机电一体化(波轮式全自动洗衣机)课程设计

1、394141、F F、.前言错误! 未定义书签。洗衣机说明书1. 课程设计的任务错误! 未定义书签。2. 洗衣机简介2.1 全自动洗衣机特点2.2 洗衣机工作原理概述3. 传动方案讨论 .4. 传动系统的设计计算4.1 减速离合器的结构和工作原理简介4.2 减速离合器零部件的计算与选择4.3 减速离合器零件装配图 .613165.进/ 排水系统结构原理简介165.1 进水电磁阀的结构及工作原理5.2 排水电磁阀的结构及工作原理5.3 水位开关控制原理 .1718206.控制系统的设计226.16.26.36.4控制芯片的选择程序框图 .控制程序设计 . 电气控制图 .2222243941413

2、9414140心得体会参考文献 附录 精选文库1刖言本次机电一体化课程设计的重点在于硬件部分的减速离合器设计。经过小组提出方案对比与讨论，最终决定使用单向轴承式减速离合器， 具体讨论过程将在后面的说明书中详细介绍。减速离合器的各部件的选择、设计是洗衣机硬件部分的设计重点，其具有体积小，功能多，零部件构成复杂等特点。主要构成部分有离合装置，制动装置以及行星轮系二级减速装置，这些装置的设计尺寸选择，功能原理将在后面的洗衣机说明书中详细介绍。考虑到设计的是家用洗衣机，并根据对洗衣机体积，功能的要求确定洗衣机采用以单片机为核心的通用自动控制装置， 它具有功能强、可靠性强、编程简单、使用方便、体积小等特

3、点。该控制系统可实现用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。该设计为单片机控制的全自动家用洗衣机， 主要介绍了全自动洗衣机的工作原理（主要是重点设计部件减速离合器），控制系统的单片机的选型和资源的配置，控制系统程序设计与调试，控制系统单片机程序。最后，在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心的精选文库2感谢。由于在设计过程中存在许多不足，希望老师同学指正。精选文库31.课程设计的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，内筒直径为 400mm洗衣机转速约为140200r/min，

4、脱水转速约为700800r/min.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。硬件设计: 主要是传动系统结构（减速离合器）的各部分原理，零件尺寸的选择，以及可实现的功能软件设计: 全自动洗衣机的功能要求：强弱洗功能；4种洗衣程序（标准、经济、单独、排水）；进排水系统故障自动诊断功能；脱水期间安全保护和防震功能；间歇驱动方式；暂停功能；声光显示功能硬件电路设计（Protel上机绘图） 控制程序设计2.洗衣机简介全自动洗衣机是指洗涤、漂洗、脱水各功能的转换都不需要手工操作， 完全是自动进行的洗衣机。在选定的工作程序内，整个洗衣过程是通过程控器发出各种指令，控制

5、各个执行机构的动作而自行完成。波轮式洗衣机又称波盘式洗衣机，依靠波轮定时正、反向转动或连续转动的方式进行洗涤。按控制方式不同可分为机电式和微电脑式两类。 机电式全自动洗衣机是由机电程控器控制触点的开关来完成洗涤、 漂洗和脱水全过程。微电脑式全自动洗衣机是由微电脑式程控器输出控制信号。 两值得主要区别在于电气控制部分，其总体结构基本相同。2.1全自动洗衣机特点全自动洗衣机有多种洗涤程序，可供您自由选择，工作时间可任意调节，工 作状态及洗、脱时间在面板都有显示，能自动处理脱水不平衡，具有各种故障和高低压自动保护功能，工作结束或电源故障会自动断电， 无需看管确保安全。它 精选文库4还具有浸泡、手洗水

6、流功能。全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安放的。外桶固定，作盛水用。内桶可以旋转，作脱水（甩水）用。内桶的四周有很多小孔,使内外桶的水流相通。该洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀来执行。进水时，通过电控系统使进水阀打开，经进水管将水注入到外桶。排水时，通过电控系统使 排水阀打开，将水由外桶排出到机外。洗涤正转、反转由洗涤电动机驱动波盘正、反转来实现，此时脱水桶并不旋转。脱水时，通过电控系统将离合器合上，由洗涤电动机带动内桶正转进行甩干。高、低水位开关分别用来检测高、低水位。启动按钮用来启动洗衣机工作。停止按钮用来实现手动停止进水、排水、脱水及报警。排水按钮用

7、来实现手动排水。2.2洗衣机工作原理概述全自动洗衣机已经是普及的家用电器，根据家用洗衣机的特点，目前的家用洗衣机都采用单片机进行控制。该控制对象具有如下功能：波轮式全自动洗衣机的洗衣桶（外桶）和脱水桶（内桶）是以同一中心安装的。外桶固定，作盛水用;内桶可以旋转，作脱水（甩干）用。内桶的四周有许多小孔，使内外桶水流相通。精选文库53-1所示，这里介洗衣机的进水和排水分别由进水电磁阀和排水电磁阀控制。进水时，控制系统使进水电磁阀打开，将水注入外桶；排水时，使排水电磁阀打开，将水由外桶排到机外。洗涤和脱水由同一台电动机拖动， 通过电磁阀离合器来控制，将动力传递给洗涤波轮或甩干桶（内桶）。电磁离合器失

