1 波 輪 式 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 機(jī) 電 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 一 、 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 任 務(wù) ： 設(shè) 計(jì) 一 種 波 輪 式 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 的 機(jī) 電 系 統(tǒng) ， 要 求 最 大洗 衣 質(zhì) 量 為 3.8kg， 內(nèi) 桶 直 徑 為 400mm， 洗 衣 轉(zhuǎn) 速 約 為 140 200r min， 脫 水 轉(zhuǎn) 速 約 為 700 800r min。 要 求 具 有 自 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 水 位 、根 據(jù) 衣 服 種 類 設(shè) 定 洗 滌 模 式 、 自 動(dòng) 進(jìn) 水 、 排 水 和 自 動(dòng) 脫 水 等 功 能 。 二 、 波 輪 式 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 的 總 體 結(jié) 構(gòu) 目 前 在 我 國 生 產(chǎn) 的 洗 衣 機(jī) 中 ， 波 輪 式 洗 衣 機(jī) 占 了 80 以 上 。早 期 生 產(chǎn) 的 波 輪 式 洗 衣 機(jī) 波 輪 較 小 ， 直 徑 都 在 165 185mm之 間 ，轉(zhuǎn) 速 為 320 500r min。 現(xiàn) 在 基 本 都 是 大 波 輪 洗 衣 機(jī) ， 其 中 又 以碟 形 波 輪 應(yīng) 用 最 廣 ， 波 輪 直 徑 約 為 300mm， 轉(zhuǎn) 速 約 為 120 300rmin。 一 般 來 說 ， 波 輪 式 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 具 有 洗 滌 、 脫 水 、 水 位 自 動(dòng) 控制 ， 以 及 根 據(jù) 不 同 衣 物 選 擇 洗 滌 方 式 和 洗 滌 時(shí) 間 等 基 本 功 能 ， 其 結(jié) 構(gòu) 主 要 由 洗 滌 和 脫 水 系 統(tǒng) 、 進(jìn) 排 水 系 統(tǒng) 、 電 動(dòng) 機(jī) 和 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 、 電 氣控 制 系 統(tǒng) 、 支 承 機(jī) 構(gòu) 等 5大 部 分 組 成 ， 如 圖 1所 示 。 2圖 1 3 三 、 進(jìn) 水 、 排 水 系 統(tǒng)全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 的 進(jìn) 、 排 水 系 統(tǒng) 主 要 由 進(jìn) 水 電 磁 閥 、 排 水 電 磁 閥和 水 位 開 關(guān) 等 組 成 。 1.水 位 開 關(guān) 水 位 開 關(guān) 又 稱 壓 力 開 關(guān) 。 洗 衣 機(jī) 洗 滌 桶 進(jìn) 水 時(shí) 的 水 位 和 洗 滌桶 排 水 時(shí) 的 狀 況 是 由 壓 力 開 關(guān) 檢 測 的 。 當(dāng) 洗 衣 機(jī) 工 作 在 洗 絳 或 漂洗 程 序 時(shí) ， 若 桶 內(nèi) 無 水 或 水 量 不 夠 ， 壓 力 開 關(guān) 則 發(fā) 出 供 水 信 號(hào) 。當(dāng) 水 位 達(dá) 到 設(shè) 定 位 置 時(shí) ， 壓 力 開 關(guān) 將 發(fā) 出 關(guān) 閉 水 源 的 信 號(hào) 。 