同轴安装棘轮 3，上端处于自由状态，下端插入棘轮 3 内壁孔中。方丝离合弹簧 4 内部套住方孔离合套 29 和上半轴 28，为柔性接触，旋紧时使两者联为一体。脱水时，排水阀电磁铁得电，排水阀处于17排水状态，电磁铁带动制动杆 21 移动一个距离，刹车带 6 放松，制动轮 16 可自由转动。同时，棘爪拨叉 25 随制动杆转过一个角度，棘爪和棘轮 3 分开，方丝离合弹簧 4 旋紧，方孔离合套 29 和下半轴 28 两者联动。大带轮 2 的扭矩由方孔离合套 29、方丝离合弹簧4、下半轴 28
31、、制动轮 16 传给上半轴 15，为高速脱水提供动力。带制动式减速离合器主要有三种工作模式，如表 6-14 所示。带制动式减速离合器的三种工作情况工作情况零部件状态洗涤 脱水波轮转向 顺时针 逆时针 顺时针排水电磁铁 断电 断电通电，牵引拉杆移动约13mm棘爪与棘轮棘爪伸入棘轮齿高三分之二，将棘轮及方丝离合弹簧向旋松方向拨转一个角度，棘爪指向轴心棘爪脱离棘轮，弹簧回转到自由旋紧状态方丝离合弹簧被棘轮逆时针方向旋松并固定，和离合套分离在自由旋紧状态，转动时更加旋紧在离合套上，起到传动转矩的作用离合套因方丝离合弹簧内径被旋大，故离合套空转方丝离合弹簧被旋紧，随离合套转动圆抱簧旋松方向，不起作用被旋
32、紧在脱水轴上，防止内桶跟转被旋松，不起作用刹车带贴压在刹车盘上，并被拉紧，虽贴压在刹车盘上，脱离脱水轴，不起作用18使脱水轴不能转动，起到防止跟转的作用但摩擦力使其松弛，所以不起作用传动情况带轮输入轴行星减速器波轮轴波轮带轮离合套方丝离合弹簧下半轴制动轮上半轴脱水桶2.4、 机械传动系统设计计算波轮式全自动洗衣机的传动系统的设计计算内容较多，当大多数零部件可以选用而无需进行设计，一般设计内容主要有：方案设计、电动机选用、带传动设计、行星减速器设计等。1. 方案设计波轮式洗衣机常用布局为输入轴布置在内桶的中心处,整个传动系统基本上同轴布置,电动机只能偏置一边,为了保持平衡,可将排水电磁阀和排水管
33、与电动机对称布置,必要时可加平衡块。根据设计任务中给出的内桶直径为 400 mm 则外桶直径约为 470mm,电动机轴与洗涤输入轴之间中心距只能为 150mm 左右，在此范围内选择合适的一级降速传动比和采用带轮传动。2. 基本参数的选择目前洗衣机的洗衣量、电动机功率、内桶直径等基本参数，大多数企业是通过实验进行设计选用的。表 6-15 是目前常用的波轮式全自动洗衣机基本参数情况，可供设计时参考。表 6-15 波轮式全自动洗衣机基本参数洗衣量/kg 电动机功率/W内桶直径/mm脱水转速/(rmin -1)洗衣转速/(rmin-1)193.8 180 400520 700800 1203004.5
34、 250 400520 700800 1203005.0 250 400520 700800 1203005.5 370 400520 700800 1203006.0 370 400520 700800 120300根据设计任务要求最大洗衣量为 3.8kg，参照表 6-15 选用电动机功率为 180W，电动机满载时转速为 1370rmin。3. V 带传动设计计算因为 V 带传动允许的传动比较大，结构较紧凑，在同样的张力下， V 带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，所以这里选用了最常用的 V 带作为第一级降速。参照表 6-15，初步选定电动机功率 P 为 180W，洗衣转速为 180r/mi
35、n，脱水转速为900r/min，则传动比为：5.1903721ni（1） 计算功率 由于载荷变动小，因此取工作情况系数caP 0.1AK= =0.18kWKA（2） 选择带型 根据小带轮转速为 1370r/min，以及小带轮安装尺寸的大概范围，选取普通 V 带 Z 型（见图 6-43） （3） 带轮的基准直径 初选小带轮的基准直径 ，查表 6-16 和表 6-17，选21d和 1d取 =55mm，大于 V 带轮的最小基准直径 的要求 50mm。1d mindV 带轮的最小基准直径槽型ZSPZASPABSPBCSPCmd/in5063759012514020022420大带轮的基准直径 为：2d
36、= ，按表 6-17 圆整为 =85mm。2d mi 5.825.12d计算功率 /kWcaP普通 V 带选型图（4）验算带的速度 v smsnd/95.3/10675106普通 V 带的最大带速 ，故满足要求。mv/32maxV 带轮的基准直径系列带 型YZSPZASPABSPBCSPCD E基准直径 d外径 ad50 53.2 5463 66.2 6771 74.2 7575 79 80.52180 83.2 84 85.585 90.590 93.2 94 95.595 100.5100106112118125132140150103.2115.2128.2104116129136144
