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1、机电一体化课程设计题 目：全自动洗衣机机电控制系统设计（单片机）专 业：机械设计制造及其自动化 姓 名： 班 级： 学 号： 指导教师： 2 摘 要随着当今社会经济和科技水平的不断提高，家用电器全自动化将成为必然的发展趋势。中国家用电器协会通过对洗衣机行业未来510年面临的经济形势以及机遇和挑战的分析后指出，洗衣机产业将向产品个性化、功能多样化、控制智能化、振动和噪声低量化方向发展，对节能节水的需求将迅速增长。全自动洗衣机的产生极大的方便了人们的日常生活，节约了人们很多时间。国内洗衣机的质量和世界领先水平同步，像海尔、美的等。高效节能、省水、省电、环保型洗衣机是各大厂商一直追求的目标。本次设计
2、的波轮式全自动洗衣机涉及到各方面的知识，主要组成有排水系统、传动系统、及控制部分。其中机械方面有V带的设计、减速器的选择、电动机的选择等；控制部分方面有硬件电路的设计、控制程序设计，各方面都涉及到诸多参数的选择和计算并且实现了全自动洗衣机的正常运行、强制行停止、故障检测和报警提醒功能。关键字：全自动洗衣机 单片机 传动系统目 录摘要第1章 绪论11.1 机电一体化课程设计目的1第2章 波轮式全自动洗衣机机电控制系统设计22.1 课程设计任务书22.2 波轮式全自动洗衣机总体结构32.3 进水、排水系统32.4传动系统结构及工作原理92.5机械设计系统传动计算23 2.6 控制系统设计32致谢参
3、考文献36波轮式全自动洗衣机机电系统设计第1章 绪论1.1、机电一体化课程设计目的机电一体化系统课程设计是一个重要的实践性教学环节。要求学生做那个和运用所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练，主要目的是： 1) 学习机电一体化系统总体设计方案立定，分析与比较的方法。 2) 通过对机械系统的设计，掌握集中典型传动晚间与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨副等。3) 通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移/速度传感器；如交流、
4、逼近伺服进给系统，增量式旋转编码器，直线光栅等。4) 通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与现实电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件等、 5) 培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。6) 锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。第二章 波轮式全自动洗衣机机电控制系统设计2.1 课程设计任务书一、设计参数1. 最大洗衣重量为：3.8kg2. 内桶直径为：400mm3. 洗衣机的转速约为：140200
5、r/min,托水转速：700800r/min4. 要求能自动调节水位5. 根据衣服类型设定洗衣模式、自动进水、自动排水等。二、具体任务1. 总体方案确定；2. 机械部分设计及计算，要求数据具有科学性；3. 绘制装配图及其零件图若干张；4. 控制部分包括硬件和软件设计；5. 编写设计说明书（不少于1万字）；6. 图纸、说明书必须交电子版和纸制文档。2. 2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，波轮直径约为300mm
6、，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1所示。2. 3、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水源的信号。微电脑全自动洗衣机工作在排
7、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2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NO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。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
8、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，气章很快被封闭。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ll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，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
9、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(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
10、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
11、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。 表1 交流电磁铁的主要技术参数额定拉力/N额定行程/mm额定电流/A使用电压/V绝缘电阻/M电气强度20140.21
12、87-2421001500V历时1min40150.35016.50.48表2 直流电磁铁的主要技术参数额定拉力/N额定行程/mm电流/A额定电压/V电压范围/V绝缘电阻/ M电气强度起动保持40161.70.06200170-2201001500V历时1min50161.90.07 (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。 2.