微 電腦 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 工 作 在 排 水 程 序 時(shí) ， 若 排 水 系 統(tǒng) 有 故 障 ， 水 位 開關(guān) 則 發(fā) 出 排 水 系 統(tǒng) 受 阻 信 號(hào) 。 (1)結(jié) 構(gòu) 波 輪 式 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 上 使 用 最 多 的 水 位 開 關(guān) 是 空 氣壓 力 式 ， 其 結(jié) 構(gòu) 如 圖 2所 示 。 這 類 壓 力 開 關(guān) 按 其 功 能 可 大 致 分 為 氣壓 傳 感 裝 置 、 控 制 裝 置 及 觸 點(diǎn) 開 關(guān) 三 部 分 。 氣 壓 傳 感 裝 置 由 氣 室 11、 橡 膠 膜 10、 塑 料 盤 9、 頂 心 6等 組 成 ；控 制 裝 置 由 壓 力 彈 簧 4、 導(dǎo) 套 2、 調(diào) 壓 螺 釘 3、 杠 桿 l和 凸 輪 5等 組 成 ； 觸 點(diǎn) 開 關(guān) 由 動(dòng) 簧 片 8、 開 關(guān) 小 彈 簧 7、 動(dòng) 靜 觸 點(diǎn) 組 成 ， 其 中 公 共 觸 點(diǎn)COM和 常 閉 觸 點(diǎn) NC組 成 動(dòng) 斷 觸 點(diǎn) ， 公 共 觸 點(diǎn) COM和 常 開 觸 點(diǎn) NO組 成 動(dòng)合 觸 點(diǎn) 。 動(dòng) 簧 片 8是 由 鈹 青 銅 板 制 成 ， 其 結(jié) 構(gòu) 如 圖 3所 示 。 4圖 2 5 在 內(nèi) 動(dòng) 簧 片 和 外 動(dòng) 簧 片 的 a、 b點(diǎn) 安 裝一 個(gè) 小 彈 簧 ， 即 圖 2中 的 開 關(guān) 小 彈 簧 7。c點(diǎn) 為 內(nèi) 動(dòng) 簧 片 的 力 驅(qū) 動(dòng) 點(diǎn) ， 位 于 頂 心和 塑 料 盤 的 軸 心 線 上 。 圖 3 動(dòng) 簧 片 結(jié) 構(gòu) (2)工 作 原 理 當(dāng) 水 注 入 內(nèi) 桶 時(shí) ， 氣 章 很 快 被 封 閉 。 隨 著 水 位 上升 ， 封 閉 在 氣 室 內(nèi) 的 空 氣 壓 力 也 不 斷 提 高 ， 壓 力 經(jīng) 軟 管 12傳 到 水 位開 關(guān) 氣 室 11， 水 位 開 關(guān) 氣 室 ll內(nèi) 的 空 氣 壓 力 向 上 推 動(dòng) 橡 膠 膜 10和 塑料 盤 9， 推 動(dòng) 動(dòng) 簧 片 8中 的 內(nèi) 動(dòng) 簧 片 向 上 移 動(dòng) ， 壓 力 彈 簧 4被 壓 縮 。 當(dāng)注 水 到 了 選 定 水 位 時(shí) ， 此 時(shí) 內(nèi) 動(dòng) 簧 片 移 動(dòng) 到 預(yù) 定 的 力 平 衡 位 置 ， 開關(guān) 小 彈 簧 7將 拉 動(dòng) 外 動(dòng) 簧 片 ， 并 產(chǎn) 生 一 個(gè) 向 下 的 推 力 ？ ， 使 開 關(guān) 的 常 閉觸 點(diǎn) NC與 公 共 觸 點(diǎn) COM迅 速 斷 開 ， 常 開 觸 點(diǎn) NO與 公 共 觸 點(diǎn) COM閉 合 ，從 而 發(fā) 出 關(guān) 閉 水 源 信 號(hào) 。 