機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)全自動(dòng)波輪式洗衣機(jī)

1、機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)全自動(dòng)波輪式洗衣機(jī)2圖圖1 13三、進(jìn)水、排水系統(tǒng)三、進(jìn)水、排水系統(tǒng)全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)、排水系統(tǒng)主要由進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥和水位開關(guān)等組成。1.水位開關(guān)水位開關(guān) 水位開關(guān)又稱壓力開關(guān)。洗衣機(jī)洗滌桶進(jìn)水時(shí)的水位和洗滌桶排水時(shí)的狀況是由壓力開關(guān)檢測的。當(dāng)洗衣機(jī)工作在洗絳或漂洗程序時(shí)，若桶內(nèi)無水或水量不夠，壓力開關(guān)則發(fā)出供水信號。當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定位置時(shí)，壓力開關(guān)將發(fā)出關(guān)閉水源的信號。微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)工作在排水程序時(shí)，若排水系統(tǒng)有故障，水位開關(guān)則發(fā)出排水系統(tǒng)受阻信號。 (1)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)上使用最多的水位開關(guān)是空氣壓力式，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。這類壓力開關(guān)按其功能可大致分為氣

2、壓傳感裝置、控制裝置及觸點(diǎn)開關(guān)三部分。氣壓傳感裝置由氣室11、橡膠膜10、塑料盤9、頂心6等組成；控制裝置由壓力彈簧4、導(dǎo)套2、調(diào)壓螺釘3、杠桿l和凸輪5等組成；觸點(diǎn)開關(guān)由動(dòng)簧片8、開關(guān)小彈簧7、動(dòng)靜觸點(diǎn)組成，其中公共觸點(diǎn)COM和常閉觸點(diǎn)NC組成動(dòng)斷觸點(diǎn)，公共觸點(diǎn)COM和常開觸點(diǎn)NO組成動(dòng)合觸點(diǎn)。動(dòng)簧片8是由鈹青銅板制成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。4圖圖2 25在內(nèi)動(dòng)簧片和外動(dòng)簧片的a、b點(diǎn)安裝一個(gè)小彈簧，即圖2中的開關(guān)小彈簧7。c點(diǎn)為內(nèi)動(dòng)簧片的力驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，位于頂心和塑料盤的軸心線上。圖圖3 3 動(dòng)簧片結(jié)構(gòu)動(dòng)簧片結(jié)構(gòu)(2)工作原理工作原理 當(dāng)水注入內(nèi)桶時(shí)，氣章很快被封閉。隨著水位上升，封閉在氣室內(nèi)的空氣

3、壓力也不斷提高，壓力經(jīng)軟管12傳到水位開關(guān)氣室11，水位開關(guān)氣室ll內(nèi)的空氣壓力向上推動(dòng)橡膠膜10和塑料盤9，推動(dòng)動(dòng)簧片8中的內(nèi)動(dòng)簧片向上移動(dòng)，壓力彈簧4被壓縮。當(dāng)注水到了選定水位時(shí)，此時(shí)內(nèi)動(dòng)簧片移動(dòng)到預(yù)定的力平衡位置，開關(guān)小彈簧7將拉動(dòng)外動(dòng)簧片，并產(chǎn)生一個(gè)向下的推力，使開關(guān)的常閉觸點(diǎn)NC與公共觸點(diǎn)COM迅速斷開，常開觸點(diǎn)NO與公共觸點(diǎn)COM閉合，從而發(fā)出關(guān)閉水源信號。排水時(shí)，當(dāng)水位下降到規(guī)定的復(fù)位水位時(shí)，水位產(chǎn)生的壓力減小，壓力彈簧4回復(fù)伸長，推動(dòng)頂心6，使動(dòng)簧片8中的內(nèi)動(dòng)簧片向下移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到預(yù)定的力平穩(wěn)位置時(shí)，開關(guān)小彈簧7對外動(dòng)簧片產(chǎn)生一個(gè)向上的推力，使開關(guān)的常開觸點(diǎn)N0與公共觸點(diǎn)COM