8、电时，电动机带动洗涤波轮实现正、反转，进行洗涤；电磁离合器得电时，电动机带动内桶单向旋转，进行甩干（此时波轮不转）。水位高低分别由高低水位开关进行检测，启动按钮用来启动洗衣机工作。3.传动方案讨论3.1传动方案一方案一采用电机直接驱动，这是一种洗衣机专用电机，其结构如图绍的洗衣机专用电机除了起到电机的作用，还起到离合器的作用。 其结构组成为：主要由内轴、外轴、单向轴承、电磁制动装置（制动装置有多种形式，这里只是设定其中一种）减速器、脱水电机、洗衣电机等部分组成。洗衣机专用电机的工作原理是:（1）洗衣程序时，洗衣电机通电，转子转动，通过减速器使内轴减速旋转，此时电磁制动装置处于制动状态。（2）脱

9、水程序时，洗衣电机不通电，脱水电机通电，转子转动，使外轴与转子等速旋转,此时电磁制动装置处于不制动状态。（3）当洗衣机处于脱水状态时，如人为打开机盖，则通过连动开关使电机断电，同时使电磁制动装置处于制动状态，使脱水桶停止转动，从而达到有关安全标准要求。精选文库6使离合弹簧处于“合”的状态。吐轴向轴承 也磁制动裝蜀 减速器脱水电机转子 一-洗表电机转子L电机绕组机铁芯图3-1方案三传动简图和结构图其优缺点为:(1)优点 重量集中在中心因而不需要装置平衡块，内外轴旋转转换直接由电机实现，不需要拉动离合器手柄的牵引器，因为没有皮带对轴拉紧的张力，可以将洗衣机专用电机直接安装在外桶上，不需要安装底板。

10、减少摩擦，降低噪声及延长使用期，使洗衣机装配程序大大简化，使洗衣机容易维修。(2)缺点 对制造要求相对较高，制造成本也相对较高，国内对这种机型的制造较少，普及面不高。3.2传动方案二传动方案二属于间接驱动方式，通过普通电机，一般为单相异步交流电机通过一级皮带传动带动离合器工作，以实现洗衣和脱水。其基本工作原理为：(1)洗衣程序时，电机通过皮带带动离合器皮带轮转动，使离合器内轴(输入轴)作减速旋转，此时外轴(脱水轴)处于制动状态，离合器离合弹簧处于“分”的状态。(2)脱水程序时，控制方丝离合弹簧的棘爪开始工作,然后电机带动离合器皮带轮旋转，使离合器外轴与与离合器皮带轮作等速旋转其优缺点为:精选文

11、库7(分为离合器与行星减速器)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I和脱水轴18。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(1)优点制造成本和制造精度相对较低，价格便宜，国内这种类型的洗衣机普及面广，制造工艺成熟，零部件易更换维修。(2)缺点洗衣机的驱动系统结构复杂、工作效率低、转速不稳定、启动电流大、故障率比较高、控制精度低；在结构设置上，洗衣机的电机轴与滚筒的几何中心轴不可能同轴(需要皮带减速)，处于偏置状态，而正是这种“偏置”，造成了洗衣机在工作时会出现振动，难以平衡的问题。所以，迫使我们不得不增加平衡

12、块，以抑制整个机体工作时的振动和噪音；电机的固有结构及特性决定了这种电机的单位体积功率偏小、起动力矩偏弱、过载能力不足等。3.3传动方案的选择经过小组成员深入讨论对比了各方案，考虑到传动系统的设计和制造难度、制造成本、通用性、互换性、工艺性、维修便捷性，选用方案二的传动系统。下面将对方案二的传动系统具体组成结构和原理作详细分析。4.传动系统的设计计算4.1减速离合器的结构和工作原理简介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

13、承式减速离合器与带制动式减速离合器。基本结构0精选文库82固定在输人轴1 上,由于方轴与方孔的精选文库9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的上端十IIIIIDftftQ QL L 一 一iJ J Ji/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I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和离台套20的外径比方丝离合弹簧的内径略大，在自由状态时，方丝离合弹簧就抱紧在离合套

