全自动洗衣机机电控制系统设计(单片机)_毕业设计(编辑修改稿)

全自动洗衣机机电控制系统设计(单片机)_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

图 7 中的 8 是单 向滚针轴承部件， 它的内圈与脱水轴 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 固定在一图 8 12 起。 在单向滚针轴承 8 的作用下，脱水轴 l8 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９所示，它由带楔形面的外圈 7 以及利用保持架 3 隔开的一系列滚针 6 组成，轴承直接套在脱水轴 5 上。 当脱水轴 5 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，滚针则卡紧在楔彤槽的小端处，这时脱水轴将无法转动。 在图 7 中，刹车装置外罩 刹车扭簧 lO、刹车带 1刹车盘16 和十宁轴套 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 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，其下端图 9 13 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 刹车 盘1刹车带 15 都将与脱水轴 18 一起高速旋转，完成脱水功能。 ②行星减速器结构如图 10 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 和脱水桶相联接，所以减速器外罩 减速器底盖 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，其花键端插人中心轮 l1 的内孔中。 行星轮 4 其有 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，与之联成一体。 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 14 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 10 2)工作原理 ①脱水状态减速离合器脱水时的状态及装配戈系如图 11 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 15 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→小带轮→大带轮 l→输入轴 6→离合套 2→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．所以内桶转速较高，约 680～ 800r／ min。 ②洗涤状态如图 12 所示，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，其下端图 11 16 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。 洗涤状态传速比 i 计算公式为： i=1+内齿圈齿数／中心轮齿数。 洗涤状态传动路线是：电动机→小带轮→大带轮 l→输入轴6→中心轮→行星轮→行星架→波轮轴 11→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 140～ 200r／ min。 对于洗衣机传动系统三种工作情况，各零部件工作状态如表４所示。 表 4 三种工况下零部件工作状态 图 12 17 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 单向滚针轴承 随脱水轴一起旋转 制动脱水周 随脱水轴一起旋转 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 被棘轮旋松并固定，和离合套分离 在自由旋紧状态，转动时更加旋紧。 在离合套上起到传递转矩作用 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 刹车扭簧 抱紧刹车装置外罩 旋松方向，不起作用 被拉杆牵引放松，对刹车装置外罩不起作用 传动情况 带轮 输入轴 行星减速器波轮轴 波轮 带轮 离合器 方丝离合弹簧 脱水轴 脱水桶 ③ 内桶跟转现象的解决 洗涤时防止内桶出现跟转是设计中一个非常重要的问题。 洗涤时，波轮将传动力矩传递给水和洗涤物，而转动 18 的水和洗涤物又将转矩传递给内桶。 因此，内桶如果不固定或固定不可靠，就要随之转动，这就是跟转现象。 洗涤时，内桶跟转现象将减弱洗涤效果并对洗衣机不利，所以要防止山桶出现跟转。 因为内桶和脱水轴是连成一体的，所以只要将脱水轴可靠固定，就可使内桶不跟转。 为此．除了刹车装置外，在脱水轴上还安装有单向滚针轴承，其工作原理如图 9 所示。 当波轮逆时针方向旋转时，内桶有逆时针方向跟转的倾向，这时与内桶成一体的脱水轴被单向滚针轴承卡住，不能转动，所以内桶也就不能转动。 但在波轮顺时针力向转动时，单向滚针轴承允许转动的方向与之一致，所以对脱水桶没有制动作用。 当波轮顺时针方向转动时，内桶有顺时针方向跟转的倾向，这时自然状态的刹车扭簧将被旋紧，紧紧抱住刹车装置外罩的轴端，相互之间产生足够的摩擦力使两者成为一整体。 刹车装置外罩的顺时针旋转摩擦力将刹车带拉紧，刹车带对刹车盘转动产生摩擦阻力，这样就阻止了内桶跟转。 刹车装置工作原理如图 13 所示。 图 13 19 综合所述，当波轮逆时针转动时，依靠单向滚针轴承来防止内桶跟转；当波轮顺时针方向转动时，依靠刹车装置来防止内桶跟转。 脱水过程中突然打开洗衣机上盖，排水电磁铁失电，方丝离合弹簧恢复到洗涤状态，由于脱水是顺时针旋转，刹车扭簧将抱紧，刹车装置起作用，刹车带将使内桶迅速制动。 2. 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计算内容较多，但大多数零部件可以选用无需进行设计，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。 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 400mm，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．在此范罔内选择合适的一级降速传动比和采用带轮传动。 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 5 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． 20 表 5 波轮式全自动洗衣机基本参数 洗衣量/kg 电动机功率 /W 内筒直径/mm 脱水转速 /（ r/） 洗衣转速 /（ r/） 180 φ 400520 700800 120300 250 φ 400520 700800 120300 250 φ 400520 700800 120300 370 φ 400。