排 水 時(shí) ， 當(dāng) 水 位 下 降 到 規(guī) 定 的 復(fù) 位 水 位 時(shí) ， 水 位 產(chǎn) 生 的 壓 力 減小 ， 壓 力 彈 簧 4回 復(fù) 伸 長 ， 推 動(dòng) 頂 心 6， 使 動(dòng) 簧 片 8中 的 內(nèi) 動(dòng) 簧 片 向 下移 動(dòng) ， 當(dāng) 移 動(dòng) 到 預(yù) 定 的 力 平 穩(wěn) 位 置 時(shí) ， 開 關(guān) 小 彈 簧 7對(duì) 外 動(dòng) 簧 片 產(chǎn) 生 一 個(gè) 向 上 的 推 力 ， 使 開 關(guān) 的 常 開 觸 點(diǎn) N0與 公 共 觸 點(diǎn) COM迅 速 斷 開 ， 常閉 觸 點(diǎn) NC與 公 共 觸 電 C0M閉 合 ， 從 而 改 變 控 制 電 路 的 通 斷 。 6 2.進(jìn) 水 電 磁 閥(1)結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 水 電 磁 閥 也 稱 為 進(jìn) 水 閥 或 注 水 閥 ， 其 結(jié) 構(gòu) 如 圖 4所 示 。 圖 4 7 (2)工 作 原 理 電 磁 閥 線 圈 4斷 電 時(shí) ， 鐵 心 6在 自 重 和 小 彈 簧 5作用 下 下 壓 ， 使 鐵 心 6下 端 的 小 橡 膠 塞 7堵 住 泄 壓 孔 B， 此 時(shí) 如 果 有 水進(jìn) 入 進(jìn) 水 腔 I， 水 便 由 加 壓 孔 A進(jìn) 入 控 制 腔 ， 使 控 制 腔 內(nèi) 水 壓 逐漸 增 大 ， 最 終 使 橡 膠 閥 9緊 壓 在 出 水 管 的 上 端 口 上 ， 將 閥 關(guān) 閉 。 同時(shí) 因 鐵 心 6上 面 空 間 與 控 制 腔 相 通 ， 控 制 腔 內(nèi) 水 壓 的 增 大 還會(huì) 使 鐵 心 6上 面 空 間 氣 體 壓 強(qiáng) 增 大 導(dǎo) 致 橡 膠 閥 9更 緊 地 壓 在 泄 壓 孔B上 ， 增 加 了 閥 關(guān) 閉 的 可 靠 性 。 當(dāng) 進(jìn) 水 電 磁 閥 線 罔 4通 電 后 ， 產(chǎn) 生 的 電 磁 吸 力 將 鐵 心 6向 上 吸起 ， 泄 壓 孔 B被 打 開 。 控 制 腔 內(nèi) 的 水 迅 速 從 泄 壓 孔 B中 流 入 出 水管 ， 同 時(shí) 經(jīng) 加 壓 孔 A流 人 控 制 腔 的 水 又 進(jìn) 行 補(bǔ) 充 。 但 由 于 加 壓 孔A比 泄 壓 孔 B小 ， 使 控 制 腔 內(nèi) 的 壓 力 迅 速 下 降 。 當(dāng) 控 制 腔 中 的水 壓 降 到 低 于 進(jìn) 水 腔 I水 壓 時(shí) ， 橡 膠 閥 9被 進(jìn) 水 腔 I中 的 水 向 上 推 開 ，水 從 進(jìn) 水 腔 直 接 進(jìn) 入 出 水 管 ， 進(jìn) 而 流 人 盛 水 桶 。 水 到 位 后 ， 由 水位 開 關(guān) 切 斷 進(jìn) 水 電 磁 閥 線 圈 4的 電 源 ， 進(jìn) 水 閥 重 新 關(guān) 閉 。 8 3.排 水 電 磁 閥 排 水 電 磁 閥 由 電 磁 鐵 與 排 水 閥 組 成 ， 如 圖 5所 示 。 電 磁 鐵 和 排水 閥 是 兩 個(gè) 獨(dú) 立 的 部 件 ， 兩 者 之 間 以 電 磁 鐵 拉 桿 聯(lián) 接 起 來 。 圖5 9 (1)結(jié) 構(gòu) 排 水 閥 是 由 排 水 閥 座 1、 橡 膠 閥 2、 內(nèi) 外 彈 簧 3與 4、 導(dǎo) 套 5和 閥蓋 6等 組 成 。 排 水 閥 門 采 用 橡 膠 材 料 制 成 ， 內(nèi) 有 一 個(gè) 由 硬 質(zhì) 塑 料 制 作 的 導(dǎo) 套 5。導(dǎo) 套 5內(nèi) 裝 有 內(nèi) 彈 簧 3， 它 一 端 卡 在 導(dǎo) 套 左 邊 槽 口 ， 另 一 端 鉤 掛 在 電 磁 鐵 拉 桿 7上 ，內(nèi) 彈 簧 3處 于 拉 緊 狀 態(tài) 。 