家用超声波洗衣机结构设计.doc

1、优秀中华人民共和国教育部东北林业大学毕业设计设计题目家用超声波洗衣机结构设计学生指导教师副教授学院机电工程学院专业机械设计与制造及自动化0822012年6月东北林业大学毕业设计任务书设计题目家用超声波洗衣机结构设计指导教师副教授专业机械设计与制造及自动化200802学生2012年03月21日题目名称家用超声波洗衣机结构设计任务内容（包括内容、计划、时间安排、完成工作量与水平具体要求）1、本次设计经过对普通家用波轮洗衣机的详细观察、工作原理的仔细研究，以及对超声波洗衣机发展现状的了解，初步确定了设计任务。2、在网上查询了一些洗衣机创新设计方面的资料，并获得一些设计角度的启发，通过与老师沟通，理顺

2、设计思路，排除设计中可能遇到的障碍，3、查阅图书馆有关资料，将理论知识和相关类型机械设备实际过程中的具体应用作了详细理解。4、利用机械原理知识进行机构的设计，利用机械设计知识进行零部件的设计，利用单片机及PLC相关原理进行控制系统的设计、机械制造装备设计实现传动系统设计。5、本次设计任务涉及到零件图及装配图的绘制，拟采用计算机辅助制图和手工绘图相结合的原则完成图纸的绘制。计划与时间安排12周熟悉毕业设计任务，收集设计资料，撰写开题报告。34周进行总体方案构思，通过对比分析，提出设计方案，绘制结构草图。阅读资料，撰写设计说明书的绪论部分。57周进行机械结构总体设计，主要机构的结构设计，完成全部机

3、械图纸绘制。进行机构主要参数的设计计算，完成设计说明书的机械设计部分。813周进行重要零件结构设计，完成零件图（机械图纸）绘制，进行必要的刚度校核和强度校核等，撰写设计说明书的重要零件结构设计部分。1415周修改、完善图纸和说明书，完成评审及评阅,准备提交专业检查。16周答辩、进一步修改完善毕业答辩资料,进行毕业答辩。工作量与水平要求本次设计主要在普通波轮洗衣机的基础上做一些结构和概念的创新设计，重点是在波轮洗衣机内部设计超声波发生器，作为第一道洗衣方式，第二道洗涤采用常规波轮洗衣机洗涤方式。本次设计力争在洗衣机的部分结构上有所创新，从节水这个环节展开，结合智能化的要求，做到合理，实用，并符合

4、人机工程学的要求。其中参考文献篇数20篇以上（其中，外文文献3篇以上）图纸张数4张A0其中手绘一张,计算机绘图三张说明书字数不少于6000字外文翻译根据各学院具体要求而定专业负责人意见签名年月日家用超声波洗衣机结构设计摘要目前市场上的洗衣机以滚筒和波轮洗衣机为主，这种常规机械搅拌似的洗衣机其相关技术参数和标准都已非常完善，产品种类已非常丰富，自动化程度已很高，市场普及化也非常高。但是这类洗衣机都有一些共同的缺点浪费水，使用的洗涤剂污染环境，易损伤衣物，洗涤不均匀等。随着人们节能环保意识的增强，以及对洗衣质量要求的提高，新型的不使用水或者少使用水，对衣物损伤小的超声波智能化洗衣机成为各大洗衣机厂

5、商研发的重点和未来市场的主打产品本设计主要在普通波轮洗衣机基础上加装超声波发生器，并在局部结构上做了一些创新设计，目的是最大程度的节水。在洗衣机的智能化和人机工程学方面亦有所兼顾，机器可以自动识别衣物质地和受污状况而自动选择洗涤方式以及洗涤液和水的用量。关键词超声波，波轮，人机工程学节水DESIGNOFTHESTRUCTUREOFHOUSEHOLDULTRASONICWAVEWASHINGMACHINEABSTRACTTHEPRESENTWASHINGMASHINEMARKETGIVESPRIORITYTOTWOKINDSOFGOODSPLATENWASHINGMACHINEANDBOLUNW

6、ASHINGMACHINETHECONVENTIONALMECHANICALAGITATIONWASHINGMACHINELIKETHERELATEDTECHNICALPARAMETERSANDTHESTANDARDISALREADYVERYPERFECT,PRODUCTSAREALREADYVERYRICH,THEAUTOMATIONANDMARKETCHANNELSISALSOVERYHIGHBUTTHISKINDOFWASHINGMACHINECANHAVESOMEOFTHESAMEFAULTSWASTINGWATER,USINGDETERGENTWHICHPOLLUTESTHEENVI

