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1、波轮式全自动洗衣机机电系统设计波轮式全自动洗衣机机电系统设计一、设计任务一、设计任务设计一种波轮式全自动洗衣机的机电系统，要求最大洗衣质量为3.8kg，内桶直径为 400mm，洗衣转速约为 140200rmin，脱水转速约为 700800rmin。要求具有自动调节水位、根据衣服种类设定洗涤模式、自动进水、排水和自动脱水等功能。二、波轮式全自动洗衣机的总体结构二、波轮式全自动洗衣机的总体结构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 165185mm 之间，转速为320500rmin。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
2、约为 300mm，转速约为 120300rmin。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洗涤时间等基本功能，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、支承机构等 5 大部分组成，如图所示。三、进水、排水系统三、进水、排水系统全自动洗衣机的进、排水系统主要由进水电磁阀、排水电磁阀和水位开关等组成。1.水位开关水位开关水位开关又称压力开关。洗衣机洗涤桶进水时的水位和洗涤桶排水时的状况是由压力开关检测的。当洗衣机工作在洗绦或漂洗程序时，若桶内无水或水量不够，压力开关则发出供水信号。当水位达到设定位置时，压力开关将发出关闭
3、水源的信号。微电脑全自动洗衣机工作在排水程序时，若排水系统有故障，水位开关则发出排水系统受阻信号。(1)结构波轮式全自动洗衣机上使用最多的水位开关是空气压力式，其结构如图所示。这类压力开关按其功能可大致分为气压传感装置、控制装置及触点开关三部分。气压传感装置由气室 11、橡胶膜 10、塑料盘 9、顶心 6 等组成;控制装置由压力弹簧 4、导套 2、调压螺钉 3、杠杆 l 和凸轮 5 等组成;触点开关由动簧片 8、开关小弹簧 7、动静触点组成，其中公共触点 COM 和常闭触点 NC组成动断触点，公共触点 COM 和常开触点 ON 组成动合触点。动簧片 8 是由铍青铜板制成，其结构如图 3 所示。
4、在内动簧片和外动簧片的 a、b 点安装一个小弹簧，即图 2 中的开关小弹簧 7。c 点为内动簧片的力驱动点，位于顶心和塑料盘的轴心线上。(2)工作原理当水注入内桶时，气室很快被封闭。随着水位上升，封闭在气室内的空气压力也不断提高，压力经软管 12 传到水位开关气室 11，水位开关气室内的空气压力向上推动橡胶膜 10 和塑料盘 9，推动动簧片 8 中的内动簧片向上移动，压力弹簧 4 被压缩。当注水到了选定水位时，此时内动簧片移动到预定的力平衡位置，开关小弹簧 7 将拉动外动簧片，并产生一个向下的推力，使开关的常闭触点 NC 与公共触点 COM 迅速断开，常开触点 NO 与公共触点 COM 闭合，
5、从而发出关闭水源信号。排水时，当水位下降到规定的复位水位时，水位产生的压力减小，压力弹簧 4 回复伸长，推动顶心 6，使动簧片 8 中的内动簧片向下移动，当移动到预定的力平稳位置时，开关小弹簧 7对外动簧片产生一个向上的推力，使开关的常开触点 N0 与公共触点 COM迅速断开，常 5 闭触点 NC 与公共触电 C0M 闭合，从而改变控制电路的通断。2.进水电磁阀进水电磁阀(1)结构 进水电磁阀也称为进水阀或注水阀，其结构如图 4 所示。(2)工作原理 电磁阀线圈 4 断电时，铁心 6 在自重和小弹簧 5 作用下下压，使铁心 6下端的小橡胶塞 7 堵住泄压孔 B，此时如果有水进入进水腔 I，水便
6、由加压孔A 进入控制腔，使控制腔内水压逐渐增大，最终使橡胶阀 9 紧压在出水管的上端口上，将阀关闭。同时因铁心 6 上面空间与控制腔相通，控制腔内水压的增大还会使铁心 6 上面空间气体压强增大导致橡胶阀 9 更紧地压在泄压孔 B 上，增加了阀关闭的可靠性。当进水电磁阀线罔 4 通电后，产生的电磁吸力将铁心 6 向上吸起，泄压孔 B 被打开。控制腔内的水迅速从泄压孔 B 中流入出水管，同时经加压孔 A 流人控制腔的水又进行补充。但由于加压孔 A 比泄压孔 B 小，使控制腔内的压力迅速下降。当控制腔中的水压降到低于进水腔 I 水压时，橡胶阀 9 被进水腔 I 中的水向上推开，水从进水腔直接进入出水
