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1、课程设计全自动洗衣机的传动系统与电控系统设计DesignofTransmissionSystemandElectricControlSystemforFullyAutomaticWashingMachine摘要2ABSTRACT3全自动洗衣机设计说明书4第一章、绪论41.1 机电一体化课程设计目的41.2 设计任务4第二章、波轮式全自动洗衣机的总体结构设计42.1 波轮式全自动洗衣机总体结构42.2 进水、排水系统52.3 传动系统的结构及其工作原理92.4 机械传动系统设计计算17第三章、控制系统设计243.1 全自动洗衣机的功能要求243.2 硬件电路设计25总结29致谢30参考文献31附
2、录32摘要现有的洗衣机中最为常见的为波轮式洗衣机和滚筒式洗衣机。本次课程设计对波轮式洗衣机进行传动结构以及电控系统的设计，在传动方面我们通过调研选取了市面上使用较为广泛的波轮式洗衣机结构，进行电机选型，带轮的设计。在控制方面，选用了我经常使用的STM32单片机，实现了几项洗衣机常用的功能，比如电机的控制，不同模式的选择，还尝试添加了温度检测，对标目前市面上流行的洗烘一体式洗衣机，通过本次课程设计，我会充分的体会到一个具体物品的设计流程，对于将来的学习与工作会起到较大的帮助。关键词：洗衣机波轮STM32ABSTRACTThepapertellstherelativeactionsbetweenc
3、lothesandwaterarefewinnowadayswashingmachines.Thiscoursedesignfocusesonthetransmissionstructureandelectroniccontrolsystemdesignofwavewheelwashingmachines.Intermsoftransmission,wehaveselectedwidelyusedwavewheelwashingmachinestructuresonthemarketthroughresearchandconductedmotorselectionandpulleydesign
4、.Intermsofcontrol,IhavechosentheSTM32microcontrollerthatIoftenusetoachieveseveralcommonlyusedfunctionsofwashingmachines,suchasmotorcontrol,selectionofdifferentmodes,andalsoattemptedtoaddtemperaturedetectiontobenchmarkthepopularintegratedwashinganddryingmachinesonthemarket.Throughthiscoursedesign,Iwi
5、llfullyexperiencethedesignprocessofaspecificitem,whichwillbeofgreathelpforfuturelearningandwork.Keywords:washingmachinescrushrotatingSTM32全自动洗衣机设计说明书第一章、绪论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。要求学生运所学过的机械、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，掌握基本典型传动原
6、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。(
7、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。1.2 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6400mm,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。第二$、波轮式全自动洗衣机的总仰睇构设计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
8、，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，如下图2-1所ZjsO1排水管2溢水管3吊杆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H进水电磁阀12进水接头13压力软管14贮气室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波轮全自动洗衣机结构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
9、磁阀、排水电磁阀和水位开关等组成。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
10、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是由镀青铜板制成，其结构如图2-2所Zjs0图2-2水位开关结构及其水压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H气室1QFT曲段即图22中的开关小如图23在内动簧片和外动簧片的a、b点安装一个小弹簧,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，气章很快被封闭。随着水位上升，封闭在气室内的空气压力也不断提高，压力经软管12传到水位开关气室
11、II,水位开关气室Il内的空气压力向上推动橡胶膜IO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Nc)与公共触点Cc)M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
