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1、机电一体化课程设计课程题目：轮式全自动洗衣机机电系统设计随着国民经济的发展，人民的生活水平不断提高，全自动洗衣机使人们从繁杂的家务劳动中解放出来，愈来愈受到消费者的青睐。全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识，同时具有洗涤、漂洗和脱水各种功能，它们之间的转换不用手工操作而能自动进行的洗衣机。以下就其原理和构造作一分析。波轮式洗衣机是洗衣机的一种，依靠装在洗衣桶底部的波轮正、反旋转,带动衣物上、下、左、右不停地翻转,使衣物之间、衣物与桶壁之间,在水中进行柔和地摩擦,在洗涤剂的作用下实现去污清洗。洗涤衣物有单桶、套桶、双桶几种。本设计是以单片机AT89C2051进行操作程序设计。正文中首
2、先论述了本次设计中波轮式洗衣机的功能及工作过程,进行对波轮式洗衣机的总体结构设计,计算进水排水系统、传动系统的数值,确定了相关的参数及零件的选择。后设计电气控制电路图、硬件电路图，编写程序实现对波轮式洗衣机的控制。关键词：波轮式洗衣机、波轮、单片机、控制论文类型：工程设计SummaryWiththedevelopmentofthenationaleconomyandthecontinuousimprovementofpeopleslivingstandards,fullyautomaticwashingmachineshaveliberatedpeoplefromthetedioushouse
3、holdchoresandareincreasinglyfavoredbyconsumers.AfullyautomaticwashingmachinethatcomprehensivelyutilizesalargeamountOfknowledgesuchasmechanics,electricity,optics,andhasvariousfunctionssuchaswashing,rinsing,anddehydration.Theconversionbetweenthemcanbedoneautomaticallywithoutmanualoperation.Belowisanan
4、alysisofitsprincipleandstructure.Wavewheelwashingmachineisatypeofwashingmachinethatreliesonthepositiveandnegativerotationofthewavewheelinstalledatthebottomofthewashingbuckettodrivetheclothestocontinuouslyflipup,down,left,andright,causinggentlefrictionbetweenclothesandthebucketwallinwater,andachievin
5、gdecontaminationandcleaningundertheactionofdetergent.Thereareseveraltypesoflaundry:singlebucket,setbucket,anddoublebucket.ThisdesignisbasedonthemicrocontrollerAT89C2051foroperatingprogramdesign.Themaintextfirstdiscussesthefunctionsandworkingprocessofthewavewheelwashingmachineinthisdesign,designstheo
6、verallstructureofthewavewheelwashingmachine,calculatesthevaluesofthewaterinletanddrainagesystemandtransmissionsystem,anddeterminestherelevantparametersandpartsselection.Designelectricalcontrolcircuitdiagramsandhardwarecircuitdiagrams,andwriteprogramstocontrolthewavewheelwashingmachine.Keywords:wavew
7、heelwashingmachine,wavewheel,microcontroller,controlPaperT,pe:EngineeringDesign摘要-1-目录-3-1绪论41.1 机电一体化课程设计目的41.2 设计任务42波轮式全自动洗衣机的总体结构设计52.1 波轮式全自动洗衣机的工作原理52.2 进水、排水系统62.2.1 水位开关62.2.2 进水电磁阀72.2.3 排水电磁阀82.3 传动系统的结构及其工作原理92.3.1 电动机的技术参数102.3.2 减速离合器的结构和工作原理102.4 机械传动系统设计计算162.4.1 方案设计162.4.2 基本参数的选择16
