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1、1 自动洗衣机行星齿轮减速器的设计自动洗衣机行星齿轮减速器的设计 摘要：摘要：本论文主要设计的是一种自动洗衣机内部的减速装置，该装置采用的是NGW型行星 齿轮传动结构。它具有体积小、结果紧凑、传动效率高、抗冲击性好和噪声低等许多优点 ，满足了人们对洗衣机的性能要求。该设计中先拟定总体传动结构简图，然后通过计算选 出合适的齿轮并对其进行校核，再选出合理的均载机构及行星架，然后设计出输入、输出 轴，最后以行星轮、内齿轮、中心轮和轴为主要对象用AutoCAD软件绘制出主要的零件图和 整体装配图。 关键词：自动洗衣机；行星齿轮传动；均载机构;行星轮 2 The design of the automa
2、tic washing machine of planetary gear reducer Abstract: This paper is mainly about the design of internal gear of a kind of automatic washing machine with the device adopts NGW modeled planetary gear transmission structure. It meets with the performance requirements of washing machine to people with
3、 many advantages of small volume, compact results, high transmission efficiency, good impact resistance and low noise and so on. The first the design of overall transmission structure diagram was proposed in, and then chose the proper gear by calculating and checking, secondly chose the reasonable p
4、lanet carrier are then designed input and output shaft. Finally in the center of the planetary wheel, internal gear, wheel and shaft as the main objects I use AutoCAD software drawing the main detail drawings and assembly drawing as a whole. Key words: The automatic washing machines; The planetary g
5、ear transmission; The balancing mechanism; The Planetary wheel 1 目录目录 1 绪论1 1.1 洗衣机产品介绍1 1.1.1 洗衣机产品分类1 1.1.2 洗衣机的整体结构1 1.1.3自动洗衣机的工作原理.2 1.2行星齿轮传动的发展.2 2传动系统方案的设计及计算.4 2.1行星齿轮传动方案的设计.4 2.2传动方案的计算.5 2.2.1 行星齿轮传动比和效率的计算5 2.2.2 行星齿轮传动的配齿计算.6 2.2.3 齿轮强度校核及几何尺寸计算.8 2.3 行星齿轮传动的受力分析.14 2.4行星齿轮传动的均载机构的设计15