7、RONMENT,DAMAGINGCLOTHINGEASILY,HARDTOWASHEVEN,ANDSOONWITHPEOPLEENERGYSAVINGANDENVIRONMENTALPROTECTIONCONSCIOUSNESSSTRENGTHENING,ALSO,WITHAHIGHERANDHIGHERWASHINGQUALITYDEMAND,ANEWKINDOFWASHINGMACHINE,WHICHUSESLESSWATER,EVENDOESNTUSEWATER,MAKESLESSDAMAGEOFCLOTHES,CALLEDULTRASONICWAVEWASHINGMACHINE,ISL

8、IKELYTOBETHEKEYRESEARCHPOINTOFTHEMANUFACTURERS,ASWELLASTHEFLAGSHIPPRODUCTANTHEMARKETINTHEFUTURETHISDESIGNISMAINLYBASEDONORDINARYPLATENANDBOLUNWASHINGMACHINE,INSIDEIT,ANULTRASONICGENERATORISFIXEDAND,INTHELOCALSTRUCTURE,THEREARESOMEINNOVATIVEDESIGNS,WHICHAIMSATSAVINGWATERASFARASPOSSIBLETHEREAREALSOSOM

9、EIMPROVEMENTSININTELLIGENTIZATIONANDHUMANCOMPUTERENGINEERINGTHEWASHINGMACHINECANAUTOMATICALLYRECOGNISETHEQUALITYANDTHEUNCLEANCONDITIONOFTHECLOTHESANDCHOOSEPROPERDOSAGEOFWATERANDCLEANINGMIXTUREKEYWORDSULTRASONICWAVE,BOLUN,ERGONOMICS,WATERSAVING目录摘要ABSTRACT1绪论11洗衣机技术发展的历史,现状及趋势12超声波洗衣机的工作原理13超声波技术在洗衣机

10、上应用的可行性及前景14选题目的及意义15设计方案的提出及论证2家用超声波洗衣机结构设计21总体结构设计122超声波相关部件设计2221超声波发生器设计2222超声波换能器设计223机械支撑系统设计3231箱体3232控制盘座3233减震部件324动力传动系统设计4241电动机的选择4242减速离合器的设计42421减速离合器的分类42422带制动式减速离合器的结构及工作原理42423行星齿轮传动设计52424V带传动设计525洗涤,脱水系统设计5251外桶的设计5252内桶的设计5253波轮的设计526进,排水系统设计627控制系统设计728其他零件的设计7281轴承的选择7282螺母的选择

11、73结论8参考文献附录致谢家用超声波洗衣机结构设计1绪论11洗衣机技术发展的历史,现状及趋势自从1901年美国的费希尔发明了第一台洗衣机，这预示着搓板、棒槌等这些洗衣工具将被淘汰，人的双手将从繁重的洗衣工作中得到解放，特别是1928年第一台自动滚筒洗衣机在德国诞生后，手工洗衣渐渐成为了历史。此后各国的技术人员不断开拓进取、研制出许多不同洗涤方式的洗衣机。这些洗衣机各有所长，各有所短，相互之间竞争与融合，逐渐形成当今世界的三大种类滚筒式洗衣机、波轮式洗衣机和搅伴式洗衣机各大洗衣机厂家在这三种洗衣机基础上围绕节水,节能,环保,智能化等不断改进结构,采用新材料,推出新产品但是无论怎么改进,这类洗衣机

12、的基本工作原理都是衣物污垢洗涤剂外界作用力衣物污垢洗涤剂这种机械式的洗涤方式不但需要大量的水,造成水资源的浪费,而且使用的洗涤剂会污染坏境同时,这种洗涤方式会造成衣物的磨损随着人们节能环保意识的增强以及对洗衣质量要求的提高,单纯机械式的洗涤方式已不能满足人们的使用要求,高度节水节能,高度智能化的超声波洗衣机成为各洗衣机厂家研发的重点和未来家用洗衣机市场的主打产品12超声波清洗原理超声波清洗的机理归结为超声空化及伴随产生的冲击波、微声流、微射流以及清洗液超声振动本身的机械效应。具体作用分述如下空化气泡在声场的作用下振动，与固体表面发生摩擦，起到冲击和擦洗作用，可使附着不太牢的污垢脱落。在污垢膜的