7、管，进而流人盛水桶。水到位后，由水位开关切断进水电磁阀线圈 4 的电源，进水阀重新关闭。3.排水电磁阀排水电磁阀排水电磁阀由电磁铁与排水阀组成，如图 5 所示。电磁铁和排水阀是两个独立的部件，两者之间以电磁铁拉杆联接起来。(1)结构 排水阀是由排水阀座 1、橡胶阀 2、内外弹簧 3 与 4、导套 5 和阀盖 6等组成。排水阀门采用橡胶材料制成，内有一个由硬质塑料制作的导套 5。导套 5 内装有内弹簧 3，它一端卡在导套左边槽口，另一端钩挂在电磁铁拉杆 7 上，内弹簧 3 处于拉紧状态。在导套 5 外装有一个外弹簧 4，它的刚度比内弹簧 3 小,它的一端与阀盖 6 接触另一端与导套 5 的基座接
8、触外弹簧4 处在压缩变形状态。电磁铁有交流和直流两种，机械式全自动洗衣机一般采用交流电磁铁，而电脑式全自动洗衣机一般采用直流电磁铁。交流电磁铁的主要技术参数如表 1 所示，直流电磁铁的主要技术参数如表 2 所示。 (2)工作原理 洗衣机处在进水和洗涤时，排水阀处于关闭状态。此时主要由外弹簧 4把橡胶阀 2 紧压在排水阀座 1 的底部。排水时，排水电磁铁通电工作，衔铁13 被吸入，牵动电磁铁拉杆 7。由于拉杆 7 位移，在它上面的挡套 16 拨动制动装置的刹车扭簧伸出端 17，使制动装置处于非制动状态(脱水状态)。另一方面随着电磁铁拉杆 7 的左端离开导套 5，外弹簧 4 被压缩，使排水阀门打开
9、正常排水时，橡胶阀 2 离开排水阀座 l 密封面的距离应不小于 8mm，排水电磁铁的牵引力约为 40N。四、传动系统的结构及其工作原理四、传动系统的结构及其工作原理传动系统主要由电动机、减速离台器组成。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(140200r/min)；而脱水时，脱水桶转速较高(约 800rmin)。因此，要对电动机 1370rmin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 所示。1.电动机的技术参数电动机的技术参数电动机是整个洗衣机工作的动力来源。我国现阶段生产的套桶式洗衣机
10、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JBT3758-1996家用洗衣机用电动机通用技术条 11 件 。目前常用的电容运转式电动机技术参数如表 3 所示.2.减速离合器的结构和工作原理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农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与带制动式减速离合器。(1)单向轴承式减速离合器1)基本结构离合器主要结构如图 7(1)(2)所示。离合器中部有两根轴：输入轴 l 和脱水
11、轴 l8。输人轴 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 固定在输人轴 1 上，由于方轴与方孔的紧密配合，从而带轮 3、输入轴 I 和离合套 20 联成了一体。输入轴 1 图 7(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 l 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
12、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 8 是其工作原理简图。方丝离合弹簧下端的弹簧卡 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 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
13、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 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
14、将无法转动。在图 7 中，刹车装置外罩 9、刹车扭簧 lO、刹车带 15、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 1
15、8 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 9、刹车盘 16、刹车带 15 都将与脱水轴 18
16、 一起高速旋转，完成脱水功能。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 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。2)工作原理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
