波轮式全自动洗衣机的传动机构设计

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1、1 绪论1.1 课题研究目的及意义（1）对大学所学的知识进行综合性的运用，加深对机械设计课程和其它有 关选修课程的认识及在生产实践中的应用。（2）掌握波轮式洗衣机传动机构设计的一般方法，了解和熟悉波轮式洗衣 机的工作原理，对传动零件进行设计计算，锻炼正确独立的设计思想和分析问题、 解决问题的能力，特别是总体设计和计算的能力。（3）通过了解设计波轮式洗衣机的传动结构，了解国内波轮式洗衣机发展 现状，锻炼了计算、查阅工具书、电脑绘图、机械设计等能力，培养波轮式洗衣 机的基本技能。（4）通过对波轮式洗衣机的研究并查阅了解多种制图软件，熟练掌握及 操作制图软件CAD，利用已掌握的机械制图技能完成波轮式

2、洗衣机传动结构的 设计。（5）通过查阅波轮式洗衣机的相关资料，可以对洗衣机行业的发展有新的 认识。1.2 波轮式全自动洗衣机的研究现状和发展趋势随着社会科学技术水平的不断提高，家用电器也得到了迅速发展，洗衣机 是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的一部分。市 场上的洗衣机有波轮式洗衣机，滚筒式洗衣机，搅拌式洗衣机。其中波轮式洗衣 机是在洗衣机的桶底装有一个圆盘波轮。在波轮的带动下，桶内水流形成了时而 右旋时而左旋的涡流，带动衣物跟着旋转翻转，这样就能将衣物上的脏东西清除 掉。进入二十世纪八十年代后，出现了新型波轮设计和新型水流方式：波轮在 桶的底部，水流方式一般为正向旋转

3、一至三秒，停零点一至一秒，再反向旋转一 至三秒，再停零点一至一秒，这和旧式水流大不一样，这种方式也是多年的研究 成果，有利于各因素之间的平衡，兼顾了洗涤率、磨损率、缠绕状况、洗涤均匀 度等因素。波轮式洗衣机的最大优点是，洗衣速度要比滚筒式洗衣机的速度快得多。波轮式洗衣机凭借着它结构比较简单，维修方便，洗净率高等优点，已经 进入了千家万户。目前我国生产的洗衣机中波轮式洗衣机占其中的大多数，加强 对波轮式洗衣机的研究显得尤为重要。本文主要针对波轮式洗衣机的传动机构进 行设计与研究。洗衣机的用途是洗干净衣服，能否洗干净衣服则与洗衣机的洗涤运动、水 的状态、洗涤剂的成分及用量以及洗衣服的时间密切相关，

4、如何使上述因素有个 最佳的组合，达到洗净衣物，减少用水量和时间，降低能耗和噪音，保护环境的 目的是我们不得不解决的问题，由此而产生了一系列的技术，也即洗衣机的发展 趋势。水流技术：目前大部分洗衣机都采用了瀑布水流，瀑布水流的好处在于 加大对衣物的冲洗，加快了衣物的翻滚，因此可以提高洁净度。变频技术：变频技术应用于洗衣机后，改变了洗衣机过去单一洗涤、脱水 的转速缺陷，使得洗涤、脱水的转速可以随衣物布料的不同、水位的不同、洗涤 时间的不同而改变。采用变频技术的洗衣机在技术档次和产品性能方面比单相感 应的洗衣机大大提高了一步。新材料、新工艺：新材料、新工艺的应用主要是为了美化洗衣机的外观和 使得操作

5、界面更加友好。典型的新材料、新工艺有不锈钢板、彩板制作箱体等这 些新材料、新工艺的应用大大改善了产品的外观和方便了用户操作。1.3 本课题所解决的主要问题本文主要针对全自动波轮式洗衣机的传动机构进行设计，设计的主要内容 包括：波轮式全自动洗衣机的传动系统的结构、传动系统的组成、电动机参数的 选择、减速离合器的设计及工作原理、机械传动系统设计计算、V带传动设计计 算、带轮的结构设计、行星减速器的设计以及棘轮棘爪机构的设计。波轮式全自动洗衣机总体设计方案波轮式全自动洗衣机主要由洗涤部分、传动部分、操作部分、支撑部分、给排水系统和电器部分组成。其中传动部分是起主要部分。2.1 全自动波轮式洗衣机的组