在 導(dǎo) 套 5外 裝 有 一 個(gè) 外 彈 簧 4， 它 的 剛 度 比 內(nèi) 彈 簧 3小 ,它 的 一 端 與 閥 蓋 6接 觸 另 一 端 與 導(dǎo) 套 5的 基 座 接 觸 外 彈 簧 4處 在 壓 縮 變 形 狀 態(tài) 。 電 磁 鐵 有 交 流 和 直 流 兩 種 ， 機(jī) 械 式 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 一 般 采 用 交 流 電 磁 鐵 ， 而電 腦 式 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 一 般 采 用 直 流 電 磁 鐵 。 交 流 電 磁 鐵 的 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 如 表 1所示 ， 直 流 電 磁 鐵 的 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) 如 表 2所 示 。 2 10 (2)工 作 原 理 洗 衣 機(jī) 處 在 進(jìn) 水 和 洗 滌 時(shí) ， 排 水 閥 處 于 關(guān) 閉狀 態(tài) 。 此 時(shí) 主 要 由 外 彈 簧 4把 橡 膠 閥 2緊 壓 在 排 水 閥 座 1的 底 部 。 排 水 時(shí) ， 排 水 電 磁 鐵 通 電 工 作 ， 銜 鐵 13被 吸 入 ， 牽 動(dòng) 電 磁 鐵拉 桿 7。 由 于 拉 桿 7位 移 ， 在 它 上 面 的 擋 套 16撥 動(dòng) 制 動(dòng) 裝 置 的 剎 車扭 簧 伸 出 端 17， 使 制 動(dòng) 裝 置 處 于 非 制 動(dòng) 狀 態(tài) (脫 水 狀 態(tài) )。 另 一 方面 隨 著 電 磁 鐵 拉 桿 7的 左 端 離 開 導(dǎo) 套 5， 外 彈 簧 4被 壓 縮 ， 使 排 水閥 門 打 開 正 常 排 水 時(shí) ， 橡 膠 閥 2離 開 排 水 閥 座 l密 封 面 的 距 離 應(yīng) 不小 于 8mm， 排 水 電 磁 鐵 的 牽 引 力 約 為 40N。 四 、 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 及 其 工 作 原 理 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 主 要 由 電 動(dòng) 機(jī) 、 減 速 離 臺(tái) 器 組 成 。 套 桶 式 全 自 動(dòng) 洗 衣機(jī) 使 用 一 臺(tái) 電 動(dòng) 機(jī) 來 完 成 洗 滌 和 脫 水 工 作 。 洗 滌 時(shí) ， 波 輪 轉(zhuǎn) 速 較 低(140 200r/min)； 而 脫 水 時(shí) ， 脫 水 桶 轉(zhuǎn) 速 較 高 (約 800r min)。 因此 ， 要 對(duì) 電 動(dòng) 機(jī) 1370r min的 輸 出 轉(zhuǎn) 速 進(jìn) 行 減 速 處 理 ， 以 適 應(yīng) 兩 項(xiàng)工 作 的 不 同 要 求 ， 這 主 要 由 洗 衣 機(jī) 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 來 完 成 ， 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的工 作 示 意 如 圖 6所 示 。 111.電 動(dòng) 機(jī) 的 技 術(shù) 參 數(shù) 電 動(dòng) 機(jī) 是 整 個(gè) 洗 衣 機(jī) 工 作 的 動(dòng) 力 來 源 。 