机电一体化课程设计

1、机电一体化课程设计目录前言 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 22、 1全自动洗衣机特点 33、 2洗衣机工作原理概述 44、 传动方案讨论 44、传动系统的设计计算 65、 1 减速离合器的结构与工作原理简介 66、 2 减速离合器零部件的计算与选择 137、 3 减速离合器零件装配图 165、进/排水系统结构原理简介 168、 1 进水电磁阀的结构及工作原理 179、 2 排水电磁阀的结构及工作原理 1810、 3 水位开关控制原理 206、控制系统的设计 2211、 1 控制芯片的选择 2212、 2 程序框图 2213、 3 控

2、制程序设计 2414、 4 电气控制图 39心得体会 40参考文献 41附录 41前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、设计就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。考虑到设计的就是家用洗衣机, 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

3、置, 它具有功能强、可靠性强、编程简单、使用方便、体积小等特点。该控制系统可实现用编写的程序进行逻辑控制、定时、 记数与算术运算等, 并通过数字量与模拟量的输入/ 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 （ 主要就是重点设计部件减速离合器）, 控制系统的单片机的选型与资源的配置 , 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与帮助的老师、同学 , 在此表示衷心的感谢。由于在设计过程中存在许多不足, 希望老师同学指正。1. 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

4、为3、 8kg, 内筒直径为小400mm洗衣机转速约为140200r/min,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、排水与自动脱水等功能。硬件设计 :主要就是传动系统结构（ 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; 脱水期间安全保护与防震功能; 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就是指洗涤、漂洗、脱水各

5、功能的转换都不需要手工操作, 完全就是自动进行的洗衣机。在选定的工作程序内, 整个洗衣过程就是通过程控器发出各种指令, 控制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与微电脑式两类。机电式全自动洗衣机就是由机电程控器控制触点的开关来完成洗涤、漂洗与脱水全过程。微电脑式全自动洗衣机就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

6、自动处理脱水不平衡, 具有各种故障与高低压自动保护功能, 工作结束或电源故障会自动断电, 无需瞧管确保安全。它还具有浸泡、手洗水流功能。全自动洗衣机的洗衣桶（ 外桶 ） 与脱水桶 （ 内桶 ） 就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。该洗衣机的进水与排水分别由进水电磁阀与排水电磁阀来执行。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

7、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。排水按钮用来实现手动排水。机电一体化课程设计进水口 启动按钮停止按钮排水按钮2、2洗衣机工作原理概述全自动洗衣机已经就是普及的家用电器 ，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）与脱水桶（内桶）就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。洗 衣机的进水与排水分别由进水电磁阀与排水电磁阀

8、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。 洗涤与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，这就是一种洗衣机专用电机 ，其结构如图3-1所示，这里介绍 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

9、、单向轴承、电磁制动装置（制动装置有多种形式，这里只就是设定其中一种卜减速器、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就是：(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)脱水程序时，洗衣电机不通电，脱水电机通电，转子车t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。洲轴单向轴承图3-1方案三传动简图与结构图其优缺点为：(1)优点重量集中在中心因而不需要装置平

10、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。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传动方案二机电一体化课程设计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,以实现洗衣与脱水。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

11、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,使离合弹簧处于“合” 的状态。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:(1) 优点制造成本与制造精度相对较低,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,而正就是这种“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与噪音;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与制造难度、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与原理作详细分析。4. 传动系统的设计计算4、 1 减速离合器的结构与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, 故洗涤与脱水转速相同。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, 但主要结构与工作原理基本相同。目前应用最为

13、广泛的有两种：单向轴承式减速离合器与带制动式减速离合器基本结构(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l与脱I法人轴2-w一带轮4一方健著自用第3一帧检4 *小 手 一挂曳另一理同滑针轴承9 一倒攀鹏量申卜配 IQf剩车槌H . 17一艺离国 门一支胡14 国合霹朴盥15一剃军，海 |&一利车离17 |字幅变 出一股水岫 内一支撑架 如一嬴合奈 "一拄杆水轴18。输人轴1的下端加工成四方形，与之相配的带轮3与离合套20的内 孔也就是方形。离合套20与带轮3被螺母2固定在输人轴1上，由于方轴与方 孔的紧密配合，从而带轮3、输

14、入轴I与离 合套20联成了一体。输入轴1的上端加工 成齿形花键，与行星减速器的中心轮内孔 配合联接。用离合蛛轮丁作原理图I一方理哥合用黄 2一期羯书3一辣轴4一旗轮I槽5一裱肌输入轴1的外部就是脱水轴18。在衣 服洗涤时，脱水轴静止不转；而洗涤2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 就是由方丝离合弹簧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与离台套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 20与脱水轴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

