波轮式全自动洗衣机机电系统设计 2

机电一体化课程设计题目：波轮式全自动洗衣机机构专业：机械设计制造及其自动化姓名：庞振伟班级： 081411学号： 32指导教师：张慧玲沈阳理工大学应用技术学院摘要2003年的北京洗衣机市场，以海尔双动力洗衣机为代表的第四种洗衣机正在悄悄改变北京洗衣机市场原有的滚筒、波轮两强对垒的格局。

有关市场专家在盘点2003年家电市场时发现，高档洗衣机市场50％的市场份额都被双动力型洗衣机所占据。

除了具有杀菌、消毒功能的保健双动力洗衣机之外，不用洗衣粉的环保双动力、能够洗涤羊绒等高档衣料的变速双动力等产品也受到了消费者的青睐。

专家认为，未来洗衣机的发展方向将是超声波洗衣机，运用超声波原理振动洗衣，从概念上彻底更新洗衣机洗涤原理，不再使用洗衣粉，是真正的环保型洗衣机。

到时，人们不仅从洗衣机里拿出衣服就能穿，而且完全不用考虑清洗剂会对衣料带来的损害，更不存在化学洗涤剂的环境污染问题了。

关键字：洗涤脱水转速目录摘要第1章绪论 (1)1.1 机电一体化课程设计目的 (1)第2章波轮式全自动洗衣机机电系统设计 (2)2.1波轮式全自动洗衣机总体结构 (2)2.2 进水，排水系统 (3)2.3传动系统结构及工作原理 (7)2.4机械设计系统传动计算 (19)致谢 (27)参考文献 (28)波轮式全自动洗衣机机电系统设计第1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，掌握集中典型传动晚间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、直线滚动导轨副等。

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。

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。

第2章波轮式全自动洗衣机机电系统设计2.1 波轮式全自动洗衣机总体结构图6—26 波轮式全自动洗衣机的结构1—排水管2—溢水管3—吊杆4—脱水桶5—盛水桶6—平衡环7—盖板8—安全开关9—控制面板10—水位控制器11—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165~185mm之间，转速为320~500r/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，波轮直径约为300mm，转速约为120~300r/min。

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、电气控制技术、支承机构等5大部分组成，如图6—26所示。

波轮式全自动洗衣机多采用套桶式结构，波轮装在内桶的底部，内桶为带有加强筋和均匀小孔的网状结构，并可绕轴旋转。

外桶弹性悬挂于机箱外壳上，主要用于盛水，并配有一套进水和排水系统，用两个电磁阀控制洗衣机的进、排水动作。

外桶的底部装有电动机减速离合器，以及传动机构、排水电磁阀等部件。

动力和传动系统能提供两种传递，低速用于洗涤和漂洗，高速用于脱水，通过减速离合器来实现两种转速的切换。

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磁阀、排水电磁阀和水位开关等组成。

1、水位开关水位开又称为压力开关。

洗衣机洗涤桶进水时的水位和洗涤桶排水时的状况是压力开关检测的。

当洗衣机工作在洗涤或漂洗程序时，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。

图6—27 水位开关结构及其水压软管传递系统（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。

如图6—27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；触点开关由动弹簧8、开关小弹簧7、动静触点组成。

其中公共触点和常闭触点组成动断触点。

公共触点COM 和常开触点NO组成动合触点。

动弹簧8是由铍青铜板制成，其结构如图6—28所示。

图6—28 动弹簧结构（2）工作原理当水注入内桶时间气室封闭，随着水位上升封闭在气室内的空气压力不断提高，压力经过软管传到水位开关气室，水位开关气室内的空气压力向上推动橡胶膜和塑料盘，推动动簧片中的内动簧片向上移动，压力弹簧被压缩。

当注水到选定水位时，此时内动簧片移动到预定的平衡位置开关小弹簧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，常开触点与公共触点闭合从而发出关闭水源的信号。

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。

压力弹簧恢复伸长，推动顶心，使动簧片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对外动片产生一个向外的推力。