我 國 現(xiàn) 階 段 生 產(chǎn) 的 套 桶式 洗 衣 機(jī) 大 多 采 用 的 是 電 容 運(yùn) 轉(zhuǎn) 式 電 動(dòng) 機(jī) ， 產(chǎn) 品 遵 循 中 華 人 民 共 和國 機(jī) 械 行 業(yè) 標(biāo) 準(zhǔn) JB T3758-1996 家 用 洗 衣 機(jī) 用 電 動(dòng) 機(jī) 通 用 技 術(shù) 條件 。 目 前 常 用 的 電 容 運(yùn) 轉(zhuǎn) 式 電 動(dòng) 機(jī) 技 術(shù) 參 數(shù) 如 表 3所 示 。 12 3 2.減 速 離 合 器 的 結(jié) 構(gòu) 和 工 作 原 理 早 期 設(shè) 計(jì) 的 小 波 輪 全 自 動(dòng) 洗 農(nóng) 機(jī) 的 離 合 器 沒 有 減 速 功 能 ， 故 洗 滌 和 脫 水 轉(zhuǎn) 速 相 同 。 新型 大 波 輪 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 的 離 合 器 都 具 有 洗 滌 減 速 功 能 ， 稱 為 減 速 離 合 器 ， 其 種 類 很 多 ， 但主 要 結(jié) 構(gòu) 和 工 作 原 理 基 本 相 同 。 目 前 應(yīng) 用 最 為 廣 泛 的 有 兩 種 ： 單 向 軸 承 式 減 速 離 合 器 與 帶制 動(dòng) 式 減 速 離 合 器 。 13 1)基 本 結(jié) 構(gòu) 離 合 器 主 要 結(jié) 構(gòu) 如圖 7(1)(2)所 示 。 離 合 器中 部 有 兩 根 軸 ： 輸 入 軸 l和 脫 水 軸 l8。 輸 人 軸 1的下 端 加 工 成 四 方 形 ， 與 之相 配 的 帶 輪 3和 離 合 套 20的 內(nèi) 孔 也 是 方 形 。 離 合 套20和 帶 輪 3被 螺 母 2固 定 在輸 人 軸 1上 ， 由 于 方 軸 與方 孔 的 緊 密 配 合 ， 從 而 帶輪 3、 輸 入 軸 I和 離 合 套20聯(lián) 成 了 一 體 。 輸 入 軸 1的 上 端 加 工 成 齒 形 花 鍵 ， 和 行 星 減 速 器 的 中 心 輪 內(nèi) 孔 配 合 聯(lián) 接 。 (1)單 向 軸 承 式 減 速 離 合 器 圖7(1) 147(2) 15 輸 入 軸 l的 外 部 是 脫 水 軸 18。 在 衣 服 洗 滌 時(shí) ， 脫 水 軸 靜 止 不 轉(zhuǎn) ；而 洗 滌 結(jié) 束 后 ， 脫 水 軸 應(yīng) 將 帶 輪 3的 高 轉(zhuǎn) 速 直 接 傳 遞 給 脫 水 桶 ， 完成 脫 水 功 能 。 這 種 轉(zhuǎn) 換 功 能 是 由 方 絲 離 合 彈 簧 4完 成 的 。 方 絲 離 合彈 簧 的 形 狀 呈 錐 形 ， 上 端 幾 圈 的 直 徑 比 下 端 略 小 一 些 。 由 于 脫 水軸 18和 離 臺(tái) 套 20的 外 徑 比 方 絲 離 合 彈 簧 的 內(nèi) 徑 略 大 ， 在 自 由 狀 態(tài)時(shí) ， 方 絲 離 合 彈 簧 就 抱 緊 在 離 合 套 20和脫 水 軸 18的 外 壁 上 。 當(dāng) 帶 輪 帶 動(dòng) 離 合 套向 彈 簧 旋 緊 方 向 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 通 過 方 絲 離 合彈 簧 就 將 帶 輪 3的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 由 離 合 套 20傳 遞到 脫 水 軸 18， 這 就 是 “ 合 ” 時(shí) 的 脫 水 狀 態(tài) 。在 洗 滌 時(shí) ， 可 以 將 方 絲 離 合 彈 簧 向 反 方向 旋 松 ， 使 其 內(nèi) 徑 變 大 ， 從 而 與 離 合 套20脫 離 接 觸 ， 這 就 是 “ 離 ” 時(shí) 的 洗 滌 狀 態(tài) 。