健身式洗衣機

1、廣西科技大學機械原理課程創(chuàng)新設計說明書題目：健身式洗衣機系別：機械工程系班級：機自092 組員:李輝 2012年6月28日目錄一、概述 2 二、健身式洗衣機的工作流程及工作原理2 1.傳動比的計算32.在機構洗滌衣服時，連桿H在輪2連接半徑的計算33.急速回程特性計算54.傳動角的校核計算65.脫水洗滌轉換開關的設計與計算66.滾筒在兩種工作狀態(tài)下的運動線圖77.自行車鏈傳動機構設計與計算98.洗衣脫水時自行車踩動的力度的計算9三、參考文獻9-、概述健身式洗衣機不僅能達到洗衣的目的，而且還是保持一個人身心健康最有效,最科學的健身方法，越來越受到大家的喜愛。由于受到各種因素的影響，如場地、工作時

2、間等等，室內健身則成為了時下最熱門的健身方式。健身式洗衣機不僅可以讓我們免受汽車尾氣之苦，也使我們可以選擇自己方便的時間隨時鍛煉。隨著各種能源的日益緊缺，人們提出了節(jié)能的觀念。在人們的生活中，洗衣機的使用頻率是相當高的，其耗電量也很大。健身式洗衣機可以達到節(jié)約電能的目的。健身式洗衣機是通過人力驅動使洗衣機達到規(guī)定的洗滌要求。本設計在不改變洗衣機的主體結構的前提下，依據(jù)自行車結構和一套傳動機構來實現(xiàn)動力傳遞與洗滌驅動，將人力驅動資源合理利用為洗衣機的驅動力，來實現(xiàn)洗滌的過程。 二、腳踏式洗衣機的工作流程及工作原理 運動做功 健身自行車鏈傳動 健身自行車鏈傳動 桿傳動機構 洗衣滾筒 齒輪傳動如圖所

3、示，健身式洗衣機的整體運動結構簡圖 圖11.傳動比的計算：機構在脫水的情況下：滾筒所需轉速為n5約在950r/min左右，假如人在不疲勞的情況下踩動鏈輪1的轉速n1=75r/min,則i51=950/75=12.67我們設定i21=3（脫水情況下）為使2、3之間穩(wěn)定傳動并且為使機構脫水與洗滌之間切換時，不出現(xiàn)不確定位置和錯位，則連桿lH等于2、3輪軸間距，即有i32=1 則i53=i51/i32i21=4.22 為使i53約為4.22，并使齒輪的大小比較合理，確定各齒輪尺寸如下d5=80mm ，d4=80mm ，d4=126mm d3=d2=224mm 最終的傳動比為： i51 = i54i4

4、3 i32i21= n5 *n4 *n3 *n2/n4*n3*n2*n1=（d4*d3*2*3/d5*d4 ）i32*i21 =(126*224)/ (80*80) *1*3=13.23 考慮到人平均的體能問題：若設人平均踩動轉速n1=65r/min則n5=860.6r/min（按原假設若n1=75r/min，則n5=992.25r/min）2.在機構洗滌衣服時，連桿H在輪2連接半徑的計算考慮到洗滌衣服時，能夠有效的將衣服洗滌干凈，我們使?jié)L筒能正反轉以實現(xiàn)衣服衣服間、衣服筒壁間相互摩擦。由于正反轉過程中，在極限位置會出現(xiàn)沖擊，為避免沖擊在同一輪齒上，使?jié)L筒轉角5大于3600 圖2 如圖2所示，

5、先確定齒輪3在該過程中所能轉過的角度 3 = 900 則 5=3i53 =9004.41=396. 90 即滾筒正轉或反轉行程中，轉過的最大角度為 396. 90 如圖3，在輪2與齒輪3在兩種工作時的狀態(tài)，結合空間位置的安排和連桿長度的選取。選擇如下：lAE=lCD=3/4R3=(3/4)*（224/2）=84mmlEC=lBC=lAD=300 （之前已聲明桿長與兩輪中心距的關系）3.急速回程特性計算如圖4 由余弦公式： cos=l2ADl2DC（LBCLAB）2/2lAD*lDC cos (+ 90) =l2AD+l2DC(lBC+lAB)2/2lADlDC 再用逐步逼近的方法 ：可得：=3

