揉搓式全自動洗衣機設(shè)計及仿真

1、全日制普通本科生畢業(yè)設(shè)計揉搓式全自動洗衣機設(shè)計及仿真AUTOMATIC DESIGN OF RUBBING WASHING MACHINE AND SIMULATION由于部分原因，說明書已刪除大部分，完整版說明書，CAD圖紙等，聯(lián)系學(xué)生姓名：學(xué) 號：年級專業(yè)及班級：2008級機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)老師及職稱：學(xué) 部：理工學(xué)部提交日期：2012年5月目 錄摘要1關(guān)鍵詞11 前言22 設(shè)計的目的與內(nèi)容22.1 設(shè)計的目的22.2 設(shè)計內(nèi)容32.2.1 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計42.2.2 升降揉搓機構(gòu)的設(shè)計43 洗衣機的工作原理43.1 洗滌原理43.2 漂洗原理43.3 脫水原理54 洗衣機電動機的

2、選擇55 傳動部分的設(shè)計及計算65.1 帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計65.2 帶傳動設(shè)計（一）65.3 帶輪傳動的設(shè)計（二）85.4 螺紋軸的設(shè)計計算105.4.1 初步確定軸徑105.4.2 螺紋軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計106 整機的設(shè)計156.1 波輪的選用156.2 波輪的參數(shù)及性能156.3 洗衣機的底座及外殼166.3.1 洗衣機的底座166.3.2 洗衣機的外殼166.4 桶的結(jié)構(gòu)及其安裝167 仿真177.1 繪制及裝配177.1.1 雙速變極電機的繪制177.1.2 電機的裝配187.1.3 內(nèi)筒、帶輪2的繪制187.1.4 對內(nèi)筒、帶輪2、進行裝配。197.1.5 升降機構(gòu)的繪制197.1.6 升降機

3、構(gòu)裝配207.1.7 總裝配207.2 運動仿真的制作218 結(jié)論22參考文獻22致謝23揉搓式全自動洗衣機設(shè)計及仿真 摘 要：現(xiàn)有的洗衣機中最為常見的為波輪式洗衣機和滾筒式洗衣機。波輪式洗衣機是依靠波輪的轉(zhuǎn)動來帶動衣物和洗滌液進行洗滌；而滾筒式洗衣機是依靠滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時反向來洗滌衣物。由此可看出，這兩種類型的洗衣機都是依靠單一的運動方式來洗滌衣物，而在此設(shè)計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運動方式結(jié)合起來，增加了衣物在豎直方向上的運動。使衣物既能象在波輪式洗衣機中那樣由波輪帶動衣物進行洗滌又能象滾筒式洗衣機那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以象手洗那樣對衣物進行揉搓，集各種洗滌方式

4、于一身，對衣物進行更為徹底的洗滌。由于洗衣機的基本功能是對衣物的洗滌，關(guān)鍵在于進行洗衣程序的控制。所以，本文就洗衣機的機械設(shè)計和電器控制進行了探討，實現(xiàn)揉搓式全自動洗衣機的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：波輪；滾筒；揉搓；全自動 Automatic Design Washing Machine And SimulationAbstract：Existing washing machine, the most common for top loading washing machine and front loading washing machine. The top loading washing mach

5、ine pulsator rotation driven by the clothing and the washing liquid for washing; drum type washing machine rely on roller continuous rotation or timed reverse to wash clothes. This can be seen, these two types of washing machines rely on a single mode of motion to wash the clothes in the design of t

6、hese two washing rub together, will combine the two kinds of movement, increased the clothing in the movement in the vertical direction. Clothing both like loading washing machine as driven by the Washing clothes washing can rely on water as the drum type washing machine as the power of washing clot

7、hes, and also as hand wash the clothes rub, set all kinds of washing a more thorough washing of clothes. Since the basic functions of the washing machine washing of clothes, the key is the control of the laundry process. Therefore, the washing machine mechanical design and electrical control discuss

8、ed rub automatic washing machine designKey words：Wheel roller; Drum-type; The rubs; Automatic 1 前言從人類穿上衣服開始，洗衣這項工作變誕生，人類的發(fā)展伴隨著機械逐漸替代手工，直到十九世紀(jì)洗衣機的初形在美國誕生。1874年，美國人比爾布萊克斯托（Bill Black-stone）發(fā)明了木制洗衣機，這種洗衣機其實是一只木桶，只是在它的底部裝上六只葉片，用手柄和齒輪來傳動，使衣物在桶內(nèi)的肥皂液中翻滾轉(zhuǎn)動，達(dá)到洗衣的目的，然而這種洗衣方式并不能使當(dāng)時的人們滿足，人們有進一步對洗衣機加強研究終于在1914年第