14、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一拚人轴二一慎M M 了一带轮4 4一方從陷合呻H H i-i-utftutft flfl鸵爪畫一即.向臨甘绯承 99剩乍裝岂外芾. g-g-wqwq；iRSiRS 】1 1、1212霑忙3 3 门一立衆U USSSS舎器界蚩、一剌i#i# ifif刹牛fi17=17= r r宁轴黑L!t-JRL!t-JR用轴M-M-支樺架 工丁一离合辛2121t?t?杆高合練轮丁作原玮图I I曲樓需合輝S S 2 2彈萸卡3的转动由离合套20传递到精选文库10精选文库11圈与齿轮轴承座过盈配合成一体,齿轮轴承座嵌在支撑架

15、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18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9所示，它由带6-atfr6-atfr外;1 1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21的一个脱水轴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

16、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 时脱水轴将无法转动在图7中，刹车装置外罩9、刹车扭簧10、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

17、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 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18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、； H5 5 T Ti iK K 单白*创电合辭T T作示盘图精选文库12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1 1tttt人伯2 2监木幣卅m m4 4 一行ftft篷 5

18、 5行早我胸曲忻用7 7样呈舉8_8_咸遽辱外罩今一诜鬼曲汕一减i*i*器底W W1111中右轮12=12=扯飞盘门=號迓块转过程中，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 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

19、固在一起，再安装在法盘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 &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11的内孔中。行星轮4其有4个，与中心轮11以精选文库13由于摩擦力的作用，方丝离合弹簧3将会越抱越紧。这样脱水轴5就和离合套2联在一起，跟随大带轮1 一起做高速运转。由于此时脱水轴5做顺时针运动，和单向、V V1515 一0111玄苍轮22 离青窝方兰周巴押責4 4 一棘轮矗一人旳9=达4

20、盘器|=混轮1414 夕桶1313海封萍期ilT!ilT!贄门一a a令罪外谦dr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示意如图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。拉杆在带动阀门开启的同时，一方面拨动旋松刹车弹簧，使其松开刹车装置外罩，这时刹车盘随脱水轴5 一起转动，刹车不起作用；另一方

21、面又推动拨叉旋转，致使棘爪18脱开棘轮4,棘轮被放松，方丝离合弹簧3在自身的作用力下回到自由旋紧状态,这时也就抱紧了离合套2。大带轮I在脱水时是顺时针旋转的,滚针轴承7的运动方向 致，因此单向 滚针轴承7对 它的运动无限（H）T雨17I&1-177精选文库14洗涤状态传动路线是：电动机-小带轮-大带轮l 输入轴6中心轮制。由于脱水轴5通过锁紧块与法兰盘9联接，而内桶12与行星减速器10均 固定在法兰盘9上。所以脱水轴5带动内桶12以及减速器内齿圈的转速，与输入轴带动减速 器中心轮的转速相同，这样致使行星轮无法自转而只能公转， 从而行星架的转 速与脱水轴是一样的，即波轮与脱水桶以等速旋转，保证了

22、脱水桶内的衣物不 会发生拉伤。脱水状态传动路线是：电动机-小带轮-大带轮I-输入轴6-离合套2T方丝离合弹簧3-脱水轴5-法兰盘9-内桶12。由于电动机输出转速只经带轮一级减速.所以内桶转速较高，约680800r / min。洗涤状态如图12所示，洗涤状态下，排水电磁铁断电，排水阀关闭，拉杆复位。这时刹车扭簧16被恢复到自然旋紧状态，扭簧抱紧刹车装置外罩，刹车装置8起作用；同时拨叉回转复位，棘爪18伸入棘轮4，将棘轮拨过一个角度，方丝离合弹簧3被旋松，其下端与离台套2脱离，这时离合套只是随输入轴空转。大带轮1带动输入轴6转动，经行星减速器减速后，带动波轮轴 11转动，实现洗涤功能。输入轴至波轮

23、轴的传动称为二级减速，其工作过程为：输人轴通 过中心轮驱动行星轮，行星轮既绕自己的轴自转又沿着内齿圈绕输人轴公转, 因为行星轮固定在行星架上，所以行星轮的公转也将带动行星架转动； 行星架 以花键孔与波轮轴下端的花键相联接，带动波轮轴和波轮转动。行星减速器的减速比i计算公式为：i=1+内齿圈齿数/中心轮齿数。行星轮行星架波轮轴11-波轮。其间，电动机输出转速经带轮一级减速后，再经减速比约为4的行星减速器减速，所以转速约为 140200r/min。精选文库151 1一七带轮:ft讣宦5 5脱水to A-A-愉人仙培向凉针轶歩 -刹车辰暨 9=也岂喩1U1U常速：帶H H澈陀懒 门一内fflH H累

24、固忖1515裙封ffl一刹庄押17179393合歸夕卜罩1S1SW W 爪3tT柞状匪示意屈对于洗衣机传动系统三种工作情况，各零部件工作状态如下表所示:三33工机下辛辭衅工作狀355355忡悄 itit 零部榊金5t5t腔*通 RltlRltl丿d d时E1E1HlrtR肝电通电，卒刑艮朴梅3 3-约1313出U U弗貌*fe -起族斜叨脱术牠j j隠腿水紬一起按转帆4 4赛转舍卉黑冋於&方直&砖一僅度，竝爪itnitn：di4di4心擁成輕關5.5.弹竇庇聘劉自田讎紧状恚方輕需合興輒KKKK轮曲松片Itfis*Itfis* Ai*frT*rAi*frT*r花岂由娥然誉，转动吋虫加龌崖业禺&