15、3的转动 由离合套20传递到脱水轴18,这就就是“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 就就是“离”时的洗涤状态。实现弹簧旋松的机构就是棘轮棘爪装置，图8就是其工作原理简图。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就是单向滚针轴承部件，它的内圈与脱水轴18相接触，它的外 圈与齿轮轴承座过盈配合成一体，齿轮轴承座嵌在支撑架19中，支撑架用螺栓 与离合器外罩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S 单向津FI青合器作云克雷

16、I支撑架？山贽闲而罩小律另行持基小“软士林：一般*第一个方向自由旋转。单向滚针轴 承就是滚针轴承产品领域中一种 科技含量较高的产品，具结构紧 凑，径向截面小。因为其外圈工作 面就是楔形.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与十宁 轴套17等组

17、成了脱水轴18的刹车装置。十字轴套17用两颗紧定螺钉与脱水 轴18固定在一起，刹车盘16又与十字轴套17用螺栓固定在一起，所以刹车盘 16与脱水轴18联成了一体。刹车装置外罩9安装在脱水轴18上，为间隙配合,图 睡速器筑构图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，具下端固定在离合器外罩上，它的上端则嵌在拉杆 21的一个方孔中， 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、刹车带以及刹 车装置外罩

18、9都将一起顺时针旋转。刹车装置外罩 9在顺时针旋转过程中，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与刹车盘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与减速器底盖10用螺钉紧固在一起，再安装在法盘12上，法兰盘12与脱水轴2通过锁紧块13固定在一

19、 起，因为法兰盘12与脱水桶相联接，所以减速器外罩8、减速器底盖10、法兰 盘12与脱水桶成一整体。减速器底盖 10有上、下两个止口，从而保证了减速 器与脱水轴2安装时的同心度。对行星减速器来说，输入轴1就是动力的传入 轴，其花键端插人中心轮11的内孔中。行星轮4具有4个，与中心轮11以及内 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

20、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l 在脱水时就是 顺时针旋转的, 由于摩擦力的 作用，方丝离 合弹簧3将会 越抱越紧。这脱水作状出不意图.一大带职 工一高合管 为一疔皇离金界第 4-就能 5一脱水坳 6-拾人地 7-单向潦tl帕承 力一利&我百 9 一法治盘 2一超速器 IIs

21、ift 此一内桶 13一当因弹引 14一外桶 15雷对期 十一刹车把簧 日一离台相外军 呼一睛瓜样脱水轴5就 与离合套2联 在一起，跟随 大带轮1 一起机电一体化课程设计做高速运转。由于此时脱水轴5 做顺时针运动, 与单向滚针轴承7 的运动方向一致 , 因此单向滚针轴承7 对它的运动无限制。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就是一样的, 即波轮与脱水桶以等速旋转, 保证了脱水桶内的

22、衣物不会发生拉伤。脱水状态传动路线就是：电动机-小带轮-大带轮lf输入轴6f离合套2 -方丝离合弹簧3f脱水轴5f法兰盘9f内桶12。由于电动机输出转速只经 带轮一级减速.所以内桶车$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 , 这时离合套只就是随输入轴空转。大带轮1 带动输入轴6 转动 , 经行星减速器减速

23、后, 带动波轮轴11 转动 , 实现洗涤功能。输入轴至波轮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, 带动波轮轴与波轮转动。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。洗涤状态传动路线就是：电动机-小带轮-大带轮1-输入轴6f中心轮 -行星轮-行星架f波轮轴11f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。1一大徘轮

24、33坦离合弹簧一.楠轮5一脱水耙6输入如丁一华向灌针辕雀K-剌布装置* 一法士席1。一脸逐野11 一注轮轴”一内确】3一素固骡嗣：4外桶15一密封圈】6一刹车招箕17道合器外罩IX做爪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碑工猊下零部衅工作状态一、r.作情祝零解利株液粒转向洗般时针漂建冏针脱 水陋时.排水晦国帙斯电断电通电,吼山杆将劲典1以。电网演t轴承丽貌木箱一起旋转制冲脱水泄闽脱水机一温旋转= 1 ,颖煦与魏骈薜以神人棘轮的跖三才石修就轮衣后猾青 台牌黄就松方向铁畴一个饰度，敕加拈向岫心埼瓜晚陶it舱，弹簧回利到自囹旋紧状意芝更高台呼警厥柳轮俄校弁固定.制据台充分腐在

25、自由加展状恚，甥玷晚里加淀鬓叁国合 多匕鼐到转请需知的存用离介建因与空扃作眸背内杼些旋大.曲剧令妾中转方他廛者弹黄被旋策随离皆因拓用剧年祀餐他貌冽军区需邺量幡方向,小超和用技拉杆常引或松,对患军曩外用不起作用传激情见带轮一输入轴一行星减速器一波轮情一破枪带轮一向合套一方也雪合音贤一脱木轴一4、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、带传动设计、 行星减速器设计等。1、方案设计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