8、2.4.3 V带传动设计计算172.4.4 带轮的结构设计222.4.5 行星减速器设计232.4.6 棘爪与棘轮机构设计233控制系统设计233.1 全自动洗衣机的功能要求233.2 硬件电路设计243.3 控制程序设计26结论27致谢28参考文献291.1 机电一体化课程设计目的机电一体化系统设计课程设计是培养学生设计能力的重要实践性教学环节之一,是综合运用所学过的机械、电子、自动控制、计算机等知识进行的基本设计训练。其目的是：(1)能够正确运用专业课程的基本理论和相关知识，掌握机电一体化系统(产品)的功能构成、特点和设计思想设计方法，了解设计方案的拟定、比较、分析和计算，培养学生分析问题
9、和解决问题的能力，使学生具有机电一体化系统设计的初步能力；(2)通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零部件和执行元件的计算、选型和结构设计方法和步骤；(3)通过测试及控制系统方案设计,掌握机电一体化系统控制系统的硬件组成、工作原理，和软件编程思想；(4)通过课程设计提高学生应用手册、标准及编写技术说明书的能力，促进学生在科学态度、创新精神、专业技能等方面综合素质的提高。1.2 设计任务任务：设计一种波轮式全自动洗衣机的机电系统，要求最大洗衣质量3-8kg,内桶直径为400mm,洗衣转速约为140200r/min,脱水转速约为700100Or/min。要求具有自动调节水位、根据衣服种类设
10、定洗涤模式、自动进水、排水和自动脱水等功能2波轮式全自动洗衣机的总体结构设计2.1 波轮式全自动洗衣机的工作原理波轮式洗衣机由电动机通过传动机构带动波轮做正向和方向的旋转，利用水流与洗涤物的摩擦和冲刷作用进行洗涤。接通波轮式洗衣机的交流220v电源，通过电路系统的操作显示设置洗衣机的洗涤方式、洗涤时间，启动洗衣机工作，电路系统控制进水电磁阀进行进水操作，并通过水位传感器进行水位控制，当水位到达设定值时或到达预订时间后，由电路系统中主控电路控制电机启动运转，进行衣物的洗涤操作。在洗涤过程中，洗涤电动机运转，通过减速离合器，降低转速带动波轮间歇正反转，水流呈多方向运转进行洗涤，此过程脱水桶不转动。
11、当洗涤工作完成后，排水系统接通，进行排水操作，将洗涤桶内的污水通过排水阀排出机外，排水工作结束后，电路系统控制电动机运转，通过减速离合器使得脱水桶高速顺时针方向运转，通过离心力将吸附在衣物上的水分甩出桶外，起到脱水作用。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/minO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基本功能，其结构主要由洗涤和
12、脱水系统、进排水系统、电动机和传动系统、电气控制系统、支承机构等5大部分组成，如图2-0所示。1排水管12进水接头2溢水管13压力软管3吊杆14贮气室4脱水桶（内桶）5盛水桶（外桶）6水衡环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脱水孔图2-1波轮式全自动洗衣机的结构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。2.2.1 水位开关水位开关又称压力开关。洗衣机洗涤桶进水时的水位和洗涤桶排水时的状况是由压力开关检测的。当洗衣机工作在洗绦或漂洗程序时，若桶内无水或
13、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。(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,其结构如图2-1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；控制装置由压力弹簧4、导套2、调压螺钉3、杠杆1和凸轮5等组成；触点开关由动簧片8、开关小弹簧7、动静触点组成，其中公共触点COM和常闭触点NC组成动断触点，公共触点CoM和常开触点NO组成动合触点。动簧片8是由被
14、青铜板制成，其结构如图2-2所示。1杠杆2导套3调压螺钉4压力弹簧5凸轮6顶心7开关小弹簧8动簧片9塑料盘10橡胶模11气室在内动簧片和外动簧片的a、b点安装一个小弹簧，即图2中的开关小弹簧7。c点为内动簧片的力驱动点，位于顶心和塑料盘的轴心线上。(2)工作原理当水注入内桶时，气阀很快被封闭。随着水位上升，封闭在气室内的图2-3进水阀结构空气压力也不断提高，压力经软管12传到水位开关气室11,水位开关气室11内的空气压力向上推动橡胶膜10和塑料盘9,推动动簧片8中的内动簧片向上移动，压力弹簧4被压缩。当注水到了选定水位时，此时内动簧片移动到预定的力平衡位置，开关小弹簧7将拉动外动簧片，并产生一
