1、- 1 -青岛黄海职业学院毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目：全自动揉搓式洗衣机的设计姓 名 韩伟 学 号 029408301945 系 部 机电工程系 专 业 机电一体化 年 级 2007 级 指导教师 田雪艳 2010 年 10 月 28 日- 2 -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。波轮式洗衣机是依靠波轮的转动来带动衣物和洗涤液进行洗涤；而滚筒式洗衣机是依靠滚筒的连续转动或定时反向来洗涤衣物。由此可看出，这两种类型的洗衣机都是依靠单一的运动方式来洗涤衣物，而在此设计中将这两种洗涤方式揉和起来，将两种运动方式结合起来，增加了衣物在竖直方向上的运动。使衣物既能
2、像在波轮式洗衣机中那样由波轮带动衣物进行洗涤又能像滚筒式洗衣机那样依靠水流的力量洗涤衣物，并且还可以像手洗那样对衣物进行揉搓，集各种洗涤方式于一身，对衣物进行更为彻底的洗涤。由于洗衣机的基本功能是对衣物的洗涤，关键在于进行洗衣程序的控制。所以,本文就洗衣机的机械设计和电气控制进行了探讨,实现全自动揉搓式洗衣机的设计。关键词：波轮 滚筒 揉搓 全自动ABSTRACTIn what the existing washer is most common is the impeller type washer and the roller washer. The impeller type washe
3、r is depends upon impellers rotation to drive the clothing and the cleaning solution carries on the wash; But the roller washer is depends upon drums continuous rotation or fixed time reverse washes the clothing. From this may see, these two types washer is the dependence sole mode of motion washes
4、the clothing, but kneads together in this design these two wash way, unifies two modes of motion, increased clothings in vertical direction movement. Enables the clothing both to look like in the impeller type washer such drives the clothing by the impeller to carry on the wash and to be able to loo
5、k like the roller washer such dependence current of water the strength wash clothing, and may also look like the hand to wash such carries on to the clothing rubs, the collection each wash way in a body, carries on a thorougher wash to the clothing. Because washers basic function is to clothings was
6、h, therefore, the key lies in carries on washes clothes the procedure control. Therefore, this article has carried on the discussion on washers machine design and the electric control, realizes the completely automatic to rub type washers design key words: The impeller drum rubs the completely autom