6、成J排水管遊水口水旃电动机图 2-1 全自动波轮式洗衣机的组成2.2 波轮式衣机的工作原理依靠装在洗衣机底部的波轮正、反旋转，带动衣物上下左右不停翻转，使衣 物之间，衣物与桶壁之间，在水中进行摩擦，在洗涤剂的作用下实现去污洗净。 波轮式洗衣机中产生机械作用的主要是波轮。它设置在洗涤桶底，在电动机的作 用下，重复正反旋转，波轮旋转式对洗涤剂的作用产生了径向和轴向方向的作用 力，轴向分力可以减少衣物与波轮的摩擦，切向分力使洗涤剂产生水平方向的涡 流，径向分力将洗涤剂甩向桶壁，使之沿桶壁上升，造成波轮中心区的负压，因 压力差，四周的液体迅速向下流动，以弥补波轮四周的液体，这样就形成了洗涤 桶上下翻滚

7、的流场，从而达到洗净衣物的目的。第三章 波轮式全自动洗衣机传动系统的结构3.1 传动系统的组成波轮式全自动洗衣机的传动系统包括电动机和减速离合器。套筒式全自动洗 衣机由一台电动机来实现洗涤状态和脱水状态。洗涤状态波轮的转速约为140200r/min ；脱水状态脱水桶转速约为 800r/min。需要对电动机输出的 1370r/min 的转速进行减速，以便可以达到洗涤和脱水不同工作状态的需求。完 成洗涤和脱水两种状态的工作主要依靠传动系统来实现，传动系统的工作示意图 如图 3-1 所示。图 3-1 传动系统的工作示意图3.2 电机参数的选择洗衣机工作时所需要的动力主要是由电动机来提供的。目前我国多

8、数的套 筒式洗衣机是用一个电容机进行操作，电动机遵循中华人民共和国机械行业标 准。现在常用的电容式运转电动机技术参数如表 3-1 所示。XDL-90XDS-90XDL-120XDS-120XDL-180XDS-180XDL-250XDS-250额定功率/W90120180250额定电压/V220额定频率/Hz50满载电流/A0.881.11.542.0满载转速(r/min)1370满载时效率49525659功率因数0.95堵转电流/A2.02.54.05.5堵转转矩/N.m 额定转矩/N.m0.950.90.80.7最大转矩/N.m 额定转矩/N.m1.71.71.71.7表 3-1 电容式运

9、转电动机技术参数3.3 减速离合器的结构和工作原理先前设计的小波轮全自动洗衣机的离合器不具备减速功能，因而洗衣机在 两种不同的工作状态下转速一致。新型全自动洗衣机的离合器都具有减速功能， 称为减速离合器。目前主要有两种减速离合器，一种是单相轴承式减速离合器， 一种是带制动式减速离合器。本设计主要采取单相轴承式减速离合器。单相轴承式减速离合器主要包括离合器和行星减速器两部分。行星减速器与离合器通过齿形花键连接在一起。其结构如波轮式全自动洗衣 机传动机构的设计装配图。3.3.1 离合器主要结构如图 3-2 所示。+1HiI 41_一1?图 3-2 全自动洗衣机离合器结构图1-输入轴 2-螺母 3-

10、带轮 4-方丝离合器 5-棘轮 6-棘爪 7-拨叉 8-单相滚针轴承 9-刹车装置外套 10- 刹车扭簧 11、12-密封圈 13-支架 14-离合外罩 15-刹车带 16-刹车盘 17-十字轴套 18-脱水轴 19-支撑 架 20- 离合套 21- 拉杆如图 3-2所示，离合器的中部的两根轴分别是输入轴1和脱水轴18。离 合套和带轮的内孔为方孔，输入轴的下端为四方形，使输入轴与离合套即方孔与 方轴形成紧密配合，螺母2 将带轮，和离合套固定在输入轴上，所以带轮，离合 套和输入轴即连为一体。洗涤状态时，脱水轴不转；脱水状态时，带轮的高速直接由脱水轴传递给脱 水桶，来实现脱水功能。方丝离合器 4