4、迅速斷開，常閉觸點(diǎn)NC與公共觸電C0M閉合，從而改變控制電路的通斷。 62.進(jìn)水電磁閥進(jìn)水電磁閥(1)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)水電磁閥也稱為進(jìn)水閥或注水閥，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。 圖圖4 47(2)工作原理工作原理電磁閥線圈4斷電時(shí)，鐵心6在自重和小彈簧5作用下下壓，使鐵心6下端的小橡膠塞7堵住泄壓孔B，此時(shí)如果有水進(jìn)入進(jìn)水腔I，水便由加壓孔A進(jìn)入控制腔，使控制腔內(nèi)水壓逐漸增大，最終使橡膠閥9緊壓在出水管的上端口上，將閥關(guān)閉。同時(shí)因鐵心6上面空間與控制腔相通，控制腔內(nèi)水壓的增大還會(huì)使鐵心6上面空間氣體壓強(qiáng)增大導(dǎo)致橡膠閥9更緊地壓在泄壓孔B上，增加了閥關(guān)閉的可靠性。 當(dāng)進(jìn)水電磁閥線罔4通電后，產(chǎn)生的電磁吸力將鐵心

5、6向上吸起，泄壓孔B被打開。控制腔內(nèi)的水迅速從泄壓孔B中流入出水管，同時(shí)經(jīng)加壓孔A流人控制腔的水又進(jìn)行補(bǔ)充。但由于加壓孔A比泄壓孔B小，使控制腔內(nèi)的壓力迅速下降。當(dāng)控制腔中的水壓降到低于進(jìn)水腔I水壓時(shí)，橡膠閥9被進(jìn)水腔I中的水向上推開，水從進(jìn)水腔直接進(jìn)入出水管，進(jìn)而流人盛水桶。水到位后，由水位開關(guān)切斷進(jìn)水電磁閥線圈4的電源，進(jìn)水閥重新關(guān)閉。 83.3.排水電磁閥排水電磁閥排水電磁閥由電磁鐵與排水閥組成，如圖5所示。電磁鐵和排水閥是兩個(gè)獨(dú)立的部件，兩者之間以電磁鐵拉桿聯(lián)接起來。 圖圖59(1)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 排水閥是由排水閥座1、橡膠閥2、內(nèi)外彈簧3與4、導(dǎo)套5和閥蓋6等組成。排水閥門采用橡膠材料制成

6、，內(nèi)有一個(gè)由硬質(zhì)塑料制作的導(dǎo)套5。導(dǎo)套5內(nèi)裝有內(nèi)彈簧3，它一端卡在導(dǎo)套左邊槽口，另一端鉤掛在電磁鐵拉桿7上，內(nèi)彈簧3處于拉緊狀態(tài)。在導(dǎo)套5外裝有一個(gè)外彈簧4，它的剛度比內(nèi)彈簧3小,它的一端與閥蓋6接觸另一端與導(dǎo)套5的基座接觸外彈簧4處在壓縮變形狀態(tài)。 電磁鐵有交流和直流兩種，機(jī)械式全自動(dòng)洗衣機(jī)一般采用交流電磁鐵，而電腦式全自動(dòng)洗衣機(jī)一般采用直流電磁鐵。交流電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示，直流電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。 210 (2)工作原理工作原理洗衣機(jī)處在進(jìn)水和洗滌時(shí)，排水閥處于關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)主要由外彈簧4把橡膠閥2緊壓在排水閥座1的底部。 排水時(shí)，排水電磁鐵通電工作，銜鐵13被吸入，

7、牽動(dòng)電磁鐵拉桿7。由于拉桿7位移，在它上面的擋套16撥動(dòng)制動(dòng)裝置的剎車扭簧伸出端17，使制動(dòng)裝置處于非制動(dòng)狀態(tài)(脫水狀態(tài))。另一方面隨著電磁鐵拉桿7的左端離開導(dǎo)套5，外彈簧4被壓縮，使排水閥門打開正常排水時(shí)，橡膠閥2離開排水閥座l密封面的距離應(yīng)不小于8mm，排水電磁鐵的牽引力約為40N。 四、傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理四、傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、減速離臺器組成。套桶式全自動(dòng)洗衣機(jī)使用一臺電動(dòng)機(jī)來完成洗滌和脫水工作。洗滌時(shí)，波輪轉(zhuǎn)速較低(140200r/min)；而脫水時(shí)，脫水桶轉(zhuǎn)速較高(約800rmin)。因此，要對電動(dòng)機(jī)1370rmin的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速處理，以適應(yīng)兩

