离合器论文-全自动洗衣机中离合器的应用.docx

1、全自动洗衣机中离合器的应用随着经济发展，各种各样的现代家用电器已经普及到千家万户，与其同时家用电器的机电一体化设计技术也在迅速发展。以洗衣机为例，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 165185 mm 之间，转速为 320500 r/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 300 mm，转速约为 120300 r/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

2、构等五大部分组成，如图 6-26所示。波轮式全自动洗衣机多采用套筒式结构，波轮装在内桶的底部，内桶为带有加强筋和均布小孔的网状结构，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转速，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。图 6-26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来完成洗涤和脱水工作。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 80

3、0 r/min）。因此，要对电动机 1370 r/min 的输出转速进行减速处理，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图6-31 套 桶 式 全 自 动 洗 衣 机 传 动 系 统 示 意 图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。目前应用最为广泛的有两种：单向轴承式减速离合器、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

4、器两部分组成 其具体结构可参见书后的设计装配图 6-32、图 6-33 和图 6-34。离合器主要结构离合器中部有两根轴：输入轴 1 和脱水轴 18。 输入轴 1 把来自带轮 3 的转动传给行星减速器中心轮。输入轴 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 1 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。输入轴 1 的外部是脱水轴 18。在衣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

5、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 和离合套 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 6-36 是其工作原理简图。方丝离合弹簧下

6、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 6-36 离合棘轮工作原理图1.方丝离合弹簧 2.弹簧卡 3.棘轮 4.棘轮卡槽 5.棘爪 图 6-35 中的 8 是单向滚针轴承部件，它的内圆与脱水轴 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

7、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 6-37 所示，它由带楔形面的外圈 7 以及利用保持架隔开的一系列滚针组成，轴承直接套在脱水轴上。当脱水轴顺时针转动时，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。刹车装置外罩 9、刹车扭簧 10、刹车带 15、刹车盘 16 和十字轴套 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

8、 18 上，为间隙配合，它对脱水轴的作用由刹车扭簧 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，此时刹车带 15 和刹车盘 16 将发生剧烈摩擦，对

9、脱水轴 18 产生制动作用防止脱水桶产生跟转现象。在脱水时，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。图 6-35 全自动洗衣机离合器结构图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.单向滚针轴承 9.刹车装置外罩 10.刹车扭簧 11.密封圈 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

10、架 20.离合套 21.拉杆行星减速器结构减速器的结构如图 6-38 所示。减速器外罩 8 和减速器底盖 10 用螺钉紧固在一起，再安装在法兰盘 12 上，法兰盘 12 和脱水轴 2 通过锁紧块 13 固定在一起，因为法兰盘 12 和脱水桶相连接，所以减速器外罩 8、减速器底盖 10、法兰盘 12 和脱水桶成一整体。减速器底盖 10 有上、下两个止口，从而保证了减速器和脱水轴 2 安装时的同心精度。对行星减速器来说，输入轴 1 是动力的传入轴，其花键端插入中心轮 11 的内孔中。行星轮 4 共有 4 个，与中心轮 11 以及内齿圈 6 相啮合。内齿圈 6 通过其圆周槽卡在减速器底盖 10 上，

11、与之连成一体。行星轮通过销轴 5 安装在行星架 7 上，当行星轮绕中心轮公转时，将带动行星架一起旋转。波轮轴 9 两端都加工成齿形花键，其下端与行星架 7 联接，上端与波轮相联，从而使波轮以低速旋转洗涤衣物。图 6-38 减速器结构图 1.输入轴 2.脱水轴 3.密封圈 4.行星轮 5.行星轮轴 6.内齿圈 7.行星架 8.减速器外罩 9.波轮轴 10.减速器底盖 11.中心轮 12.法兰盘 13.锁紧块 减速离合器脱水时的状态及装配关系如图 6-39 所示， 脱水状态下，排水电磁铁通电吸合，牵引拉杆移动约 13mm，使排水阀开启。拉杆在带动阀门开启的同时，一方面拨动旋松刹车弹簧，使其松开刹车

12、装置外罩，这时刹车盘随脱水轴一起转动，刹车不起作用；另一方面又推动拨叉旋转，致使棘爪脱开棘轮，棘轮被放松，方丝离合弹簧在自身的作用力下回到自由旋紧状态，这时也就抱紧了离合套。带轮 1 在脱水时是顺时针旋转的，由于摩擦力的作用，方丝离合弹簧将会越抱越紧。这样脱水轴就和离合套联在一起，跟随带轮一起做高速运转。由于此时脱水轴做顺时针运动， 和单向滚针轴承的运动方向一致，因此单向滚针轴承对它的运动无限制。由于脱水轴通过锁紧块与法兰盘 9 联接，而内桶 12 与行星减速器 10 均固定在法兰盘上，所以脱水轴带动内桶以及减速器内齿圈的转速，与输入轴带动减速器中心轮的转速相同，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。1.带轮 2.离合套 3.方丝离合弹簧 4.棘轮 5.脱水轴 6.输入轴 7.单向滚针轴承 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.外桶 15.密封圈 16.刹车扭簧 17.离合器外罩 18.棘爪