洗衣機(jī)畢業(yè)論文

杭州電子科技大學(xué)信息工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)第一章 緒 論1.1全自動(dòng)洗衣機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向 19世紀(jì)90時(shí)代脫穎而出的第一個(gè)新興家用電器產(chǎn)品是洗衣機(jī)。70年代初年全國(guó)產(chǎn)量?jī)H百臺(tái)，70年代末年達(dá)到萬臺(tái)，到80年代年全國(guó)產(chǎn)量百萬臺(tái)，產(chǎn)量居世界之冠。這一時(shí)期以我國(guó)以自主研發(fā)洗衣機(jī)為主，生產(chǎn)企業(yè)也以國(guó)營(yíng)和集體企業(yè)為主體，產(chǎn)品品種和質(zhì)量水平與國(guó)際水平相差甚遠(yuǎn)。隨著我國(guó)改革開放的力度進(jìn)一步加大，從而推動(dòng)了家用全自動(dòng)洗衣機(jī)發(fā)展行業(yè)的快速發(fā)展。到19851986年，已經(jīng)達(dá)到空前未有的規(guī)模，幾乎所有的專業(yè)廠都引進(jìn)了國(guó)外的技術(shù)。當(dāng)時(shí)日本技術(shù)是我國(guó)引進(jìn)的主要對(duì)象，其中松下、東芝、三洋、夏普、日立技術(shù)都是引進(jìn)的主要廠家。通過技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備的引進(jìn)，大大加快了行業(yè)發(fā)展步伐，產(chǎn)品品種和質(zhì)量大幅度提高。1988年全國(guó)總產(chǎn)量突破了一千萬臺(tái)大關(guān)，1989年達(dá)到最高峰的1046.7萬臺(tái)。此時(shí)，我國(guó)家用電動(dòng)洗衣機(jī)產(chǎn)品仍以雙桶洗衣機(jī)為主，同時(shí)套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)開始嶄露頭角，但全自動(dòng)滾筒式洗衣機(jī)只有一家企業(yè)生產(chǎn)。到1990年全國(guó)共有59個(gè)家用電動(dòng)洗衣機(jī)專業(yè)生產(chǎn)廠，除西藏以外的各省均有生產(chǎn)企業(yè)，家用電動(dòng)洗衣機(jī)生產(chǎn)達(dá)到了空前的規(guī)模，生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量和產(chǎn)量在世界上都是第一，產(chǎn)品質(zhì)量也達(dá)到國(guó)外八十年代初期水平。而現(xiàn)在的洗衣機(jī)真的是多種多樣，在上海這樣的大城市，雙缸洗衣機(jī)購買的人已經(jīng)是越來越少了，滾筒洗衣機(jī)和波輪洗衣機(jī)將成為市場(chǎng)的主流，使用洗衣機(jī)就是圖個(gè)方便省力，現(xiàn)在的全自動(dòng)洗衣機(jī)都符合人們的要求。那么洗衣機(jī)還會(huì)怎樣進(jìn)步或發(fā)展呢？歸納起來，有如下幾個(gè)趨勢(shì)。高度自動(dòng)化：現(xiàn)在洗衣機(jī)越來越高度自動(dòng)化，只要衣服放入洗衣機(jī)，簡(jiǎn)單的按兩個(gè)鍵，就會(huì)自動(dòng)注水，一些先進(jìn)的電腦控制洗衣機(jī)，還能自動(dòng)的感覺衣物的重量，自動(dòng)的添加適合的水量和洗滌劑，自動(dòng)的設(shè)置洗滌的時(shí)間和洗滌的力度，洗滌完以后自動(dòng)的漂洗甩干，更有些滾筒洗衣機(jī)還會(huì)將衣物烘干，整個(gè)洗衣的過程完成以后還會(huì)用動(dòng)聽的音樂聲提醒用戶，用戶可以在洗衣的過程做其它的事，節(jié)省了不少的時(shí)間。總之，每一項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)步部極大地推動(dòng)了洗衣過程自動(dòng)化程度的提高。 健康化：現(xiàn)代人對(duì)健康格外的重視，對(duì)洗衣機(jī)也提出了更高的要求，有的洗衣機(jī)廠家采用納米內(nèi)桶，減少污垢附著，有的洗衣機(jī)設(shè)置有改進(jìn)型漂洗程序，徹底漂凈衣物上殘留的洗滌劑，防止對(duì)人體的侵害。還有一些洗衣機(jī)采用臭氧進(jìn)行殺菌，達(dá)到徹底滅菌的目的。節(jié)能：節(jié)能也是用戶選擇洗衣機(jī)時(shí)考慮的問題，有些洗衣機(jī)具有洗滌劑循環(huán)利用系統(tǒng)，可以將在外桶到排水泵之間濃度較高的洗滌劑通過循環(huán)水流帶回外桶內(nèi)，循環(huán)使用可以節(jié)約20%的洗滌劑。有的洗衣機(jī)采用專利的無孔內(nèi)桶省水，普通的波輪洗衣機(jī)在注水的時(shí)候，內(nèi)桶與外桶之間也有大量的水，洗滌的時(shí)候內(nèi)桶外的水就浪費(fèi)了，而無孔內(nèi)桶只有內(nèi)桶有水，這樣可以充分的利用洗衣機(jī)內(nèi)的水，注水的時(shí)候比其它洗衣機(jī)少使用40%的水量，同時(shí)也可以節(jié)省洗滌劑和省電。大容量和微型化：現(xiàn)代人居家總希望有寬敞的空間，因此各廠家都推出了超小型或超薄型的 洗衣機(jī)，比較有代表性的有小鴨的迷你滾筒洗衣機(jī)，海爾的小小神童波輪洗衣機(jī)，惠爾浦的維納斯系列上開門立式滾筒洗衣機(jī)，西門子的40厘米超薄滾筒洗衣機(jī)滿足了人們對(duì)占地空間的要求。