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：智能制造班姓名：指导教师：完成周数：2>目录摘要3第一章绪论51.1 波轮式全自动洗衣机的研究现状和发展趋势51.2 机电一体化课程设计目的61.3 设计任务71.4洗衣机简介71.4. 1全自动洗衣机特点71.4.2波轮式洗衣机的工作原理81.4.3洗衣机的分类8第二章波轮式全自动洗衣机的总体结构设计102.1波轮式全自动洗衣机总体结构102.2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293. 1全自动洗衣机的功能要求293. 2硬件电路设计303. 3控制程序设计31总结34谢辞36弁考文献37随着科学技术的迅猛发展，智能制造取得实质性的进展。智能化，自动化的生产，生活用品更为普遍。针对人们节约用水，节约用电，操作简单的要求，本设计基于AT89C51单片机作为控制器，设计出波轮式全自动洗衣机，从进水，洗涤，排水，脱水全过程自动完成。本设计针对不同的衣服种类，设定标准洗，轻柔洗，加强洗3种洗涤模式，单片机作为洗衣机控制系统的核心，控制1.CDI602的液晶显示，功能选择，电机驱动，蜂鸣器等部件，分别设计出系统的电路部分和软件部分，利用Keiluvision5和Proteus8进行电路仿真，结果仿真结果满足波轮式洗衣机性能自动化性能，洗衣机控制系统的设计和功能得到验证。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AbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,intelligentmanufacturinghasmadesubstantialprogress.Intelligentandautomaticproduction,Householdgoodsaremorecommon.Inresponsetopeople,srequirementsofsavingwater,electricity,andsimpleoperation,thisdesignisbasedontheAT89C51microcontrollerasthecontroller,andawavewheeltypefullyautomaticwashingmachineisdesigned,whichautomaticallycompletestheentireprocessfromwaterinlet,washing,drainage,anddehydration.Thisdesignsetsthreewashingmodesfordifferenttypesofclothes:standardwashing,gentlewashing,andenhancedwashing.Themicrocontrollerservesasthecoreofthewashingmachinecontrolsystem,controllingthe1.CDdisplay,functionselection,motordrive,buzzer,andothercomponentsof1.CD1602.Theelectricalcircuitandsoftwarepartsofthesystemaredesignedseparately.CircuitsimulationisconductedusingKeilvision5andProteus8,andthesimulationresultsmeettheperformanceautomationperformanceofthewavewheelwashingmachine,Thedesignandfunctionalityofthewashingmachinecontrolsystemhavebeenverified.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，己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波轮式全自动洗衣机的研究现状和发展趋势随着社会科学技术水平的不断提高，家用电器也得到了迅速发展，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一部分。市场上的洗衣机有波轮式洗衣机，滚筒式洗衣机，搅拌式洗衣机。其中波轮式洗衣机是在洗衣机的桶底装有一个圆盘波轮。在波轮的带动下，桶内水流形成了时而右旋时而左旋的涡流，带动衣物跟着旋转翻转，这样就能将衣物上的脏东西清除掉。进入二十世纪八十年代后，出现了新型波轮设计和新型水流方式：波轮在桶的底部,水流方式一般为正向旋转一至三秒，停零点一至一秒，再反向旋转一至三秒，再停零点一至一秒，这和旧式水流大不一样，这种方式也是多年的研究成果，有利于各因素之间的平衡，兼顾了洗涤率、磨损率、缠绕状况、洗涤均匀度等因素。波轮式洗衣机的最大优点是，洗衣速度要比滚筒式洗衣机的速度快得多。波轮式洗衣机凭借着它结构比较简单，维修方便，洗净率高等优点，已经进入了千家万户。目前我国生产的洗衣机中波轮式洗衣机占其中的大多数，加强对波轮式洗衣机的研究显得尤为重要。本文主要针对波轮式洗衣机的传动机构进行设计与研究。洗衣机的用途是洗干净衣服，能否洗干净衣服则与洗衣机的洗涤运动、水的状态、洗涤剂的成分及用量以及洗衣服的时间密切相关，如何使上述因素有个最佳的组合，达到洗净衣物，减少用水量和时间，降低能耗和噪音，保护环境的目的是我们不得不解决的问题，由此而产生了一系列的技术，也即洗衣机的发展趋势。水流技术：目前大部分洗衣机都采用了瀑布水流，瀑布水流的好处在于加大对衣物的冲洗，加快了衣物的翻滚，因此可以提高洁净度。变频技术：变频技术应用于洗衣机后，改变了洗衣机过去单一洗涤、脱水的转速缺陷，使得洗涤、脱水的转速可以随衣物布料的不同、水位的不同、洗涤时间的不同而改变。采用变频技术的洗衣机在技术档次和产品性能方面比单相感应的洗衣机大大提高了-'步O新材料、新工艺：新材料、新工艺的应用主要是为了美化洗衣机的外观和使得操作界面更加友好。典型的新材料、新工艺有不锈钢板、彩板制作箱体等这些新材料、新工艺的应用大大改善了产品的外观和方便了用户操作。1.2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. 3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140200r/min,脱水转速约为700800r/min。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。1.4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。两个值主要区别在于电气控制部分，其总体结构基本相同。1.4.1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。1.4.2波轮式洗衣机的工作原理依靠装在洗衣机底部的波轮正、反旋转，带动衣物上下左右不停翻转，使衣物之间，衣物与桶壁之间，在水中进行摩擦，在洗涤剂的作用下实现去污洗净。波轮式洗衣机中产生机械作用的主要是波轮。它设置在洗涤桶底，在电动机的作用下，重复正反旋转，波轮旋转式对洗涤剂的作用产生了径向和轴向方向的作用力，轴向分力可以减少衣物与波轮的摩擦，切向分力使洗涤剂产生水平方向的涡流，径向分力将洗涤剂甩向桶壁，使之沿桶壁上升，造成波轮中心区的负压，因压力差，四周的液体迅速向下流动，以弥补波轮四周的液体，这样就形成了洗涤桶上下翻滚的流场，从而达到洗净衣物的目的。1.4.3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。(