9、一臺電動洗衣機誕生。隨著人類社會的迅速發(fā)展，洗衣機的發(fā)展也獲得重大突破。第二次世界大戰(zhàn)之后洗衣機開始作為家用工具進入當(dāng)時發(fā)達(dá)國家的家庭，洗衣機的種類也發(fā)生了翻天覆地的變化，由當(dāng)時單一的攪拌式發(fā)展為滾筒式、噴流式和波輪式等樣式。1953年，英國首先發(fā)明了噴流式洗衣機，隨后日本三洋公司在噴流式的基礎(chǔ)上研制出了波輪立桶式洗衣機。1956年，日本東芝公司制成了第一臺全自動波輪式洗衣機。1960三洋公司推出了雙缸波輪式洗衣機?，F(xiàn)在，在大部分發(fā)達(dá)國家家用洗衣機的普及率已達(dá)到99%，然而我國的洗衣機的發(fā)展起步雖晚，但發(fā)展卻相當(dāng)快。1979年，我國洗衣機開始投入大批量生產(chǎn)，產(chǎn)量約為一萬臺。1985年，產(chǎn)量已達(dá)

10、到800萬臺，躍居世界首位。1988年，產(chǎn)量超過1000萬臺，占世界洗衣機總量的三分之一?，F(xiàn)在，我國大中城市的家用洗衣機的普及率已達(dá)80%以上，農(nóng)村已達(dá)10%以上。此次設(shè)計便是針對現(xiàn)有的洗衣機進行仔細(xì)的分類和研究，利用新的原理，并結(jié)合現(xiàn)代的控制理論和已有的洗衣機技術(shù)，設(shè)計出一種新型洗衣機。這種洗衣機類似于傳統(tǒng)洗衣機，但它應(yīng)用了新的設(shè)計原理和控制方法，在其性能上又大大高于傳統(tǒng)洗衣機。2 設(shè)計的目的與內(nèi)容2.1 設(shè)計的目的運用所學(xué)的專業(yè)知識設(shè)計出一臺洗衣缸分上缸套和主缸套兩部分，洗衣缸內(nèi)有上、下兩個搓揉盤，上搓揉盤與穿過機蓋中央部位的壓力調(diào)節(jié)器固定連接，下搓揉盤能隨與電動機相連并已經(jīng)減速機減速的螺

11、旋主軸做上下和旋轉(zhuǎn)運動以搓揉衣物，本實用新型對衣物洗凈度高，磨損率低，省時、省水、省電，制造成本低的揉搓式全自動洗衣機。2.2 設(shè)計內(nèi)容現(xiàn)有的洗衣機中最為常見的為波輪式洗衣機和滾筒式洗衣機。波輪式洗衣機是依靠波輪的轉(zhuǎn)動來帶動衣物和洗滌液進行洗滌；而滾筒式洗衣機是依靠滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時反向來洗滌衣物。由此可看出，這兩種類型的洗衣機都是依靠單一的運動方式來洗滌衣物，而在此設(shè)計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運動方式結(jié)合起來，增加了衣物在豎直方向上的運動。使衣物既能象在波輪式洗衣機中那樣由波輪帶動衣物進行洗滌又能象滾筒式洗衣機那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以象手洗那樣對衣物進行揉搓，集各種

12、洗滌方式于一身，對衣物進行更為徹底的洗滌。由于洗衣機的基本功能是對衣物的洗滌，關(guān)鍵在于進行洗衣程序的控制。所以，本文就洗衣機的機械設(shè)計和電器控制進行了探討，實現(xiàn)揉搓式全自動洗衣機的設(shè)計揉搓式洗衣機其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1。圖1 結(jié)構(gòu)簡圖Fig 1 Structural diagram主要部件為螺紋軸，波輪軸，下波盤，上波盤，內(nèi)筒，外桶，傳感器，帶輪及電機等。2.2.1 旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計本次設(shè)計的洗衣機的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)如結(jié)構(gòu)簡圖所示，由電動機1帶動小帶輪1做旋轉(zhuǎn)運動，帶輪又與內(nèi)筒為緊固連接，內(nèi)筒與上波輪同樣為緊固連接，所以當(dāng)電動機的轉(zhuǎn)動時就帶動內(nèi)筒和上波輪的轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。2.2.2 升降揉搓機構(gòu)的設(shè)計升降揉