13、边缘，污垢一旦有缝隙，气泡就可以“钻入”缝隙中进行振动，使污垢膜被撕裂和剥落。气泡闭合时产生的冲击波作用在污垢上，使不溶性污垢被击碎，从清洗件表面散落下来，分散到清洗液中油脂性污垢，它与被清洗表面附着不太牢，并且与水溶液的化学作用很弱，在空化气泡的作用下被乳化而脱落。对于油污包裹着的固体粒子，在超声空化作用下，两种液体在界面被迅速分散而乳化，固体粒子即行脱落。空化气泡在固体表面和液体界面上所产生的高速微射流能够除去污垢或削弱污垢附着力，使清洗液渗入污垢内部及清洗件内部，增加搅拌作用，加快可溶性污垢溶解，强化化学清洗剂的清洗作用空化气泡本身振动所产生的微声流所具有的粘滞应力，足可使清洗件表面污物

14、被破坏而剥离。声学毛细管效应可使清洗液渗入到清洗表面的凹凸不平的微孔，加强清洗液的作用。清洗液的超声振动使清洗表面随激烈的冲击作用，可使水溶性污垢及附着不太牢的污垢很快脱落。总结起来,超声波清洗的原理如图11和图12所示图11超声波清洗原理图12超声波清洗流程13超声波技术在洗衣机上应用的可行性及前景将超声波清洗用于洗衣机的研究在20多年前就已开始，但由于种种原因一直未进入适用化和商品化阶段主要是减少空化噪声和局部结构设计还存在问题,随着技术的进步,这些问题将逐步得到解决经济实用的家用超声波洗衣机投放市场将为期不远以下是超声波洗衣机和常规机械搅拌式洗衣机洗衣效果的一个比较图13超声波洗衣机和常

15、规洗衣机清洗效果比较通过比较,超声波洗衣机有以下优点1超声清洗速度快、质量高、节水节电2易于实现自动化3超声清洗衣服是浸没在水中的，因而不会存在有清洗死角，效率相对提高4无需专用洗涤剂,既经济又环保总之，超声波洗衣机具有洗净度高、节水、灭菌消毒、少用或不用洗涤剂等优点，研制开发超声波洗衣机不失为一条有助于相关企业尽早打开洗衣机市场大门的新思路14选题目的及意义选择“家用超声波洗衣机结构设计”作为此次毕业设计的题目主要有以下几个目的（1）了解机械技术发展的前沿，将所学的理论知识与这些新技术联系起来并加以实际应用。（2）进一步加深对常用机械部件及设计方法的掌握。提高专业知识的应用能力。（3）掌握机

16、电一体化系统设计的方法，学习并熟悉自动控制相关原理。（4）提高在机械设计中应用人机工程学相关知识的能力。（5）锻炼分析机械结构，识图作图的能力，为实际工作积累经验。15设计方案的提出及论证经过对普通波轮洗衣机实际工作原理的分析以及对超声波清洗技术的详细了解,确定如下设计方案整体结构为套筒式全自动波轮洗衣机,设计有两种洗涤方式超声波洗和常规波轮洗家庭可根据衣物质地及数量选择洗涤方式超声波洗涤时的脱水方式与波轮洗涤时的相同取消底部铁支架下的平衡块,换成超声波发生器,同时充当平衡块通过对全自动波轮洗衣机各系统及部件的分析,此方案是可行的2家用超声波洗衣机结构设计21总体结构设计本文设计的主要是超声波

17、洗衣机，是在常规波轮洗衣机基础上加装超声波洗涤方式，整体结构初步确定如下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23超声波发生器24超声波换能器2个图21家用超声波洗衣机结构为满足城市家庭对洗涤时间及洗净度的要求,采用碟形波轮波轮直径约为300MM，转速约为120200R/MIN。由于超声波的作用区域主要是在洗涤桶内,所以超声波涤桶的几何形状会影响到超声波声场在其中的分布。如果桶的形状合适，能使超声声场在其中分布得比较均匀

18、，能有效的形成驻波场，使洗涤桶的各个角落都能产生较好的洗涤效果。所以洗涤桶应为对称的几何形状，如圆形、正方形、长方形等。另外，洗涤桶的形状还对洗衣机外观形状有影响，也有外观设计上的问题因此，超声波全自动洗衣机的洗涤桶宜为圆形因此本设计中采用圆形洗涤桶超声发生器和超声换能器配套使用，两者用电缆连接换能器直接安装于洗涤桶底部根据衣物质地和洗涤要求选择洗涤方式后,洗衣机自动完成洗涤和脱水的全过程这种洗衣机与常规波轮洗衣机的不同之处是多了一种超声波洗涤方式对于脏污严重的衣物，可先选择常规洗涤，然后选择超声波洗涤，这样会比仅用超声比洗涤的效果更好。22超声波相关部件设计221超声波发生器的设计超声波发生