12、，从而改变控制电路的通断。2 .进水电磁阀(1)进水电磁阀也称为进水阀或注水阀，其结构如图2-4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CHC%VK1图24进水阀结构图(2)工作原理电磁阀线圈4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II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，将进水阀关闭。同时.因铁心6上面空间与控制腔II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，增加了进水阀关闭的可靠性。当
13、进水电磁阀线圈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II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，进而流入盛水桶。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。3 .排水电磁阀排水电磁阀由电磁铁与排水阀组成，如图2-5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。图25排水阀的结构与电磁铁1排水阀座2橡胶阀3内弹簧4外弹簧5导套6阀盖
14、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13衔铁14开口销15外桶16挡套17刹车扭簧伸出端(1)结构排水阀是由排水阀座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
15、要技术参数如表21所示，直流电磁铁的主要技术参数如表2-2所示。表2-1交流电磁铁的.主要技术参数额定拉力/N额定行程mm领定也流/A使用电压/V绝缘电阻/MC电气强度20140.217-2421001500V历时Imm40150.35016.50.48表2-2直流电磁铁的主要技术参数籁定拉力额定行程电波/A额定电原电压他BI绝缘电阻/M。电气强度/NZmm起动保持/V/V40161.70.062001702201001500V50161.90.07历时Iinin(2)工作原理洗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
16、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
17、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2-6所示。图2-6套桶式全自动洗衣机传动系统示意图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23所ZjsO表2-3XD型洗衣机电动机技术XDL-90XDS-90XOL-120XDS-120XDL-180XDS-180XDL-250XDS-250WI定功率/W9。12。180250额定电压/V220械定率/Hz50蠲ts.时电ift/
18、AO.HS1.I1.542.0转速/(tmin,)1370效率(%)49525659功率内敷0.95堵转电流/A2.02.54.05.5堵转转矩/N-E再定转殖/Nm0.950.9O80.7最大转矩ZE额定转警/Nm171.71.71.72 .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。（1）单向轴承式减速离合器1）基本结构离合器主要结构如图27所示。离合器中部有两根
19、轴：输入轴1和脱水轴18。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固定在输入轴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。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离合套图2-7全自动洗衣机离合器的结构输入轴1的外部是脱水轴18。在衣
20、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，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27是其工作原理
21、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2-8向滚针轴承部件图2-8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29所示，它由带楔形面的外圈7以及利用保持架
22、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，滚针则卡紧在楔形槽的小端处，这时脱水轴将无法转动。图2-9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X槐桧在图2-9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
23、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，此时刹防止脱水桶产生跟车带15和刹车盘16将发生剧烈摩擦，对脱水轴18产生制动作用,转现象。1大带轮2离合器3方丝离合弹簧4棘轮5脱水
24、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夕卜桶脱水工作状态如图2-10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
