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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)說明書
（2008 屆）
新型揉搓式洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 鄭正銳
學(xué) 號 04081133
院 系 工學(xué)院機(jī)電系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化
指導(dǎo)教師 鞏傳雷
完成日期 2008年5月25日
摘 要
現(xiàn)有的洗衣機(jī)中最為常見的為波輪式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)是依靠波輪的轉(zhuǎn)動來帶動衣物和洗滌液進(jìn)行洗滌；而滾筒式洗衣機(jī)是依靠滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時(shí)反向來洗滌衣物。由此可看出，這兩種類型的洗衣機(jī)都是依靠單一的運(yùn)動方式來洗滌衣物，而在此設(shè)計(jì)中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運(yùn)動方式結(jié)合起來，增加了衣物在豎直方向上的運(yùn)動。使衣物既能像在波輪式洗衣機(jī)中那樣由波輪帶動衣物進(jìn)行洗滌又能像滾筒式洗衣機(jī)那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以像手洗那樣對衣物進(jìn)行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進(jìn)行更為徹底的洗滌。
關(guān)鍵詞：波輪 滾筒 揉搓
英文摘要：The paper tells the relative actions between clothes and water are few in nowadays washing machines. The water moves followed the clothes or the clothes move followed water. The water in side the closes is very hard to exchange with external water. So the inside part of closes could not be washed cleanly. The design gets a type of washing machine which has a rotating plate like waving wheel. The rotating plate makes clothes moving inside water. The rotating plate could also move up and down. On the top of the tub, there is an elastic top plate. While the rotating plate moves to the template with clothes, the clothes will be crushed within certain strength. This can make water move in and out of closes again and again. And this will reach the purpose of getting rid of dirty things.
Keywords: crush rotating plate washing liquid
目 錄
前 言 ··············································· 4
第一章 緒論···········································5
1.1 設(shè)計(jì)思想·································5
1.2 工作原理 ································5
第二章 洗衣機(jī)的原理、分類及驅(qū)動方式···················7
2.1 洗衣機(jī)的原理·····························7
2.2 洗衣機(jī)的分類·····························7
第三章 電動機(jī)的選擇···································11
3.1 概論·····································11
3.2 洗滌電動機(jī) ······························11
第四章 波輪的分類和選用·······························14
4.1 波輪的分類·······························14
4.2 波輪的參數(shù)及性能·························14
4.3 波輪形狀及參數(shù)的選用·····················15
第五章 傳動部分的設(shè)計(jì)計(jì)算·····························16
5.1 帶傳動的設(shè)計(jì)（一）·························16
5.2 帶傳動的設(shè)計(jì)（二）·························18
5.3 螺紋軸的設(shè)計(jì)······························19
5.4 波輪軸的設(shè)計(jì)······························24
第六章 相關(guān)部件的設(shè)計(jì)和安裝說明·······················27
6.1洗衣機(jī)的底座及外殼··························27
6.2位開關(guān)和撥動開關(guān)····························27
6.3桶（盛水桶）及其安裝························27