8、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)的工作示意如圖6所示。 111.電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)電動(dòng)機(jī)是整個(gè)洗衣機(jī)工作的動(dòng)力來源。我國現(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機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JBT3758-1996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3所示。 1232.減速離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理減速離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理早期設(shè)計(jì)的小波輪全自動(dòng)洗農(nóng)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)

9、用最為廣泛的有兩種：單向軸承式減速離合器與帶制動(dòng)式減速離合器。 131)基本結(jié)構(gòu)離合器主要結(jié)構(gòu)如圖7(1)(2)所示。離合器中部有兩根軸：輸入軸l和脫水軸l8。輸人軸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和帶輪3被螺母2固定在輸人軸1上，由于方軸與方孔的緊密配合，從而帶輪3、輸入軸I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。 (1)(1)單向軸承式減速離合器單向軸承式減速離合器 圖圖7(1)147(2)15輸入軸l的外部是脫水軸18。在衣服洗滌時(shí)，脫水軸靜止不轉(zhuǎn)；而洗滌結(jié)束后，脫水軸應(yīng)將帶輪3的高轉(zhuǎn)速直接傳遞給

10、脫水桶，完成脫水功能。這種轉(zhuǎn)換功能是由方絲離合彈簧4完成的。方絲離合彈簧的形狀呈錐形，上端幾圈的直徑比下端略小一些。由于脫水軸18和離臺套20的外徑比方絲離合彈簧的內(nèi)徑略大，在自由狀態(tài)時(shí)，方絲離合彈簧就抱緊在離合套20和脫水軸18的外壁上。當(dāng)帶輪帶動(dòng)離合套向彈簧旋緊方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過方絲離合彈簧就將帶輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)由離合套20傳遞到脫水軸18，這就是“合”時(shí)的脫水狀態(tài)。在洗滌時(shí)，可以將方絲離合彈簧向反方向旋松，使其內(nèi)徑變大，從而與離合套20脫離接觸，這就是“離”時(shí)的洗滌狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)彈簧旋松的機(jī)構(gòu)是棘輪棘爪裝置，圖8是其工作原理簡圖。方絲離合彈簧下端的彈簧卡2卡在棘輪3的內(nèi)槽中，通過棘爪5的擺動(dòng)使棘輪3

11、轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)方絲離合彈簧向旋松方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 816 圖7中的8是單向滾針軸承部件，它的內(nèi)圈與脫水軸18相接觸，它的外圈與齒輪軸承座過盈配合成一體，齒輪軸承座嵌在支撐架19中，支撐架用螺栓和離合器外罩14固定在一起。在單向滾針軸承8的作用下，脫水軸l8只能向一個(gè)方向自由旋轉(zhuǎn)。單向滾針軸承是滾針軸承產(chǎn)品領(lǐng)域中一種科技含量較高的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，徑向截面小。因?yàn)槠渫馊ぷ髅媸切ㄐ嗡灾辉试S一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)可以起到單向離合器的作用。洗衣機(jī)單向滾針離合器的工作原理如圖所示，它由帶楔形面的外圈7以及利用保持架3隔開的一系列滾針6組成，軸承直接套在脫水軸5上。當(dāng)脫水軸5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾針落入楔形槽的大端中，此