6、 3行星轮、内齿圈和行星架的结构设计17 3.1行星轮、中心轮和内齿圈的结构设计17 3.2行星架的结构设计17 4 行星齿轮减速器输入、输出轴的设计.20 4.1减速器输入轴的设计20 4.2 减速器输出轴设计.21 5结论23 参考文献.24 附录.25 1 1 1 绪论绪论 当前，洗衣机家电已进入我国千家万户中。它从最早的单筒桶洗衣机发展 到双桶洗衣机，过渡到到全自动洗衣机，再发展到现在模糊技术控制的全自动 洗衣机。伴随着现代新科技的发展发展，洗衣机工业正努力朝着智能化、两极 化种类多样化、环保化、小型化等方向迈进。 洗衣机中用来降速并传递扭矩的减速离合 ，洗涤时的传动路线是电动机先经过
7、皮带轮一级减速传动，再经过行星系统的 二级传动将由电机输入的功率及扭矩降到适合洗衣机运行的过程。行星齿轮减 速器相较于普通齿轮减速器具有许多优点，如体积小、传动效率高、震动小及 功率传动范围广等因而机械传动被广泛地应用。以此同时它也有不足，即装置 材料要求较高、传动结构较复杂、不易装配，与其它普通减速器相比设计计算 也比较复杂，但随着科技的发展，行星传动的结构不断完善，制造工艺水平的 逐步提高及对国外相关技术的学习、引进和消化吸收，使得行星传动的方式和 均载装置都逐渐得以改善，我们有信心能够设计出结构更合理、性能更好的行 星减速器。 1.1 洗衣机产品介绍 1.1.1 洗衣机产品分类 洗衣机是
8、帮助我们完成洗涤衣物过程的一种便捷的家用电器，在现代繁忙 快速地生活中帮助减轻洗衣物的家庭劳动，迅速地得到了消费者的青睐。随着 世界电子科技的飞速发展，洗衣机经过了快速的更新换代并将迈入更新的发展 行列中。目前，国内外洗衣机的种类很多并且有不同的分类方法。根据控制方 式的不同洗衣机有普通、半自动型和全自动型三种洗衣机；根据洗涤方式的不 同分为搅拌式洗衣机、滚筒式洗衣机及波轮式洗衣机。根据洗衣机内部构造方 式的不同洗衣机还可分为单筒、双桶和套筒三种。现在市场上出售的洗衣机还 有我国生产的LG熊猫、海尔、小天鹅、荣事达等以及国外的惠而浦水仙、西门 子和日立好等洗衣机。 1 1.1.2 洗衣机的整体
9、结构 取常见的波轮式全自动洗衣机为例来介绍洗衣机的整体结构。位于同一中 1 绪论 2 中心线安装的洗衣桶和脱水桶，洗衣桶是固定的，用来盛放衣物和水，而脱水 3 桶在轴的带动下旋转将水甩出去。有很多小孔分布在脱水桶周围，使得洗衣桶 和脱水桶的水流相连通。进水和排水电磁阀控制着进水和排水程序。洗涤衣物 时将进水阀打开并将进水管放到洗衣桶中。当甩干衣物时，将排水阀打开，水 被排到洗衣机外。洗涤衣物时，波盘被电动机驱动使其正、反转，此时脱水桶 是固定的。将衣物甩干时关上离合器，脱水桶就会在电动机的带动下转动将衣 物甩干。高、低水位是通过水位开关来控制的；当使用时按洗衣机启动按钮； 排水时安排水按钮将水
10、排出去。 1.1.3自动洗衣机的工作原理 洗衣机洗涤衣物时动力是由电动机提供的。衣物上的污垢在水的摩擦和洗 涤液的作用下被祛除。其工作过程是，首先将波轮间的充满洗涤液，波轮转动 时，洗涤液由于受到离心离的作用会被甩向洗衣桶壁。波轮被甩出处压力减小 ，波轮附近的洗涤液就会流回原位，这样，以波轮轴线为中心的涡轮就会在波 轮周围形成。当涡流作螺旋转动时衣物就随其旋转，在涡流中心和桶壁之间不 断运动，而且位于波轮中心的衣物会不断地摩擦波轮，就像人工洗衣物的过程 ，使衣物干净。还有，被洗涤液浸泡的衣物运动缓慢，由于衣物和水流的速度 会发生相对运动水流便会摩擦衣物，使衣服上的污垢被带走。再者因为洗衣涌 不
11、是规则的形状，水流在离心力的作用下被甩向桶壁，它的运转方向和速度都 会改变，水流的不断旋转形成湍流。在湍流的带动下，衣物不断地旋转、翻滚 、摩擦，使得衣物的作用面积变大，能更有效地洗净衣物。 1.2行星齿轮传动的发展 行星齿轮传动是用来传递运动和动力齿轮机构，它不仅可以作匀速运动或 按预定规律变化的运动，还可以改变运动的形式。在周转轮系中，绕着固定轴 线回转的齿轮叫太阳轮，在太阳轮边上有轴线变动的齿轮，既做自传又做公转 的齿轮叫行星轮，行星轮的支持构件叫行星架，通过行星架将动力传到轴上， 再传给其它齿轮。这种由多个齿轮所组成且只有一个中心轮是固定的系统称为 行星轮系。这种轮系包含三个基本构件，