6.4桶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)································28
結(jié) 論 ···············································29
致謝及參考文獻(xiàn) ··········································31
前 言
人類洗衣史幾乎同其文明史一樣久遠(yuǎn)，然而第一臺具有現(xiàn)代洗衣機(jī)雛形的洗衣機(jī)器直到十九世紀(jì)末才在美國出現(xiàn)。
1874年，美國人比爾·布萊克·斯托（Bill Black-stone）發(fā)明了木制洗衣機(jī)，他在一只木桶的底部裝上了六只葉片，用手柄和齒輪來傳動，使衣物在桶內(nèi)的肥皂液中翻滾轉(zhuǎn)動，達(dá)到洗凈衣物的目的。1914年，第一臺電動洗衣機(jī)誕生。
第二次世界大戰(zhàn)后，洗衣機(jī)的生產(chǎn)有了迅速發(fā)展。在發(fā)達(dá)國家，洗衣機(jī)開始進(jìn)入普通家庭，洗衣機(jī)也由單一的攪拌式發(fā)展為滾筒式、噴六十和波輪式等多種。1953年，英國首先試制出噴流式洗衣機(jī)。此后，日本三洋公司在噴流失洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上，研制成功波輪立桶式洗衣機(jī)。1956年，日本東芝公司制成第一臺全自動波輪式洗衣機(jī)。四年后，三洋公司又推出了雙缸波輪式洗衣機(jī)。
目前，全世界洗衣機(jī)的年產(chǎn)量已超過了3000萬臺。在英、美、日等發(fā)達(dá)國家，家用洗衣機(jī)的普及率達(dá)99%以上。同時(shí)，各式各樣的洗衣機(jī)仍在層出不窮，自動化程度也越來越高。
我國的洗衣機(jī)雖然起步較晚，但發(fā)展速度卻相當(dāng)快。1979年，我國的洗衣機(jī)開始投入批量生產(chǎn)，當(dāng)年的產(chǎn)量約為一萬臺。但到1985年，產(chǎn)量以大袋800萬臺，要居世界首位。1988年，產(chǎn)量超過了1000萬臺，占世界洗衣機(jī)總產(chǎn)量的三分之一?，F(xiàn)在，我國大中城市的家用洗衣機(jī)的普及率已達(dá)80%以上。廣大的農(nóng)村地區(qū)的洗衣機(jī)擁有量一搭10%作左右。洗衣機(jī)的迅速發(fā)展，既說明了我國人民生活水平的迅速提高，同時(shí)也表達(dá)了人們對于從繁重的家務(wù)勞動中解放出來的迫切愿望。
此次設(shè)計(jì)是對現(xiàn)有洗衣機(jī)進(jìn)行了仔細(xì)的分類和研究，利用新的原理，并揉和進(jìn)現(xiàn)代的控制理論和已有的洗衣機(jī)技術(shù)，設(shè)計(jì)出一種新型洗衣機(jī)。這種洗衣機(jī)類似于傳統(tǒng)的洗衣機(jī)，但其應(yīng)用了新的設(shè)計(jì)原理和控制方法，在其性能上又大大高于傳統(tǒng)洗衣機(jī)。
在設(shè)計(jì)的過程中得到了賀煒老師的悉心指導(dǎo)和大力支持，從而掃清了設(shè)計(jì)過程中的不少障礙，在此深表感謝。
第一章 緒 論
1．1設(shè)計(jì)思想
現(xiàn)有的洗衣機(jī)中最為常見的為波輪式洗衣機(jī)和滾筒式洗衣機(jī)。波輪式洗衣機(jī)是依靠波輪的轉(zhuǎn)動來帶動衣物和洗滌液進(jìn)行洗滌；而滾筒式洗衣機(jī)是依靠滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時(shí)反向來洗滌衣物。由此可看出，這兩種類型的洗衣機(jī)都是依靠單一的運(yùn)動方式來洗滌衣物，而在此設(shè)計(jì)中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運(yùn)動方式結(jié)合起來，增加了衣物在豎直方向上的運(yùn)動。使衣物既能象在波輪式洗衣機(jī)中那樣由波輪帶動衣物進(jìn)行洗滌又能象滾筒式洗衣機(jī)那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以象手洗那樣對衣物進(jìn)行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進(jìn)行更為徹底的洗滌。
1．2工作原理。
圖1 工作原理圖
其工作原理如圖1，主要部件為螺紋軸，波輪軸，下波盤，上波盤，內(nèi)筒，外44筒，套筒，傳感器，導(dǎo)軸，帶輪及電機(jī)等。
（1）洗滌原理
其洗滌原理為：電機(jī)1帶動帶輪1，帶輪與內(nèi)筒為緊固連接，內(nèi)筒做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，上波盤與內(nèi)筒蓋為緊固連接，所以上盤也做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。同時(shí)，電機(jī)帶動帶輪使螺紋軸轉(zhuǎn)動，是螺紋盤向上運(yùn)動，并帶動波輪軸向上運(yùn)動，使下波盤推動衣物與旋轉(zhuǎn)的上波盤進(jìn)行對衣物進(jìn)行揉搓，從而達(dá)到洗凈衣物的目的。
上波盤與內(nèi)筒蓋緊固連接，內(nèi)筒與套通過螺栓緊固連接，大帶輪1通過鍵與套筒連接。主軸通過彈簧和連接件與下波盤連接，連接件上裝有周向和徑向傳感器。螺紋盤與主軸通過鍵和螺母緊固連接，螺紋軸通過銷釘與大帶輪2連接，螺紋盤裝在螺紋軸上，螺紋盤可沿導(dǎo)軸進(jìn)行上下移動。
主軸和螺紋盤上下運(yùn)動的范圍可由行程開關(guān)決定，行程開關(guān)決定了大皮帶輪2的轉(zhuǎn)動量，當(dāng)主軸和下波盤托著衣物頂向上波盤的力大于彈簧的力時(shí)，下波盤將向下移動，當(dāng)該力達(dá)到設(shè)定的大小時(shí)，限位開關(guān)（徑向傳感器）工作，皮帶輪2停止轉(zhuǎn)動，螺紋盤停止向上運(yùn)動，調(diào)整限位開關(guān)的位置即可改變作用于衣物上擠壓力的大小。
上下波盤對衣物有一定的擠壓力時(shí)，上波盤是正反轉(zhuǎn)動，就是對衣物的揉搓。當(dāng)揉搓力（周向力）過大而使彈簧周向移動一定量時(shí)，撥動開關(guān)（周向傳感器）工作使內(nèi)筒（上波盤）轉(zhuǎn)動反向。調(diào)整撥動開關(guān)的長度可改變?nèi)啻炅Φ拇笮 ?