實(shí) 現(xiàn) 彈 簧 旋 松 的 機(jī) 構(gòu) 是 棘 輪 棘 爪 裝 置 ，圖 8是 其 工 作 原 理 簡 圖 。 方 絲 離 合 彈 簧下 端 的 彈 簧 卡 2卡 在 棘 輪 3的 內(nèi) 槽 中 ， 通 過 棘 爪 5的 擺 動(dòng) 使 棘 輪 3轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 從 而 帶 動(dòng)方 絲 離 合 彈 簧 向 旋 松 方 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 8 16 圖 7中 的 8是 單 向 滾 針 軸 承 部 件 ， 它 的 內(nèi) 圈 與 脫 水 軸 18相 接 觸 ，它 的 外 圈 與 齒 輪 軸 承 座 過 盈 配 合 成 一 體 ， 齒 輪 軸 承 座 嵌 在 支 撐 架 19中 ， 支 撐 架 用 螺 栓 和 離 合 器 外 罩 14固 定 在 一 起 。 在 單 向 滾 針 軸 承 8的 作 用 下 ， 脫 水 軸 l8只 能 向 一 個(gè) 方 向 自 由 旋 轉(zhuǎn) 。 單 向 滾 針 軸 承 是 滾針 軸 承 產(chǎn) 品 領(lǐng) 域 中 一 種 科 技 含 量 較 高 的 產(chǎn) 品 ， 其 結(jié) 構(gòu) 緊 湊 ， 徑 向 截面 小 。 因 為 其 外 圈 工 作 面 是 楔 形 所 以 只 允 許 一 個(gè) 方 向 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 可以 起 到 單 向 離 合 器 的 作 用 。 洗 衣 機(jī) 單 向 滾 針 離 合 器 的 工 作 原 理 如 圖 所 示 ， 它 由 帶 楔 形 面 的外 圈 7以 及 利 用 保 持 架 3隔開 的 一 系 列 滾 針 6組 成 ，軸 承 直 接 套 在 脫 水 軸 5上 。當(dāng) 脫 水 軸 5順 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ，滾 針 落 入 楔 形 槽 的 大 端 中 ，此 時(shí) 脫 水 軸 可 順 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動(dòng) ；而 當(dāng) 脫 水 軸 逆 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ，滾 針 則 卡 緊 在 楔 彤 槽 的 小 端 處 ， 這 時(shí) 脫 水 軸 將 無 法轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 9 17 在 圖 7中 ， 剎 車 裝 置 外 罩 9、 剎 車 扭 簧 lO、 剎 車 帶 15、 剎 車 盤 16和 十 寧 軸 套 17等 組 成 了 脫 水 軸 18的 剎 車 裝 置 。 十 字 軸 套 17用 兩 顆 緊定 螺 釘 和 脫 水 軸 18固 定 在 一 起 ， 剎 車 盤 16又 和 十 字 軸 套 17用 螺 栓 固定 在 一 起 ， 所 以 剎 車 盤 16和 脫 水 軸 18聯(lián) 成 了 一 體 。 剎 車 裝 置 外 罩 9安 裝 在 脫 水 軸 18上 ， 為 間 隙 配 合 ， 它 對(duì) 脫 水 軸 的 作 用 由 剎 車 扭 簧 10控 制 。 剎 車 扭 簧 10套 裝 在 剎 車 裝 置 外 罩 9的 外 圓 上 ， 其 下 端 固 定 在離 合 器 外 罩 上 ， 它 的 上 端 則 嵌 在 拉 桿 21的 一 個(gè) 方 孔 中 ， 由 排 水 電 磁鐵 帶 動(dòng) 拉 桿 控 制 其 狀 態(tài) 。 洗 滌 時(shí) ， 排 水 電 磁 鐵 斷 電 ， 剎 車 扭 簧 處 于自 由 旋 緊 的 狀 態(tài) 。 