13、搓機構(gòu)的設(shè)計如結(jié)構(gòu)簡圖所示，螺紋盤通過銷釘與大帶輪2連接，螺紋盤安裝在螺紋軸上，而螺紋盤又可以通過導(dǎo)軸進行上下移動，電動機通過帶輪帶動螺紋軸的旋轉(zhuǎn)，螺紋軸帶動螺紋盤的上下移動，從而帶動波輪軸的上下移動，波輪軸與下?lián)茌啽P為緊固連接所以下波輪盤也上下運動，上下運動的范圍又可以由徑向傳感器來控制，所以當(dāng)波輪盤上升到一定的高度時下波輪下降。因此內(nèi)筒與上波輪的轉(zhuǎn)動聯(lián)合下波輪的升降實現(xiàn)升降揉搓。3 洗衣機的工作原理3.1 洗滌原理其洗滌原理為：電機1帶動帶輪1，帶輪與內(nèi)筒為緊固連接，內(nèi)筒做旋轉(zhuǎn)運動，上波盤與內(nèi)筒蓋為緊固連接，所以上盤也做旋轉(zhuǎn)運動。同時，電機帶動帶輪使螺紋軸轉(zhuǎn)動，是螺紋盤向上運動，并帶動波輪

14、軸向上運動，使下波盤推動衣物與旋轉(zhuǎn)的上波盤進行對衣物進行揉搓，從而達(dá)到洗凈衣物的目的。 上波盤與內(nèi)筒蓋緊固連接，內(nèi)筒與套通過螺栓緊固連接，大帶輪1通過鍵與套筒連接。主軸通過彈簧和連接件與下波盤連接，連接件上裝有軸向和徑向傳感器。螺紋盤與主軸通過鍵和螺母緊固連接，螺紋軸通過銷釘與大帶輪2連接，螺紋盤裝在螺紋軸上，螺紋盤可沿導(dǎo)軸進行上下移動。主軸和螺紋盤上下運動的范圍可由行程開關(guān)決定，行程開關(guān)決定了大皮帶輪2的轉(zhuǎn)動量，當(dāng)主軸和下波盤托著衣物頂向上波盤的力大于彈簧的力時，下波盤將向下移動，當(dāng)該力達(dá)到設(shè)定的大小時，限位開關(guān)（徑向傳感器）工作，皮帶輪2停止轉(zhuǎn)動，螺紋盤停止向上運動，調(diào)整限位開關(guān)的位置即可

15、改變作用于衣物上擠壓力的大小。上下波盤對衣物有一定的擠壓力時，上波盤是正反轉(zhuǎn)動，就是對衣物的揉搓。當(dāng)揉搓力（周向力）過大而使彈簧周向移動一定量時，撥動開關(guān)（周向傳感器）工作使內(nèi)筒（上波盤）轉(zhuǎn)動反向。調(diào)整撥動開關(guān)的長度可改變?nèi)啻炅Φ拇笮　?.2 漂洗原理本設(shè)計為全自動洗衣機，應(yīng)此洗衣機必須具備漂洗功能。在漂洗方式的選用上，烤爐到經(jīng)濟性、實用性以及結(jié)合本設(shè)計的設(shè)計特點，選用溢水漂洗方式。就是在洗衣機將衣物洗滌完畢后，進水口不斷向內(nèi)桶注入清水，結(jié)合內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)以及波輪的揉搓運動，使洗滌液以及污垢從衣物中脫離出來，隨著水面不斷升高，脫離出的洗滌液和污垢就可以隨著水流從溢水口排出，使洗滌液和污垢予衣物脫離，

16、已達(dá)到漂洗衣物目的。之所以此種漂洗方式，是考慮到此種洗衣機的洗滌特點，和經(jīng)濟實用型。本洗衣機與其它洗衣機相比，最大的特點就是增加了揉搓功能，因此，在漂洗的時候可以考慮使用此功能。不僅可以大大縮短漂洗環(huán)節(jié)的時間，而且可以提高衣物的干凈程度，同時，也大大的節(jié)省了漂洗用水，可謂一舉三得。3.3 脫水原理在本洗衣機中與其它洗衣機類似 ，也采用內(nèi)桶的高速轉(zhuǎn)動，使衣物高速轉(zhuǎn)動起來，使衣物中的水受慣性力的作用甩出衣物，順著內(nèi)桶壁上的孔進入外桶排出。4 洗衣機電動機的選擇洗衣機在正常工作狀態(tài)洗滌桶內(nèi)應(yīng)裝有水和衣物，因此，洗衣機的電動機總是在有負(fù)載的條件下運行，由于洗衣機工作時要求波輪正反轉(zhuǎn)，這就要求電動機帶載