7、atic - 3 -目 录前 言 .1第一章 绪 论 .211 设计思想 .212 工作原理 .2第二章 洗衣机的原理、分类和驱动方式 .421 洗衣机的原 理 .422 洗衣机的分类 .523 洗衣机的驱动分类 .7第三章 电动机的选择 .831 概论 .832 洗涤电动机 .8第四章 整机设计 .1141 波轮的分类 .1142 波轮的参数及性能 .1143 带传动的设计（一） .1244 带传动的设计（二） .1445 螺纹轴的设计 .1646 波轮轴的设计 .20- 4 -第五章 电气部分设计 .235.1 设计概述 .235.2 系统总体框图 .235.3 元器件介绍 .245.3.
8、1 AT89C2051.245.3.2 CW7805.255.3.3 74LS139.265.4 洗衣机功能分析 .275.5 全自动洗衣机的控制功能 .275.6 电路图中各部件的分析 .295.7 全自动洗衣机的部分电路分析 .305.8 洗衣机控制程序设计 .325.8.1 程序流程图 .325.8.2 源程序 .36第六章 相关部件的设计和安装说明 .4461 洗衣机的底座及外壳 .4462 位开关和拨动开关 .4463 盛水桶及其安装 .4464 桶的结构设计 .45结 论 .46致 谢 .47参考文献 .48- 1 -前 言人类洗衣史几乎同其文明史一样久远，然而第一台具有现代洗衣机
9、雏形的洗衣机器直到十九世纪末才在美国出现。1874 年，美国人比尔布莱克斯托（Bill Black-stone）发明了木制洗衣机，他在一只木桶的底部装上了六只叶片，用手柄和齿轮来传动，使衣物在桶内的肥皂液中翻滚转动，达到洗净衣物的目的。1914 年，第一台电动洗衣机诞生。第二次世界大战后，洗衣机的生产有了迅速发展。在发达国家，洗衣机开始进入普通家庭，洗衣机也由单一的搅拌式发展为滚筒式、喷流式和波轮式等多种。1953 年，英国首先试制出喷流式洗衣机。此后，日本三洋公司在喷流式洗衣机的基础上，研制成功波轮立桶式洗衣机。1956 年，日本东芝公司制成第一台全自动波轮式洗衣机。四年后，三洋公司又推出了
10、双缸波轮式洗衣机。目前，全世界洗衣机的年产量已超过了 3000 万台。在英、美、日等发达国家，家用洗衣机的普及率达 99%以上。同时，各式各样的洗衣机仍在层出不穷，自动化程度也越来越高。我国的洗衣机虽然起步较晚，但发展速度却相当快。1979 年，我国的洗衣机开始投入批量生产，当年的产量约为一万台。但到 1985 年，产量已达到 800 万台，要居世界首位。1988 年，产量超过了 1000 万台，占世界洗衣机总产量的三分之一。现在，我国大中城市的家用洗衣机的普及率已达 80%以上。广大的农村地区的洗衣机拥有量已达10%作左右。洗衣机的迅速发展，既说明了我国人民生活水平的迅速提高，同时也表达了人
11、们对于从繁重的家务劳动中解放出来的迫切愿望。此次设计是对现有洗衣机进行了仔细的分类和研究，利用新的原理，并揉和进现代的控制理论和已有的洗衣机技术，设计出一种新型洗衣机。这种洗衣机类似于传统的洗衣机，但其应用了新的设计原理和控制方法，在其性能上又大大高于传统洗衣机。在设计的过程中得到了徐邵良老师的悉心指导和大力支持，从而扫清了设计过程中的不少障碍，在此深表感谢。- 2 -第一章 绪 论11 设计思想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。波轮式洗衣机是依靠波轮的转动来带动衣物和洗涤液进行洗涤；而滚筒式洗衣机是依靠滚筒的连续转动或定时反向来洗涤衣物。由此可看出，这两种类型的洗衣机都是