當(dāng) 脫 水 軸 18順 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 由 于 剛 性 剎 車 帶 15緊緊 抱 住 剎 車 盤 16， 而 其 一 端 又 卡 在 剎 車 裝 置 外 罩 9的 方 槽 中 ， 所 以剎 車 盤 、 剎 車 帶 以 及 剎 車 裝 置 外 罩 9都 將 一 起 順 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) ?。 剎 車 裝 置外 罩 9在 順 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) 過 程 中 ， 剎 車 扭 簧 10將 被 迅 速 旋 緊 ， 強(qiáng) 大 的 摩 擦力 使 剎 車 裝 置 外 罩 9無 法 動(dòng) 作 ， 此 時(shí) 剎 車 帶 15和 剎 車 盤 16將 發(fā) 生 劇 烈摩 擦 ？ ， 對(duì) 脫 水 軸 18產(chǎn) 生 制 動(dòng) 作 用 ， 防 止 脫 水 桶 產(chǎn) 生 跟 轉(zhuǎn) 現(xiàn) 象 。 在 脫水 時(shí) ， 排 水 閥 通 電 ， 排 水 電 磁 鐵 帶 動(dòng) 拉 桿 使 剎 車 扭 簧 處 于 放 松 狀 態(tài) 。由 于 剎 車 裝 置 外 罩 9在 順 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) 過 程 中 ， 與 旋 松 的 剎 車 扭 簧 之 間 可 以 自 由 滑 動(dòng) ， 剎 車 不 起 作 用 ， 因 此 剎 車 裝 置 外 罩 9、 剎 車 盤 16、 剎 車帶 15都 將 與 脫 水 軸 18一 起 高 速 旋 轉(zhuǎn) ， 完 成 脫 水 功 能 。 9如何跟16 17 18聯(lián)系的 1810 19 行 星 減 速 器 結(jié) 構(gòu) 如 圖 10所 示 。 減 速 器 外 罩 8和 減 速 器 底 蓋 10用螺 釘 緊 固 在 一 起 ， 再 安 裝 在 法 蘭 盤 12上 ， 法 蘭 盤 12和 脫 水 軸 2通 過鎖 緊 塊 13固 定 在 一 起 ， 因 為 法 蘭 盤 12和 脫 水 桶 相 聯(lián) 接 ， 所 以 減 速 器外 罩 8、 減 速 器 底 蓋 10、 法 蘭 盤 12和 脫 水 桶 成 一 整 體 。 減 速 器 底 蓋10有 上 、 下 兩 個(gè) 止 口 ?， 從 而 保 證 了 減 速 器 和 脫 水 軸 2安 裝 時(shí) 的 同 心 度 。對(duì) 行 星 減 速 器 來 說 ， 輸 入 軸 1是 動(dòng) 力 的 傳 入 軸 ， 其 花 鍵 端 插 人 中 心 輪l1的 內(nèi) 孔 中 。 行 星 輪 4其 有 4個(gè) ， 與 中 心 輪 11以 及 內(nèi) 齒 圈 6相 嚙 合 。 內(nèi)齒 圈 6通 過 其 圓 周 槽 卡 在 減 速 器 底 蓋 10上 ， 與 之 聯(lián) 成 一 體 。 行 星 輪 通過 銷 軸 5安 裝 在 行 星 架 7上 ， 當(dāng) 行 星 輪 繞 中 心 輪 公 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 將 帶 動(dòng) 行 星架 一 起 旋 轉(zhuǎn) 。 波 輪 軸 9兩 端 都 加 工 成 齒 形 花 鍵 ， 其 下 端 與 行 星 架 7聯(lián)接 ， 上 端 與 波 輪 相 聯(lián) ， 從 而 使 波 輪 以 低 速 旋 轉(zhuǎn) 洗 滌 衣 物 。 2)工 作 原 理 脫 水 狀 態(tài) 減 速 離 合 器 脫 水 時(shí) 的 狀 態(tài) 及 裝 配 戈 系 如 圖 11所 示 ，脫 水 狀 態(tài) 下 ， 排 水 電 磁 鐵 通 電 吸 合 ， 牽 引 拉 桿 移 動(dòng) 約 13mm， 使 排水 閥 開 啟 。 