11、是实现洗衣机洗涤和脱水两种不同工作状态的转换的主要部 件。方丝离合器的工作原理为：方丝弹簧的形状呈锥形，下端几圈的直径比上端 略小，自由状态时，方丝离合器紧贴离合套和脱水轴的外壁。方丝离合器“合” 时的状态：带轮带动离合套向弹簧旋紧时，方丝离合器紧贴离合套和脱水轴上， 从而脱水轴一同跟随旋转。即带轮的转速直接传递给脱水轴。方丝离合器“离” 时的状态：在洗涤时，方丝离合弹簧向反方向旋松，使内径变大，从而与离合套 与脱水轴脱离接触。当带轮带动输入轴转动时，脱水轴静止不动，实现洗涤状态 时离合套与带轮和输入轴为一体。方丝离合弹簧的旋松是由棘轮与棘爪机构控制实现的。其原理如图3-3所示。图 3-3 离

12、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 3-2 中的 8 是单相滚针轴承部件，单相滚针轴承的工作原理及在洗衣机中 的作用：（1）安装结构：单向滚针的内圈与脱水轴 18 相接触，外圈与齿轮轴承 过盈配合，齿轮轴承钳在支架 19 中。支撑架由螺栓和离合器外罩 14 固定在一起。 （2）单向滚针轴承的特点：结构紧凑，径向面积小，外圈工作面为楔形，所以 只准许一个方向的转动。在单向滚针轴承的作用用下，脱水轴只能向一个方向转 动。（3）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。而脱水轴逆时针转动时，则滚针则卡在楔形槽的小端中，这时脱

13、水轴无 法转动。（4）单向滚针的作用就是控制脱水轴只能朝一个方向转动。刹车装置：（1）脱水轴与十字轴套用两颗紧定螺钉连接在一起，十字轴套又 与刹车盘 16 连接在一起，也即脱水轴与刹车盘固连在一起。刹车装置外罩 9 安 装在脱水轴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 套在刹车装置外罩 9 的外圆上。由排水电磁阀带动拉杆控制刹车扭簧的状 态。刹车扭簧的工作原理。洗涤时：排水电磁阀断电，刹车扭簧处于自由旋紧的状态。当脱水轴 18顺 时针转动时，刚性刹车带紧紧抱住刹车盘 16，即刹车盘、刹车带、以及刹车装 置外罩9 都将一起顺时针转动。刹车装置外罩 9 在顺

14、时针旋转的过程中，刹车扭 簧 10 将被迅速卡紧，强大的摩擦力使刹车装置无法运动，此时，刹车带 15 与刹 车盘将发生剧烈摩擦，对脱水轴18 产生制动作用，防止脱水桶产生跟转现象。 脱水时：排水阀通电，排水电磁阀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，与旋松的刹车扭簧间可以自由滑动，刹车不起 作用，完成脱水功能。3.3.2 行星减速器结构减速器结构如图 3-4所示图 3-4 减速器结构用螺钉将减速器的外 8 与减速器的底盖 10紧固在一起，然后安装在法兰盘 12上，锁紧块13 将法兰盘 12和脱水轴 2固定在一起，法兰盘12 与脱水桶联接 在一起，所以减速器外

15、罩 8、减速器底盖 10、法兰盘 12 与脱水桶成一整体。减 速器和脱水轴 2 安装时的同心度由速器底盖 10 的上、下两个止口来保证。输入 轴1是行星减速器的动力传入轴。行星轮4共有4个，与中心轮 11和内齿圈6 相啮合。圆周卡槽将内齿圈 6 卡在减速器底盖 10 上，使两者成为一体。行星轮 4 通过行星轮销轴 5 安装在行星架 7 上，行星轮 4 绕中心轮公转时，行星架 7 将 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。3.3.3 离合减速器的工作原理减速离合器脱水时的状态及装配关系如图 3-5所示，脱水时，排水电