6、9 ， lAB =59.4mm； lAB 即為連桿在洗滌是在輪2連接半徑 則洗滌時的傳動比為： i51 = i54i43 i32i21=n5n4n3n2/n4n3n2n1=d4d323/d5d42T=2.205 （在洗滌時，可調動鏈傳動1-2機構使傳動比為1:1） 若人不疲勞狀態(tài)下，人平均踩動速度n1=60r/min則n5=132.3r/min 即洗滌時滾筒轉速為132.3r/min 如圖4，在已求知lAB時利用余弦定理易求得: CAD =12.7，CAD=10.4 極位夾角=CADCAD=12.710.4=2.3行程比系數(shù)k=(180+)/（180）=1.026由行程比系數(shù)知急速回程不明顯，

7、即正反轉洗滌狀態(tài)大致相同。4.傳動角的校核計算 如圖5，出現(xiàn)最小傳動角的兩個位置為AB和AD同軸線的時候r1=arcos(l2BC+l2CD) （lADlAB）2/2lBClCD=arcos(3002+842240.62)/230084 =39r2= arcos( l2BC+l2DC) （lADlAB）2/2lBClDC= arcos（3002+842359.42）/ 2*300*84=129.6r2= 180129.6=50.4rmin =min（r1，r2）=39有利傳動rmin=40最小傳動角比有利傳動最小傳動角小，但相差甚微，故傳動性能上比較良好5.脫水洗滌轉換開關的設計和計算已知LH

8、I=59.4mm LIF=84mm設計如圖，為使滑筒C具有較大的移動位移，使LDE=40mm ,LID=20mm LIC=100mm通過作圖法可得：.LAB=59.5mm， LBC=86.5mm ，C的最大位移為23mm。 6.滾筒在兩種工作狀態(tài)下的運動線圖：易知：5=3*i53 5=3*i53 5=d/dt脫水時的運動線圖： 洗滌時的運動線圖： t圖 T 7頁 t圖 t圖8頁7.自行車鏈傳動機構設計與計算 為了使傳動平穩(wěn),小鏈輪齒數(shù)不宜過少,由于選定傳動比為i=1:3,則查資料可得出小鏈輪齒數(shù)Z1=25,則大鏈輪Z2=75.由于對鏈的極限載荷不高,可選用08A號鏈(極限載荷Q=13800N滾

9、子直徑d1=7.95mm得出節(jié)距p=12.70mm)由公式d=p/sin（180/2） 得出兩鏈輪的分度圓直徑d小=101mm d大=303mm齒頂圓d小=d小+1.25pd1=108.9mm d大=310.9mm齒根圓df=dd1 d小=100.95mm d大=302.95mm兩輪中心距a=（30 50）p，因中心距過大的話鏈條易抖動，所以取a=40p ，a=508mm鏈節(jié)數(shù)：L p=2a/p+（Z1+Z2）/2+p/a（Z2Z1）2經圓整（節(jié)數(shù)最好是偶數(shù)目與齒數(shù)互質）后取L p =136鏈條不宜超過12m/s，經計算工作時=r=1*d/2=151.5mm/s 符合 8.洗衣脫水時自行車踩動

10、的力度的計算 根據(jù)調查，比較其他洗衣機，我們選取洗衣機的洗滌和脫水功率分別為120W、200W。查相關數(shù)據(jù)，得出齒輪的傳動效率是0.96，連桿的傳動效率是0.9，鏈傳動效率是0.96。洗滌和脫水的轉速分別為60r/min、75r/min，自行車軸的扭矩分別為： M=9549*(P/)/n=9549*(0.12/0.963/0.9）/60=23.98N*m M=9549*(P/)/n =9549*(0.2/0.963/0.9）/75=31.98N*m 踩桿長度為0.25m，則腳踩大輪1所用的力為 F=M/d=23.98/0.25=95.92N F=M/d=31.98/0.25=127.92N三、參考文獻1、邢鋼，徐玉秀。再生能源健身自行車研制及動態(tài)分析【J】。天津工業(yè)大學學報，2006（1）：676