12、時(shí)脫水軸可順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；而當(dāng)脫水軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾針則卡緊在楔彤槽的小端處，這時(shí)脫水軸將無法轉(zhuǎn)動(dòng)。 917在圖7中，剎車裝置外罩9、剎車扭簧lO、剎車帶15、剎車盤16和十寧軸套17等組成了脫水軸18的剎車裝置。十字軸套17用兩顆緊定螺釘和脫水軸18固定在一起，剎車盤16又和十字軸套17用螺栓固定在一起，所以剎車盤16和脫水軸18聯(lián)成了一體。剎車裝置外罩9安裝在脫水軸18上，為間隙配合，它對脫水軸的作用由剎車扭簧10控制。剎車扭簧10套裝在剎車裝置外罩9的外圓上，其下端固定在離合器外罩上，它的上端則嵌在拉桿21的一個(gè)方孔中，由排水電磁鐵帶動(dòng)拉桿控制其狀態(tài)。洗滌時(shí)，排水電磁鐵斷電，剎車扭簧處于自由

13、旋緊的狀態(tài)。當(dāng)脫水軸18順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于剛性剎車帶15緊緊抱住剎車盤16，而其一端又卡在剎車裝置外罩9的方槽中，所以剎車盤、剎車帶以及剎車裝置外罩9都將一起順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。剎車裝置外罩9在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過程中，剎車扭簧10將被迅速旋緊，強(qiáng)大的摩擦力使剎車裝置外罩9無法動(dòng)作，此時(shí)剎車帶15和剎車盤16將發(fā)生劇烈摩擦，對脫水軸18產(chǎn)生制動(dòng)作用，防止脫水桶產(chǎn)生跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。在脫水時(shí)，排水閥通電，排水電磁鐵帶動(dòng)拉桿使剎車扭簧處于放松狀態(tài)。由于剎車裝置外罩9在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過程中，與旋松的剎車扭簧之間可以自由滑動(dòng)，剎車不起作用，因此剎車裝置外罩9、剎車盤16、剎車帶15都將與脫水軸18一起高速旋轉(zhuǎn)，完成脫水功能。 1

14、81019 行星減速器結(jié)構(gòu)如圖10所示。減速器外罩8和減速器底蓋10用螺釘緊固在一起，再安裝在法蘭盤12上，法蘭盤12和脫水軸2通過鎖緊塊13固定在一起，因?yàn)榉ㄌm盤12和脫水桶相聯(lián)接，所以減速器外罩8、減速器底蓋10、法蘭盤12和脫水桶成一整體。減速器底蓋10有上、下兩個(gè)止口，從而保證了減速器和脫水軸2安裝時(shí)的同心度。對行星減速器來說，輸入軸1是動(dòng)力的傳入軸，其花鍵端插人中心輪l1的內(nèi)孔中。行星輪4其有4個(gè)，與中心輪11以及內(nèi)齒圈6相嚙合。內(nèi)齒圈6通過其圓周槽卡在減速器底蓋10上，與之聯(lián)成一體。行星輪通過銷軸5安裝在行星架7上，當(dāng)行星輪繞中心輪公轉(zhuǎn)時(shí)，將帶動(dòng)行星架一起旋轉(zhuǎn)。波輪軸9兩端都加工成

15、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。2)工作原理脫水狀態(tài)減速離合器脫水時(shí)的狀態(tài)及裝配戈系如圖11所示，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20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

16、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，1121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)帶輪一級減速所以內(nèi)桶轉(zhuǎn)速較高，約680800rmin。洗滌狀態(tài)如圖12所

17、示，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，方絲離合彈簧3被旋松，其下端與離臺套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谛行羌苌希孕行禽喌墓D(zhuǎn)也22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

18、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)帶輪一級減速后，再經(jīng)減速比約為4的行星減速器減速，所以轉(zhuǎn)速約為140200rmin。 1223對于洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)三種工作情況，各零部件工作狀態(tài)如表所示。 424內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解決內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解決洗滌時(shí)防止內(nèi)桶出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)是設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的問題。洗滌時(shí)，波輪將傳動(dòng)力矩傳遞給水和洗滌物，而轉(zhuǎn)動(dòng)的水和洗滌物又將轉(zhuǎn)矩傳遞給內(nèi)桶。因此，內(nèi)桶如果不固定或固定不可靠，就要隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。洗滌時(shí)，內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象將減弱洗滌效果并對洗衣機(jī)不利，所