16、磁铁通 电吸合，牵引拉杆移动约13m m,排水阀将开启。拉杆在带动阀门开启的同时， 一方面拨动旋松刹车弹簧，使其松开刹车装置外罩，这时刹车盘随脱水轴 5 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 18 脱开棘轮4，棘 轮被放松，方丝离合弹簧3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 2。大带轮 l 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3将会越抱越紧。这样脱水轴5就和离合套2联在一起，跟随大带轮1一起 做高速运转。由于此时脱水轴 5 做顺时针运动，和单向滚针轴承 7 的运动方向一 致，因此单向滚针轴承 7 对它的运动无限制。由于脱水轴 5 通

17、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 9 上，所以脱水轴5 带动内 桶12 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。脱水状态传动路线是：电动机一小带轮一大带轮1-输入轴6-离合套 一 方丝 离合弹簧3脱水轴5法兰盘9内桶12。由于电动机输出转速只经带轮 一级减速所以内桶速较高，约680800r/min。ElQI米ofL图 3-5 脱水工作状态示意图1-大带轮 2-离合套 3-方丝离合器 4-棘轮 5-脱水轴

18、6-输入轴 7-单相滚针轴承 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-外筒 15-密封圈 16-刹车扭簧 17-离合器外罩 18-棘爪洗涤状态下，排水电磁铁断电，排水阀关闭，拉杆复位。这时刹车扭簧 16 被恢复到自然旋紧状态，扭簧抱紧刹车装置外罩，刹车装置 8 起作用；同时拨叉 回转复位，棘爪18 伸入棘轮4，将棘轮拨过一个角度，方丝离合弹簧3 被旋松， 其下端与离台套 2 脱离，这时离合套只是随输入轴空转。大带轮1 带动输入轴 6 转动，经行星减速器减速后，带动波轮轴 11 转动，实现洗涤功能。输入轴至波 轮轴的传动称为二级减速，其工作过程为：输人

19、轴通过中心轮驱动行星轮，行星 轮既绕自己的轴自转又沿着内齿圈绕输人轴公转，因为行星轮固定在行星架上， 所以行星轮的公转也 将带动行星架转动；行星架以花键孔与波轮轴下端的花键 相联接，带动波轮轴和波轮转动。行星减速器的减速比i计算公式为：i=i+内 齿圈齿数中心轮齿数。洗涤状态传动路线是：电动机一小带轮一大带轮1-输入轴6-中心轮一行 星轮一行星架一波轮轴11 一波轮。其间，电动机输出转速经带轮一级减速后， 再经减速比约为4的行星减速器减速，所以转速约为140200r / min。图 3-6 洗涤工作状态示意图1-大带轮 2-离合套 3-方丝离合器 4-棘轮 5-脱水轴 6-输入轴 7-单相滚针

20、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-外筒 15-密封圈 16-刹车扭簧 17-离合器外罩 18-棘爪4 机械传动系统设计计算波轮式全自动洗衣机的传动系统的设计主要包括：方案的设计、电动机选用、 带传动设计、行星减速器设计等。4.1 方案的设计波轮式洗衣机常用布局为输入轴布置在内筒的中心处，整个传动系统基本上 同轴布置，电动机偏置在一边，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。有设计任务要求内筒直径为400mm，则外侧 桶直径约为470mm,电动机与洗涤轴之间的距离约为150mm左右，且选择带轮作为一级减速器

21、。4.2V 带传动设计计算带传动的有优点有：结构简单成本低，使用维护方便；具有良好的挠性和弹 性，能缓冲、吸震、运动平稳、噪音小；过载时会发生打滑现象，防止零部件的 损坏。选择 V 带作为一级减速器，因为 V 带的横截面成等腰梯形，传动时 V 带 的两个侧面和轮槽接触。槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，V带传动允许 的传动比较大，结构紧凑，所以选择V带作为第一级降速。参照表初步选择电动机功率P为250W，洗衣机转速为180r/min,脱水转速 为720r/min,则传动比为：=1.9n 1370 i= =n 7202（1）确定计算功率计算功率Pea是根据传递的功率P和带的工作条件而决定的Pc