品種多樣化：從洗滌形式上分波輪式、滾筒式洗衣機(jī)，從洗滌容量上自2公斤到7公斤有很多等級(jí)，高中低檔洗衣機(jī)在功能上，還有很多不同，品種多樣化的洗衣機(jī)滿足了不同偏好的消費(fèi)者的需求。現(xiàn)在已經(jīng)有廠家開發(fā)出了不需要使用洗滌劑的洗衣機(jī)，還有的廠家開發(fā)出了更迷你的旅行洗衣機(jī)，小到可以在出外旅行的時(shí)候隨身攜帶，為了更方便的操作有的廠家還開發(fā)出了可以遠(yuǎn)程控制的洗衣機(jī)，有的國(guó)家還正在研究新的洗滌機(jī)理的洗衣機(jī)，例如超聲波式、電磁式、高溫泡沫式、真空式、噴射式等，并取得了一些成功，但距離實(shí)現(xiàn)定型批量生產(chǎn)還得努力。1.2 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的總體結(jié)構(gòu)目前在我國(guó)生產(chǎn)的洗衣機(jī)中，波輪洗衣機(jī)占80%以上。早期生產(chǎn)的波輪式洗衣機(jī)波輪較小，直徑都在165185mm之間，轉(zhuǎn)速為320500r/min?，F(xiàn)在基本都是大波輪洗衣機(jī)，其中又以蝶形波輪應(yīng)用最廣，波輪直徑約為300mm，轉(zhuǎn)速約為120300r/min。 一般來說，波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)具有洗滌、脫水、水位自動(dòng)控制，以及根據(jù)不同衣物選擇洗滌方式和洗滌時(shí)間等基本功能，其結(jié)構(gòu)主要由洗滌和脫水系統(tǒng)、進(jìn)排水系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、支承機(jī)構(gòu)等5大部分組成，如下圖所示。波輪全自動(dòng)洗衣機(jī)多采用套筒式結(jié)構(gòu)，波輪裝在內(nèi)桶的底部，內(nèi)桶為帶有加強(qiáng)筋和均布小孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并可繞軸旋轉(zhuǎn)。外桶彈性懸掛于機(jī)箱外殼上，主要用于盛水，并配有一套進(jìn)水和排水系統(tǒng)，用兩個(gè)電磁閥控制洗衣機(jī)的進(jìn)、排水動(dòng)作。外桶的底部裝有電動(dòng)機(jī)、減速離合器，以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、排水電磁閥等部件。動(dòng)力和傳動(dòng)系統(tǒng)能提供兩種轉(zhuǎn)速，低速用于洗滌和漂洗，高速用于脫水，通過減速離合器來實(shí)現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)速的切換。1.3 本課題解決的主要問題設(shè)計(jì)波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)系統(tǒng)的組成、電機(jī)參數(shù)的選擇、減速離合器的設(shè)計(jì)及工作原理；并掌握機(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)、基本參數(shù)的選擇、V帶傳動(dòng)的設(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)。 第二章 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)2.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、減速離合器組成。全自動(dòng)洗衣機(jī)使用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來完成洗滌和脫水工作。洗滌時(shí)，波輪轉(zhuǎn)速較低（120300 r/min）。而脫水時(shí)，脫水桶轉(zhuǎn)速較高（約800r/min）。因此，要對(duì)電動(dòng)機(jī)1370r/min的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速處理，以適應(yīng)兩項(xiàng)工作的不同要求這主要由洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)來完成，傳動(dòng)系統(tǒng)的工作見圖2-1。圖2-1全自動(dòng)洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖2.2電機(jī)參數(shù)的選擇電動(dòng)機(jī)是整個(gè)洗衣機(jī)工作的動(dòng)力來源。我國(guó)現(xiàn)階段生產(chǎn)的套桶式洗衣機(jī)大多采用的是電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)，產(chǎn)品遵循中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T37581996家用洗衣機(jī)用電動(dòng)機(jī) 通用技術(shù)條件。目前常用的電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)如表2-1所示。 