12、依靠单一的运动方式来洗涤衣物，而在此设计中将这两种洗涤方式揉和起来，将两种运动方式结合起来，增加了衣物在竖直方向上的运动。使衣物既能像在波轮式洗衣机中那样由波轮带动衣物进行洗涤又能像滚筒式洗衣机那样依靠水流的力量洗涤衣物，并且还可以像手洗那样对衣物进行揉搓，集各种洗涤方式于一身，对衣物进行更为彻底的洗涤。12 工作原理一 一一 一一 一 一一 一 一 一 一一 一 一 一 一一 一 一一 一 一一 一 一一 一一 一 一 一一 一 一 1一 一 一 1一 一 一 一一 一 一 2一 一 一 2摩 擦 盘图 1 工作原理图其工作原理如图 1，主要部件为螺纹轴，波轮轴，下波盘，上波盘，内筒，外筒，
13、- 3 -套筒，传感器，导轴，带轮及电机等。（1）洗涤原理 其洗涤原理为：电机 1 带动带轮 1，带轮与内筒为紧固连接，内筒做旋转运动，上波盘与内筒盖为紧固连接，所以上盘也做旋转运动。同时，电机带动带轮使螺纹轴转动，使螺纹盘向上运动，并带动波轮轴向上运动，使下波盘推动衣物与旋转的上波盘进行对衣物进行揉搓，从而达到洗净衣物的目的。上波盘与内筒盖紧固连接，内筒与套筒通过螺栓紧固连接，大带轮 1 通过键与套筒连接。主轴通过弹簧和连接件与下波盘连接，连接件上装有周向和径向传感器。螺纹盘与主轴通过键和螺母紧固连接，螺纹轴通过键与大带轮 2 连接，螺纹盘装在螺纹轴上，螺纹盘可沿导轴进行上下移动。主轴和螺纹
14、盘上下运动的范围可由行程开关决定，行程开关决定了大皮带轮 2 的转动量，当主轴和下波盘托着衣物顶向上波盘的力大于弹簧的力时，下波盘将向下移动，当该力达到设定的大小时，限位开关（径向传感器）工作，皮带轮 2 停止转动，螺纹盘停止向上运动，调整限位开关的位置即可改变作用于衣物上挤压力的大小。上下波盘对衣物有一定的挤压力时，上波盘是正反转动，就是对衣物的揉搓。当揉搓力（周向力）过大而使弹簧轴向移动一定量时，拨动开关（轴向传感器）工作使内筒（上波盘）转动反向。调整拨动开关的长度可改变揉搓力的大小。（2）漂洗原理本设计为全自动洗衣机，应此洗衣机必须具备漂洗功能。在漂洗方式的选用上，考虑到经济性、实用性以
15、及结合本设计的设计特点，选用溢水漂洗方式。就是在洗衣机将衣物洗涤完毕后，从进水口不断向内桶注入清水，结合内桶的旋转以及波轮的揉搓运动，使洗涤液以及污垢从衣物中脱离出来，随着水面的不断升高，脱离出的洗涤液和污垢就可以随着水流从溢水口排出，使洗涤液和污垢予衣物脱离，已达到漂洗衣物的目的。之所以此种漂洗方式，是考虑到此种洗衣机的洗涤特点，和经济实用型。本洗衣机与其它洗衣机相比，最大的特点就是增加了揉搓功能，因此，在漂洗的时候可以考虑使用此功能。不仅可以大大缩短漂洗环节的时间，而且可以提高衣物的干净程度，同时，也大大的节省了漂洗用水，可谓一举三得。（3）脱水原理在本洗衣机中与其它洗衣机类似 ，也采用内
16、桶的高速转动，使衣物高速转动起来，使衣物中的水受惯性力的作用甩出衣物，顺着内桶壁上的孔进入外桶排出。- 4 -第二章 洗衣机的原理、分类和驱动方式21 洗衣机的原理 （1）洗衣机洗涤原理洗衣机的洗涤原理是以模拟人工搓洗衣物的动作而发展起来的，当然，它与人工搓洗的动作并不完全相同 ，洗衣机（以波轮式为例）以波沦为动力带动洗衣机中的洗涤液和衣物，实质发生相对运动，从而达到洗净衣物的目的。将洗衣机的电源接通之后，即可通过水流选择开关来确定水流的强弱，然后转动定时器按钮，定好洗涤时间，定时器就会接通电动机的电源，波轮在电动机的带动下开始运转。洗涤桶中的洗涤液在波轮的推动下，产生强有力的旋转水流，将液体
17、中的衣物带动起来，不断的被转动揉搓，经过预定的时间，定时起降电源切断，电动机停止转动，洗涤程序完成。这时，打开排水阀，将洗衣机内的洗涤液排出，然后就可进行漂洗或者将衣物取出，放入另外一批衣物继续洗涤。在洗衣机中，整个洗净衣物的过程，也就是在预定的时间内，波轮在电动机的带动下，通过正反相交替运行，推动水流，是洗涤桶中的衣物不断翻滚、摩擦，并实质产生相对运动，从而将衣物洗净的过程。（2）洗衣机的漂洗原理将衣物搓洗以后，还要将衣物表面的污水冲洗干净，这就是漂洗。漂洗可分为以下四种方式：1普通漂洗就是将衣物放进洗涤桶内，更换清水，是用于洗涤时相同的水流强度，将衣物上存留的污垢和洗涤液冲洗干净。2溢水漂