25、尊卜.击i i到祐ifiifi砖掉的忡用禹命套afrii/*afrii/*A A弹ff內呻接錠;K K 杜令銮空转.衣扯覘古弾覽张艇章隨离晋童R R胡理複方何.彳、s s牟说杆輩引倉松対Wa-tSiWa-tSi置帰审用起ITIT 用帶界一*人轴一廿星墟逮痔一涯轮破轮帝轮一；*!-合窑一方陵曹倉若變一脏木轴一膛水桶I II I|7 7円* *3L./1717斗J J精选文库161、方案设计2、基本参数的选择3、V带传动设计计算4.2减速离合器零部件的计算与选择波轮式全自动洗衣机的传动系统的设计计算内容较多， 但大多数零部件可以选用而无需进行设计，一般设计内容主要有：方案设计、电动机选用、带传动设

26、计、行星减速器设计等。波轮式洗衣机常用布局为输入轴布置在内桶的中心处，整个传动系统基本上同轴布置，电动机只能偏置一边，为了保持平衡，可将排水电磁阀和排水管与电动机对称布置，必要时可加平衡块。根据设计任务中给出的内桶直径为400mm电动机轴与洗涤输入轴之间中心距只能为 150mn左右，在此范围内选择合适的一级降速传动比和采用带轮传动目前洗衣机洗衣量、电动机功率、内筒直径等基本参数，大多数企业是通过实验进行设计选用的。根据机电一体化系统设计课程设计指导书表6-15提供的目前常用波轮式全自动洗衣机基本参数情况，以及设计任务要求最大洗衣量为 3.8kg，选用电动机功率为180W电动机满载时转速为137

27、0r/min 。因为V带传动允许的传动比较大，结构较紧凑，在同样的张力下，V带传动较平带传动能产生更大的摩擦力，所以此处选用了最常用的V带作为第一级降速。参照表6-15，初步选定电动机功率 P为180W洗衣转速为180r/min ，脱水转速为720r/min，则传动比为i i亠竺7殛 720720(1)计算功率耳：由于载荷变动小，因此取工作情况系数精选文库177T(日J J5=2% + -(di + 叫 J +1Pg=O.isAiy 选择带型：根据小带轮转速为1370r/min ,以及小带轮安装尺寸的大概范围，查机械设计手册新版第14-10页图14.1-2，选取普通V 带轮的基准直径和H出龙：

28、初选小带轮的基准直径d扫，查机械设计手册新版第14-13页表14.1-17b，选取心1 = S&iimi，大于V带轮的最小基准直径tig的要求50mm大带轮的基准直径为:rfjrfj j j = = 叫丄叫丄= =1.91.9 X X 56iimi56iimi = = 106.4mm106.4mm , ,查机械设计手册新版第14-23 页表 14.1-18 圆整为d血=lOfirnni。（4）验算带的速度VV V =上沁-=5吕 57。=6060 X X 100010006060 X1000X1000* * 普通V带的最大速度t爲_ =亦-Mmh,故满足要求。中心距a和带的基准长度L応07 （

29、 1 +吕豳）V % 盘+圧血）112-7112-7322322根据洗衣机桶体的安装尺寸，初取03 = LbOmm，基准长度:4%4%TT *、(106-56)=2=2 X1S0X1S0 + + -X-X (56(56 4 4 106)106) + + - - - - = = SBOnimSBOnim2 24-X4-X 150150查机械设计手册新版第14-12页表14.1-15,选取和559相近的 精选文库18标准带的长度应为560mm则实际中心距为:精选文库1914.1-17b0.130.13+ + 0.06X4.0220.06X4.022 N沁如十也=通十叱竺“隔讪U U 2 22 2在

30、安装时，在结构上要保持V带有一定的张紧力，安装中心距会略有 所变化。(6)主动轮上的包角ff-L右2 2 亠叭= = 130-130-X X SA3SA3 = = 160-96160-96 120120 a(7)带的根数Z：长度系数民、包角系数Ko、单根V带基本额定功率P。、单根V带额定功率增量APm查机械设计手册新版第 14-13页表14-11 页表 14.1-15 和表 14.1-13，取氐= 0.940.94、=0.95,=0.95,卫o o = = CL16fcWCL16fcW 化二化二Z Z = =- - -= =-= = 111111仇仇+)+)忍应忍应 (016(016 + +