表2-1 電機(jī)參數(shù)XDL-90XDS-90XDL-120XDS120XDL-120XDS-180XDL-250XDS-250額定功率/W90120180250額定電壓/V220額定頻率/Hz50電流/A0.881.11.542.0轉(zhuǎn)速/（r/min）1370效率（）49525659堵轉(zhuǎn)電流/A2.02.54.05.5堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/Nm額定轉(zhuǎn)矩/Nm0.950.90.80.7最大轉(zhuǎn)矩/Nm額定轉(zhuǎn)矩/Nm1.71.71.71.72.3 減速離合器的設(shè)計(jì)及工作原理早期設(shè)計(jì)的小波輪全手動(dòng)洗衣機(jī)的離合器沒有減速功能，故洗滌和脫水轉(zhuǎn)速相同。新型大波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的離合器都具有洗滌減速功能，稱為減速離合器，其種類很多，但主要結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。目前應(yīng)用最為廣泛的有兩種：?jiǎn)蜗蜉S承式減速離合器與帶制動(dòng)式減速離合器。2.3.1.單向軸式減速離合器其具體結(jié)構(gòu)如下。如圖2-2所示。 圖2-2為全自動(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單向滾針軸承 9剎車裝置外罩 10剎車扭簧 11、12密封圈 13支架 14離合器外罩 15剎車帶 16剎車盤 17十字軸套 18脫水軸 19支撐架 20離合套 21拉桿離合器中部有兩根軸：輸入軸1和脫水軸18。輸入軸1的下端加工成四方形，與之相配的帶輪3和離合套20的內(nèi)孔也是方形。離合套20和離合套20聯(lián)成了一體。輸入軸1的上端加工成齒形花鍵，和行星減速器的中心輪內(nèi)孔配合聯(lián)接（如圖2-3）。2.3.2 工作原理(1)脫水狀態(tài) 脫水狀態(tài)下,排水電磁鐵通電吸合，牽引拉桿移動(dòng)約13mm，使排水閥開啟，拉桿在帶動(dòng)閥門開啟的同時(shí)，一方面波動(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)致使棘爪脫開棘輪，棘輪被松開，方絲離合彈簧在自身作用下回到自由旋緊狀態(tài)，這時(shí)也就抱緊了離合套。大帶輪在脫水時(shí)是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的，由于摩擦力的作用，方絲離合彈簧將會(huì)越抱越緊。這樣脫水軸就和離合套聯(lián)在一起，跟隨大帶輪一起做高速運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖2-3 減速器機(jī)構(gòu)圖1-輸入軸 2-脫水軸 3-密封圈 4-行星輪 5-行星輪軸 6-齒輪圈 7-行星架 8-減速器外罩9-波輪軸 10-減速器底蓋 11-中心輪 12-法蘭盤 13-鎖緊塊由于此時(shí)脫水軸做順指針運(yùn)動(dòng)，和單向滾針軸承的運(yùn)動(dòng)方向一致，因此單向滾針軸承對(duì)它的運(yùn)動(dòng)無限制。由于脫水軸通過鎖緊塊與法蘭盤聯(lián)接，而內(nèi)桶與行星減速器均固定在法蘭盤上，所以脫水軸帶動(dòng)內(nèi)桶以及減速器內(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 輸入軸 離合套 方絲離合彈簧 脫水軸 法蘭盤 內(nèi)桶。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)桶轉(zhuǎn)速較高，約680800r/min。(2)洗滌狀態(tài) 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)剎車彈簧被恢復(fù)到自然旋緊狀態(tài)扭簧抱緊剎車裝置外罩，剎車裝置其作用；同時(shí)撥叉回轉(zhuǎn)復(fù)位，棘爪伸入棘輪，將棘輪撥過一個(gè)角度，方絲離合彈簧被松開，其下端與離合套脫離，這時(shí)離合套只是隨輸入軸空轉(zhuǎn)。大帶輪帶動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)過行星輪減速器減速后，帶動(dòng)波輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)洗滌功能。輸入軸波輪軸的傳動(dòng)稱為二級(jí)減速，其工作過程為：輸入軸通過中心輪驅(qū)動(dòng)行星輪，行星輪既繞自己的軸自轉(zhuǎn)又沿著內(nèi)齒圈繞輸入軸公轉(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)轉(zhuǎn)動(dòng)路線是：電動(dòng)機(jī)小帶輪大帶輪輸入軸中心輪行星輪行星架波輪軸波輪。其間，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速經(jīng)帶輪一級(jí)減速后，又經(jīng)減速比約為的行星減速器減速，所以轉(zhuǎn)速約為120300 r/min。 第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1傳動(dòng)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)桶的中心處，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)基本上同軸布置，電動(dòng)機(jī)只能偏置一邊，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。