（2）漂洗原理
本設(shè)計(jì)為全自動洗衣機(jī)，應(yīng)此洗衣機(jī)必須具備漂洗功能。
在漂洗方式的選用上，烤爐到經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性以及結(jié)合本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，選用溢水漂洗方式。就是在洗衣機(jī)將衣物洗滌完畢后，從進(jìn)水口不斷向內(nèi)桶注入清水，結(jié)合內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)以及波輪的揉搓運(yùn)動，使洗滌液以及污垢從衣物中脫離出來，隨著水面的不斷升高，脫離出的洗滌液和污垢就可以隨著水流從以水口排出，使洗滌液和污垢予衣物脫離，已達(dá)到漂洗衣物的目的。
之所以此種漂洗方式，是考慮到此種洗衣機(jī)的洗滌特點(diǎn)，和經(jīng)濟(jì)實(shí)用型。本洗衣機(jī)與其它洗衣機(jī)相比，最大的特點(diǎn)就是增加了揉搓功能，因此，在漂洗的時(shí)候可以考慮使用此功能。不僅可以大大縮短漂洗環(huán)節(jié)的時(shí)間，而且可以提高衣物的干凈程度，同時(shí)，也大大的節(jié)省了漂洗用水，可謂一舉三得。
（3）脫水原理
在本洗衣機(jī)中與其它洗衣機(jī)類似 ，也采用內(nèi)桶的高速轉(zhuǎn)動，使衣物高速轉(zhuǎn)動起來，使衣物中的水受慣性力的作用甩出衣物，順著內(nèi)桶壁上的孔進(jìn)入外桶排出。
第二章 洗衣機(jī)的原理、分類和驅(qū)動方式
2．1洗衣機(jī)的原理
（1）．洗衣機(jī)洗滌原理
洗衣機(jī)的洗滌原理是以模擬人工搓洗衣物的動作而發(fā)展起來的，當(dāng)然，它與人工搓洗的動作并不完全相同 ，洗衣機(jī)（一波輪式為例）以波淪為動力帶動洗衣機(jī)中的洗滌液和衣物，實(shí)質(zhì)發(fā)生相對運(yùn)動，從而達(dá)到洗凈衣物的目的。
將洗衣機(jī)的電源接通之后，即可通過水流選擇開關(guān)來確定水流的強(qiáng)弱，然后轉(zhuǎn)動定時(shí)器按鈕，頂好洗滌時(shí)間，定時(shí)器酒會接通電動機(jī)的電源，波輪在電動機(jī)的帶動下開始運(yùn)轉(zhuǎn)。洗滌桶中的洗滌液載波輪的推動下，產(chǎn)生強(qiáng)有力的旋轉(zhuǎn)水流，將液體中的衣物帶動起來，不斷的被轉(zhuǎn)動揉搓，經(jīng)過預(yù)定的時(shí)間，定時(shí)起降電源切斷，電動機(jī)停止轉(zhuǎn)動，洗滌程序完成。這時(shí)，打開排水閥，江西地同內(nèi)的洗滌也排出，然后就可進(jìn)行漂洗或者將衣物取出，放入另外一批衣物繼續(xù)洗滌。
在洗衣機(jī)中，整個(gè)洗凈衣物的過程，也就是在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)，波輪在電動機(jī)的帶動下，通過正反相交替運(yùn)行，推動水流，是洗滌桶中的衣物不斷翻滾、摩擦，并試制產(chǎn)僧相對運(yùn)動，從而將衣物洗凈的過程。
（2）洗衣機(jī)的漂洗原理
將衣物搓洗以后，還要將衣物表面的污水沖洗干凈，這就是漂洗。漂洗可分為以下四種方式：
1>普通漂洗
就是將衣物犯法洗滌桶內(nèi)，更換清水，是用于洗滌是相同的水流強(qiáng)度，將衣物上從流的污垢和洗滌液沖洗干凈。
2>溢水漂洗
在漂洗的過程中，讓洗滌桶中的水面高度超過溢水口，并且不斷的詳細(xì)地同中注水，讓污水從溢水口流出，這是一種比普通漂洗優(yōu)越的漂洗方法。