19、器是一个大功率的信号发生器即驱动电路,它的作用是给超声换能器一定频率的电磁振荡能量,如果这个频率刚好是超声换能器本身的谐振频率,就能够使超声换能器产生最有效的超声振动,也就是发生率共振超声波发生器按激励方式分为两种自激式和它激式,根据洗衣机工作环境要求,选用自激式,全晶体管化电路超声波洗衣机宜采用高频超声,频率范围在3044KHZ,在这种频率下,空化阀低,空化气泡比较多,声波的渗透作用较强,可以深入渗透到衣物的细孔,狭缝内,使衣物洗得干净均匀,并且可以降低空化噪声本设计选用40KHZ的频率,输出幅度可根据负载情况自行调节超声声强的大小影响到衣物表面处的功率密度大小，直接影响空化效果。声强太大，

20、引起振幅值过大，使空化气泡在脉动中退化，空化泡太多形成声波屏障，使声波不容易传播到整个液体空间。声强太小时超声振动形成的空化和二阶效应太差，清洗效果就差因此，超声波洗衣机的声强应在2WCM以上,初步估计超声波清洗时，洗衣机输出功率为200W，其综合效率为60。洗涤时间最长不超过5分钟,最短时只有二、三十秒钟就能洗好。采用振荡一放大型超声波发生器结构框图如图22所示图22振荡放大型超声波发生器结构框图（1）振荡器的设计由于TL494价格便宜而且性能优越，设计采用由开关稳压块TL494构成的振荡器。振荡器电路见图23图23振荡器电路图将TL494的5脚CT和6脚RT接定时元件电阻R和电容C，即可起

21、振，振荡器工作频率由下式决定61081714210FKHZRC由于频率选为40KHZ由上公式得610288910RCS，振荡器输出方波的占空比是换能器产生的超声波强度的决定因素。通过给TL494的4脚加以一定的直流电压就可实现占空比调整。定时元件由电容C、电阻R1和电位器R2构成，调节电位器R2即可实现频率的调整。（2）放大器的选择及设计超声波放大器的作用是将振荡信号放大至所需电平。放大部分可以是单级的，也可以是多级的，主要看输出功率的需要。早期的超声波发生器使用电子管做放大器件，现在则普遍采用晶体管（三极管、场效应管和IBGT器件）。近年来越来越多的厂家采用功率集成电路做超声波发生器的放大器

22、件。目前工业上广泛使用的超声波发生器基本上被晶体管电路垄断。与电子管发生器相比，晶体管发生器的优点在于体积小、重量轻、效率高。但从另一方面讲由于受到方向击穿电压、最大集电极电流、最大集电极耗散功率参数的限制，通常一对晶体管的最大输出功率只能达到百瓦级。要提高晶体管发生器的输出能力，除了有赖于高性能器件外，还必须采用高效率的电路。传统的甲类、乙类、丙类放大器是把有源器件作为电流源工作。在这些放大器中，晶体管工作在伏安特性曲线的有源区。集电极电流受基极激励信号控制作相应变化。（3）低压驱动电路本机采用高压小电流功放电路，由两只三极管和耦合变压器构成，见图6。为了避免两只功放管同时导通，导致内部功耗

23、增加，两管的导通时间必须错开，使它们在交替工作时有一段同时截止的时间。为此，三极管P1和P2对振荡器的输出作反相处理，三极管选用PNP型的8550。低压驱动电路所用的电源是直流12V，而功放电路的电源是交流220V，在三极管后加入一个耦合变压器，完成高低压隔离的任务。图24低压驱动电路图（4）功放匹配电路电路由两个VMOS功率场效应管2SK791构成。具有线性度高、频率响应好、开关速度快等优点，是理想的开关元件。但其关断特性在电流小时并不理想，下降沿有拖尾。图25功放电路（5）高频驱动和匹配电路超声发生器与一般放大器的一个重要区别在于它的匹配电路部分。一般放大器与负载之间的匹配只牵涉到阻抗变换