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)給出的內(nèi)桶直徑為500mm，則外桶直徑約為570mm，電動(dòng)機(jī)軸與洗滌輸入軸之間中心距只能為150mm左右，在此范圍內(nèi)選擇合適的一級(jí)降速傳動(dòng)比和采用帶輪傳動(dòng)。3.2帶傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)3.2.1帶傳動(dòng)由主動(dòng)帶輪1、從動(dòng)帶輪2和撓性帶3組成，借助帶與帶輪之間的摩擦或嚙合，將主動(dòng)輪1的運(yùn)動(dòng)傳給從動(dòng)輪2，如圖3-1所示。圖3-1 帶傳動(dòng)示意圖3.2.2帶傳動(dòng)的特點(diǎn) a.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適宜用于兩軸中心距較大的場(chǎng)合。 b.膠帶富有彈性，能緩沖吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)無噪聲。 c.過載時(shí)可產(chǎn)生打滑、能防止薄弱零件的損壞，起安全保護(hù)作用。但不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。 d.傳動(dòng)帶需張緊在帶輪上，對(duì)軸和軸承的壓力較大。 f.外廓尺寸大,傳動(dòng)效率低(一般0.940.96)。3.3洗衣機(jī)的基本參數(shù) 根據(jù)上述特點(diǎn)，帶傳動(dòng)多用于中、小功率傳動(dòng)（通常不大于100KW）；原動(dòng)機(jī)輸出軸的第一級(jí)傳動(dòng)（工作速度一般為525m/s）；傳動(dòng)比要求不十分準(zhǔn)確的機(jī)械。因?yàn)閂帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)較緊湊，在同樣的張力下，V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力，所以這里選用了最常用的V帶作為第一級(jí)降速。參照表3-1。表3-1 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)基本參數(shù)洗衣量/kg電動(dòng)機(jī)功率/W內(nèi)桶直徑/mm脫水轉(zhuǎn)速/（r/min）洗衣轉(zhuǎn)速/（r/min）3.51804005207008001203004.52504005207008001203005.02504005207008001203005.53704005207008001203006.0370400520700800120300初步選定電動(dòng)機(jī)功率P為250W，洗衣轉(zhuǎn)速180r/min，脫水轉(zhuǎn)速為720r/min,則傳動(dòng)比為：i = n1/n2 (3-1) = 1370/720 =1.9計(jì)算功率Pca 由于載荷變動(dòng)小，因此取工作情況系數(shù)KA = 1.0= KAP (3-2)= 0.25kW選擇帶型 根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速為1370r/min，以及小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1 ，查表3-2和表3-3，選取dd1 = 55mm,大于V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑dmin的要求50mm。表3-2 V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑槽型Z SPZA SPAB SPBC SPCddmin/mm50 6375 90125 140200 224大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2為：dd2 = idd1 (3-3)= 1.9 55mm = 104.5mm圓整為dd2 = 106mm。驗(yàn)算帶的速度vv =dd1n1/601000 (3-4) =551370/601000 m/s =3.95m/s 普通V帶vmax = 2530m/s 故滿足要求。(見表3-4)。表3-4 V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列（單位：mm）基準(zhǔn)直徑d d帶型YZ SPZA SPAB SPBC SPCDE外徑da506371758085909510010611211812513214015053.266.274.2-83.2-93.2-103.2-115.2-128.25467757984-94-104-116-12913614415480.585.590.595.5100.5105.5111.5117.5123.5130.5137.5145.5155.51321391471573.3.1中心距a和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度La0.7(d d1+d d2)a0 2(d d1+d d2) (3-5) 112.7a0 120 o 3.3.3帶的基本參數(shù)：帶的根數(shù)z長(zhǎng)度系數(shù)KL、包角系數(shù)Ka、單根V帶基本額定功率P0、單根V帶額定功率增量P0 查表3-5、表3-6、表3-7a和表3-7b。