15、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Ne)与公共触点COM闭合，从而发出关闭水源信号。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4回复伸长，推动顶心6,使动簧片8中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7对外动簧片产生一个向上的推力，使开关的常开触点NO与公共触点COM迅速断开，常闭触点NC与公共触电COM闭合，从而改变控制电路的通断。2.2.2 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2-3所示。1金属过滤网2阀座3导磁铁框4线圈5小弹簧6铁心7小橡胶塞8塑料盘9橡胶阀(2)工作原理电磁阀线圈4
16、断电时，铁心6在自重和小弹簧5作用下下压，使铁心6下端的小橡胶塞7堵住泄压孔B,此时如果有水进入进水腔I,水便由加压孔A进入控制腔II,使控制腔11内水压逐渐增大，最终使橡胶阀9紧压在出水管的上端口上，将阀关闭。同时.因铁心6上面空间与控制腔H相通，控制腔II内水压的增大还会使铁心6上面空间气体压强增大.导致橡胶阀9更紧地压在泄压孔B上，增加了阀关闭的可靠性。当进水电磁阀线罔4通电后，产生的电磁吸力将铁心6向上吸起，泄压孔B被打开。控制腔11内的水迅速从泄压孔B中流入出水管，同时经加压孔A流人控制腔II的水又进行补充。但由于加压孔A比泄压孔B小，使控制腔11内的压力迅速下降。当控制腔H中的水压
17、降到低于进水腔I水压时，橡胶阀9被进水腔I中的水向上推开，水从进水腔I直接进入出水管，进而流人盛水桶。水到位后，由水位开关切断进水电磁阀线圈4的电源，进水阀重新关闭。2.2.3 排水电磁阀排水电磁阀由电磁铁与排水阀组成，如图2-4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联接起来。1排水阀座13衔铁图2-4排水阀的结构与电磁铁的装配关系2橡胶阀14开口销3内弹簧15外桶4外弹簧16挡套5导套17刹车扭簧伸出端6阀盖7电磁铁拉杆8销钉9基板(铁垫圈)10微动开关压钮11引线端子12排水电磁铁(1)结构:水阀是由排水阀座1、橡胶阀2、内外弹簧3与4、导套5和阀盖6等组成。排水阀门采
18、用橡胶材料制成，内有一个由硬质塑料制作的导套5。导套5内装有内弹簧3,它一端卡在导套左边槽口，另一端钩挂在电磁铁拉杆7上，内弹簧3处于拉紧状态。在导套5外装有一个外弹簧4,它的刚度比内弹簧3小,它的一端与阀盖6接触.另一端与导套5的基座接触.外弹簧4处在压缩变形状态。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。交流电磁铁的主要技术参数如表2-1所示，直流电磁铁的主要技术参数如表22所示。表2-1交流电磁铁的技术参数额定拉力/N额定行程min额定电流/A使用电压/V绝缘电阻/MC电气强度20140.2187-242100150OV历时Im
19、in40150.35016.50.48表2-2直流电磁铁的主要技术参数额定拉力/N额定行程mm电流/A额定电压/V电压范围/V绝缘电阻M电气强度起动保持40161.70.06200170-220100150OV历时Imin50161.90.07(2)工作原理: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4把橡胶阀2紧压在排水阀座1的底部。排水时，排水电磁铁通电工作，衔铁13被吸入，牵动电磁铁拉杆7。由于拉杆7位移，在它上面的挡套16拨动制动装置的刹车扭簧伸出端17,使制动装置处于非制动状态(脱水状态)。另一方面随着电磁铁拉杆7的左端离开导套5,外弹簧4被压缩，使排水阀门打开正常排
20、水时，橡胶阀2离开排水阀座1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、减速离台器组成。套桶式全自动洗衣机使用一台电动机来完成洗涤和脱水工作。洗涤时，波轮转速较低(140200rmin);而脱水时，脱水桶转速较高(约800rmin).因此，要对电动机1370r/min的输出转速进行减速处理，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，传动系统的工作示意如图2-5所ZJSO图2-5套桶式全自动洗衣机传动系统示意图2.3.1 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桶式洗衣机大多采用的是
21、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/T3758-1996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2-3所示。表2-3XD型洗衣机电动机技术参数XDL-90XDS-90XDL-120XDS-120XDL-180XDS-180XDL-250XDS-25090120180250额定功率/W额定电压/V250额定频率/Hz50电流0.881.11.542.0载转速/(Lmin)1370流效率（）49525659时功率因数0.95堵转电流/A2.02.54.05.5堵转转矩/N.m额定转矩/N.m0.950.90.80.7最大转矩/N.m额定转矩/N.