31、0.02)0.02) X X 0.95X0.940.95X0.94 取 z=1。(8)带的预紧力耳:V带单位长度的质量q查机械设计手册新版第14-11页表14.1-14得q=0.06kg/m，单根V带所需的预紧力为:= =36.8V36.8V(9)带传动作用在轴上的力耳:FjFj = = sinsin (詈=3 3 X X 36.336.3 X X 1 1 X X sinsin ( (-_-_J J = = 7272后TVTV1 1 X X 4.024.021 1500500 X X 精选文库20(1)洗涤状态传动比 洗涤输入轴与波轮的传动比为:初选中心轮和内齿圈齿数洗涤时中心轮旋转，内齿圈静

32、止，中心轮4、带轮的结构设计查机械设计手册新版第14-26页表14.1-24选择带轮的结构形式为实心轮。详见减速离合器零件装配图。5、行星减速器设计已知洗衣机转速为180r/min,脱水转速为720r/min 。由于脱水时行星减速器中心轮与内齿圈顺时针等速旋转，故中心轮与行星架的传动比为1,波轮与内桶顺时针等速旋转，因此由洗涤状态来进行行星减速器的设计计算。与行星架的传动比Efr按以下公式计算:初选中心轮齿数 召=1今，由上式计算的内齿圈齿数 坯=57。计算行星轮齿数 由于洗衣机工作扭矩不大，选择齿轮模数为1mm如选4个行星轮对称布置，则可计算出行星齿轮齿数 才为:最终确定中心轮齿数习为19，

33、内齿圈齿数可?为57，行星齿轮齿数花T为19,实际传动比为4,洗衣机转速为180r/min。&棘爪与棘轮机构设计由于外桶尺寸已定（因内筒直径已知），在方案设计时初定为于外桶底部精选文库21排水电磁铁主要用来控制自动型洗衣机排水阀的开闭,在套桶式自动型洗衣机的出水口位置，贝W水电磁阀衔铁中心与出水口中心位于同一直线上。根据 选定的排水电磁阀的行程和初定的棘轮顶圆直径来设计棘爪机构。要求在洗涤时，棘爪要深入棘轮棘齿高度的三分之二，脱水时棘爪脱离棘轮1.5m m以上。查机械设计手册新版第13-51页，浮动棘轮机构适合以上要求，故 选取浮动棘轮机构作为其结构，详见减速离合器零件装配图。4.3减速离合器

34、零件装配图详见本说明书附录5.进/排水系统结构原理简介全自动洗衣机的进水系统采用水位压力开关和进水阀，由程序控制器调节。设有溢水口，其位置在盛水桶上口部。漂洗时，它能让洗涤液中的泡沫和污水溢出，有利于漂清。全自动洗衣机水位开关一般有二档水位控制，并都有低水位、中水位、高水位、再注水等功能当进水阀注水，内桶水位增高到预选水位时，导通橡皮气膜受到内部空气的压缩而被顶出，中触片上跳，与上触片 闭合。此时主电机导通，进水阀断开（原来中触片与下闭合），并开始洗衣。当旋钮旋至低水位时，凸轮转动，但曲率半径较小。通过一定的机构，橡皮气 膜压簧被压缩而产生压力 P1,压迫气膜。当桶内水量达到30L时，软管内的

35、空气被压缩，产生空气压力 F1，当F1P1时，中触片上跳，与上触片闭合，主电动机动作,进水阀关闭.全自动洗衣机的排水系统由程序来控制排水电磁阀, 牵引排水阀。排水阀主要同阀盖、阀芯弹簧、阀芯拉簧，橡皮阀和阀体组成。中同起到改变减速离合大的洗涤、脱水状态、排水电磁铁主要由线圈、磁轭、静铁芯、衔铁和短路铜环等组成5.1进水电磁阀的结构及工作原理1.进水电磁阀的结构进水电磁阀也称为进水阀或注水阀，其结构如下图所示:精选文库22电腕诙c c严!I I4 4J7J7制睨1 11 1连水口zWWiQ11fl一出水口(a)断电关闭i i托朮.沟/?I!(b)1.金属过滤网2.阀座3.导磁铁座4.线圈5.小弹

36、簧6.铁芯7.小橡胶塞 9橡胶阀通电开启8.图5-1进水阀结构图2.进水电磁阀的工作原理进水电磁阀的作用主要为控制自来水进水,为洗衣机提供适量的洗涤、漂洗用水。进水电磁阀实物图和结构图如图 7-1所示。进水电磁阀的开关主要由阀内的线圈控制动铁芯来完成。如果线圈不通电，这时打开自来水龙头，水不会流入洗衣机；当线圈通电后，阀被打开,自来水通畅地流入洗衣机。弹簧壳体阀芯塑料限流垫 I橡胶阀过滤网橡胶限流垫导管塑料导阀实物图结构图精选文库23精选文库245。导套簧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处在图5-2进水电磁阀实物图和结构图进水电磁阀基本结构主要由一个螺管电磁铁和橡