25、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为4的行星减速器减速，所以转速约为140200rmi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。脱水状态传动路线是：电动机f小带轮f大带轮If输入轴6-离合套2一方丝离合弹簧3一脱水轴5法兰盘9一内桶12。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680800rmin0洗涤状态如图2-10所示，洗涤状态下，排水电磁铁断
26、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，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
27、+内齿圈齿数/中心轮齿数。洗涤状态传动路线是：电动机一小带轮一大带轮If输入轴6-中心轮一行星轮一行星架f波轮轴Ilf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夕卜桶15密封圈图2-11脱水工作状态示意图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2-4三种零部件工作状态工作情况零部件凝、洗涤脱水波轮转向顺时针逆时制顺时针排水电磁铁断电断电通电，牵引拉杆移动约13mm单向渝针轴承随脱水轴起旋转制动脱水轴随脱水轴一起旋转棘爪与球轮棘爪伸
28、人棘轮齿高三分之二，将的轮及方丝离合弹簧向旋松方向拨转一个角度，棘爪指向轴心棘爪脱肉弹轮，弹簧回转到自由旋紧状态方”离合弹簧被域轮旋松井固定.和离今套分或在自由旋紧状态，转动时更加旋紧在禽合套匕起到传递转矩的作用离合套因方丝离合弹簧内砂被旋大.故离合套空转方纣离合弹簧被旋紧随离合套转动刹车招警抱紧刹车装置外罩旋松方向，不起作用被拉杆牵引放松，对刹车芸置外罩不起作用传动情况带轮一输入轴一行星减速器一波轮轴一波轮带轮一离合套一方纹离合弹簧一脱水轴一脱水桶内桶跟转现象的解决洗涤时防止内桶出现跟转是设计中一个非常重要的问题。洗涤时，波轮将传动力矩传递给水和洗涤物，而转动的水和洗涤物又将转矩传递给内桶。
29、因此，内桶如果不固定或固定不可靠，就要随之转动，这就是跟转现象。洗涤时，内桶跟跟转现象将减弱洗涤效果并对洗衣机不利，所以要防止山桶出现跟转。因为内桶和脱水轴是连成一体的，所以只要将脱水轴可靠固定，就可使内桶不跟转。为此.除了刹车装置外，在脱水轴上还安装有单向滚针轴承。1刹车装置外罩2刹车带3刹车盘4锁紧十字轴套5脱水轴6输入轴7锁紧螺栓8输入轴当波轮逆时针方向旋转时，内桶有逆时针方向跟转的倾向，这时与内桶成一体的脱水轴被单向滚针轴承卡住，不能转动，所以内桶也就不能转动。但在波轮顺时针力向转动时，单向滚针轴承允许转动的方向与之致，所以对脱水桶没有制动作用。当波轮顺时针方向转动时，内桶有顺时针方向
30、跟转的倾向，这时自然状态的刹车扭簧将被旋紧，紧紧抱住刹车装置外罩的轴端，相互之间产生足够的摩擦力使两者成为一整体。刹车装置外罩的顺时针旋转摩擦力将刹车带拉紧，刹车带对刹车盘转动产生摩擦阻力，这样就阻止了内桶跟转。刹车装置工作原理如图2-11所示。综合所述，当波轮逆时针转动时，依靠单向滚针轴承来防止内桶跟转；当波轮顺时针方向转动时，依靠刹车装置来防止内桶跟转。脱水过程中突然打开洗衣机上盖，排水电磁铁失电，方丝离合弹簧恢复到洗涤状态，由于脱水是顺时针旋转，刹车扭簧将抱紧，刹车装置起作用，刹车带将使内桶迅速制动。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
31、可以选用无需进行设计，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。1 .方窠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400mm,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.在此范罔内选择合适的一级降速传动比和采用带轮传动。2 .基本参数的选择目前洗衣机的洗衣量、电动机功率、内桶直径等基本参数，大多数企业是通过实验进行设计选用的。图2-12是淘宝所找的洗衣质量为8kg的波轮式
32、全自动洗衣机基本参数情况，可供设计时参考.3：53,团管oW0mtJ(三综合产品类型波轮洗衣机能效等级二级洗衣功能8kg烘干方式无烘干X烘干公斤量Okg电机类型定频电机洗衣及脱水尺寸515x525x920mm洗涤公斤量8kg排水方式下排水洗涤功率400W使用方式全自动脱水公斤量8kg脱水功率400W保修期36个月最高转速供干参数700转/分钟生产信息无烘干上市时间2020-03Mideaz美的烘干方式品牌烘干公斤量Okg产地中国大陆图2-13选择洗衣机参数根据设计任务要求最大洗衣量为8kg,参照图选用电动机功率为400w,电动机满载时转速为1370rmino3 .V带传动设计计算因为V带传动允
33、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400W,洗衣转速为200rmin,脱水转速为700rmin,则传动比为：1370i=1.9700(1)计算功率2由于载荷变动小，因此取工作情况系数勺=1.0,Pca=KaP=1.9400=OAKw(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。带轮的基准直径Dl和D2初选小带轮的基准直径Dl查表2-6和表2-7,选取Dl=55mm,大于V带轮的最小基准直径Dmin的要求50mm。大带轮