22、m1.71.71.71.72.3.2 减速离合器的结构和工作原理早期设计的小波轮全自动洗农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。目前应用最为广泛的有两种：单向轴承式减速离合器与带制动式减速离合器。(I)单向轴承式减速离合器1)基本结构离合器主要结构如图2-6所示。离合器中部有两根轴：输入轴1和脱水轴18o输人轴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固定在输人轴1上，由于方轴与方孔的紧密配合，从而带轮3、输入轴I和离合套20联成
23、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和离台套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，可以将方丝离合弹簧向反方向旋松，使其内径变大，
24、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2-7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。图2-6全自动洗衣机离合器的结构1 .输入轴2 .螺母3 .带轮4 .方丝离合弹簧5 .棘轮6 .棘爪7 .拨叉8 .单项滚轮轴承9 .叉车装置外罩10 .叉车扭簧11 ,12密封圈13 .支架14 .离合器外罩15 .刹车带16 .刹车盘17 .十字轴套18 .脱水轴19.支撑架20离合套21.拉杆图2-7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
25、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2-8所示，它由带楔形面的外圈7以及利用保持架3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，此时脱水轴可顺时针转动；而当脱水轴逆时针转动时，滚针则卡紧在楔彤槽的小端处，这时脱水轴将无法转动。图2-7棘轮棘爪
26、装置图28单向滚针离合器的工作原理1支撑架2齿轮轴承座3滚针保持架4输入轴5脱水轴6滚针7轴承外圈8螺栓在图2-6中，刹车装置外罩9、刹车扭簧10、刹车带15、刹车盘16和十宁轴套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联成了一体。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
27、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。脱水工作状态如图2.9所示，排水阀通电，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
28、转，完成脱水功能。状态，这时也就抱紧了离合套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，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。1大带轮2离合器3
29、方丝离合弹簧4棘轮5脱水轴6输入轴7单项滚针轴承8刹车装置9法兰盘10减速器11波轮12内桶13紧固螺钉14外桶15密封圈16刹车扭簧17离合器外罩18棘爪脱水状态传动路线是：电动机T小带轮T大带轮IT输入轴6离合套2一方丝离合弹簧3一脱水轴5-法兰盘91内桶120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680800rmin.洗涤状态如图2-10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，其下端与离台套2脱离，
30、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着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=l+内齿圈齿数/中心轮齿数。1大带轮2离合器3方丝离合弹簧4棘轮5脱水轴6输入轴7单项滚针轴承8刹车装置9法兰盘10减速器11波轮12内桶13紧固螺钉14外桶15密封圈16刹车扭簧17离合器外罩18棘爪洗涤状
31、态传动路线是：电动机T小带轮T大带轮IT输入轴6-中心轮T行星轮一行星架一波轮轴UT波轮。其间，电动机输出转速经带轮一级减速后，再经减速比约为4的行星减速器减速，所以转速约为140200rmin.对于洗衣机传动系统三种工作情况，各零部件工作状态如表2-4所示。表24三种零部件工作状态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，但大多数零部件可以选用无乍情况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单项滚动轴承随脱水轴一起旋转制动脱水轴随脱水一起旋转棘爪与棘轮棘爪伸入轮齿高三分之一，将棘轮及方向离合弹簧向旋送方向旋转一个角度，棘
32、爪指向轴心棘爪脱离棘轮，弹簧会转到自由旋紧状态方丝离合弹簧被棘轮旋送并固定，和离合套分离在自由旋紧状态，转动时旋紧在离合套上，起到传递转矩的作用离合器方丝离合弹簧内径被旋大，故离合套空转方丝离合弹簧旋紧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拉杆牵引放松，对刹车装置罩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一方丝离合弹簧脱水轴-脱水桶需进行设计，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。2.4.1 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40Omm,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15Omm左右.在此范围降速传动比和采用带轮传动。2.4.2 基本参数的选择表2-5波轮式全自动洗衣机基本参数洗衣量电动机功率/W内桶直径mm脱水转速/(rmin)洗衣转速/(rmin)3.8180400-520700-800120-3004.5250400-520700-800120-3005.0250400-520700-800120-3005.5370400-520700-800120-3006.0370400-520700-800120-300中华