37、胶阀构成。其工作原理是，电磁铁线圈通电后，形成磁场，吸引铁质阀芯上移，离开膜片，水流导通。电磁铁线圈失电后，在复位弹簧及重力作用下，阀芯下沉压紧膜片堵住水道,停止向洗衣机内注水。进水电磁阀的进水口一般有一个过滤网， 以防污垢堵塞进水电磁阀橡胶阀。5.2排水电磁阀的结构及工作原理1.排水电磁阀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，它的刚度比内弹压缩变形状态。结构如下图:1.排水阀座2.排水

38、阀门3.弹簧B 4.弹簧A 5.导套6.阀盖7.电磁铁拉杆8.销钉9.铁垫圈10.微动开关11.引线端子12.电磁铁13.衔铁14.开口销15.外桶16.挡套17.刹车扭簧伸出端精选文库2513。另一方面图5-3排水系统结构图电磁铁有交流和直流两种，电脑式全自动洗衣机一般采用直流电磁铁, 设计采用交流电磁铁。2.排水电磁阀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，使制动装置处于非制动状态（脱水状态）随着拉杆7的左端

39、离开导套5,外弹簧4被内弹簧3的拉力压缩，使排水阀门 打开。正常排水时，橡胶阀门2离开排水阀座1密封面的距离应不小于8mm排水电磁铁的牵引力约为4025.3水位开关控制原理1.水位开关的结构水位开又称压力开关。洗衣机内桶进水时的水位和排水时的压力状况是压力开关检测的。当洗衣机工作在洗涤程序时，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。水位开关的剖面图如下：精选文库261.杠杆2.导套3.调节螺钉4.压力弹簧5.凸轮6.顶芯7.开关小压簧8.动簧片塑9

40、.料盘10.橡胶膜11.气室12.压力软管图5-4水位开关剖面图2.水位开关工作原理当水注入内桶时，气室封闭，随着水位上升封闭在气室内的空气压力不断提高，压力经过压力软管传到水位开关气室， 水位开关气室内的空气压力向上推动橡胶膜和塑料盘，推动动簧片中的内动簧片向上移动，压力弹簧被压缩。当水注到选定水位时，此时内动簧片移动到预定的平衡位置开关小弹簧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，常开触点与公共触点闭合从而发出关闭水源的信号。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。压力弹簧恢复伸长，推动顶心,使动簧片中的内动簧片向下移动，当移动到

41、预定的力平稳位置时开关小弹簧对 外动片产生一个向外的推力。使开关的常开触点NO与公共触点COM迅速断开,常闭触点NC与公共触点COM闭合，从而改变控制电路的通断。其中动簧片的结构如下如:scschthty y精选文库27调节螺钉常闭触点 常常开触点/一凸轮L公共触点图5-6水位开关旋转水位开关的旋钮选择水位， 就是旋转凸轮，通过改变压力开关凸轮的位置可改变恢复弹簧的弹性力， 进而改变橡胶膜片变形所需气体的压力， 改变水位的设定值。6.控制系统的设计6.1控制芯片的选择电脑式全自动洗衣机上使用的微控制器主要是 4位或8位的单片机。常用的单片机型号有：In tel公司的MCS-48和MCS-51系

42、列；NEC公司的卩COM-87和卩pd7500系列；Motorola公司的MC6805系列；Zilog公司的Z8系列等。本例中控制电路的微控制器选用 MCS-51系列的单片机AT89C2051该单片机是ATMEL公司8位单片机系列产品之一，内含 2K字节可反复擦写的程序(2)水位开关结构示意图气室口一Jp(1)水位开关实物图精选文库28存储器以及128字节的RAM单元，具有15条可编程控制的I/O线，5个中断 触发源，其指令与 MCS-51系列完全兼容。选用 AT89C2051作CPU可使洗衣机的控制电路大大简化。6.2程序框图精选文库精选文库25/标准工作程序/经济工作程序/单独工作程序/排

43、水工作程序/*I/0口分配己 */*输入I/O 口分配己 */*工作程序按钮分配biaozh un=P 09/标准工作程序选择jingji=P 0人1;/经济工作程序选择dan du=P 0人2;/单独工作程序选择paishui=P 0人3;排水工作程序选择/强、弱洗涤功能选择按钮，水位开关，盖开关 sbit qiangruo_pin= P0人4;sbit shuiwei_pin = P0人5;sbit gai_pin= P0人6;,启动/暂停按钮强、弱选择按钮水位开关/盖开关强=0 ;弱=1 ；/*启动/停止按钮sbit qiting_pin= P3人3;sbitjixu_ pin=P 0人