表3-5 V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度系列及長(zhǎng)度系數(shù)KL基準(zhǔn)長(zhǎng)度 L d/mmKL450500560630710800900普通V帶小V帶YZABCDESPZSPASPBSPC1.00 0.89 1.02 0.91 0.94 0.96 0.81 0.99 0.82 1.00 0.85 1.03 0.87 0.810.820.840.86 0.810.88 0.83表3-6 包角系數(shù)Ka帶輪包角/（o）Ka小帶輪包角/（o）18017517016516015515010.990.980.960.950.930.921451401351301251200.910.890.880.860.840.82 表3-7a 單根普通V帶的基本額定功率P0 （單位： kW）帶型小帶輪節(jié)圓直徑dp1小帶輪轉(zhuǎn)速n1（r/min）730800950Z帶506371800.060.080.090.140.090.130.170.200.100.150.200.220.120.180.230.260.270.300.310.360.260.41表3-7b 單根普通V帶的基本額定功率增量P0 （單位： kW）帶型小帶輪轉(zhuǎn)n1（r/min）傳動(dòng)比i1.001.011.021.041.051.081.091.121.131.181.191.241.251.341.351.511.521.992.0Z型4007308009801200146028000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.010.000.000.000.000.010.010.020.000.000.000.010.010.010.020.000.000.010.010.010.010.030.000.000.010.010.010.020.030.000.010.010.010.020.020.030.000.010.010.020.020.020.040.010.010.020.020.020.020.040.010.020.030.030.030.04取KL=0.94、=0.95、P0=0.16kW、P0=0.02kW。 (3-9) =0.25/(0.16+0.02)0.950.94=1.55 取z = 2。3.3.4帶的預(yù)緊力Fa 的計(jì)算V帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量查表3-8得q = 0.06kg/m，單根V帶需要的預(yù)緊力為： (3-10) =5000.25(2.5/0.95-1)/23.95+0.063.952N =26.75N 表3-8 V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量帶型Z SPZA SPAB SPBC SPCq/(kg/m)0.05 0.070.10 0.120.17 0.200.30 0.373.3.5帶傳動(dòng)作用在軸上的力FLFL=2Fazsin(1/2) (3-11)=226.752sin(160.6/2)N=101.7N 3.4帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪由三部分組成：輪緣、輪轂、輪輻或腹板（聯(lián)接輪緣與輪轂）。輪緣結(jié)構(gòu)尺寸、帶輪溝槽尺寸取定。V帶帶輪按輪輻結(jié)構(gòu)不同劃分為實(shí)心、腹板、孔板和橢圓輪輻四種結(jié)構(gòu)型式。當(dāng)帶輪直徑dd(5-6)r 時(shí)（r為軸半徑），可采用實(shí)心式。當(dāng)dd300 mm時(shí)，若d2-d1100 mm,采用孔板式。當(dāng)dd300 mm時(shí)，應(yīng)采用橢圓輪輻式。如圖3-6各種型號(hào)V帶輪的輪緣寬B、輪轂孔徑d和輪轂長(zhǎng)L的尺寸。帶輪應(yīng)具有足夠的剛度，無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量小且分布均勻，結(jié)構(gòu)工藝性好；帶輪表面應(yīng)光滑，以減少帶的磨損。V25m/s時(shí)帶輪應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡。帶輪的材料采用球墨鑄鐵，帶輪的結(jié)構(gòu)形式及腹板厚度的確定可參考有關(guān)手冊(cè)。圖3-6帶輪機(jī)構(gòu)第四章 行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)4.1行星減速器的設(shè)計(jì) 已知洗衣轉(zhuǎn)速為180r/min，脫水轉(zhuǎn)速為720r/min。由于脫水時(shí)行星減速器中心輪與內(nèi)齒圈順時(shí)針等速旋轉(zhuǎn)，故中心輪與行星架的傳動(dòng)比為1，波輪與內(nèi)桶順時(shí)針等速旋轉(zhuǎn)，因此由洗滌狀態(tài)來進(jìn)行行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算。4.1.1洗滌狀態(tài)傳動(dòng)比。洗滌輸入軸與波輪的傳動(dòng)比為： iH13=z3/z1 （4-1）4.1.2初選中心輪和內(nèi)齒圈齒數(shù)。洗滌時(shí)中心輪旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒靜止，中心輪與行星架的傳動(dòng)比i按以下公式計(jì)算：iAXB=1+zB/zA （4-2）初選中心輪齒數(shù)為za=19，由公式（6-28）計(jì)算得內(nèi)齒齒數(shù)zb=57。4.1.3計(jì)算行星輪齒數(shù)。