34、人民共和国机械行业标准，对于家用洗衣机用电容运转异步电动机应满足:电动机的额定电压为220V,额定频率为50Hz,同步转速为15007min0根据表22知，洗衣量为6kg时，电动机的功率应为370W以上，内桶的转速在700-800rmin0根据行业标准选择XD系列通用型电动机，其额定功率P=180W,满载时转速约为1370rmin,重量约为3.5kg,使用轴粗12mm,长40mm。2.4.3 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2-5,初步选定电动机功率P为180W,洗衣
35、转速为200rmin,脱水转速为800rmin,则传动比为：n11370i=-8-=17(1)计算功率PCa由于载荷变动小，因此取工作情况系数Ka=1.OPCa=KAP=0.18V/(2)选择带型根据小带轮转速为1370rmin,以及小带轮安装尺寸的大概范围，选取普通V带Z型。普通Z型V带参数为节宽bp=8.5mm;顶宽b=10mm;单位长度质量q=0.06kgm0,(3)带轮的基准直径d1和d2初选小带轮的基准直径ddi查表2-6和表2-7,选取ddi=56mm,大于V带轮的最小基准直径ddmin的要求50mm。大带轮的基准直径dd2为:dd2iddl=1.760=102?HTn,按表2-6
36、圆整为dd2=112mm0计算功率%kW表2/普通V带选型我1表2-7Y带基准直径系列带型基准直径dllYZSPZASPABSPBCSPCDE外径5053.2546366.2677174.27575-7980.58083.28485.585-90.59093.29495.595-100.5100103.2104105.5106-111.5112115.2116117.5118-123.5125128.2129130.5132132136137.5139140144145.5147(4)验算带的速度VTrddl九1V=m/s=4.30ms60100O/普通V带的最大带速Vnm=2530ms,故满
37、足要求。(5)中心距a和带的基准长度Ld07(ddi+2)VQoV2(ddi+七2)117.60120(7)带的根数Z长度系数Kl、包角系数七、单根V带基本额定功率Po、单根V带额定功率增量率查表2-8、表2-9、表210和表211,取KL=O.94、2=0.95、Po=O.18kWPo=O.O2Kw=1.110.18(Po+APO)KaKL(0.18+0.02)X0.950.94取z=lo表2-8V带的基准长度系列及长度系数基础长度KlLd/mm普通V带窄V带YZABCDESPZSPASPRSPC4501.000.895001.020.915600.946300.960.810.827100
38、.990.820.848001.000.850.860.819001.030.870.810.880.83/29单根普通Y带的基本额定功率型号Z型m/r/min12001450ddl/mm500.140.1656Pi0.170.19630.220.25衣2-10包角系数小带轮包角/（）Ka小带轮包角/C）Ka18011450.911750.991400.891700.981350.881650.961300.861600.951250.841550.931200.821500.92表2-11单根普通V带的基本额定功率增量带型小带轮的基小带轮转速nl(rmin)准直径40070080095012
39、001450160020002400Z型ddl/mm500.060.090.100.120.140.160.170.200.22560.060.110.120.140.170.190.220.250.30630.080.130.150.180.220.250.270.320.37710.090.170.200.230.270.300.330.390.46800.140.200.220.260.300.350.390.440.50900.140.220.240.280.330.360.400.480.54(8)带的预紧力FoV带单位长度的质量q查表2-12得q=0.06kg/m,单根V带所需的预
40、紧力为：&=5。0祟俗)+q必0.38/2.591%=8。(演T)+。6X4网N=35.2N(9)带传动作用在轴上的力Fl：FL=2F0zsin(y)157=235.21sinJN=68.23N表242V带单位长度重量型号每米长度重量/kg/mY0.02Z0.06A0.10普通V带B0.17C0.30D0.62E0.902.4.4 带轮的结构设计常用的带轮的材料为HT150或HT200o转速较高时可以采用铸钢或用钢板冲压后焊接而成，小功率时可用铸铝或塑料“。洗衣机脱水时的转速为800rmin,转速较高，因此带轮选用铸钢材料。(I)V带轮的结构形式V带轮的结构形式与基准直径有关。当带轮基准直径为
41、dd2.5d(d为安装带轮的轴的直径，mm)时，可采用实心式;当dd3OOmm时,可采用腹板式;当d300mm时，可采用轮辐式。ddi=56mm,则V带轮采用腹板式，可以减少带轮质量，减少加工量。(2)V带轮的轮槽V带轮的轮槽与选用的V带的型号相对应，查表212取bd=8.5mm、hamin=2.00mmhfmin=7.0mme=12mmfmm=7mm、min=5.5mm=340(3)V带轮的设计参数查表2-13取小带轮为实心轮，大带轮辐板厚度S=7mmd1=(1.82.0)d=212=24mmB=14mm1.5,1.=2*d=24mm表2-13带轮结构形式和辐板厚度1 S &2.4.5 行星
42、减速器设计已知洗衣转速为200rmin,脱水转速为800rmin。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：r800以=旃=4(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：谓X=1+软zA初选中心轮齿数zA=21,由上式计算得内齿圈齿数ZB=63。(3)计算行星轮齿数由于洗衣机工作扭矩不大，选择齿轮模数为Imm,如选4个行星轮对称布置，则可计算出行星齿轮齿数为：_(ZB-za)_63_21ZX=-2-2-最终确定中心轮齿数ZA为21,内齿圈齿数ZB为63,行星齿轮齿数ZX为21,实际传动比iABX为4,洗衣转速为200rmin.2.4.6 棘爪与棘轮机构设计由于外桶尺寸已定(因内桶直径已知)，在方案设计时初定位于外桶底部的出水口位置，则排水电磁阀衔铁中心与出水口中心位于同一直线上。根据选定的排水电磁阀的行程和初定的棘轮顶圆直径来设计棘爪机构。要求在洗涤时，棘爪要