37、154105.5111.5117.5123.5130.5137.6145.5155.5132139147157（5）中心距和带的基准长度 Ld28097.0211ad根据洗衣机桶体的安装尺寸，初取 0=140mm，基准长度： mmaddLd4.5011405852221210查表 6-18 选取和 501.4mm 相近的标准带的长度 Ld 为 500mm，则实际中心距为：Lad 1402.5020 在安装时，在结构上要保持 V 不定期有一定的张紧力，安装中心距会略有所变化。表 6-18 V 不定期的 基准长度系列及长度系数 KL22K L普通 V 带 窄 V 带基准长度L d/mmY Z A
38、B C D E SPZ SPA SPB SPC450 1.00 0.89500 1.02 0.91560 0.94630 0.96 0.81 0.82710 0.99 0.82 0.84800 1.00 0.85 0.86 0.81900 1.03 0.87 0.81 0.88 0.83（6）主动轮上的包角 1 1207.65.80121 ad（7）带的根数 z 长度系数 KL、包角系数 K、单根 V 带基本额定功率 P0、单根 V 带额定功率增量P 0 查表 6-18、表 6-19、表 6-20a 和表 6-20b，取另KL=0.94、K =0.95、P 0=0.16Kw、P 0=0.02k
39、W。表 6-19 包角系数 小带轮包角() K小带轮包角 () K180 1 145 0.91175 0.99 140 0.89170 0.98 135 0.88165 0.96 130 0.86160 0.95 125 0.84155 0.93 120 0.82150 0.92单根普通 V 带的基本额定频率 （单位：kW）0P23小带轮转速 )min/(11r带型小带轮节圆直径 mpd/1400 730 800 980 1200 1460 2800Z 型506371800.060.080.090.140.090.130.170.200.100.150.200.220.120.180.230.
40、260.140.220.270.300.160.250.310.360.260.410.500.56单根普通 V 带额定功率的增量 （单位： kW）0P传动比 i带型小带轮转速 )min/(11r1.001.011.021.041.051.081.091.121.131.181.191.241.251.341.351.511.521.99i0.2Z型4007308009801200146028000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.010.000.000.000.000.010.010.020.000.000.000.01
41、0.010.010.020.000.000.010.010.010.010.030.000.000.010.010.010.020.030.000.010.010.010.020.020.030.000.010.010.020.020.020.040.010.010.020.020.020.020.040.010.020.020.020.030.030.041.94.05).6.(8)(0 LcaKPz24取 z=1。（8） 带的预紧力 V 带单位长度的资料 q 查表 6-21 得 q=0.06kg/m，单根 V 带所0F需的预紧力为： 20)15.(qvKzvPFca= N5.379.069
42、.38. 2V 带单位长度的质量带型ZSPZASPABSPBCSPC)/(1mkgq0.060.070.100.120.170.200.300.37（9）带传动作用在轴上的力 ：LF：Nzsan 72).16sin(5.372)(210 4. 带轮的结构设计带轮的结构设计可参考有关的机械设计手册或机械设计教材。5. 行星减速器设计已知洗衣转速为 180r/min，脱水转速为 900r/min。由于脱水时行星减速器中心轮与内齿圈顺时针等速旋转，故中心轮与行星架的传动比为 1，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。（1） 洗涤状态传动比 洗涤输入轴与波轮的传动比为： 51809BAXi（2）初选中心轮和内齿圈齿数 洗涤时中心轮旋转，内齿圈静止，中心轮与行星架的传动比 按以下公式计算：BAXi ABBAXzi1：
