毕业设计：全自动波轮式洗衣机——机械传动系统设计计算

毕业设计：全自动波轮式洗衣机

机械传动系统设计计算

指导教师：吴晓红李宝栋

机械电子工程专业:张君波轮式全自动洗衣机的传动系统的设计计算内容较多，但当大多数零部件可以选用而无需进行设计，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。

4.1方案设计

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400 mm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150mm左右，在此范围内选择合适的一级降速传动比和采用带轮传动。

4.1.1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。表4-1是目前常用的波轮式全自动洗衣机基本参数情况，可供设计时参考。

表4-1 波轮式全自动洗衣机基本参数

根据设计任务要求最大洗衣量为3.8kg，参照表4-1选用电动机功率为180W，电动机满载时转速为1370r·min。

4.3V带传动设计计算

因为V 带传动允许的传动比较大，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4-1，初步选定电动机功率P 为180W ，洗衣转速为180r /min ，脱水转速为720r/min ，则传动比为： 9.1720

137021===

n n i （1）计算功率ca P 由于载荷变动小，因此取工作情况系数0.1=A K ca P =P K A =0.18kW

（2）选择带型 根据小带轮转速为1370r/min ，以及小带轮安装尺寸的大概范围，选取普通V 带Z 型（见图4-1）

（3）带轮的基准直径21d d 和 初选小带轮的基准直径1d d ，查表4-2和表4-3，选取1d d =55mm ，大于V 带轮的最小基准直径min d d 的要求50mm 。 表4-2 V 带轮的最小基准直径

大带轮的基准直径2d d 为：

2d d =mm mm d i d 5.104559.11=⨯=，按表4-3圆整为2d d =106mm 。

计算功率ca P /kW 图4-1 普通V 带选型图

（4）验算带的速度v

s m s m n d v d /95.3/1000

601370

551000

601

1=⨯⨯⨯=

⨯=

ππ

普通V 带的最大带速s m v /30~25max =，故满足要求。

表4-3 V 带轮的基准直径系列

（5）中心距和带的基准长度L d

()()

322

7.11227.0021210<<+<<+a d d a d d d d d d

根据洗衣机桶体的安装尺寸，初取α0=140mm ，基准长度：

()()()()m m

m m a d d d d a L d d d d d

538140

455106106552

140242

22

02

21210'=⨯-+++⨯=++

++

=π

π

查表4-4选取和538mm 相近的标准带的长度L d 为560mm ，则实际中心距为：

mm mm L L a a d d 151

25385601402'0=⎪⎭

⎫

⎝⎛-+=-+≈ 在安装时，在结构上要保持V 带有一定的张紧力，安装中心距会略有所变化。

表4-4 V 带的基准长度系列及长度系数K L

（6）主动轮上的包角α1

1206.1605.571801

21>=⨯--

=a

d d d d α （7）带的根数z 长度系数K L 、包角系数K α、单根V 带基本额定功率P 0、单根V 带额定功率增量∆P 0查表4-4、表4-5、表4-6a 和表4-6b ，取K L =0.94、K α=0.95、P 0=0.16 kW 、∆P 0=0.02kW 。

表4-5 包角系数αK

表4-6a 单根普通V 带的基本额定频率0P （单位：kW ）

表4-6b 单根普通V 带额定功率的增量0P ∆ （单位：kW ）

11.194

.095.0)02.016.0(18

.0)(00=⨯⨯+=∆+=

L ca K K P P P z α

取z=1。

（8） 带的预紧力0F V 带单位长度的资料q 查表4-7得q=0.06kg/m ，单根V 带所需的预紧力为：

20)15.2(500

qv K zv P F ca +-=α

=N N 1.38]95.306.0)195

.05

.2(95.3118.0500[2=⨯+-⨯⨯

表4-7 V 带单位长度的质量

（9）带传动作用在轴上的力L F ：

N N F F zsan L 1.75)2

6

.160sin(11.382)2(

21

0=⨯⨯⨯==α：

4.4带轮的结构设计

参考相关的《机械设计手册》、《机械零件设计》和《机械设计基础》教材。设计出带轮的结构详见带轮的结构图。

4.5行星减速器设计

已知洗衣转速为180r/min ，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：

4180

720

==

B

AX i ： （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B

AX i 按以下公式计算：

A

B

B

AX z z i +

=1： 初选中心轮齿数19=A z ，由式计算得内齿圈齿数57=B z 。

（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1mm ，如选4个行星轮对此布置，则可计算出行星齿轮齿数X z 为：

192

19

572)(=-=-=

A B X z z z 最终确定中心轮齿数A z 为19，内齿圈齿数B z 为57，行星齿轮齿数X z 为

19，实际传动比B

AX i 为4，洗衣转速为180r/min 。

1. 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，棘爪要伸入棘轮棘齿高度的三分之二，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。