波轮式全自动洗衣机机电系统设计 .docx

课程设计报告题目：波轮式全自动洗衣机机电系统设计课程：机电一体化课程设计专业班级：院系：班级：姓名：指导教师：完成周数：摘要3第一章绪论51.l机电一体化课程设计目的51.1.2设计任务61.2洗衣机简介61.2.1全自动洗衣机特点61.2.2洗衣机的分类71.3洗衣机工作原理概述9第二章波轮式全自动洗衣机的总体结构设计92.1波轮式全自动洗衣机总体结构92.2进水、排水系统102.3传动系统的结构及其工作原理142. 4机械传动系统设计计算22第三章控制系统设计283. 1全自动洗衣机的功能要求283.2硬件电路设计293.3控制程序设计31总结33谢辞34参考文献35尽管洗衣机有了很大发展，但消费者的需求不断提高。为使洗衣机的操作更方便、更人性化，根据说明书的要求主要对机械相关内容进行设计，而相关机械部分包括减速器的结构设计，带轮设计，刹车装置的设计及齿轮减速器的设计。波轮是洗衣机工作过程中主要的工作零件。电动机通过V带将动力传递给传动系统，最终通过波轮带动水进行洗涤操作。波轮结构对洗衣机的洗涤效果有直接影响。波轮采用碗形结构。该结构使水产生垂直和水平两种水流，在两种水流的联合作用下,使衣服洗的更干净，更均匀，衣服不易缠绕。设计主要包括设计波轮式全自动洗衣机传动系统的结构、传动系统的组成、电机参数的选择、减速离合器的设计及工作原理；并掌握机械传动系统设计计算、传动方案的设计、基本参数的选择、V带传动的设计计算、带轮的结构设计、行星减速器的设计、棘爪与棘轮机构的设计。关键词：波轮式全自动洗衣机，传动机构，工作原理，减速离合器AbstractDespitethesignificantdevelopmentofwashingmachines,consumerdemandcontinuestoincrease.Inordertomaketheoperationofthewashingmachinemoreconvenientanduser-friendly,themechanicalcontentismainlydesignedaccordingtotherequirementsofthepaper,andtherelevantmechanicalpartsincludethestructuraldesignofthereducer,thedesignofthepulley,thedesignofthebrakedevice,andthedesignofthegearreducer.Thewavewheelisthemainworkingcomponentintheworkingprocessofawashingmachine.TheelectricmotortransmitspowertothetransmissionsystemthroughaV-belt,andultimatelydriveswaterthroughawavewheelforwashingoperation.Thewavewheelstructurehasadirectimpactonthewashingeffectofawashingmachine.Thewavewheeladoptsabowlingshapedstructure.Thisstructuregeneratestwotypesofwaterflow:verticalandhorizontal.Underthecombinedactionofthetwotypesofwaterflow,clothesarewashedcleanerandmoreevenly,andclothesarenoteasilyentangled.Thedesignmainlyincludesthestructureofthetransmissionsystemofthewavewheelfullyautomaticwashingmachine,thecompositionofthetransmissionsystem,theselectionofmotorparameters,thedesignandworkingprincipleofthedecelerationclutch;Andmasterthedesignandcalculationofmechanicaltransmissionsystem,transmissionschemedesign,selectionofbasicparameters,designandcalculationofV-belttransmission,structuraldesignofpulley,designofplanetaryreducer,anddesignofpawlandratchetmechanism.Keywords:Wavewheelfullyautomaticwashingmachine,transmissionmechanism,workingprinciple,decelerationclutch第一章绪论洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的家用电器。在工业生产中的应用也十分广泛，本课题在于工业用洗衣机的研究，工业洗衣机适用于洗涤棉、毛、化纤、丝绸等衣物织品。水磨洗涤机可用于服装厂水洗牛仔服及丝绸等衣物。工业用洗衣机适用于宾馆、饭店、医院、学校、工厂等领域，满足大容量的洗衣要求。