由于洗衣機(jī)工作扭矩不大，選擇齒輪模數(shù)為1mm，如選3個(gè)行星輪對(duì)稱布置，則可計(jì)算出行星齒輪齒數(shù)zx為：zx=(zb-za)/2 （4-3） =(63-21)/2 =21 最終確定中心輪齒數(shù)za=21，內(nèi)齒圈齒數(shù)zb=63，行星齒輪齒數(shù)zx為21，實(shí)際傳動(dòng)比i為3，洗衣機(jī)轉(zhuǎn)速為180r/min。4.2行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比和效率計(jì)算 4.2.1行星齒輪傳動(dòng)比符號(hào)及角標(biāo)含義為： 1固定件、2主動(dòng)件、3從動(dòng)件 =1-=1+/=4 （4-4）可得 =1-=1-=-3 輸出轉(zhuǎn)速： =/=n/=1370/4=342.5r/min (4-5)4.2.2行星齒輪傳動(dòng)的效率計(jì)算 =1-|-/(-1)* |*=為ag嚙合的損失系數(shù)，為bg嚙合的損失系數(shù)，為軸承的損失系數(shù)， 為總的損失系數(shù)，一般取=0.025按=1370 r/min、=342.5r/min、=-4可得=1-|(1370-342.5)/(-4)*500|*0.025=98.125%(4-6)4.3行星齒輪傳動(dòng)的配齒計(jì)算4.3.1保證多個(gè)行星輪均布裝入兩個(gè)中心輪的齒間裝配條件想鄰兩個(gè)行星輪所夾的中心角=2/中心輪a相應(yīng)轉(zhuǎn)過角，角必須等于中心輪a轉(zhuǎn)過個(gè)（整數(shù)）齒所對(duì)的中心角，即 =*2/ (4-7)式中2/為中心輪a轉(zhuǎn)過一個(gè)齒（周節(jié)）所對(duì)的中心角。 =n/=/=1+/ (4-8)將和代入上式，有 2*/2/=1+/ (4-9)經(jīng)整理后=+=（21+63）/2=42滿足兩中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪數(shù)目的整數(shù)倍的裝配條件。4.3.2保證相鄰兩行星輪的齒頂不相碰鄰接條件在行星傳動(dòng)中，為保證兩相鄰行星輪的齒頂不致相碰，相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于兩輪齒頂圓半徑之和，如圖12所示 圖4-1 行星齒輪可得 l=2* (4-10) l=2*2/m*(+)*sin=39/2m =d+2=17m滿足鄰接條件。4.4行星齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計(jì)算按齒根彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù)m齒輪模數(shù)m的初算公式為 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，N*m ； =/=9549/n=95490.25/31370=0.5808N*m (4-11) 使用系數(shù)，由參考文獻(xiàn)二表67查得=1； 綜合系數(shù)，由參考文獻(xiàn)二表65查得=2； 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)，由參考文獻(xiàn)二公式65得=1.85； 小齒輪齒形系數(shù)，圖622可得=3.15；， 齒輪副中小齒輪齒數(shù)，=21； 試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限，按由參考文獻(xiàn)二圖626630選取=120所以 =0.821 (4-12) 取m=0.94.4.1分度圓直徑d=m*=0.921=18.9mm (4-13) =m*=0.921=18.9mm (4-14) =m*=0.963=56.7mm (4-15)4.4.2 齒頂圓直徑 齒頂高：外嚙合=*m=m=0.9內(nèi)嚙合=（-）*m=(1-7.55/)*m=0.792 =+2=18.9+1.8=20.7mm (4-16)=+2=218.9+1.8=20.7mm (4-17)=-2=56.7-1.584=55.116mm (4-18) 4.4.3齒根圓直徑 齒根高=（+）*m=1.25m=1.125 =-2=18.9-2.25=16.65mm (4-19)=-2=18.9-2.25=16.65mm (4-20)=+2=56.7+2.25=58.95m (4-21)4.4.4齒寬b參考三表819選取=1=*=118.9=18.9mm (4-22)=+5=18.9+5=23.9mm (4-23)=18.9+(5-10)=13.5-5=13.9mm (4-24)4.4.5中心距a 對(duì)于不變位或高變位的嚙合傳動(dòng)，因其節(jié)圓與分度圓相重合，則嚙合齒輪副的中心距為： 1、ag為外嚙合齒輪副=m/2(+)=0.9/2(21+21)=18.9mm (4-25) 2、bg為內(nèi)嚙合齒輪副 =m/2(+)=0.9/2(63-21)=18.9mm (4-26)中心輪a行星輪g內(nèi)齒圈b模數(shù)m0.90.90.9齒數(shù)z212163分度圓直徑d18.918.956.7齒頂圓直徑20.920.954.9齒根圓直徑16.6516.6558.95齒寬高b18.918.913.9中心距a=18.9mm =18.9mm 4.5行星齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算及校核4.5.1行星齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算及校核（1）選擇齒輪材料及精度等級(jí)中心輪a選選用45鋼正火，硬度為162217HBS，選8級(jí)精度，要求齒面粗糙度1.6行星輪g、內(nèi)齒圈b選用聚甲醛（一般機(jī)械結(jié)構(gòu)零件，硬度大，強(qiáng)度、鋼性、韌性等性能突出，吸水性小，尺寸穩(wěn)定，可用作齒輪、凸輪、軸承材料）選8級(jí)精度，要求齒面粗糙度3.2。