3>噴淋漂洗
它的原理是借助水的溶解星河流動性，同時(shí)應(yīng)運(yùn)了離心力的原理，將整個(gè)的漂洗過程從洗滌桶內(nèi)搬到脫水桶中進(jìn)行，既節(jié)省了總的洗衣過程的時(shí)間，由節(jié)約了漂洗用水。因此，它是一種先進(jìn)的漂洗方法。
4>頂淋漂洗
頂林漂洗可以說是有一種噴淋漂洗方式，它浴噴淋漂洗的不同之處就是將脫水桶中的噴淋管去掉，而換成位于脫水桶上方的淋水中蓋。
（3）洗衣機(jī)的脫水原理
洗衣機(jī)的脫水，主要是應(yīng)用離心力原理。當(dāng)脫水統(tǒng)一較高的速度轉(zhuǎn)動起來后，以物種的水災(zāi)離心力作用下，就會向水桶的四周運(yùn)動，到達(dá)脫水桶壁，穿過脫水桶上的孔，進(jìn)入脫水外桶，隨之排出脫水機(jī)。
2．2洗衣機(jī)的分類
從1914年第一臺電動洗衣機(jī)問世至今，洗衣機(jī)隨著各種新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用發(fā)展十分迅速。我國洗衣機(jī)工業(yè)從70年代開始起步，雖然起步較晚，但發(fā)展的速度是相當(dāng)驚人的。國內(nèi)已擁有數(shù)十種牌號和上百種規(guī)格。
目前市場上的家用洗衣機(jī)通?？梢园凑障旅鎺追N方法分類：
（1）按自動化程度分類
a.普通型洗衣機(jī) 普通型洗衣機(jī)又稱為普及型洗衣機(jī)。波輪式普通洗衣機(jī)可以分為普通型單桶和普通型雙桶洗衣機(jī)兩種。普通型雙桶洗衣機(jī)是在普通型單桶洗衣機(jī)的基礎(chǔ)上，增設(shè)脫水機(jī)構(gòu)發(fā)展而來。他們都是通過定時(shí)器來控制波輪在洗衣桶內(nèi)作間歇的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生水平旋轉(zhuǎn)與上下翻轉(zhuǎn)的綜合水流來洗滌衣物。洗滌時(shí)，根據(jù)衣物的多少以及厚薄來選擇洗滌、漂洗的時(shí)間。脫水時(shí)根據(jù)衣物量的多少來選擇脫水時(shí)間。普通型洗衣機(jī)洗滌時(shí)，洗滌、漂洗和脫水各功能之間的轉(zhuǎn)換需要手工來完成，其機(jī)構(gòu)簡單，使用方便，價(jià)格便宜，是目前國內(nèi)銷售量最大的洗衣機(jī)。
b. 半自動型洗衣機(jī) 根據(jù)我國家用電動洗衣機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在洗滌、漂洗、脫水各功能之間，其中任意兩個(gè)功能之間轉(zhuǎn)換不用手工操作而能自動進(jìn)行的洗衣機(jī)稱為半自動型洗衣機(jī)。半自動型洗衣機(jī)有洗滌側(cè)半自動型和脫水側(cè)半自動型。半自動型洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)比普通型復(fù)雜，但使用方便靈活，價(jià)格較高。
c. 全自動型洗衣機(jī) 全自動型洗衣機(jī)按照國家標(biāo)準(zhǔn)定義為：洗衣機(jī)工作時(shí)，具有洗滌、漂洗和脫水之間轉(zhuǎn)換不需要手工操作而自動完成。其特點(diǎn)是省時(shí)省力，體積小，洗衣容量大，磨損小。
（2）洗滌方式分類
a. 波輪式洗衣機(jī) 波輪式洗衣機(jī)在洗滌桶中裝有一個(gè)波輪，波輪上有幾條突起的筋，波輪以每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，帶動桶中的洗滌液和衣物作旋轉(zhuǎn)和翻滾運(yùn)動來洗滌衣物。