44、7;*/启动/暂停开关/继续开关占用外部中断INT1占用外部中断INT0/*输出I/O 口分配己 */*/标准工作状态指示灯/经济工作状态指示灯6.3控制程序设计#inelude typ edef un sig ned int uint;typ edef bit bool;typ edef un sig ned char uchar;#defi ne biaozh un _flag#defi ne jin gji_flag#defi ne dan du_flag#defi ne p aishui_flag/* 四种工作状态指示灯/*逻辑说明采用反逻辑，以0表示有效，以*/1表示无效/sbits

45、bitsbitsbit*/精选文库26sbit jingji_ledsbit biaozhun led =P10;P 1人1;精选文库27sbit dandu ledsbit paishui_ledP1A2；PIA3；/单独工作状态指示灯/排水工作状态指示灯I*强、弱洗涤状态指示灯sbit qiangxi_led= P 1人4;sbit ruoxi_led = P 1人5;*III强洗指示灯弱洗指示灯I*洗涤、漂洗状态指示灯sbit xidi_led=P 1人6;PIA7；sbit piaoxi_led*III洗涤指示灯II漂洗指示灯/*脱水指示灯，报警指示灯sbit tuoshui led=

46、P2人0；P 2A1；sbit baojing_led*III脱水指示灯II报警蜂鸣器II电动机正转电动机反转*III进水阀控制II排水阀控制/工作程序变量II强=0;弱=1 ；II开始=0;未开始=1 ；II暂停=0;未暂停=1 ；/*函数申明 *I/*void delay_s( uin t); void delay_ms( uin t);时程序 */II秒延时II毫秒延时/*void motor_zhe ng(uint zhe ng);电机控制程序 *III电机正转zheng秒I*电动机控制 *Isbit motor_zheng_pin=卩2人2;sbit motor_fan_pin =P

47、2人3;I* 进水、排水阀门控制 sbit jinshui_pin=P2人4;sbit paishui_pin=卩2人5;/*定义全局变量*/ucharche ngxumodeLflag;bool qia ngruo_flag;bool start_flag;bool p ause_flag;精选文库28/电机反转fan秒/电机停ting秒/* n单独步骤 */void jin _shui(); void p ai_shui(); void tuo_shui();void xidi();void p iaoxi();/进水/排水/脱水/洗涤/漂洗void baojin g(); void ba

48、ojing_no();void fini shed();/报警/报警停/程序执行通知已经完成/*4不种工作程序 */void biaozh un _che ngxu(); void jin gji_che ngxu(); void dan du_che ngxu(); void p aishui_che ngxu();/标准程序/经济程序/单独程序/排水程序/*;初始化函*/*uchar keysca n();void gai_ open();void qia ngruo_select();按键扫描函数 */按键扫描函数/翻盖处理函数/强、弱洗涤模式选择void Che ngxumodel_s

49、elect();/工作程序模式选择头文件导/入 */#in clude /*/*采用反逻辑，以逻辑说明 */0表示有效，以1表示无效/时程序 */ 延时秒程序*/void delay_s( uint time)/*/*void motor_fa n(uint fan); void motor_t ing(uint 精选文库29tin g);精选文库30IllsIllOms/*/*/正转有效II反转无效/*II正转无效II反转有效uint i;uchar j;while(time-)for(j=0;j100;j+) for(i=0;i1250;i+);电机控制程序 */正*/void motor

50、_zhe ng(uint zhe ng)motor_zhe ng_pin=O; motor_fa n_pin=1; delay_s(zhe ng);反*Ivoid motor_fa n( ui nt fan)motor_zhe ng_pin=1; motor_fa n_pin=0; delay_s(fa n);/*延时毫秒程序void delay_ms( uint time)*/uchar i;while(time-)for(i=0;i240)立即关闭进水闸并报警/4分钟的极限时间内，水位未达到要求，说明出现故障,jin shui_ pin=1; baoji ng(); break;jin s

51、hui_ pin=1;/水位在极限时间内达到要求，则正常结束/关闭进水阀/*void p ai_shui()int time=0;p aishui_ pin=0;while(!shuiwei_ pin)delay_s(1); if(!shuiwei_ pin) time+; if(time60)障，立即关闭排水闸并报警P aishui_ pin=1; baoji ng(); break;排 水程序 */排水阀打开/1分钟的极限时间内，水位未达到要求，说明出现故精选文库33精选文库34delay_s(5);p aishui_ pin=1;*/洗涤程序II强洗涤9S,弱洗涤8s/弱洗涤II水位在极

52、限时间内达到要求，则正常结束II水位达到要求后，再延时 50秒，关闭排水阀II排水阀关闭I*void xidi()if(qia ngruo_flag=0)II强洗涤强=0 ;弱=1motor_zhe ng(20);II正转20Smotor_ti ng(10);II暂停10Smotor_fa n(20);反转20Smotor_ti ng(10);II暂停10S elsemotor_zhe ng(15); motor_ti ng(10); motor_fa n(15); motor_ti ng(10);II正转15SII暂停反转II暂停10S15S10SI*void p iaoxi()if(qia