22、a=KAP式中：Pea计算功率，KW；KA工作情况系数，见表4-1；P所需传递的额定功率。表 4-1 工作情况系数 KAKA空、轻载启动重载启动工况每天工作小时数/h液体搅拌机、通风机1616载荷变动和鼓风机（W7.5kw）、1.01.11.21.11.21.3微小离心式水泵和压缩 机、轻负荷输送机带式输送机（不均匀负荷）、通风机（载荷变动7.5kw）旋转式水泵和小压缩机（非离心式）、1.11.21.31.21.31.4发电机、金属切削机 床、印刷机、旋转筛 锯木机和木工机械制砖机、斗式提升机、 往复式水泵和压缩载荷变动机、起重机、磨粉机、1.21.31.41.41.51.6较大冲剪机床、橡胶

23、机械、振动筛、纺织机械、重载输送机载荷变动破碎机（旋转式、颚很大式等）、磨碎机（球磨、1.31.41.51.51.61.8棒磨、管磨）表 4-1 工作情况系数 KA由于洗衣机载荷变动小由表 4-1选取工作情况系数 KA=1.0 则 Pca=KAP=0.25kw（2）选择 V 带的带型根据计算功率Pea和小带轮转速n1为1370r/min,以及小带轮安装尺寸的大 概范围，由图4-2选取普通V带Z型。y10031525020050004000/ / / / / / 山彳好4/挖訂必GE M訂黏站亠2旷f 1-6 2.54 氐耳 10 U 詰 4063100】阴 NO kWr; man3150250

24、0200016001250000800630500图 4-2 普通 V 带选型图（3）确定带轮的基准直径d和dd1 d2在带传动需要传递的功率给定的条件下，减少带轮的直径，会增大传动的有效拉力，从而导致 V 带根数的增加。这样不仅增大了带轮的宽度，而且也增大 了载荷在 V 带之间分配的均匀性。另外带轮直径的减少，增加了带的弯曲应力。为了避免弯曲应力过大，小带轮基准直径就不能过小。一般情况下应保证：D $( dd )。dmin初选小带轮的基准直径d，根据表4-3和表4-4,选取d =55mm，大于Vdd1d1带轮的最小基准直径 d 的要求 50mm。大带轮的基准直径为d =id =1.9x 55

25、mm=104.5mm，根据表4-4圆整为d2 d1min槽型YZABCDEd205075125200355500dmin表 4-3 V 带轮的最小基准直径带型基准直径dd1d =112mm。d2Y20、22.4、25、28、31.5、35.5、40、50、56、63、71、80、90、100、112、125Z50、56、63、71、75、80、90、100、112、125、132、140、150、160、180、200、224、250、280、315、355、400、500、630A75、80、85、90、95、100、106 、112、118、125、132、140、150、160、180、

26、200、224、250、280、315、355、400、450、500、560、630、710、800B125、132、140、150、160、170、180、200、224、250、280、315、355、400、450、500、560、600、630、710、750、800、900、10001120C200、212、224、236、250、265、280、300、315、335、355、400、450、500、560、600、630、710、750、800、900、10001120、1250、1400、1600、2000D355、375、400、425、450、475、500、560、60

27、0、 630、 710、 750、 800、900、1000、1060、1120、1250、1400、15001600、 1800、 2000E500、530、600、630、670、710、800、900、1000、 1120、 1250、 1400、1500、1600、 1800、 2000、 2240、2500表 4-4 普通 V 带轮的基准直径系列(4) 验算带的速度 V根据式 v=兀 ddini =兀 X5551370 m/s=3.95m/s60 x100060x1000普通V带的最大带速v =2530m/s，故满足要求。max(5) 确定中心距a,并选择V带的基准长度Ld由经验公式