使开关的常开触点NO与公共触点COM迅速断开，常闭触点NC与公共触点COM闭合。

从而改变控制电路的通断。

水位开关的主要技术参数配用的程序控制器额定电压 额定电压 气密性 接触电阻 绝缘电阻 机气强度机械式程序控制器AC220 3、1.5A7.6KPA历时1min《0.03>1002500V 历时1min微电脑式程序控制器DC6 10MA2、进水电磁阀（1） 结构 进水电磁阀也称为进水阀或注水阀。

其结构如图6—29所示。

图6—29 进水阀结构图(2) 工作原理 电磁阀线圈断电时，铁心在自重和小弹簧作用下下压，使铁心下端的小橡胶塞堵住泄压逐渐增大，最终使橡胶阀紧张在出水管的上端口，将阀关闭。

同时，因铁心上面空间与控制腔相通，控制腔内水压的增大还会使铁心上面空间气体压强增大，导致橡胶阀更紧地压在泄压孔上，增加了阀关闭的可靠性。

当进水电磁阀线圈通电后，产生的电磁吸力将铁心向上吸起，泄压孔被打开。

控制腔内的从迅速从泄压孔中流入出水管，同时经压孔流入控制腔的水又进行补充。

但由于加压孔比泄压孔小，使控制腔内的压力迅速下降。

当控制腔中的水压降到低于进水腔谁呀时，橡胶阀被进水腔中的水向上推开，水从进水腔直接进入出水管，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的电源，进水阀重新关闭。

3.进水电磁阀排水电磁阀由电磁铁与排水阀组成，如图6—30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连接起来。

图6—30 排水阀的结构与电磁铁的装配关系（1）结构排水阀是由排水阀座，橡胶阀，内外弹簧，导套和阀盖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。

导套内装有内弹簧，它一端卡在导套左边槽口，另一端钩挂在电磁铁拉杆上，内弹簧处于拉紧状态。

在倒要外装有一个外弹簧，它的刚度比内弹簧小，它的一端与阀盖接触，另一端与导套的基座接触，外弹簧出租压缩变形状态。

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的主要技术参数表。

交流电磁铁的主要技术参数额定拉力N 额定行程mm 额定电流A 使用电压V 绝缘电阻机电强度20 14 0.2 1500V40 15 0.3 187-242 >100 历时1min 50 16.5 0.48直流电磁铁的主要技术参数额定拉力N 额定行程MM电流A 额定电压V电压范围V绝缘电阻电气强度启动保持40 16 1.7 0.06 200 170-220 >100 1500V历时1min60 16 1.9 0.07(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。

此时主要由外弹簧吧橡胶阀紧压在排水阀座的底部。

排水时，排水电磁铁通电工作，衔铁被吸入，牵动电磁铁拉杆，由于拉杆位移，在它上面的挡套拨动制动装置的刹车扭簧伸出端，使制动装置处于非制动状态。

另一方面随着电磁铁拉杆的左端离开导套，外弹簧被压缩，使排水阀门打开。

正常排水时，橡胶阀离开排水阀座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、减速离合器组成。

套桶式全自动洗衣机使用一台电动机完成洗涤和脱水。

洗涤时，波轮转速较低（140~200 r/min）；而脱水时，脱水桶转速较高（约800r/min）。

因此，要对电动机1370r/mim的输出转速经常减速处理，以适应两项工作的不同要求，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6—31所示。

图6—31 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筒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所示。

表XD型洗衣机电动机技术参数XDL—90 XDS—90 XDL—120XDS—120XDL—180XDS—180XDL—250XDS—250额定功率/W 90 120 180 250 额定电压/V 220额定频率/Hz 50满载时电流/A 0.88 1.1 1.54 2.0 转速/（r•min-1）1370效率（%）49 52 56 59 功率因数0.95堵转电流/A 2.0 2.5 4.0 5.5堵转转矩/N•m0.95 0.9 0.8 0.7：额定转矩/N•m最大转矩/N•m1.7 1.7 1.7 1.7：额定转矩N•m2. 减速离合器的结构和工作原理早期设计的小波轮全自动动洗衣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）基本结构单向轴承式减速离合器主要由离合器和行星减速器两部分组成，其具体结构如书插页的设计装配图6-32.图6-33和图6-34所示。