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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開 題 報(bào) 告
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浙江工業(yè)大學(xué)之江學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告
1 選題的背景和意義
1.1 選題的背景
隨著洗衣機(jī)質(zhì)量不斷提高和居民購(gòu)買能力的增強(qiáng)，洗衣機(jī)行業(yè)迎來了成熟期之后市場(chǎng)需求的提升。目前，國(guó)內(nèi)大部分洗衣機(jī)還有中外合資企業(yè)LG、三星、松下、惠而浦、東芝、夏普等的洗衣機(jī)減速離合器技術(shù)也趨于成熟。近年來，許多新技術(shù)和新工藝開始應(yīng)用于洗衣機(jī)上，新型減速離合器也在進(jìn)一步研究，使其工作更平穩(wěn)，噪聲更小。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)
在世界，第一臺(tái)自動(dòng)洗衣機(jī)于1937年問世。這是一種“前置”式自動(dòng)洗衣機(jī)。到了40年代便出現(xiàn)了現(xiàn)代的“上置”式自動(dòng)洗衣機(jī)。隨著工業(yè)化的加速，世界各國(guó)也加快了洗衣機(jī)研制的步伐。首先由英國(guó)研制并推出了一種噴流式洗衣機(jī)，1955年，在引進(jìn)英國(guó)噴流式洗衣機(jī)的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨(dú)具風(fēng)格、并流行至今的波輪式洗衣機(jī)。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機(jī)生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初步形成。60年代的日本出現(xiàn)了帶干桶的雙桶洗衣機(jī)，人們稱之為“半自動(dòng)型洗衣機(jī)”。70年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)。70年代后期，以電腦（實(shí)際上微處理器）控制的全自動(dòng)洗衣機(jī)在日本問世，開創(chuàng)了洗衣機(jī)發(fā)展史的新階段。80年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機(jī)操作更簡(jiǎn)便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時(shí)尚。90年代，由于電機(jī)調(diào)速技術(shù)的提高，洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機(jī)。此后，隨著電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)式洗衣機(jī)，省去了齒輪傳動(dòng)和變速機(jī)構(gòu)，引發(fā)了洗衣機(jī)驅(qū)動(dòng)方式的巨大革命。之后，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，滾筒洗衣機(jī)已經(jīng)成了大家耳濡目染的產(chǎn)品。伴隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，相信新型更適合人們使用的洗衣機(jī)會(huì)給我們的生活帶來新的方式。
在我國(guó)，80年代全自動(dòng)洗衣機(jī)所使用的減速離合器為扭簧式。在其制動(dòng)鼓上端采用止逆扭簧，其目的是波輪洗滌時(shí)，內(nèi)桶不會(huì)受到水流跟轉(zhuǎn)而影響洗滌效果（另一方向有制動(dòng)帶阻滯）。但隨著洗衣機(jī)工業(yè)的發(fā)展，洗衣機(jī)洗滌容量的不斷加大，發(fā)現(xiàn)止逆扭簧在大容量洗滌時(shí)（洗滌量4.5kg以上）或長(zhǎng)期使用后，扭簧磨損等原因造成內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)嚴(yán)重，且易發(fā)生摩擦噪聲。到80年代減速離合器采用了滾珠軸承與單向滾針軸承所組成的聯(lián)合軸承即單向超越軸承克服了內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
我國(guó)目前減速離合器絕大部分沿用以日本松下電器公司為原型的帶制動(dòng)式減速離合器。運(yùn)用于全自動(dòng)洗衣機(jī)的減速洗滌軸和以螺旋扭簧離合機(jī)構(gòu)偶合脫水軸并具有機(jī)械制動(dòng)和阻動(dòng)功能的減速離合器。而且還存在許多不足：體積大，不利于產(chǎn)品小型化；同軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)由軸多個(gè)零件組成離合器，是以NGW型行星齒輪系機(jī)構(gòu)減速傳動(dòng)，同軸度加工要求高；二個(gè)螺旋扭簧零件可靠性偏低。2005年陳水東設(shè)計(jì)了一種新型減速離合器，它有兩種改進(jìn)方案，一是在脫水軸的上方的外面，托盤的上面安裝原剎車鼓內(nèi)設(shè)的NGW型行星齒輪系，二是取消止回彈簧。目前國(guó)外尚未見到有關(guān)新型減速離合器的相關(guān)報(bào)道，國(guó)內(nèi)的一些學(xué)者雖在這方面做了些工作，但現(xiàn)在還是處于試驗(yàn)階段[1]。
隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展和人們生活水平的不斷提高，對(duì)于決定全自動(dòng)洗衣機(jī)性能的減速離合器的要求也越來越高。而目前的減速離合器還是存在著體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有噪音、部件易損、耗能等缺點(diǎn)。為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，更多的為人們所接受，減速離合器需從結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、性能優(yōu)越、效率愈高、能量低損，甚至智能化方向發(fā)展。
2 研究的基本內(nèi)容
本次研究的畢業(yè)設(shè)計(jì)所做的課題為洗衣機(jī)行星減速離合器設(shè)計(jì)，要求解決減速離合器整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和各個(gè)部件選用、布局，改善減速離合器的性能，從結(jié)構(gòu)方面分析，對(duì)其中的一關(guān)鍵部件（減速部分）進(jìn)行設(shè)計(jì)。
2.1 基本框架
（1）減速離合器裝置的原理分析；
（2）減速離合器內(nèi)部行星齒輪系傳動(dòng)首選參數(shù)選??；
（3）行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)；
（4）減速離合器與電機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)
2.2 擬解決的關(guān)鍵問題