28、 0.7 ( d +d )WaOW2 ( d +d )ad1 d2d1 d2式中0为初选的带传动中心距，mm。则 116.9W a0 W334根据洗衣机桶的安装尺寸，除取a0=140mm,基准长度:a 兀由公式L =2 o +d02d d1+d d2(d -d )2di d 2)+4a0=2x 140+ - (55+106) +(106-55) mm24x140=548mm则相应的带长L =548mm查机械设计表8-2V带的基准长度系列及长度系数 d0KL选取和548mm相近的标准带的长度Ld为560mm,则实际中心距为：aa0 + (Ld-Ld0) /2=140+ (560-548) /2=

29、146mm安装时，在结构上保持V带有一定的张紧力，安装中心距会稍有变化。(6) 验算小带轮上的包角ad d 1a =180 -吐 x 57.5 =157.6120(7) 计算带的根数 Z1计算单根V带的额定功率pr由d d1 =55mm和n 1=1370r/min，查机械设计表8-4a得单根普通V带的基本额定 功率 P0=1.184kw。根据n1=1370r/min，i=1.9，和Z型带，查机械设计表8-4b得单根普通V带额定 功率的增量口 P0=0.02kw。根据表 4-5 包角修正系数如下图所示 小带轮包角 180175170165160155150145140135130125120a)

30、1.00 0.99 0.98 0.96 0.95 0.93 0.91 0.91 0.89 0.88 0.86 0.84 0.82查表4-5得包角修正系数k a =0.95，查机械设计表8-2 V带的基准长度系列及长度系数k得带长修正系数k =0.94。 LL于是单根v带的额定功率p r =（卩0+口卩0）kakL=（0.184+0.02） x 0.95 x 0.94=0.1822.计算V带的根数ZZ pZ=c 二 p r代52心取 Z=1。（8）带的预紧力F0带型YZABCDEq/（kg/m0.020.060.100.180.300.610.92表 4-6 V 带单位长度的质量查表4-6得Z型

31、带的单位长度质量q=0.06kg/m,所以P 2.5F =500（-l）+qv20 zv k 0.18（2.5500 x1+ 0.06 x 3.9521x 3.9510.95 丿apN=38.1N（ 9）计算压轴力 F压轴力的最小值为（F ） =2z（F ） sin 1=2x 1x38.1xsin157N=75.1N p min 0 min 224.3 带轮的结构设计带轮的设计要求是质量小,分布均匀、工艺性好、无过大的铸造内应力、转 速高时要经过动平衡,与带接触的工作表面加工精度要高（表面粗糙度一般为3.2um）以减少带的磨损,各轮槽的尺寸和角度应保持一定的精度，以使载荷分布 较为均匀等.4.

32、3.1 材料的选择，结构形式的设计V 带轮由轮缘，轮毂和链接这两部分的轮辐和腹板组成，其中轮缘用于安装V带，轮毂与轴相配合，由于V带是标准件，所以V带轮轮缘的尺寸与带的型号 和带的根数有关。由于v=373m/s30m/s,故选择带轮材料为HT200.由小带轮轮 毂直径d C 3pCjn = 120 X Jo.18/1370 = 6.10 mm ， 小带轮 基准直 径 ddi = 52mm，即25d dd 1 1.5s = 1.5 x 2.8 = 4.2 取 s = 4.5mms 2 0.5s = 0.5 x 2.8 = 1.4取 s 2 = 1.5mmd 0 = 0.5 x (13.5+ 75

33、) = 44.25mm5 行星减速器的设计计算5.1 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（U）型行星齿轮传动较 为合理，传动方案简图如 5-1 所示。图5-1 a.中心轮g.行星轮b.内齿圈H.行星架5.2 基本参数计算选择a 输入轴与输出轴的传动比为：7204ib = = 4 ag 180b 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ib传动比 ag 按以下公式计算：ib = 1 + 二ag z考虑到结构紧凑外廓尺寸小，初选中心轮齿数 a =18,由式计算得内齿圈齿数 z