18、洗在漂洗的过程中，让洗涤桶中的水面高度超过溢水口，并且不断的向桶内中注水，让污水从溢水口流出，这是一种比普通漂洗优越的漂洗方法。3喷淋漂洗它的原理是借助水的溶解性和流动性，同时应运了离心力的原理，将整个的漂洗过程从洗涤桶内搬到脱水桶中进行，既节省了总的洗衣过程的时间，又节约了漂洗用水。因此，它是一种先进的漂洗方法。4顶淋漂洗顶林漂洗可以说是有一种喷淋漂洗方式，它浴喷淋漂洗的不同之处就是将脱水桶中的喷淋管去掉，而换成位于脱水桶上方的淋水中盖。- 5 -（3）洗衣机的脱水原理洗衣机的脱水，主要是应用离心力原理。当脱水桶以较高的速度转动起来后，衣物中的水在离心力作用下，就会向水桶的四周运动，到达脱水
19、桶壁，穿过脱水桶上的孔，进入脱水外桶，随之排出脱水机。22 洗衣机的分类从 1914 年第一台电动洗衣机问世至今，洗衣机随着各种新技术的产生和应用发展十分迅速。我国洗衣机工业从 70 年代开始起步，虽然起步较晚，但发展的速度是相当惊人的。国内已拥有数十种牌号和上百种规格。 目前市场上的家用洗衣机通常可以按照下面几种方法分类：（1）按自动化程度分类a.普通型洗衣机 普通型洗衣机又称为普及型洗衣机。波轮式普通洗衣机可以分为普通型单桶和普通型双桶洗衣机两种。普通型双桶洗衣机是在普通型单桶洗衣机的基础上，增设脱水机构发展而来。他们都是通过定时器来控制波轮在洗衣桶内作间歇的正转和反转，产生水平旋转与上下
20、翻转的综合水流来洗涤衣物。洗涤时，根据衣物的多少以及厚薄来选择洗涤、漂洗的时间。脱水时根据衣物量的多少来选择脱水时间。普通型洗衣机洗涤时，洗涤、漂洗和脱水各功能之间的转换需要手工来完成，其机构简单，使用方便，价格便宜，是目前国内销售量最大的洗衣机。b. 半自动型洗衣机 根据我国家用电动洗衣机的标准规定：在洗涤、漂洗、脱水各功能之间，其中任意两个功能之间转换不用手工操作而能自动进行的洗衣机称为半自动型洗衣机。半自动型洗衣机有洗涤侧半自动型和脱水侧半自动型。半自动型洗衣机结构比普通型复杂，但使用方便灵活，价格较高。c. 全自动型洗衣机 全自动型洗衣机按照国家标准定义为：洗衣机工作时，具有洗涤、漂洗
21、和脱水之间转换不需要手工操作而自动完成。其特点是省时省力，体积小，洗衣容量大，磨损小。 （2）洗涤方式分类 a. 波轮式洗衣机 波轮式洗衣机在洗涤桶中装有一个波轮，波轮上有几条突起的筋，波轮以每分钟数百转的速度转动，带动桶中的洗涤液和衣物作旋转和翻滚运动来洗涤衣物。波轮式洗衣机根据水流的方式可分为小波轮涡卷式和大波轮新水流两种。新水流洗衣机具有低转速，频繁转、停等特点，使得衣物不易被缠绕，提高了衣物的洗净度，降低了磨损率。b. 搅拌式（摆动式）洗衣机 搅拌式洗衣机是依靠搅拌器往复摆动的方式来进行洗涤的洗衣机，搅拌式洗衣机在洗衣桶中间竖直安装搅拌器，搅拌器绕轴心在一定角度- 6 -范围内正反向摆
22、动，搅动洗涤液和衣物好似人工手洗洗涤的揉搓，衣物受力均匀，一次洗衣量较多，搅拌式洗衣机多为全自动型。c. 滚筒式洗衣机 滚筒式洗衣机是依靠滚筒连续转动或定时正反向转动来进行洗涤的洗衣机。滚筒式洗衣机有一个盛水的圆柱形外桶，外桶中有一个可以旋转的内桶，内桶壁上有许多排列规则的小孔，并有几条突起的筋，衣物就投放在内桶中，内桶有规律的正反旋转，突起的筋将衣物带起，到一定的高度又将衣物抛落在洗涤液中，来达到洗涤衣物的目的。上述三种洗衣机的特点见下页表一类别 优 点 缺 点 主 要 市 场波轮式洗净率高，洗涤时间短，耗电少，材料要求不高，易于塑料化，结构简单，制造容易，维修方便，可制成小容量或便携式，成
23、本低。磨损率高，用水量大，不易造成大容量，噪声大。中国、日本等亚洲国家，中东、中南美洲部分国家。搅 拌 式洗净率较高，磨损率较低，洗涤容量大，洗涤衣物不易缠绕。三叶搅拌器的回转机构复杂，制造困难，修理技术难度较高。洗涤时间较长，噪声稍大，机体大而重。美国、墨西哥、加拿大、智利、阿根廷等北美、中美、南美国家。滚 筒式磨损率低，洗涤剂用量少，节省水，洗衣容量大，衣物不易产生扭角，可洗吸水性较强的厚重织物。洗涤时间较长，耗电量大，洗净率较低，结构较复杂，体积大，不易做小容量，滚筒体要求不锈钢制作。欧洲各国如法国、英国、荷兰、意大利等。d. 其他洗涤方式洗衣机 除了常见的波轮式、搅拌式和滚筒式洗衣机以外，还有多种常用的洗衣机，依照其洗涤方式的不同，还有以下几种： 喷流式洗衣机 超声波洗衣机表 2-1 波轮式、搅拌式、滚筒式洗衣机性能比较