本課題是圍繞著減速離合器整體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。主要的重點(diǎn)和難點(diǎn)為：
1）行星齒輪傳動(dòng)首選參數(shù)選??；輸入軸齒輪齒數(shù)，模數(shù)，行星輪齒數(shù)，齒寬等，各個(gè)零部件要求達(dá)到一定的壽命標(biāo)準(zhǔn)。
2）行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)；考慮洗衣機(jī)在洗滌和脫水兩種不同狀態(tài)下，輸出軸所需要的轉(zhuǎn)速。
3）行星齒輪傳動(dòng)的工作原理以及其整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。要保證體積小、結(jié)構(gòu)緊湊外，還要保證其高傳動(dòng)效率和大傳動(dòng)比。
4）對(duì)離合器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),脫水與洗滌兩種工作狀態(tài)。
3 研究的方法及措施
課題的研究主要以理論研究為主，對(duì)減速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，確定其結(jié)構(gòu)布局以及各部件選用。內(nèi)容如下：
( 1 ) 行星齒輪系傳動(dòng)的首選參數(shù)選取
NGW型行星齒輪系機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)比大、體積小、重量輕、機(jī)械效率高等特點(diǎn)，但是如果相關(guān)參數(shù)選擇不當(dāng)同樣會(huì)影響其減速性能，如輸入軸齒輪齒數(shù)，模數(shù)，行星輪齒數(shù)，齒頂高等。其中減速器各部件中最薄弱的環(huán)節(jié)是行星齒輪，它的材料是聚甲醛，其破壞方式是典型的齒輪疲勞折斷。將行星齒輪的變位系數(shù)改成正變位系數(shù)，使齒厚加大，增加抗疲勞強(qiáng)度。適當(dāng)減小齒頂高，增加齒根彎曲強(qiáng)度[2]。
圖3.1 行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖
( 2 ) 行星齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比、效率、配齒以及幾何尺寸和嚙合計(jì)算
減速器除了要保證體積小、結(jié)構(gòu)緊湊外，還要保證其高傳動(dòng)效率和大傳動(dòng)比，必須精確計(jì)算出其傳動(dòng)中的相關(guān)參數(shù)。對(duì)齒根圓角與齒槽底部結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，在齒根處采用非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，加大圓角將齒根圓弧過渡使齒槽底變成一段小圓弧，這可以減小應(yīng)力集中而帶來的缺陷，并且也減小了齒輪的加工難度[2-4]。
圖3.2 周轉(zhuǎn)輪系圖
( 3 ) 構(gòu)件的材料選取與校核
為了傳動(dòng)過程中加強(qiáng)抗沖擊、抗振動(dòng)、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等的能力，行星輪系減速器的各部件（中心輪、行星輪、內(nèi)齒輪、輸入軸、輸出軸）必須選取合理的材料，并進(jìn)行校核。行星齒輪在傳動(dòng)過程中的傳動(dòng)平穩(wěn)性問題，要求齒輪傳動(dòng)勻載，勻載方法（如采用薄壁齒圈，靠齒圈薄壁的彈性變形以達(dá)到均載目的、在齒輪的各嚙合面上加入高粘度油脂，利用油膜的強(qiáng)度均載）。勻載不僅可以減小噪聲而且可以增加齒輪壽命[5-6]。
( 4 ) 洗衣機(jī)減速離合器設(shè)計(jì)和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
結(jié)合傳動(dòng)原理和計(jì)算出的相關(guān)參數(shù)，確定其總布體局。在動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置中取消皮帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)波輪和脫水桶，變成“空芯”電動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)為轉(zhuǎn)矩大、效率高、噪音低。洗衣機(jī)中減速離合器采用摩擦盤式減速離合器，來有效的實(shí)現(xiàn)洗衣機(jī)的洗滌與脫水。
圖3.3 離合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
4 預(yù)期成果
通過分析，解決減速離合器整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和各個(gè)部件選用、布局，改善減速離合器的性能。此設(shè)計(jì)從以下幾個(gè)方面著手：( 1 ) 介紹洗衣機(jī)發(fā)展的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，洗衣機(jī)減速離合器和行星齒輪的傳動(dòng)；( 2 ) 洗衣機(jī)減速器方案和離合器方案的設(shè)計(jì)，對(duì)整個(gè)行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)強(qiáng)度計(jì)算及校核，受力分析等，主要是保證洗衣機(jī)減速離合器能夠高效穩(wěn)定的運(yùn)行，有一定的壽命并且控制其振動(dòng)和噪聲；( 3 ) 在減速離合器與電機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局的設(shè)計(jì)中，對(duì)減速器動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的改進(jìn)主要是提高了傳動(dòng)效率，減少了一些故障的發(fā)生，減弱了振動(dòng)與噪聲。完成部件零件圖及整體裝配圖，完成設(shè)計(jì)說明書（論文）。
5 研究工作進(jìn)度計(jì)劃
2010.11.01-011.12.25 準(zhǔn)備和閱讀資料、完成外文翻譯、文獻(xiàn)綜述及開題報(bào)告；
2011.02.25-2011.03.07 完成文獻(xiàn)綜述的修改、定稿；開題答辯；
2011.03.17-2011.04.04 機(jī)構(gòu)分析與校核計(jì)算；
2011.04.07-2011.04.25 機(jī)械裝配圖繪制；
2011.04.28-2011.05.12 機(jī)械零件圖繪制，論文及設(shè)計(jì)說明書撰寫；
2011.05.13-2011.05.20 成稿、修改、裝訂，準(zhǔn)備答辯。
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參考文獻(xiàn)
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[3] 饒振綱．行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1994．
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