34、b=54c算行星轮齿数：由于洗衣机工作扭矩不大，为保证行星轮Zg与两个中心轮Za、 zb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(a w ) a - g =( a w ) b - g，对于非变位或高度变位传动，有m/2(Za+Zg)二m/2(zb-Zg), 计算 得Zg=(Zb-Za)/2=(54-18)/2=18最终确定中心轮齿数Za为18，内齿圈齿数Zb为54，行星齿轮齿数Zg为18， 实际传动比?g为4，洗衣转速为180r/min。d 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，m= Km 3迅KAKF Z KFpYFa 1 d

35、 F lim 式中Km算数系数，对于直齿轮传动Km = 12.1，T1啮合齿轮副中小齿轮的名义转 矩，T1 二 T /n n 二 9549pjn * n 二 9549x 0.17/3x 720=0.764N m1 a w * 1 w*KA 工作情况系数，查表取Ka = 1Kfz 综合系数，查表取Kfz =2Kfp 计算弯曲强度的行星轮间载荷分布不均匀系数，取Kfp =1.85YFa1 一小齿轮齿形系数，查表取YFa1=2.87Z 1齿轮副中小齿轮齿数，1= Za二19Flim 试验齿轮弯曲疲劳极限，查图取Flim二N * mm2K 3TK K K Y /0 z2Qm = m 1 A F Z F

36、P Fa1 d 1 F lim=12.1* $0.764 x1x 2 x1.85 x 2.87/0.8 x 182 x 120=0.77取 m=0.9(2) 分度圆直径的确定d( a)= m * Za = 0.9 x 18 = 16.2mmad( ) = m*Z = 0.9x18=16.2mm(g)gd( ) = m* Z = 0.9 x 54 = 48.6mm(b)b(3) 齿顶圆直径的确定 外啮合 hai=ha*m=氏.9 =。内啮合 ha2 =(h： -Ah*)* m =(1-7.55/ Zb)* m = 0.783,所以d = d+ 2h . = 16.2 +1.8 = 18.mma

37、( a )( a)a1d = d ( . + 2h . = 16.2 +1.8 = 18.mma( g )( g )a1d = d. -2h 2 = 48.6 1.56 = 47.04mma(b)(b)a2(4) 齿根圆直径的确定齿根高hf=(ha+c*)*m=1.25*m=1.125,计算齿根圆直径得:d= d( )-2h=16.2-2.25=13.95mmf ( a)(a )fd= d( )-2h=16.2-2.25=13.95mmf (g)(g)fd= d( )+2h=48.6+2.25=50.85mmf (b)(b)f(5)基圆直径的确定取压力角a=20,根据式db(a) = d(a)

38、*cos a得: d ( ) = 16.2*cos 20 = 15.22mmb(a)d ( ) = 16.2*co s 20 = 15.22mmb(g)d ( ) = 48.6*cos 20 = 45.67mmb(b)(6)齿宽的确定查表取齿宽系数e d=1,计算齿宽得：b=e*d( )=1*16.2=16.2mm(a)d(a)b=e*d( )+5=1*16.2+5=21.2mm(g)d(a)b=b-5=16.2-5=11.2mm(b) (a)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 aag = m/2*( Za + G = .9/2*(18 +

39、 18) = 16.2mm内啮合齿轮副中心距役=m F 丁 G = 0.9/ 2*(54 - 18) = UM以上计算整理如下表：中心轮a行星轮g内齿圈b模数m0.90.90.9齿数 z181854分度圆直径d16.216.248.6d基圆直径 b15.2215.2245.67d齿顶圆直径 a18.018.047.04d齿根圆直径 f13.9513.9550.85齿宽 b16.221.211.2中心距 aa= 16.2 mmaga = 16.2 mm, bg表 5-1 行星齿轮传动基本参数5.3 配条件的验算a 邻接条件：按公式da(g) 2aag Sin180/ nw验算邻接条件 18.0m