24、，而超声波发生器与负载之间的匹配则除了阻抗变换之外，还有一项很重要的内容调谐，即选用一定值的阻抗元件，使之在工作频率上与负载中的电抗成分谐振。只有在同时进行了阻抗变换和调谐之后，整个系统才算是达到了匹配，换能器才能正常工作。高频驱动和匹配电路如图26图26高频驱动和匹配电路超声波洗衣机中的匹配电路是将发生器输出的电能送往换能器的通道。匹配电路虽然结构简单通常只有一个匹配电感，却具有重要作用。相同型号的洗衣机，匹配调得好的清洗效果好；匹配调得差的则清洗效果差。对同一台机器而言，如果工作一段时间后清洗效果变差，或者换能器经过更换，都需要重新调整匹配。与一般电子设备的匹配有所不同，超声洗衣机的匹配除

25、了要解决变阻问题即变换负载的阻值，使之与发生器的最佳负载值相等外，还要解决调谐问题，即用匹配电感的感抗抵消换能器的容抗，使换能器呈纯阻性。技术人员通常是根据各自的经验进行匹配。例如，有人在改变洗涤桶水位时观察电流的变化，如果电流变化处于一定范围之内，同时管子不发热，空化声强，便认为匹配已调好。也有人让机器空载时稍，微呈电感性，而在加载后转变为纯阻状态。这些经验都是适用的。但在已有经验的基础上，再掌握匹配的原理，就可以在匹配时有的放矢，更加主动，从而收到事半功倍的效果。222超声波换能器的设计采用单个功率为60150W的压电换能器。换能器上面用轻金属制的喇叭口辐射体，能使换能器与水介质有更好的阻

26、抗匹配，并增大了辐射面积。后盖用重金属制成，使底部的声幅射变得很小，形成较好的自然单面辐射振子。这种换能器的最大特点是灵敏度高，机电转换率及振幅比其它形式的提高50，且承受功率相对较大。这种换能器还可以通过调整辐射体的厚度、辐射面直径及后盖尺寸得到各种频率、功率及阻抗要求的换能器。图27喇叭形压电式超声波换能器结构其中L320MM,L210MM,L13725MM,D175,S260MM23机械支撑系统设计231箱体波轮全自动洗衣机的箱体按照结构分有一体式和分体式两种结构，按照材质不同可以分为渗锌钢板箱体、铝合金箱体、彩板（即PCM印刷钢板）箱体和全塑箱体。为防止洗衣机箱体下部因长期处于潮湿环境

27、中而受潮腐蚀、锈烂，采用分体式箱体，箱体下采用高强度的塑料制成，箱体上采用渗锌钢板制成。232控制盘座控制盘座装在箱体上部，用高强度的塑料（如PP、ABS等）注塑而成，本设计采用ABS材料，整体式控制盘座，用来固定、安装电气控制元件，如电脑板等，水位开关、电源开关、微动开关、干簧管、安全开关、停止开关、进水阀等，还装有用来向桶内注水的注水口。控制盘座上部装有分体折叠结构的上盖，与上盖的配合采用铰链结构，用上盖插销和挡圈定位，并在上盖后端装有突跳弹簧，使上盖打开或关闭时能定位良好、不活动。233减震部件洗衣机上的减震部件也称为吊杆总成，波轮全自动洗衣机的内外桶复合套装在一起，整个外桶部件都是依靠

28、减振部件悬挂在箱体上部的四个角加强板上。减振部件主要由吊杆座、吊杆、上托、减振弹簧、下托组成。吊杆座是一个半球形结构的塑料件，中心有通孔，吊杆上端的钩头从通孔中穿过、固定，吊杆座的球面与箱体上部的四个角加强板上的球面凹槽配合，配合处还涂抹有锂基润滑脂，这样可以使吊杆作小角度的摆动，缓解振动。吊杆一般由优质弹簧钢丝制成，两端都有弯钩，上端穿过吊杆座，下端穿过吊杆下托。上托和下托一般为高强度塑料制成，上、下托之间装有减振弹簧，起减振作用，上托与吊杆配合处涂抹润滑脂，起到润滑作用，有的洗衣机上托较长，形成一个圆筒形状，下托用橡胶制成，上、下托配合形成空气阻尼减振，再加上减振弹簧的作用，起到双重减振的

29、效果，能进一步降低振动及噪音。波轮洗衣机的减振部件一套有四根，本设计采用相同长度的减振部件，在桶底安装电机的另一侧安装适当重量的超声波发生器，可以保持桶的平衡。24动力传动系统设计波轮套筒式全自动洗衣机的动力传动系统主要由电动机,减速离合器,V带构成。对于本设计方案，当选用常规波轮洗涤方式洗涤时，使用一台电动机完成洗涤和脱水，洗涤时，波轮转速较低（140200R/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28所示。图28传动系统示意图241电