波輪式洗衣機(jī)根據(jù)水流的方式可分為小波輪渦卷式和大伯論新水流兩種。新水流洗衣機(jī)具有低轉(zhuǎn)速，頻繁轉(zhuǎn)、停等特點(diǎn)，使得衣物不易被纏繞，提高了衣物的洗凈度，降低了磨損率。
b. 攪拌式（擺動式）洗衣機(jī) 攪拌式洗衣機(jī)是依靠攪拌器往復(fù)擺動的方式來進(jìn)行洗滌的洗衣機(jī)，攪拌式洗衣機(jī)在洗衣桶中間豎直安裝攪拌器，攪拌器繞軸心在一定角度范圍內(nèi)正反向擺動，攪動洗滌液和衣物好似人工手洗洗滌的揉搓，衣物受力均勻，一次洗衣量較多，攪拌式洗衣機(jī)多為全自動型。
c. 滾筒式洗衣機(jī) 滾筒式洗衣機(jī)是依靠滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時(shí)正反向轉(zhuǎn)動來進(jìn)行洗滌的洗衣機(jī)。滾筒式洗衣機(jī)有一個(gè)盛水的圓柱形外桶，外桶中有一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的內(nèi)桶，內(nèi)桶壁上有許多排列規(guī)則的小孔，并有幾條突起的筋，衣物就投放在內(nèi)桶中，內(nèi)桶有規(guī)律的正反旋轉(zhuǎn)，突起的筋將衣物帶起，到一定的高度又將衣物拋落在洗滌液中，來達(dá)到洗滌衣物的目的。
上述三種洗衣機(jī)的特點(diǎn)見下頁表一
類別
優(yōu) 點(diǎn)
缺 點(diǎn)
主 要 市 場
波
輪
式
洗凈率高，洗滌時(shí)間短，耗電少，材料要求不高，易于塑料化，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便，可制成小容量或便攜式，成本低。
磨損率高，用水量大，不易造成大容量，噪聲大。
中國、日本等亞洲國家，中東、中南美洲部分國家。
攪 拌 式
洗凈率較高，磨損率較低，洗滌容量大，洗滌衣物不易纏繞。
三葉攪拌器的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，修理技術(shù)難度較高。洗滌時(shí)間較長，噪聲稍大，機(jī)體大而重。
美國、墨西哥、加拿大、智利、阿根廷等北美、中美、南美國家。
滾 筒
式
磨損率低，洗滌劑用量少，節(jié)省水，洗衣容量大，衣物不易產(chǎn)生扭角，可洗吸水性較強(qiáng)的厚重織物。
洗滌時(shí)間較長，耗電量大，洗凈率較低，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積大，不易做小容量，滾筒體要求不銹鋼制作。
歐洲各國如法國、英國、荷蘭、意大利等。
表2-1波輪式、攪拌式、滾筒式洗衣機(jī)性能比較
d. 其他洗滌方式洗衣機(jī) 除了常見的波輪式、攪拌式和滾筒式洗衣機(jī)以外，還有多種常用的洗衣機(jī)，依照其洗滌方式的不同，還有以下幾種：
⑴ 噴流式洗衣機(jī)
⑵ 超聲波洗衣機(jī)
⑶ 真空洗衣機(jī)
⑷ 高溫泡沫洗衣機(jī)
⑸ 噴射式洗衣機(jī)
⑹ 振動式洗衣機(jī)
⑺ 旋轉(zhuǎn)桶形洗衣機(jī)
⑻ 壓力式洗衣機(jī)
⑼ 壓縮式洗衣機(jī)
2．3洗衣機(jī)的驅(qū)動分類
（1）間接驅(qū)動：通過皮帶連接電機(jī)軸和離合器輸入軸來傳遞動力。
（1）電容式單向感應(yīng)電機(jī)+離合器
（2）雙速電機(jī)+離合器
（3）三相交流變頻電機(jī)+減速離合器
（2）間接驅(qū)動（DD）
（1）電機(jī)輸出軸直接和負(fù)載連接。
（2）電機(jī)的輸出軸和離合器的輸入軸連在一起，通過離合器的輸出軸和
負(fù)載連接。