34、的基准直径D2(一 UmHtr照法窗能 W才算功率/kW表2-6普通V带选型表带型甚准直经Y7.SPZASPABSPBCSPCDE外径M5053.254小6366.2677174.275757980.58083.28485.585一一90.59093.29495.595JOO.5100103.21()4105.51061115112115.2116H7.5118一123.5125128.2129130.5】32132*I36137.513严140144)45.5147150154155.5157仅限于普通V带轮，表2-7V带基准直径系列(4)验算带的速度VTrOlzll7X55X1370V=3
35、.9525ms601000601000/普通V带的最大带速VmaX=2530m/s,故满足要求。(5)中心距a和带的基准长度Ld0.7(0+D2)VaoV2(Dl+%)112.7a01201 a154(7)带的根数Z长度系数KL、包角系数Ka、单根V带基本额定功率P0、单根V带额定功率增量?()查表28、表2-9、表210和表211,取KL=O.94、Ka=O.95、PO=O.16kW、P0=0.02kWo表单根普通V带的基本额定功率匕(单位：田，)带和小带轮节制直径tiplmm小带轮时速/(r*min-1)40073080014602800980120050().060.090.IO0.12
36、0.140.)60.26630.080.130.150J80.220.250.41710.090.170.200.230.270.310.50800.140.200.220.260.300.360.56表2-9单根普通V带的基本额定功率小带轮包角/(。)KU小带轮包角/(。)Krt180I1450.911750.991400.891700.981350.88165().961300.861600.951250.841550.931200.821500.92表27O包角系数表单根普通V带额定功率的增(单位：kW)带M小带轮转速n/(rmin-1)传动比i1.001.011.02-1.041.05
37、1.081.09-1.121.131,18L19-1.241.251.341.351.511.52-1.992.04000.000.000.000.000.()00.000.000.000.010.017300.000.000.()00.000.000.000.010.010.010.028000.(X)0.000.000.000.010.010.010.010.020.02Z型9800.000.000.000.010.010.010.010.020.020.0212000.000.000.010.010.010.01().020.020.020.0314600.000.000.010.()0
38、.010,020.020.020.020.0328000.000.010.020.020.030.030.03OJM0.040.04表271单根普通V带的基本额定功率增量(PO+4P)0.47=25(0.16+0.02)0.94X0.95,但考虑在实际中洗衣机基本都是一根带，我们联系厂家询问也是一根带，故取Z=I0(8)带的预紧力F0,V带单位长度的质量q查表2-12得q=0.06kg/m,单根V带所需的预紧力为：Fo=500XWT+ql/Z/Cq/f0=5003T(-1)0063952=82N带型LSPZASPABSPBCSPCq(kgm-0.060.070.100.120.170.200.
39、300.37表272V带单位长度质量(9)带传动作用在轴上的力FL：FL=2F0Zsiny=2182sin80.610=162N4 .带轮的结构设计带轮的结构设计可参考有关机械设计于册或机械设计教材。5 .行星减速器设计已知洗衣转速为180rmin,脱水转速为720r/min。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：.a700=3.5AX200(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：虚
40、=1+泉初选中心轮齿数ZA=19,由上式计算得内齿圈齿数ZB=57o(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-ZyI)57-19ZX=-=19X22最终确定中心轮齿数ZA为19,内齿圈齿数ZB为57,行星齿轮齿数ZX为19,实际传动比为4,洗衣转速为200r/min。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，棘爪要伸人棘轮棘齿高度的三
41、分之二，脱水时棘爪脱离棘轮1.5mm以上。棘爪与棘轮机构的详细设计可参考相关书籍。第三、控制系统阿电脑式全自动洗衣机上使用的微控制器主要是4位或8位的单片机。本例中控制电路的微控制器选用STM32系列的单片机STM32F103R6,该单片机是意法半导体公司8位单片机系列产品之一，32位基于ARM核心的带16或32K字节闪存的微控制器USB、CAN、6个定时器、2个ADC、6个通信接口，从16K到32K字节的闪存程序存储器以及从6K到IOK字节的SRAMo 2个12位模数转换器，ls转换时间（多达16个输入通道）：转换范围：。至3.6V、双采样和保持功能、温度传感器。 DMA：7通道DMA控制器；支持的外设：定时器、ADCSPI、12C和USART 多达80个快速I/O端口：26/37/51个I/O口，所有I/O口可以映像到16个外部中断；几乎所有端口均可容忍5V信号。 调试模式：串行单线调试（SWD）和JTAG接口。 多达6个定时器：2个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入；1个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM高级控制定时器；2个看门狗定时器（独立的和窗口型的）；系统时间定时器：24位自减型计数器。 多达6个通信接口：1个IC接口