30、动机的选择常规波轮洗涤方式洗涤以及超声波洗涤后的脱水的动力来源是电动机，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/T37581996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21所示。表21XD型洗衣机电动机技术参数XDL90XDS90XDL120XDS120XDL180XDS180XDL250XDS250额定功率/W90120180250额定电压/V220额定频率/HZ50满载时电流/A0881115420转速/（RMIN1）1370效率（）49525659功率因数095堵转电流/A20254055堵转转矩/

31、NM额定转矩/NM095090807最大转矩/NM额定转矩NM17171717本设计方案确定洗衣量为38KG，根据表22，选用的电动机为XDL180，额定功率为180W，满载时的转速为1370R/MIN表22波轮式全自动洗衣机基本参数洗衣量/KG电动机功率/W内桶直径/MM脱水转速/RMIN1洗衣转速/RMIN13818040052070080012030045250400520700800120300502504005207008001203005537040052070080012030060370400520700800120300242减速离合器的设计2421减速离合器的分类早期设计的

32、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,本设计选用带制动式减速离合器2422带制动式减速离合器的结构及工作原理带制动式减速离合器的结构如图291带轮螺母2大带轮3棘轮4方丝离合簧5洗涤主动轴6刹车带7壳体8壳体盖9扭簧10橡胶套11外密封圈12挡圈13内密封圈14洗涤被动轴15上半轴16中半轴17制动轴18制动弹簧19拨叉弹簧20调节螺钉21制动杆22内齿轮23传动架24行星齿轮25拨叉26棘爪弹簧2

33、7棘爪28下半轴29方孔离合套图29带制动式减速离合器结构简图带制动式减速离合器的减速器和制动器合二为一，即借用减速器外壳作为刹车盘。它由排水阀电磁铁来切换高低速状态。洗涤时，排水阀电磁铁断电，排水阀关闭，由制动杆21通过棘爪拨叉25，使棘爪27卡住棘轮3，棘轮内的方丝离合弹簧4松开，带轮的动力无法传给上半轴15。同时制动带6刹住制动轮16，避免上半轴15因波轮轴转动而跟转。方丝离合弹簧4外部同轴安装棘轮3，上端处于自由状态，下端插入棘轮3内壁孔中。方丝离合弹簧4内部套住方孔离合套29和上半轴28，为柔性接触，旋紧时使两者联为一体。脱水时，排水阀电磁铁得电，排水阀处于排水状态，电磁铁带动制动杆

34、21移动一个距离，刹车带6放松，制动轮16可自由转动。同时，棘爪拨叉25随制动杆转过一个角度，棘爪和棘轮3分开，方丝离合弹簧4旋紧，方孔离合套29和下半轴28两者联动。大带轮2的扭矩由方孔离合套29、方丝离合弹簧4、下半轴28、制动轮16传给上半轴15，为高速脱水提供动力带制动式减速离合器的三种工作情况工作情况零部件状态洗涤脱水波轮转向顺时针逆时针顺时针排水电磁铁断电断电通电，牵引拉杆移动约13MM棘爪与棘轮棘爪伸入棘轮齿高三分之二，将棘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离棘轮，弹簧回转到自由旋紧状态方丝离合弹簧被棘轮逆时针方向旋松并固定，和离合套分离在自由旋紧状态，转

35、动时更加旋紧在离合套上，起到传动转矩的作用离合套因方丝离合弹簧内径被旋大，故离合套空转方丝离合弹簧被旋紧，随离合套转动圆抱簧旋松方向，不起作用被旋紧在脱水轴上，防止内桶跟转被旋松，不起作用刹车带贴压在刹车盘上，并被拉紧，使脱水轴不能转动，起到防止跟转的作用虽贴压在刹车盘上，但摩擦力使其松弛，所以不起作用脱离脱水轴，不起作用传动情况带轮输入轴行星减速器波轮轴波轮带轮离合套方丝离合弹簧下半轴制动轮上半轴脱水桶2423行星齿轮传动设计1传动方案的确定家用洗衣机行星齿轮减速器的工作条件是短期间断，传动比小，结构紧凑，外廓尺寸小，根据这些要求，选用具有单齿圈行星轮的3Z型行星齿轮传动较为合理，传动方案简

36、图如下图A中心轮G行星轮B内齿圈H行星架图210行星齿轮传动简图2洗涤输入轴与输出轴的传动比为7204180BAGI3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BAGI按以下公式计算1BBAGAZIZ考虑到结构紧凑外廓尺寸小，初选中心轮齿数AZ18,由式计算得内齿圈齿数BZ544计算行星轮齿数由于洗衣机工作扭矩不大，为保证行星轮GZ与两个中心轮AZ、BZ同时正确啮合，要求外啮合齿轮AG的中心距等于内啮合齿轮BG的中心距，即WAAGWBGA,对于非变位或高度变位传动，有M/2ZAZGM/2ZBZG,计算得ZGZBZA/25418/218最终确定中心轮齿数ZA为18