12、即行星架、中心轮和内齿轮。它们均 能与其他构件连结承受外加力矩，并且绕共同的固定轴线回转。当三个构件均 转动时，确定其中两个构件的转动速度则机构的运动形式就可以确定，这种结 构称为差动轮系；当中心轮和内齿轮中有一个固定时成为行星轮系。一般称这 1 绪论 4 两种轮系为行星齿轮传动。 2 行星齿轮传动的原理不仅应用于洗衣机中，还用在一些需要大功率和高低 速传动机械装置中。它不仅可以增速、减速和变速传动中，更能够使用在其他 一些特殊场合中，如运动的合成和分解，对我国现代机械的发展起着重要的作 用，被广泛应用在矿山机械、工业纺织、医疗设备、仪表仪器、化工机械及航 空航天等各工业部门中甚至渗透到我们的
13、日常生活中。 5 2 2传动系统方案的设计及计算传动系统方案的设计及计算 2.1行星齿轮传动方案的设计 本课题设计的是自动洗衣机中用来减速的装置。在设计传动方案时，传动 系统必须满足体积小、运行平稳、结构紧凑、传动效率高、抗冲击性能好、重 量轻、工艺性好、便于使用和维护等要求；还有传动系统的扭矩和转速、输入 输出功率必须满足需要。但是要设计出满足上述所有的要求的传动结构是十分 困难的，必须综合考虑，选出最合理的传动结构。通过查阅相关的文献资料我 选择了NGW型行星齿轮传动系统来设计洗衣机的减速装置。 行星齿轮传动根据基本构件的情况可分为三种：2KH、3K及 KH V。按其啮合方式的不同可分为：
14、NGW型、NW 型、，NN 型、WW 型、NGWN 型。 上面字母所代表的含义为：K是中心轮，H是行星架，V是输出构件，N是内啮合 齿轮副，W是外啮合齿轮副，G是同时与两个中心轮相啮合的公共齿轮2。 经查阅参考文献2表13-5- 1选择行星齿轮数目=3。我设计的行星齿轮传动方式是NGW型2K p n H行星传动中的单排内外啮合。如下图2- 1所示是拟定的传动方案简图，包括有中心论a,内齿圈b和装有3个行星轮g的星 架H三个构件。 g H a b a-中心轮；b-内齿轮；g-行星轮；H-行星架 图2-1 2K-H行星传动NGW型 为了方便设计的进行，假设减速器工作寿命为20年（设每年有300天）
15、，每 天工作2小时。根据参考文献1得到行星齿轮减速器设计的一些数据如下: 2传动系统方案的设计及计算 6 表2-1有关固定数据 传动比（）pi5 输入转速（r/min） p n3000 输入功率（w） t P300 行星轮数目 p n3 2.2传动方案的计算 2.2.1 行星齿轮传动比和效率的计算 行星齿轮传动比符号及角标含义为： b aH i ，其中b为固定件、a为主动件、H为从动件。 1.行星齿轮传动比 当内齿圈b固定时，2K-H传动的传动比为： b aH i= =5.0 b aHp ii 输出转速： （2-1） 3000 =600 /min 5.0 a H p n nr i 2.行星齿轮
16、转动的效率计算 由参考文献3中式12-13可知行星齿轮传动效率的计算公式为： （2-2） H H H ab Ha ni nn 1 1 由 : 得 : H ab b aH ii151 H ab i 其中 : H B H b H a H 式中为a-g啮合的损失系数；为b- a H H b g啮合的损失系数；为轴承的损失系数；为总的损失系数；一般取 H B H 。=0.025 H b 根据，可得：min/3000rnp min/600rnH51 H ab i 1 1 1 H H H ab Ha ni nn %98025. 0 6005 60003000 7 由计算结果可知，2K- H型行星轮系负号机构的啮合效率比较高，故在传动中多用负号机构。 2.2.2 行星齿轮传动的配齿计算 1.在行星齿轮传动中要确定各齿轮齿数，不仅要满足齿轮齿数的选取原则 ，同时还要保证传动比条件、装配条件、同心条件和邻接条件得到满足。