26、持平衡，可将排水电磁阀与排水管与 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150mm左右,在此范围内选择合适的一级降速传动比与采用带轮传动2、基本参数的选择目前洗衣机洗衣量、电动机功率、内筒直径等基本参数，大多数企业就是 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 1370r/min 。3、V带传动设计计算因为V带传动允许的传动比较大，结构较紧凑，在同样的张力下，

27、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nl 1370，=于筋79（1）计算功率匕：由于载荷变动小，因此取工作情况系数0Pm = QP = °、18k"(2)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Z型(3)带轮的基准直径"的与""：初选小带轮的基准直径”阳，查机械设计 手册新版第14-1

28、3页表14、1-17b,选取%1=56mm,大于丫带轮 的最小基准直径册所的要求50mm大带轮的基准直径外a 为：剧2=码、9x 56mm = 106、4mm ,查机械设计手册新版第14-23页表14、1-18圆整为%2 = 106mm(4)验算带的速度v江 M 56 X 1370二 60 x 1000-m/5 = 4、02m/s60 x1000f普通V带的最大速度 小=2530m/.故满足要求 (5)中心距a与带的基准长度 与|0、73dl + 与* < % < 2(% + 观2)112. 7 <a0 < 322根据洗衣机桶体的安装尺寸，初取, = "Omm

29、 ,基准长度:=2口0 +彳(壮山+4盘)+71(106 -S6)24 x 150=5 5 9仃1?71=2 X 150 +-X (56 + 106)查机械设计手册新版第14-12页表14、1-15,选取与559相近的 标准带的长度4,为560mm则实际中心距为:!|LdLd560 -559q a： 与 十一- =150 H= 150, 5mm在安装时，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)主动轮上的包角啊£ = 180° -%厂%X 57. 30 =160、96* A 120* (7)带的根数z:长度系数"工、包角系数*口、单根V带

30、基本额定功率0口、单根V带额定功率增量&P。查机械设计手册新版第14-13页表14、1-17b 、14-11 页表 14、1-15 与表 14、1-13,取Pg0、18*广0、94、=95、0、16吐 AP() = 0. 02kW7 , = ,=. 一(/ + &PJKK - (0、16 + 0, 02) x0A 95 x 0, 94 一 八取 z=1。(8)带的预紧力7: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：=5001 | + qjzv y 0、18 /2、5121=500'77|一】)+

31、°' 口6*4、02 N = 36, 8N (9)带传动作用在轴上的力尸工：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。(1)洗涤状态传动比洗涤输入轴与波轮的传动比为：一 B 720心而二4(2)初选中心轮与内齿圈齿数洗涤时中心轮旋转，内齿圈静止，中心轮与行星架的传动比叮

32、*按以下公式计算：初选中心轮齿数以二19，由上式计算的内齿圈齿数 为二57(3)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 勺为：zb 一 勺 57- 19最终确定中心轮齿数 盯为19,内齿圈齿数勺为57,行星齿轮齿数中为19,实际传动比”融为4,洗衣机转速为180r/min 。6、棘爪与棘轮机构设计机电一体化课程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的出水口位置, 则排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与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

33、入棘轮棘齿高度的三分之二，脱水时棘爪脱离棘轮1、5mmz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与进水阀, 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与污水溢出 , 有利于漂清。全自动洗衣机水位开关一般有三档水位控制, 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

34、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。当才S内水量达到30L时，软管内的空气被压缩, 产生空气压力F1,当F1>P1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, 橡皮阀与阀体组成。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

35、由线圈、磁轭、静铁芯、衔铁与 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:电延证C水漪(a)断电关闭(b)通电开启1、金属过滤网2、阀座3、导磁铁座4、线圈5、小弹簧6、铁芯7、小橡胶塞8、 塑料盘9橡胶阀图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。进水电磁阀实物图与结构图如图 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。实

36、物图过滤网橡胶限流垫导管塑料导阀结构图图5-2进水电磁阀实物图与结构图进水电磁阀基本结构主要由一个螺管电磁铁与橡胶阀构成。 其工作原理就 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就是由排水阀座1、橡胶阀2、内外弹簧3与4、导套5与阀盖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

37、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接帆另一端与导套5的基座接触，外弹簧4处在压缩 变形状态。结构如下图：12345678910 II1、排水阀座2、排水阀门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、刹车扭簧伸出端图5-3排水系统结构图电磁铁有交流与直流两种，电脑式全自动洗衣机一般米用直流电磁铁，本机电一体化课程设计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与洗涤时, 排水

38、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, 使制动装置处于非制动状态（ 脱水状态） 。另一方面随着拉杆 7 的左端离开导套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40N。5、 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与排水时的压力状况就是压力开关检测的。当洗衣机工作在洗涤程序

