畢業(yè)設計（論文）揉搓式全自動洗衣機設計及仿真（含全套CAD圖紙）

1、全日制普通本科生畢業(yè)設計揉搓式全自動洗衣機設計及仿真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153893706學生姓名：學 號：年級專業(yè)及班級：2008級機械設計制造及其自動化指導老師及職稱：學 部：理工學部提交日期：2012年5月目 錄摘要1關鍵詞11 前言22 設計的目的與內(nèi)容22.1 設計的目的22.2 設計內(nèi)容32.2.1 旋轉機構的設計42.2.2 升降揉搓機構的設計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5

2、4 洗衣機電動機的選擇55 傳動部分的設計及計算65.1 帶輪的結構設計65.2 帶傳動設計（一）65.3 帶輪傳動的設計（二）85.4 螺紋軸的設計計算105.4.1 初步確定軸徑105.4.2 螺紋軸的結構設計106 整機的設計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 桶的結構及其安裝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 升降機構的繪制19

3、7.1.6 升降機構裝配207.1.7 總裝配207.2 運動仿真的制作218 結論22參考文獻22致謝23揉搓式全自動洗衣機設計及仿真 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，而在此設計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運動方式結合起來，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

4、搓，集各種洗滌方式于一身，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，關鍵在于進行洗衣程序的控制。所以，本文就洗衣機的機械設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計。 關鍵詞：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 was

5、hing machine 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 de

6、sign of these 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 was

7、hing clothes, 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 contro

8、l discussed 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)的肥皂液中翻滾轉動，達到洗衣的目的，然而這種洗衣方式并不能使當時的人們滿足，人們

9、有進一步對洗衣機加強研究終于在1914年第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時發(fā)達國家的家庭，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)達國家家用洗衣機的普及率已達到99%，然而我國的洗衣機的發(fā)展起步雖晚，但發(fā)展卻相當快。1979年，我國洗衣機開始投入大批量

10、生產(chǎn)，產(chǎn)量約為一萬臺。1985年，產(chǎn)量已達到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80%以上，農(nóng)村已達10%以上。此次設計便是針對現(xiàn)有的洗衣機進行仔細的分類和研究，利用新的原理，并結合現(xiàn)代的控制理論和已有的洗衣機技術，設計出一種新型洗衣機。這種洗衣機類似于傳統(tǒng)洗衣機，但它應用了新的設計原理和控制方法，在其性能上又大大高于傳統(tǒng)洗衣機。2 設計的目的與內(nèi)容2.1 設計的目的運用所學的專業(yè)知識設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

11、搓揉盤能隨與電動機相連并已經(jīng)減速機減速的螺旋主軸做上下和旋轉運動以搓揉衣物，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，而在此設計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運動方式結合起來，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，

12、并且還可以象手洗那樣對衣物進行揉搓，集各種洗滌方式于一身，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，關鍵在于進行洗衣程序的控制。所以，本文就洗衣機的機械設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計揉搓式洗衣機其結構簡圖如圖1。圖1 結構簡圖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 旋轉機構的設計本次設計的洗衣機的旋轉機構如結構簡圖所示，由電動機1帶動小帶輪1做旋轉運動，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，所以當電動機的轉動時就帶動內(nèi)筒和上波輪的轉動從而實現(xiàn)

13、旋轉。2.2.2 升降揉搓機構的設計升降揉搓機構的設計如結構簡圖所示，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軸進行上下移動，電動機通過帶輪帶動螺紋軸的旋轉，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)筒做旋轉運動，上波盤與內(nèi)筒蓋為緊固連接，所以上盤也做旋轉運動。同時，電機帶動帶輪

14、使螺紋軸轉動，是螺紋盤向上運動，并帶動波輪軸向上運動，使下波盤推動衣物與旋轉的上波盤進行對衣物進行揉搓，從而達到洗凈衣物的目的。 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決定，行程開關決定了大皮帶輪2的轉動量，當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，當該力達到設定的大小時，限位開關（徑向傳感器）工作，皮帶輪2停止轉動，