（2）轉(zhuǎn)矩=/=9549/n=95490.25/31370=0.5808N*m=580.8N*mm (4-27)（3）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核由參考文獻(xiàn)三式824得出 如【】則校核合格。（4）齒形系數(shù)由參考文獻(xiàn)三表812得=3.15，=2.7，=2.29；（5）應(yīng)力修正系數(shù)由參考文獻(xiàn)三表813得=1.49，=1.58，=1.74；（6）許用彎曲應(yīng)力由參考文獻(xiàn)三圖824得=180MPa，=160MPa ； 由表89得=1.3 由圖825得=1；由參考文獻(xiàn)三式814可得 =*/=180/1.3=138MPa =*/=160/1.3=123.077MPa=2K/b*=(21.1298.4/13.515)3.151.49=16.34Mpa =138MPa (4-28)=*/=18.782.71.587/3.151.74=162.72查參考文獻(xiàn)二表611可得 =1.3所以 1.34.5.3有關(guān)系數(shù)和接觸疲勞極限（1）使用系數(shù)查參考文獻(xiàn)二表67 選取=1（2）動(dòng)載荷系數(shù)查參考文獻(xiàn)二圖66可得=1.02（3）齒向載荷分布系數(shù)對(duì)于接觸情況良好的齒輪副可取=1（4）齒間載荷分配系數(shù)、由參考文獻(xiàn)二表69查得 =1.1 =1.2（5）行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)由參考文獻(xiàn)二式713 得=1+0.5（-1）由參考文獻(xiàn)二圖719 得=1.5 所以 =1+0.5（-1）=1+0.5（1.5-1）=1.25仿上 =1.75（6）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)由參考文獻(xiàn)二圖69查得=2.06（7）彈性系數(shù)由參考文獻(xiàn)二表610查得=1.605（8）重合度系數(shù)由參考文獻(xiàn)二圖610查得=0.82（9）螺旋角系數(shù) =1（10）試驗(yàn)齒的接觸疲勞極限由參考文獻(xiàn)二圖611圖615查得 =520Mpa（11）最小安全系數(shù)、由參考文獻(xiàn)二表6-11可得=1.5、=2（12）接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)由參考文獻(xiàn)二圖611查得 =1.38（13）潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)、由參考文獻(xiàn)二圖617、圖618、圖619查得=0.9、=0.952、=0.82 （14）齒面工作硬化系數(shù)由參考文獻(xiàn)二圖620查得 =1.2（15）接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)由參考文獻(xiàn)二圖621查得 =1所以 =2.95 (4-29)=2.95=3.5 =2.95=4.32 (4-30)=*=520/1.31.380.90.950.821.2=464.4 (4-31)所以 齒面接觸校核合格4.6行星齒輪傳動(dòng)的受力分析在行星齒輪傳動(dòng)中由于其行星輪的數(shù)目通常大于1，即1,且均勻?qū)ΨQ地分布于中心輪之間；所以在2HK型行星傳動(dòng)中，各基本構(gòu)件（中心輪a、b和轉(zhuǎn)臂H）對(duì)傳動(dòng)主軸上的軸承所作用的總徑向力等于零。因此，為了簡(jiǎn)便起見，本設(shè)計(jì)在行星齒輪傳動(dòng)的受力分析圖中均未繪出各構(gòu)件的徑向力，且用一條垂直線表示一個(gè)構(gòu)件，同時(shí)用符號(hào)F代表切向力。 =/=9549/n=95490.25/31370=0.5808N*m (4-32)可得 =*=1.7424 N*m式中 中心輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩，N*m； 輸入件所傳遞的名義功率，kw； (a) (b) 圖5-2傳動(dòng)簡(jiǎn)圖（a）傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 (b)構(gòu)件的受力分析按照上述提示進(jìn)行受力分析計(jì)算，則可得行星輪g作用于中心輪a的切向力為 =2000/=2000/=20000.5808/18.9=61.5N (4-33)而行星輪g上所受的三個(gè)切向力為中心輪a作用與行星輪g的切向力為 =-=-2000/=-61.5N 內(nèi)齒輪作用于行星輪g的切向力為=-2000/=-61.5N 轉(zhuǎn)臂H作用于行星輪g的切向力為=-2=-4000/=-123N 轉(zhuǎn)臂H上所的作用力為=-2=-4000/=-123N 轉(zhuǎn)臂H上所的力矩為 =-4000/*=-40001.7424/18.918.9=-6969.0 N*m (4-34)在內(nèi)齒輪b上所受的切向力為=-=2000/=61.5N (4-35)在內(nèi)齒輪b上所受的力矩為=/2000=/=1.742418.9/18.9=1.7424 N*m (4-36)式中 中心輪a的節(jié)圓直徑， 內(nèi)齒輪b的節(jié)圓直徑， 轉(zhuǎn)臂H的回轉(zhuǎn)半徑，根據(jù)參考文獻(xiàn)二式（637）得 -/=1/=1/1-=1/1+P轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)矩為 =-*（1+P）= -1.7424（1+3）=-6.889 N*m 仿上 -/=1/=1/1-=p/1+P內(nèi)齒輪b所傳遞的轉(zhuǎn)矩， =-p/1+p*=-3/4(-6.889)=5.167 N*m第五章 行星輪架與輸出軸間齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)已知：傳遞功率P=150w,齒輪軸轉(zhuǎn)速n=1600r/min，傳動(dòng)比i=5.2，載荷平穩(wěn)。