17、正反頻繁起動，洗衣機電動機的負(fù)載不能看成恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，因為洗衣機的波輪直接接觸水和衣物，在起動的初始時刻，阻轉(zhuǎn)矩較小。但是，這個負(fù)載又不能簡單的看成是風(fēng)機水泵類負(fù)載（與轉(zhuǎn)速的平方成正比的負(fù)載特性），由于桶內(nèi)衣物位置和水流的變化，在正常的工作條件下，負(fù)載的大小可能經(jīng)常發(fā)生變化，由于洗衣機的負(fù)載特點和工作是頻繁起動的需要，對電動機的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩都要求比較高，所以選用雙速變極電動機。洗衣機電動機的功率應(yīng)根據(jù)洗衣機的規(guī)格而定，洗衣機的規(guī)格大小是按每次最大洗滌的衣物重量所配用的電容器來確定的，表1列出了不同規(guī)格的洗衣機所配用的電動機的功率。表1 洗衣機所配用的電機Table 1 Motors of

18、the washing machine洗衣機的洗衣量1.5-22-33-44-5（kg）配用電動機90，120120180250（W）配置電容器6，88，1010，1216（） 此次設(shè)計以3千克為洗衣量進行設(shè)計計算，所以可以選用180W，效率為56%功率因數(shù)為0.95。 雙速變極電動機是采用改變極數(shù)來獲得兩種速度的電容運轉(zhuǎn)式電動機。接通12級繞組，電動機低速運轉(zhuǎn)，完成洗滌、漂洗功能。接通兩極繞組，電動機高速運轉(zhuǎn)，完成脫水功能。主要技術(shù)參數(shù)如表5所示：表2主要技術(shù)參數(shù)Table 2 The main technical parameters性能指標(biāo)2極12極效率(%)3025功率因數(shù)0.840.

19、90堵轉(zhuǎn)電流（A）7.01.80最大轉(zhuǎn)矩（N.m）1.01.7最大轉(zhuǎn)矩（N.m）1.82.4溫升（K）8080噪音（dB）7460此處已刪除7.1.4對內(nèi)筒、帶輪2、進行裝配。內(nèi)筒與帶輪為一體做旋轉(zhuǎn)運動，按一般裝配要求，端面平齊，軸心線對齊即可。內(nèi)筒與軸承，軸承固定在支撐板上所以采用connection（銷釘）裝配如圖11。圖11 裝配圖Fig 11 Assembly drawing7.1.5 升降機構(gòu)的繪制 （1） 用拉伸、螺旋掃描畫出螺紋軸如圖12。圖12 螺紋軸Fig 12 Threaded shaft（2） 用拉伸、旋轉(zhuǎn)、陣列畫出波盤如圖13。圖13 波輪盤Fig 13 Wave ro

20、ulette（3） 用拉伸即可畫出波輪軸如圖14。圖14 波輪軸Fig 13 Wave axle7.1.6 升降機構(gòu)裝配首先將螺紋軸采用connection（銷釘）裝配在支撐板上，再將導(dǎo)軸固定在支撐板上，最后采用connection（滑動桿）將螺紋盤裝配在螺紋軸上，即螺紋盤在螺紋盤及導(dǎo)軸作用下可上下移動；將波輪軸、波盤采用一般裝配到螺紋盤上如圖15。圖15 裝配圖Fig 15 Assembly drawing7.1.7總裝配將電機底座、軸承固定在支撐板上且保證帶輪在同一水平線上，且將升降機構(gòu)安裝得到總裝配asm總圖如圖16。圖16 總裝配Fig 16 General assembly7.2運動