37、，内齿圈齿数ZB为54，行星齿轮齿数ZG为18，实际传动比BAGI为4，洗衣转速为180R/MIN。5齿轮几何尺寸及啮合参数计算（1）模数的确定按齿根弯曲强度初算齿轮模数M，M23111LIM/MAFFPFADFKTKKKYZ式中MK算数系数，对于直齿轮传动MK121，1T啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩,11/9549/9549017/37200764NWAWTTNNPNNMAK工作情况系数，查表取AK1FK综合系数，查表取FK2FPK计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数，取FPK1851FAY小齿轮齿形系数，查表取1FAY2871Z齿轮副中小齿轮齿数，119AZZLIMF试验齿轮弯曲疲劳极

38、限，查图取2LIM120FNMMM23111LIM/MAFFPFADFKTKKKYZ12132076412185287/0818120077取M09（2）分度圆直径的确定AD0918162AMZMM0918162GGDMZMM0954486BBDMZMM（3）齿顶圆直径的确定外啮合110909AAHHM内啮合21755/0783ABAHHHMZM,所以1216218180AAAADDHMM1216218180GAAGDDHMM224861564704BAABDDHMM（4）齿根圆直径的确定齿根高1251125FAHHCMM，计算齿根圆直径得21622251395AFFADDHMM2162225

39、1395GFFGDDHMM24862255085BFFBDDHMM（4）基圆直径的确定取压力角A20,根据式COSBAADDA得162COS201522BADMM162COS201522BGDMM486COS204567BBDMM（6）齿宽的确定查表取齿宽系数D1，计算齿宽得1162162AADBDMM511625212AGDBDMM51625112ABBBMM不变位或高变位的啮合传动,节圆与分度圆重合,由此计算啮合齿轮副的中为外啮合齿轮副中心距/209/21818162AGAGAMZZMM内啮合齿轮副中心距/209/25418162BGBGAMZZMM以上计算整理如下表表23行星齿轮传动基本

40、参数中心轮A行星轮G内齿圈B模数M090909齿数Z181854分度圆直径D162162486基圆直径BD152215224567齿顶圆直径AD1801804704齿根圆直径FD139513955085齿宽B162212112中心距A162AGAMM,162BGAMM6装配条件的验算（1）邻接条件按公式2SIN180/AGAGWDAN验算邻接条件，180MM010025025050050101015铁基铁FZ116018307015301592734750517FZ1165124080铁碳FZ12601850100FZ12651260110铁碳铜FZ13601860110FZ136512701

41、20铁铜FZ14601850100FZ14651260100铜基铜锡铅锌FZ21701820508201220736653481FZ2175123060铜锡FZ2265182555FZ2270123565铜锡铅FZ2365182050表25轴瓦用粉末冶金材料及其基本性能根据载荷特点及使用要求，选择铜基粉末冶金含油轴承。（3）含油轴承尺寸参数的确定宽径比因为轴瓦两端的孔隙度一般比中间部位小，故轴瓦不宜过窄，但当B/23BD时，会出现压粉不均匀，因此取1BA压入过盈量轴套应该用压力机压入轴承座，不允许用锤击打，轴套与轴承座孔应为过盈配合，其平均过盈量可按公式1/2002500075MMMD确定，D

42、为轴套外径。B轴承座孔公差查机械设计手册根据推荐的轴承座公差及轴承精度等级，确定轴承座孔公差为H7C轴承间隙间隙过大，在循环载荷下会出现大的噪声，间隙过小，轴承温度升高，这时轴承间隙因热膨胀进一步减小，很容易损坏轴承。含有轴承直径间隙与轴套直径D之比称为相对间隙,查机械设计手册图25112取相对间隙为31410根据推荐的最小直径间隙，取直径间隙为12MD配副轴颈表面状况轴颈表面的硬度值推荐不低于250HBS，表面粗糙度AR不超过16ME粉末冶金含油轴承轴套的型式与尺寸标准粉末冶金含油轴承轴套的型式有筒形，带挡边的筒形，球形，这里选择筒形轴套，壁厚选择普通系列。结构如下图图218筒形粉末冶金含油