使用壽命10年，單班制工作。 5.1輪材料及精度等級(jí)行星輪架內(nèi)齒圈選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250HBS，齒輪軸選用45鋼正火，硬度為170210HBS，選用8級(jí)精度，要求齒面粗糙度3.26.3。5.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應(yīng)用參考文獻(xiàn)四式1022求出值。確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)。5.2.1轉(zhuǎn)矩 = =/=9549/n=95490.25/31370=0.5808N*m (5-1)5.2.2荷系數(shù)K查參考文獻(xiàn)四表1011 取K=1.15.2.3齒數(shù)和齒寬系數(shù)行星輪架內(nèi)齒圈齒數(shù)取11，則齒輪軸外齒面齒數(shù)=11。因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為對(duì)稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由參考文獻(xiàn)四表1020選取=1。5.2.4許用接觸應(yīng)力 由參考文獻(xiàn)四圖1024查得 =560Mpa, =530 Mpa由參考文獻(xiàn)四表1010查得 =1 由參考文獻(xiàn)四圖1027可得=1.05。由參考文獻(xiàn)四式1013可得=/=1.05560/1=588Mpa=/=1.05530/1=556.5Mpa5.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算由參考文獻(xiàn)四式1024得出，如則校核合格。確定有關(guān)系數(shù)與參數(shù)：5.3.1齒形系數(shù)由參考文獻(xiàn)四表1013查得 =3.63 5.3.2應(yīng)力修正系數(shù)由參考文獻(xiàn)四表1014查得 =1.415.3.3許用彎曲應(yīng)力由參考文獻(xiàn)四圖1025查得 =210Mpa, =190Mpa由參考文獻(xiàn)四表1010查得 =1.3由參考文獻(xiàn)四圖1026查得 =1由參考文獻(xiàn)四式1014可得 =/=210/1.3=162Mpa =/=190/1.3=146Mpa故 =0.58 (5-2)=2K/b=3.631.41=27.77MPa=162Mpa (5-3)=/=27.77MPa=146Mpa (5-4)齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。由參考文獻(xiàn)四表103取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=15.4主要尺寸計(jì)算=mz=111mm=11mm =111mm=11mm a=1/2m(+)=1/21(11+11)mm=11mm5.5驗(yàn)算齒輪的圓周速度v v=/601000=111370/601000=0.788m/s (5-5)由參考文獻(xiàn)四表1022,可知選用8級(jí)精度是合適的。第六章 行星輪系減速器齒輪輸入輸出軸的設(shè)計(jì)6.1減速器輸入軸的設(shè)計(jì)6.1.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力由已知條件 選用45號(hào)鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,由參考文獻(xiàn)四表144查得強(qiáng)度極限=650MPa,再由表142得許用彎曲應(yīng)力=60MPa6.1.2按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑根據(jù)參考文獻(xiàn)四表141 得C=118107。又由式142得 d=(118107)=6.696.07取直徑=8.5mm6.1.3確定各軸段的直徑軸段1(外端)直徑最少=8.5mm，考慮到軸在整個(gè)減速離合器中的安裝所必須滿足的條件，初定：=9.7mm, =10mm,=11mm, =11.5mm, =12mm, =15.42mm， =18mm。6.1.4確定各軸段的長(zhǎng)度齒輪輪廓寬度為20.5mm,為保證達(dá)到軸于行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個(gè)減速離合器中所必須滿足的安裝條件，初定：L=107mm, =3.3mm, =2mm, =44.2mm, =4mm, =18.5mm, =1.5mm, =16.3mm。按設(shè)計(jì)結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖：圖6-1 輸入軸簡(jiǎn)圖5.校核軸a、受