40、m2292 x 2-58 水 163 水 0.78=70.85Mpa g f333.12Mpa gf2 二 222!16292 X 2.33X 1.73X 0.78=67.91Mpa gf2= 333.12Mpa外啮合的两齿轮弯曲疲劳强度满足要求。6 棘轮棘爪的设计6.1 棘轮材料的选择安装在洗衣机减速离合器下部方孔离合套和脱水下半轴上的棘轮主要起配 合其他部件使脱水轴和洗涤主动轴连为一体的作用，工作强度不大，强度要求不 高，同时为减轻洗衣机整体重量，选择聚甲醛作为棘轮的材料。6.2.棘轮结构尺寸的确定查机械设计手册知，对于一般的棘轮机构，棘爪每次至少要拨动棘轮转 过一个齿，即棘爪的转角应大于

41、棘轮的齿距角2曲z，洗涤时，必须保证棘爪拨 动棘轮转过的角度大于19度，棘爪伸入棘轮的深度为4mm-5mm,脱水时棘爪 脱离棘轮1.5mm以上。据此，科z 190，计算得Z 51&9，取Z=18，对于洗衣机这样的轻载机构，取模数 m=2.5顶圆直径 da = mz = 2.5*18 = 45mm齿间距 P =兀 m = 3.14*2.5 = 7.85mm齿高 h = 0.75 m = 0.75*2.5 = 1.875 mm齿顶弦长a=m=2.5mm棘爪工作面长度 a1=(0.5 I 0.7)a=0.5*2.5=1.25mm齿偏角a =200棘轮齿槽夹角0 =6Oo棘轮宽b=(1 口 4)m =

42、 4*2.5 = 10mm棘爪斜高h,齿斜高h,久=h, = h / cosa = 1.875/ cos20 = 1.997mm棘轮齿根圆角半径rf=1.5mm棘爪尖端圆角半径 r1=2mm棘爪长度L： 一般取L=2P=15.7mm，根据减速离合器的安装要求，可适当合理设计棘爪长度。7 结论通过这三个月对波轮式全自动洗衣机传动结构的设计，使自己对洗衣机的结 构构成以及工作原理有了深入的了解，同时也掌握了波轮式洗衣机传动结构设计 的一般方法。在设计的过程中，是我对大学四年来所学的专业知识运用到了实践 当中，加深了自己对专业知识的理解程度，从而使得自己更加牢固的掌握专业知 识。再设计的过程中，也提

43、升了查阅资料的能力，也对以后的学习和工作做好准 备。在整篇论文的设计中，我主要针对波轮式洗衣机传动系统的机构总体设计； 传动系统的组成，电机参数的选择，机械传动系统设计计算，传动方案的设计及 基本参数的选择， V 带传动设计计算，带轮的结构设计，行星减速器的设计， 棘轮棘爪机构的设计等方面进行了详细的说明。在写作的过程中也遇到了很多困 难，尤其是对减速离合器的工作原理不太清楚，经过查阅相关资料以及向老师请 教才是问题得到了及时的解决，是自己完全掌握了减速离合器的结构及工作原 理。通过此次的毕业设计，也暴露出来自己的不足之处，比如对专业知识掌握不 牢靠，查阅资料的能力不足，缺乏实践操作能力。这也

44、提醒我自己在以后的任何 情况下都不能松懈，都要努力的学习，并结合实际的训练，是自己的专业知识和 技能水平不断提高，做一个合格的机械行业的工作者。参考文献1 孙桓.机械原理M.北京:高等教育出版社,2006.2 刘鸿文.材料力学M.北京:高等教育出版社,2004.3 纪名刚.机械设计M.北京:高等教育出版社,2006.7 尹志强主编，机电一体化课程设计指导书，机械工业出版社，20072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，20048 刘代祥，波轮式洗衣机的参数设计10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，2011致谢最后，我要深深的感谢我的论文指导老师孙晓燕，孙老师一直从论文的选题，开题报 告，论文主题的设计计算以及图纸的绘制对我耐心的指导和讲解。由于自己经验的缺乏，如 果没有孙老师的细心指导，是不可能顺利完成毕业设计的，。除了敬佩孙老师的专业水平外， 她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工 作。最后还要感谢大学四年来所有教导过我的老师，在他们的教诲下，我掌握了专业基础知 识，为我以后的扬帆远航注入了动力。