19、以要防止山桶出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)。因?yàn)閮?nèi)桶和脫水軸是連成一體的，所以只要將脫水軸可靠固定，就可使內(nèi)桶不跟轉(zhuǎn)。為此除了剎車裝置外，在脫水軸上還安裝有單向滾針軸承，其工作原理如圖9所示。 13當(dāng)波輪逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)桶有逆時(shí)針方向跟轉(zhuǎn)的傾向，這時(shí)與內(nèi)桶成一體的脫水軸被單向滾針軸承卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以內(nèi)桶也就不能轉(zhuǎn)動(dòng)。但在波輪順時(shí)針力向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單向滾針軸承允許轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與之致，所以對脫水桶沒有制動(dòng)作用。 當(dāng)波輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)桶有順時(shí)針方向跟轉(zhuǎn)的傾向，這時(shí)自然狀態(tài)的剎車扭簧將被旋緊，緊緊抱住剎車裝25置外罩的軸端，相互之間產(chǎn)生足夠的摩擦力使兩者成為一整體。剎車裝置外罩的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)摩擦力將剎車帶拉緊，剎車帶

20、對剎車盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦阻力，這樣就阻止了內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)。剎車裝置工作原理如圖13所示。綜合所述，當(dāng)波輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠單向滾針軸承來防止內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)；當(dāng)波輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠剎車裝置來防止內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)。 脫水過程中突然打開洗衣機(jī)上蓋，排水電磁鐵失電，方絲離合彈簧恢復(fù)到洗滌狀態(tài)，由于脫水是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，剎車扭簧將抱緊，剎車裝置起作用，剎車帶將使內(nèi)桶迅速制動(dòng)。 (2)帶制動(dòng)式減速離合器帶制動(dòng)式減速離合器（略）（略） 五、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算五、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)計(jì)算內(nèi)容較多，但大多數(shù)零部件可以選用無需進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有：方案設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)選用、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)、行星減速器

21、設(shè)計(jì)等。 1.方案設(shè)計(jì)方案設(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26將排水電磁閥和排水管與電動(dòng)機(jī)對稱布置，必要時(shí)可加平衡塊。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)中給出的內(nèi)桶直徑為400mm，則外桶直徑約為470mm，電動(dòng)機(jī)軸與洗滌輸入軸之間中心距只能為150mm左右在此范罔內(nèi)選擇合適的一級降速傳動(dòng)比和采用帶輪傳動(dòng)。 2.基本參數(shù)的選擇基本參數(shù)的選擇目前洗衣機(jī)的洗衣量、電動(dòng)機(jī)功率、內(nèi)桶直徑等基本參數(shù)，大多數(shù)企業(yè)是通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)選用的。表5是目前常用的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)基本參數(shù)情況，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考 根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求最大洗衣量為3.8kg，參

22、照表5選用電動(dòng)機(jī)功率為180w，電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)轉(zhuǎn)速為1370rmin。 273. V V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算因?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帶作為第一級降速。 參照表6，初步選定電動(dòng)機(jī)功率P為l80W，洗衣轉(zhuǎn)速為180r/min，脫水轉(zhuǎn)速為720r/min，則傳動(dòng)比為： (1)計(jì)算功率計(jì)算功率P Pcaca 由于載荷變動(dòng)小，因此取工作情況系數(shù)KA，Pca=KA。(2)選擇帶型選擇帶型根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速為1370r/min，以及小帶輪安裝尺寸的大概范圍，選取普通V帶Z型(見圖14)。 (3)帶輪的基準(zhǔn)直徑帶

23、輪的基準(zhǔn)直徑d d1 1和和d d2 2 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1查表6和表7，選取dd1=55mm，大于V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑ddmin的要求50mm。大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2為：dd2=idd1，按表6圓整為dd2=106mm。 2814296730(4)驗(yàn)算帶的速度驗(yàn)算帶的速度v v 普通V帶的最大帶速vmax=2530ms，故滿足要求。 (5)中心距中心距a a和帶的基準(zhǔn)長度和帶的基準(zhǔn)長度L Ld d 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 112.7a0322根據(jù)洗衣機(jī)桶體的安裝尺寸，初取a0=140mm，基準(zhǔn)長度： Ld=2a0+(/2)(dd1+dd2)+(dd2-dd1