但是传统的基于继电器的控制，已经不能满足人们对洗衣机的自动化程度的要求了。洗衣机需要更好地满足人们的需求，必须借助于自动化技术的发展。而随着P1.C技术的发展，用P1.C作为控制器，就能很好地满足全自动洗衣机对自动化的要求，并且控制方式灵活多样，控制模式可以根据不同场合的应用而有所不同。自动化技术的飞速发展使得洗衣机由初始的半自动式洗衣机发展到现在的全自动洗衣机,又正在向智能化洗衣机方向发展。1.1机电一体化课程设计目的机电一体化系统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，掌握集中典型传动元件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、直线滚动导轨等。3）通过对于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。1.1. 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，要求最大洗衣质量为8kg,内桶直径为400mm,洗衣转速约为140200rmin,脱水转速约为700800rmin。要求具有自动调节水位、根据衣服种类设定洗涤模式、自动进水、排水和自动脱水等功能。1.2洗衣机简介全自动洗衣机是指洗涤、漂洗、脱水各功能的转换都不需要手工操作，完全是自动进行的洗衣机。在选定的工作程序内，整个洗衣过程是通过程控器发出各种指令，控制各个执行机构的动作而自行完成。波轮式洗衣机又称波盘式洗衣机，依靠波轮定时正、反向转动或连续转动的方式进行洗涤。按控制方式不同可分为机电式和微电脑式两类。机电式全自动洗衣机是由机电程控器控制触点的开关来完成洗涤、漂洗和脱水全过程。微电脑式全自动洗衣机是由微电脑式程控器输出控制信号。两个值的主要区别在于电气控制部分，其总体结构基本相同。1.2.1全自动洗衣机特点全自动洗衣机有多种洗涤程序，可供您自由选择，工作时间可任意调节，工作状态及洗、脱水时间在面板都有显示，能自动处理脱水不平衡，具有各种故障和高低压自动保护功能，工作结束或电源故障会自动断电，无需看管确保安全。它还具有浸泡、手洗水流功能。全自动洗衣机的洗衣桶(外桶)和脱水桶(内桶)是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水(甩水)用。内桶的四周有很多小孔，使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使得进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用来实现手动排水。1.2.2洗衣机的分类1、按结构的分类洗衣机按结构形式分为：单桶、双桶、多桶型。2、按洗涤方式与结构原理划分按洗涤方式和结构原理分类，可以分为如下几种：(1)滚筒式洗衣机：衣物半浸没于水中，滚筒作有规律的间歇的正反转动，靠滚筒内凸起把衣物带至高处再跌下，起揉搓作用，然后进行洗涤。其类型有：a.前装式滚筒洗衣机；b.顶开装式滚筒洗衣机。(2)波轮式(涡轮式)洗衣机也称日本式洗衣机：优点：结构简单，体积小，重量轻，操作方便，耗电量少，洗净率高。缺点：漂洗衣物不均匀，磨损衣物率高。(3)搅拌式或摆动式洗衣机：洗衣机有一根主柱，由电动机带动摆动叶，绕定轴作周期往复运动，每次转动角度小于360度，通过旋转的力度来达到洗涤衣物的效果其他形式有：喷流式、喷射式、振动式等，市场上比较少见。3、按自动化程度分为按自动化程度分为如下几种：(1)普通型洗衣机：搅拌动作为电动机带动正转、反转及停靠定时器控制，而进水、排水、脱水等完全手动。（2）半自动型洗衣机：a半自动单筒型：洗涤、漂洗、进出水均自动按设定程序与时间进行，没有脱水机。b半自动双筒型：由洗涤、脱水两部分组成。先自动完成洗涤、漂洗。再由人工把洗净的衣物放入甩干桶中脱水。（3）全自动型洗衣机：可按选定的工作程序自动完成洗涤、漂洗、脱水、甩干、进水、排水等动作，无看管。其类型有：a机械全自动型：由电动程控器控制。b电脑全自动型：由电脑程控器控制。如下图:1.3洗衣机工作原理概述全自动洗衣机已经是普及的家用电器，根据家用洗衣机的特点，目前的家用洗衣机都采用单片机进行控制。该控制对象具有如下功能：波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安装的。外桶固定，作盛水用；内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有许多小孔，使内外桶水流相通。洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电动机拖动，通过电磁阀离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失电时，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电时，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。水位高低分别由高低水位开关进行检测，启动按钮用来启动洗衣机工作。第二章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总体结构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