53、 ngruo_flag=0) motor_zhe ng(20); motor_ti ng(10); motor_fa n(20); motor_ti ng(10);else漂洗程序 *III假设漂洗时间与洗涤时间相同，没有资料可查!强洗涤II正转20SII暂停反转II暂停II弱洗涤! ! II10S20S10Smotor_zhe ng(15); motor_ti ng(10); motor_fa n(15);II正转10SII暂停反转10S10S精选文库35精选文库36/*/*void baojin g()motor_t in g(0); baojin g_led=0; TR1=1;/*扌艮警

54、与解*/ 扌艮警程序 */如果电机在转。则电机立即停/报警蜂鸣器叫motor_t in g(10);/暂停10S/*void tuo_shui()*/脱水时间固定为 2分钟，120Suchar num=0; tuoshui_led=0; p aishui_ pin=0;开脱水灯脱水时打开排水阀，同时电动机自动进入高速旋转状for(; num 18;)/正转，停止共计7S,循环18次motor_zhe ng(5); motor_ti ng(2); nu m+;p aishui_ pin=1; tuoshui_led=1;脱水结束，关闭排水阀关脱水灯精选文库37/*开定时器1，蜂鸣器响幷军除报警程

55、序 */按键扫描程序 */void baojing_no()TR1=0; baoj in g_led=1;/报警蜂鸣器关/报警蜂鸣器不叫精选文库38uchar keysca n()delay_ms(20);if(P 0!=0 xff)否则有键按下按键去抖动/P0 口为输入口，如果引脚都为高，说明没按键按下,return( P0); return(0 xff);/将 P0 口的按键值返回没键按下，则将 0 xff返回，作为没按键按下。/*void gai_ open()baojing_no ();鸣器if(0=tuoshui_led)while(0 xbf=P0|0 x9f=P0)水。当盖子合上

56、，即按键没有输入时,翻盖函数*/出故障后，打开盖子说明人来到了，立即关闭报警蜂/如果执行脱水程序时打开盖子，应该立即停止脱水外部中断/盖子在打开时，停止电动机转动，停止排0处理完后会自动继续脱水程序P aishui_ pin=1; motor_ti ng(2);P aishui_ pin=O;/盖上盖子继续排水/*void qia ngruo_select()if(0=qia ngruo_flag)强、弱洗涤模式选择*/强、弱洗涤按钮按下，强、弱模式转换/强=0 ;弱=1 ；/如果原来在强洗，现在设为弱洗 elseqia ngruo_flag=1; ruoxi_led=0;qia ngxi_l

57、ed=1;/弱洗灯亮，强洗灯灭qia ngruo_flag=0; qia ngxi_led=O; ruoxi_led=1;/强洗灯亮，弱洗灯灭精选文库39精选文库40void che ngxumodel_select()if(biaozh un _flag=che ngxumodel_flag)biaozh un _led=0; jin gji_led=1;dan du_led=1; p aishui_led=1;else if(jin gji_flag=che ngxumodel_flag)biaozh un _led=1; jin gji_led=O;dan du_led=1; p ais

58、hui_led=1;else if(da ndu_flag=che ngxumodel_flag)biaozh un _led=1;ji ngji_led=1;dan du_led=0;p aishui_led=1;elsebiaozh un _led=1; jin gji_led=1;dan du_led=1; p aishui_led=0;/*void fini shed()baoji ng(); delay_s(20); baojing_no (); start_flag=1;p ause_flag=1;程序执行通知已经完成*报警20秒/可以开始新一轮的洗衣服/重新设置未暂停，其实可以不

59、要这句代码!精选文库41精选文库42/*4/*void biaozh un che ngxu()uchar num;/第一个循环，共3次jin_shui(); xidi_led=0;if(qia ngruo_flag=0)for(num=0;num8;nu m+) xidi();else不种工作程序 */ 准工作程序 */执行3次/定义循环次数/进水程序开洗涤灯/初次洗涤8分钟480S,强洗涤60s,共8个循环 xidifor(num=0; num 12; nu m+) xidi();/初次洗涤8分钟480S,弱洗涤40s,共12个循环led=1; p ai_shui(); tuo_shui(

60、);/关洗涤灯/第二个循环jin _shui();p iaoxi_led=0;if(qia ngruo_flag=0)/开漂洗灯for(num=0;num6;nu m+)强洗涤60s,共6个循环piaoxi();else/第二次洗涤比第一次少2分钟，为6分钟360S,for(num=0;num9;nu m+) p iaoxi();/第二次洗涤6分钟360S,弱洗涤40s,共9个循环p iaoxi_led=1; p ai_shui(); tuo_shui();/关漂洗灯/第三次循环jin_shui();P iaoxi_led=0;if(qia ngruo_flag=0)/开漂洗灯精选文库43精选