24、)2/4a0 =2140+(/2)(55+106)+(106-55)2/(4140)mm =538mm查表8選取和538mm相近的標(biāo)準(zhǔn)帶的長度Ld為560mm，則實(shí)際中心距為： aa0+(Ld-Ld)/2=140+(560-538)/2=151mm 在安裝時(shí)，在結(jié)構(gòu)上要保持V帶有一定的張緊力，安裝中心距會(huì)略有所變化。 318(6)主動(dòng)輪上的包角主動(dòng)輪上的包角1 1 1=180o-(dd2-dd1oo120o(7)帶的根數(shù)帶的根數(shù)z z長度系數(shù)KL、包角系數(shù)K、單根V帶基本額定功率P、單根V帶額定功率增量P0查表8、表9、表10和表11，取KL、K、P0、P0。 329103311取z=1。(8

25、)帶的預(yù)緊力帶的預(yù)緊力F F0 0V帶單位長度的質(zhì)量q查表l2得m，單根V帶所需的預(yù)緊力為： 3412(9)帶傳動(dòng)作用在軸上的力帶傳動(dòng)作用在軸上的力F FL L：4.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可參考有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)于冊或機(jī)械設(shè)計(jì)教材。 5.行星減速器設(shè)計(jì)行星減速器設(shè)計(jì)已知洗衣轉(zhuǎn)速為180rmin，脫水轉(zhuǎn)速為720rmin。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l，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。35(1)(1)洗滌狀態(tài)傳動(dòng)比洗滌狀態(tài)傳動(dòng)比洗滌輸入軸與波輪的傳動(dòng)比為： (2)初選中心輪和內(nèi)齒圈齒數(shù)初選中心輪和內(nèi)

26、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： 初選中心輪齒數(shù)zA=19，由上式計(jì)算得內(nèi)齒圈齒數(shù)zB=57。 (3)計(jì)算行星輪齒數(shù)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4個(gè)行星輪對稱布置，則可計(jì)算出行星齒輪齒數(shù)為： 最終確定中心輪齒數(shù)zA為19，內(nèi)齒圈齒數(shù)zB為57，行星齒輪齒數(shù)zx為19，實(shí)際傳動(dòng)比iBAX為4，洗衣轉(zhuǎn)速為l80rmin。 366.棘爪與棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)棘爪與棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由于外桶尺寸已定(因內(nèi)桶直徑已知)，在方案設(shè)計(jì)時(shí)初定位于外桶底部的出水口位置，則排水電磁閥銜鐵中心與出水口中心位于同一直線上。根據(jù)選定的排水電磁閥的行程和

27、初定的棘輪頂圓直徑來設(shè)計(jì)棘爪機(jī)構(gòu)。要求在洗滌時(shí)，棘爪要伸人棘輪棘齒高度的三分之二，脫水時(shí)棘爪脫離棘輪以上。棘爪與棘輪機(jī)構(gòu)的詳細(xì)設(shè)計(jì)可參考相關(guān)書籍。 六、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電腦式全自動(dòng)洗衣機(jī)上使用的微控制器主要是4位或8位的單片機(jī)。 本例中控制電路的微控制器選用MCS-5l系列的單片機(jī)AT89C2051，該單片機(jī)是AT-MEL公司8位單片機(jī)系列產(chǎn)品之一，內(nèi)含2K字節(jié)可反復(fù)擦寫的程序存儲器以及128字節(jié)的RAM單元，具有15條可編程控制的IO線，5個(gè)中斷觸發(fā)源，其指令與MCS-51系列完全兼容。選用AT89C205l作CPU，可使洗衣機(jī)的控制電路大大簡化。 371.全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能要求全自