43、轴承结构查机械设计手册表25115知外径D20MM，宽度B1022，这里取B16MM，查机械设计手册表25116取轴套精度为7级，公差等级为G72脱水轴轴承的选择根据上下脱水半轴的直径及安装要求选择即可（略）282螺母的选择除了洗衣机箱体的安装要使用螺母外，减速离合器结构中也需要多处使用螺母，如大带轮安装在洗涤输入轴时下端的固定，离合器上下壳体的安装等，由于螺母为标准件，可根据具体的安装尺寸及位置要求合理。例如，用来固定大带轮的螺母，根据洗涤输入轴直径，选择81MGB/T80819883结论本文主要探讨在常规波轮洗衣机基础之上加装超声波洗涤方式的方法及与此相关的结构设计。通过查阅相关资料，在比

44、较了常规波轮洗衣机和超声波洗衣机的优缺点后，从设计题目家用超声波洗衣机结构设计出发，围绕智能，便捷，节水，节能等设计宗旨，着重进行相关部件的结构设计和参数优化，比如在超声波发生器的安装位置的选择，换能器的设计及安装位置的选择，内桶桶底形状的设计，波轮形状的设计等进行了认真的思考和设计尝试。目前常规波轮洗衣机的各项技术已经非常成熟，超声波清洗技术也已经见诸应用，但是超声波洗衣机的设计还存在一些结构及材料上的困难，比如超声波洗衣机是靠超生空化效应达到洗涤目的，但是空化效应会产生很大噪声，即使合理选择超声波频率范围也避免不了噪音，如何在洗衣机内桶内设计减噪措施，如果在在洗衣机内桶加装吸声物，结构设计

45、应如何选择合理，以及什么样的吸声材料才适合洗衣机内桶的工作环境；超声波洗涤时对水温有要求，如何合理设计加温装置等，这些都是目前尚未解决的实际应用问题，也是本文整个设计过程面临的一些问题，鉴于此，本文的一些结构设计是否合理及能否满足洗衣机的实际工作要求还有待于实验的进一步确定。随着能源问题的突出及人们节能环保意识的增强，社会对新型的低污染低能耗，智能化的洗衣机的需求会越来越明显，我相信伴随着相关技术的成熟，超声波洗衣机在不就的将来一定会成为洗衣机市场上的主打产品。毕业设计是本科阶段最后一次系统的专业知识训练，对于我们复习学过的各科知识，提高动手能力及理论联系实际的能力，培养学科素养有很好的帮助。

46、同时也为我们提前认识自己即将到来的职业生涯提供了一次机会，有助于我们对其作出更好的规划。这次设计从一开始的选题到设计方案的确定，再到详细设计，我的思路很清晰，在这个过程中，涉及到不明白的问题及时查阅相关书籍和资料，我基本将机械原理，机械设计，机电一体化系统设计，材料力学，机械工艺学，互换性与测量技术等专业书籍重新翻看了一遍，当中的体会和收获以及由此带来的快乐很多。虽然毕业设计进行了三个月左右，但是我明白仅靠着短暂的锻炼是与那远不够的，在专业知识掌握，理论联系实际，识图作图，以及动手方面我还存在很多不足，我希望而且也会在以后的学习和工作中不断提醒自己，不断提高自己。参考文献1普通图书1海尔集团主

47、编，山东省家电行业协会组编，海尔家用洗衣机原理与维修，人民邮电出版社，19992刘午平主编，李坤涛编著，小家电与洗衣机修理从入门到精通，国防工业出版社，20043吕宏，王慧主编，王连明主审，机械设计，北京大学出版社，20094朱理主编，王贤民等副主编，机械原理，高等教育出版社，20045方宏明主编，机械设计，制造常用数据及标准规范实用数据，当代中国音像出版社，20046成大先主编，王德夫等副主编，机械设计手册第五版，化学工业出版社，20087尹志强主编，机电一体化课程设计指导书，机械工业出版社，20078王冠熙主编，全自动洗衣机原理与维修，电子工业出版社，20039赵松年主编，李恩光，裴仁清副主编，机电一体化系统设计，北京理工大学出版社200610龚利红，刘晓军主编，机械设计公式及应用实例，化学工业出版社，201111周明衡主编，减速器选用手册，化学工业出版社，200212机械制造专业毕业设计指导与范例2期刊文献120102015中国洗衣机行业投资分析及前景预测的报告，中投顾问22010年中国大陆洗衣机市场综述分析报告，慧聪市场研究3王爱珍，谈洗衣机设计及计算4天津家用电器研究所，洗衣机设计的新动