21、仿真的制作 （1）完成圖16示裝配后，點擊應(yīng)用程序的機構(gòu)，即出現(xiàn)圖17旋轉(zhuǎn)符號.圖17 旋轉(zhuǎn)符號Fig 17 Rotation of the symbols（2）編輯私服電機定義，選定帶輪1旋轉(zhuǎn)軸，給定速度。（3）編輯私服電機定義，選定帶輪2旋轉(zhuǎn)軸，給定速度。（4）編輯私服電機定義，選定螺紋軸1和2，給定速度，控制螺紋盤作上下運動且限位。確認(rèn)，完成私服電機編輯。（5）編輯分析定義，選取電動機，試運行，確認(rèn)。（6）點擊回放以前運動的分析，出現(xiàn)動畫對話框如圖18圖18 動畫Fig 18 Animation（7）點擊開始按鈕，將速度調(diào)至最大，觀察運動情況。（8）、關(guān)閉動畫對話框，點擊保存，完成運動仿

22、真。8 結(jié)論 為期兩個月的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)結(jié)束，通過這次畢業(yè)設(shè)計讓我受益匪淺，不管是知識還是求知精神都得到很大提升，動手能力也得到鍛煉。在設(shè)計的初期遇到過很多的困難，甚至不知從何下手，無奈之下惡補很多機械設(shè)計方面的知識，也對已學(xué)的知識進行了系統(tǒng)的的復(fù)習(xí)，并在期間尋求了老師的悉心幫助，在這些前提下初期的困難都得到了很好的解決，從中明白了萬事開頭難，只要靜心下來有毅力的坐下去總會得到你要的結(jié)果。設(shè)計的中后期，面對復(fù)雜的設(shè)計計算，大量圖紙一度感到迷惘，計算總是出錯，有些連公式都太了解，于是只能拿著設(shè)計手冊逐步地仔細(xì)計算，對有些數(shù)據(jù)進行了查表查閱，在不斷的實踐和探索中磕磕絆絆的完成了設(shè)計，這些都讓我頗有收

23、獲，讓我體驗到面對任何事情都不能不耐煩，須有毅力和恒心方能完成。最后，這次設(shè)計不僅是對我大學(xué)四年的學(xué)習(xí)陳果的一次檢驗也是對我的工作、學(xué)習(xí)態(tài)度的一次檢查，通過此次設(shè)計讓我對專業(yè)知識有了更深了解為以后的實際工作做了鋪墊。參考文獻1 濮良貴，紀(jì)名剛.機械設(shè)計M.高等教育出版社，200.2 孫恒，陳作模.機械原理M.高等教育出版社，2001.3 高鐘毓.機電一體化設(shè)計M.北京:機械工業(yè)出版社，2000.9.4 楊可楨，陳光蘊.機械設(shè)計基礎(chǔ)M.北京:高等教育出版社，2001.4.5 赫桐生.理論力學(xué)M.北京:高等教育出版社，1982.6 成大先.機械設(shè)計手冊M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，1997.7 王先逵

24、.機械制造工藝學(xué)M.機械工業(yè)出版社，2006.5.8 劉鴻文.材料力學(xué).第四版M.高等教育出版社，2004.9 朱張校.工程材料.第三版M.清華大學(xué)出版社，2001.1.10 張建民,唐水源,馮淑華.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計.第二版M.北京:高等教育出版社.11 馬賢智.機械安全基本概念與設(shè)計通則應(yīng)用指南J.北京:中國計量出版社，1996.12 陳秀寧.機械設(shè)計基礎(chǔ).第二版M.杭州:浙江大學(xué)出版社，1999.13 馮炳堯.模具設(shè)計與制造簡明手冊M.上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985.14 梁炳文.鈑金沖壓工藝手冊M.國防C業(yè)出版社，1989.15 Orlov P .Fundamentals of Mach

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26、.家電科技，2009.23 楊建明.智能型洗衣機設(shè)計與實現(xiàn)J.家用電器科技，1998.致 謝 本論文是在全臘珍老師的悉心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的，全老師的盡心盡力是這次能夠設(shè)計圓滿完成的重大保障，通過這次設(shè)計也讓我體會到了全老師的和藹可親，全老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、踏實沉穩(wěn)的學(xué)風(fēng)給了我深厚的影響，對我的學(xué)習(xí)工作產(chǎn)生了積極的作用，謹(jǐn)此表示衷心的感謝。 同時感謝我共同奮斗四年的同學(xué)們，他們在此次設(shè)計中給予了我?guī)椭托判?，讓我能夠順利完成此次設(shè)計，謝謝你們。還有在大學(xué)四年期間幫助過我的人，也感謝你們。tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGshLs50cLmTWN60eo8Wgqv7XAv2OHUm32WGeaUwYDIAWGMeR4I30kA1DkaGhn3XtKknBYCUDxqA7FHYi2CHhI92tgKQcWA3PtGZ7R4I30kA