39、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:机电一体化课程设计1、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、料盘10、橡月$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 推动橡胶膜与塑料盘，推动动簧片中的内动簧片向上移动，压力

40、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NCt公共触点COMB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COMB速断开，常闭触点 NC与公共触点CO飒合，从而改变控制电路的通断。其中动簧片的结构如下如：图5-5动簧片结构旋转水位开关的旋钮选择水位，就就是旋转凸轮，通过改变压力开关凸轮

41、 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。(1)水位开关实物图开关连接孔(2)水位开关结构示意图图5-6水位开关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就是4位或8位的单片机。常用的单片机型号有：Intel 公司的MCS-48t MCS-51系歹;NEC公司的仙COM-87 与p pd7500系列;Motorola 公司的MC680舔列;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该单片机就是ATME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

42、序 存储器以及128字节的RAW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程序框图初始化-黠认强洗方式和标准程序机电一体化课程设计6、 3 控制程序设计#include <reg52、 h>/*逻辑说明*/采用反逻辑,以 0 表示有效,以1 表示无效/typedef unsigned int uint;typedef bit bool;typedef unsigned char uchar;#define biaozhun_flag 0#define jingji_f

43、lag1#define dandu_flag2#define paishui_flag3/*I/0/标准工作程序/经济工作程序/单独工作程序/排水工作程序*/*I/O 口分配 */sbit biaozhun=P0A0;/标准工作程序选择sbit jingji=P0A1;/经济工作程序选择sbit dandu=P0A2;/单独工作程序选择sbit paishui=P0A3;/排水工作程序选择*输入工作程序按钮分配/*/强、弱洗涤功能选择按钮,水位开关,盖开关 , 启动 /暂停按钮/强、弱选择按钮sbit qiangruo_pin= P0A4;sbit shuiwei_pin =P0A5；sbit

44、 gai_pin =P0A6;/* 启动 /停止按钮sbit qiting_pin = P3A3;sbit jixu_pin =P0A7;/水位开关/盖开关*/启动/暂停开关/继续开关/*输出I/O 口分配强 =0; 弱 =1;INT1占用外部中断INT0*/*sbitbiaozhunledsbitsbitjingji_led danduledsbitpaishui_led四种工作状态指示灯=P1A0;=P1A1;=P1A2;=P1A3;/* 强、弱洗涤状态指示灯sbit qiangxi_led sbit ruoxiled=P1A4;P1A5;/* 洗涤、漂洗状态指示灯sbit xidiled

45、sbit piaoxi_ledP1A6;=P1A7;/* 脱水指示灯,报警指示灯sbit tuoshuiledsbit baojing_ledP2A0;P2A1;*/标准工作状态指示灯/经济工作状态指示灯/单独工作状态指示灯/排水工作状态指示灯*/强洗指示灯/弱洗指示灯*/洗涤指示灯/漂洗指示灯*/脱水指示灯/报警蜂鸣器/* 电动机控制*/sbit motor_zheng_pin =P2A2;sbit motor_fan_pin =P2A3;/电动机正转/电动机反转/* 进水、排水阀门控制sbit jinshui_pin sbit paishui_pin /*=P2A4;=P2A5;定义全局变

46、量*/进水阀控制/排水阀控制ucharboolchengxumodel_flag;qiangruo_flag;bool start_flag;bool pause_flag;/*函数申明*/工作程序变量/强 =0; 弱 =1;/开始=0; 未开始=1;/暂停=0; 未暂停=1;*/*void delay_s(uint);void delay_ms(uint);/*延时程序*/秒延时/毫秒延时电机控制程序*/void motor_zheng(uint zheng);void motor_fan(uint fan);void motor_ting(uint ting);/电机正转zheng 秒/电

47、机反转fan 秒/电机停 ting 秒/* n个单独步骤*/void jin_shui();void pai_shui();void tuo_shui();void xidi();void piaoxi();void baojing();void baojing_no();void finished();/*4/进水/排水/脱水/洗涤/漂洗/报警/报警停/程序执行通知已经完成种工作程序*/void biaozhun_chengxu();void jingji_chengxu();void dandu_chengxu();void paishui_chengxu();/*初始化函数/标准程序/经

48、济程序/单独程序/排水程序*/void initial();/*按键扫描函数*/uchar keyscan();void gai_open();void qiangruo_select();void chengxumodel_select();/*头文件导入/按键扫描函数/翻盖处理函数/强、弱洗涤模式选择/工作程序模式选择*/#include <xiyiji 、 h>/* 逻辑说明*/采用反逻辑,以0 表示有效,以 1 表示无效/*/*延时程序延时秒程序*/*/void delay_s(uint time)uint i;uchar j;while(time-)for(j=0;j<100;j+)/1sfor(i=0;i<1250;i+);/10ms/*延时毫秒程序*/void