15、螺紋盤停止向上運動，調(diào)整限位開關的位置即可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，上波盤是正反轉動，就是對衣物的揉搓。當揉搓力（周向力）過大而使彈簧周向移動一定量時，撥動開關（周向傳感器）工作使內(nèi)筒（上波盤）轉動反向。調(diào)整撥動開關的長度可改變?nèi)啻炅Φ拇笮　?.2 漂洗原理本設計為全自動洗衣機，應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、實用性以及結合本設計的設計特點，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，結合內(nèi)桶旋轉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

16、流從溢水口排出，使洗滌液和污垢予衣物脫離，已達到漂洗衣物目的。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)桶的高速轉動，使衣物高速轉動起來，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)應裝有水和衣物，因此，洗衣機的電動機總是在有負載的條件下運行，由于洗衣

17、機工作時要求波輪正反轉，這就要求電動機帶載正反頻繁起動，洗衣機電動機的負載不能看成恒轉矩負載，因為洗衣機的波輪直接接觸水和衣物，在起動的初始時刻，阻轉矩較小。但是，這個負載又不能簡單的看成是風機水泵類負載（與轉速的平方成正比的負載特性），由于桶內(nèi)衣物位置和水流的變化，在正常的工作條件下，負載的大小可能經(jīng)常發(fā)生變化，由于洗衣機的負載特點和工作是頻繁起動的需要，對電動機的起動轉矩和最大轉矩都要求比較高，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

18、的電機table 1 motors of 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（） 此次設計以3千克為洗衣量進行設計計算，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式電動機。接通12級繞組，電動機低速運轉，完成洗滌、漂洗功能。接通兩極繞組，電動機高速運轉，完成脫水功能。主要技術參數(shù)如表5所示：表2主要技術參數(shù)table 2 the main technical parameters性能指標2極1

19、2極效率(%)3025功率因數(shù)0.840.90堵轉電流（a）7.01.80最大轉矩（n.m）1.01.7最大轉矩（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、陣列畫出波盤如圖13。

20、圖13 波輪盤fig 13 wave roulette（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 升降機構裝配首先將螺紋軸采用connection（銷釘）裝配在支撐板上，再將導軸固定在支撐板上，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，且將升降機構安裝得到總裝配asm總圖如圖16。圖16 總裝配fig 16

21、general assembly7.2運動仿真的制作 （1）完成圖16示裝配后，點擊應用程序的機構，即出現(xiàn)圖17旋轉符號.圖17 旋轉符號fig 17 rotation of the symbols（2）編輯私服電機定義，選定帶輪1旋轉軸，給定速度。（3）編輯私服電機定義，選定帶輪2旋轉軸，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，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。（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。（

22、8）、關閉動畫對話框，點擊保存，完成運動仿真。8 結論 為期兩個月的畢業(yè)設計已經(jīng)結束，通過這次畢業(yè)設計讓我受益匪淺，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計方面的知識，也對已學的知識進行了系統(tǒng)的的復習，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果。設計的中后期，面對復雜的設計計算，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，于是只能拿著設計手冊逐步地仔細計算，對有些數(shù)據(jù)進行了查表查閱，在不斷的實踐和探

23、索中磕磕絆絆的完成了設計，這些都讓我頗有收獲，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，這次設計不僅是對我大學四年的學習陳果的一次檢驗也是對我的工作、學習態(tài)度的一次檢查，通過此次設計讓我對專業(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，紀名剛.機械設計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.機電一體化設計m.北京:機械工業(yè)出版社，2000.9.4 楊可楨，陳光蘊.機械設計基礎m.北京:高等教育出版社，2001.4.5 赫桐生.理論力學m.北京:高等教育出版社，1982.6 成大先.機械設計手冊m.北京:化學工業(yè)出版社，1997.7 王先逵.機械制造工藝學m.機械工業(yè)出版社，2006.5.8 劉鴻文.材料力學.第四版m.高等教育出版社，2004.9 朱張校.工程材料.第三版m.