28、動(dòng)洗衣機(jī)的功能要求(1)強(qiáng)、弱洗滌功能強(qiáng)、弱洗滌功能要求強(qiáng)洗時(shí)，正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)間各為4s，間歇時(shí)間為1s；弱洗時(shí)，正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)間各為3s，間歇時(shí)間為2s。 (2)42)4種洗衣工作程序種洗衣工作程序 即標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨(dú)程序和排水程序。 1)標(biāo)準(zhǔn)程序動(dòng)作順序是：“進(jìn)水洗滌或漂洗排水脫水”，如此循環(huán)三次。每循環(huán)一次，洗滌或漂洗時(shí)間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié)減少2min，也即：第一循環(huán)內(nèi)的洗滌時(shí)間定為6min，第二循環(huán)內(nèi)的漂洗時(shí)間減為4min，第三循環(huán)內(nèi)的漂洗時(shí)間減為2min；排水時(shí)間采用動(dòng)態(tài)時(shí)間法確定脫水時(shí)間規(guī)定為2min。 2)經(jīng)濟(jì)程序與標(biāo)準(zhǔn)程序一樣，只是循環(huán)次數(shù)定為二次。 3)單獨(dú)程序是“進(jìn)

29、水洗滌(規(guī)定為6min)結(jié)束(留水不排不脫)”。4)排水程序是“排水脫水結(jié)束”，時(shí)間確定與上述程序相應(yīng)環(huán)節(jié)相同。(3)進(jìn)、排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能進(jìn)、排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能 洗衣機(jī)在進(jìn)水或排水過程中，若在一定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)水或排水未能達(dá)到預(yù)定的水位，就說明進(jìn)、排水系統(tǒng)有故障，此故障由控制系統(tǒng)檢測后通過相應(yīng)程序發(fā)出報(bào)警信號，提醒操作者進(jìn)行人工排除。 38(4)脫水期間安全保護(hù)和防振動(dòng)功能脫水期間安全保護(hù)和防振動(dòng)功能 脫水期間若打開機(jī)蓋，洗衣機(jī)就會(huì)立即停止脫水操作；若出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，洗衣機(jī)電會(huì)自動(dòng)停止脫水，以免振動(dòng)過大，待人工處理后恢復(fù)工作。 (5)間歇驅(qū)動(dòng)方式間歇驅(qū)動(dòng)方

30、式脫水期間采取間歇驅(qū)動(dòng)方式，以便節(jié)能。本系統(tǒng)要求驅(qū)動(dòng)5s，停止2s，間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高速旋轉(zhuǎn)。 (6)暫停功能暫停功能不管洗衣機(jī)工作在什么狀態(tài)，當(dāng)按下暫停鍵時(shí)，洗衣機(jī)必須立即停止工作，待起動(dòng)鍵按下后，洗衣機(jī)又能按原來所選擇的工作方式繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 (7)聲光顯示功能聲光顯示功能洗衣機(jī)各種工作方式的選擇和各種工作狀態(tài)均伴有聲、光提示或顯示。2.硬件電路設(shè)計(jì)硬件電路設(shè)計(jì)洗衣機(jī)需要控制的工作部件主要有進(jìn)水閥、排水閥和電動(dòng)機(jī)。進(jìn)、排水閥僅有開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)則有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止三種狀態(tài)。根據(jù)功能要求和AT89C2051芯片的性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出洗衣機(jī)的電氣控制電路如圖所示。 39電路中選用AT89C2051的共4根I0線通過4塊SPlllO型固態(tài)繼電器，分別直接驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水閥、排水閥，以及電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。SPlll0是一種交流固態(tài)繼電器，內(nèi)置發(fā)光二極管和光觸發(fā)雙向可控給硅，1050mA輸人電流即可使雙向可控硅完全導(dǎo)通，輸出端通態(tài)電流為3A(平均值)，浪涌電流15A(不重復(fù))。選用交流固態(tài)繼電器，既簡化了電路，又使強(qiáng)、弱電完全隔離，保證了主板的安全。 圖中的74LS05為反相器，用做中間緩沖器，其中4個(gè)通道分別驅(qū)動(dòng)