拉 桿 在 帶 動(dòng) 閥 門 開 啟 的 同 時(shí) ， 一 方 面 撥 動(dòng) 旋 松 剎 車 彈 簧 ， 使 其 松 開 剎 車 裝 置 外 罩 ， 這 時(shí) 剎 車 盤 隨 脫 水 軸 5一 起 轉(zhuǎn) 動(dòng) ，剎 車 不 起 作 用 ； 另 一 方 面 又 推 動(dòng) 撥 叉 旋 轉(zhuǎn) ， 致 使 棘 爪 18脫 開 棘 輪4， 棘 輪 被 放 松 ， 方 絲 離 合 彈 簧 3在 自 身 的 作 用 力 下 回 到 自 由 旋 緊 20 狀 態(tài) ， 這 時(shí) 也 就 抱 緊了 離 合 套 2。 大 帶 輪 l在 脫 水 時(shí) 是 順 時(shí) 針 旋轉(zhuǎn) 的 ， 由 于 摩 擦 力 的作 用 ， 方 絲 離 合 彈 簧3將 會(huì) 越 抱 越 緊 。 這 樣脫 水 軸 5就 和 離 合 套 2聯(lián) 在 一 起 ， 跟 隨 大 帶輪 1一 起 做 高 速 運(yùn) 轉(zhuǎn) 。由 于 此 時(shí) 脫 水 軸 5做 順時(shí) 針 運(yùn) 動(dòng) ， 和 單 向 滾針 軸 承 7的 運(yùn) 動(dòng) 方 向 一致 ， 因 此 單 向 滾 針 軸承 7對(duì) 它 的 運(yùn) 動(dòng) 無 限制 。 由 于 脫 水 軸 5通 過鎖 緊 塊 與 法 蘭 盤 9聯(lián) 接 ， 而 內(nèi) 桶 12與 行 星 減 速 器10均 固 定 在 法 蘭 盤 9上 ， 11 21 所 以 脫 水 軸 5帶 動(dòng) 內(nèi) 桶 12以 及 減 速 器 內(nèi) 齒 圈 的 轉(zhuǎn) 速 ， 與 輸 入 軸 帶 動(dòng)減 速 器 中 心 輪 的 轉(zhuǎn) 速 相 同 ， 這 樣 致 使 行 星 輪 無 法 自 轉(zhuǎn) 而 只 能 公 轉(zhuǎn) ，從 而 行 星 架 的 轉(zhuǎn) 速 與 脫 水 軸 是 一 樣 的 ， 即 波 輪 與 脫 水 桶 以 等 速 旋 轉(zhuǎn) ，保 證 了 脫 水 桶 內(nèi) 的 衣 物 不 會(huì) 發(fā) 生 拉 傷 。 脫 水 狀 態(tài) 傳 動(dòng) 路 線 是 ： 電 動(dòng) 機(jī) 小 帶 輪 大 帶 輪 l 輸 入 軸 6離 合 套 2 方 絲 離 合 彈 簧 3 脫 水 軸 5 法 蘭 盤 9 內(nèi) 桶 12。 由 于 電 動(dòng)機(jī) 輸 出 轉(zhuǎn) 速 只 經(jīng) 帶 輪 一 級(jí) 減 速 所 以 內(nèi) 桶 轉(zhuǎn) 速 較 高 ， 約 680 800r min。 洗 滌 狀 態(tài) 如 圖 12所 示 ， 洗 滌 狀 態(tài) 下 ， 排 水 電 磁 鐵 斷 電 ， 排 水閥 關(guān) 閉 ， 拉 桿 復(fù) 位 。 這 時(shí) 剎 車 扭 簧 16被 恢 復(fù) 到 自 然 旋 緊 狀 態(tài) ， 扭 簧抱 緊 剎 車 裝 置 外 罩 ， 剎 車 裝 置 8起 作 用 ； 同 時(shí) 撥 叉 回 轉(zhuǎn) 復(fù) 位 ， 棘 爪18伸 入 棘 輪 4， 將 棘 輪 撥 過 一 個(gè) 角 度 ， 方 絲 離 合 彈 簧 3被 旋 松 ， 其 下端 與 離 臺(tái) 套 2脫 離 ， 這 時(shí) 離 合 套 只 是 隨 輸 入 軸 空 轉(zhuǎn) 。 大 帶 輪 1帶 動(dòng) 輸入 軸 6轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 經(jīng) 行 星 減 速 器 減 速 后 ， 帶 動(dòng) 波 輪 軸 11轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 實(shí) 現(xiàn) 洗 滌功 能 。 輸 入 軸 至 波 輪 軸 的 傳 動(dòng) 稱 為 二 級(jí) 減 速 ， 其 工 作 過 程 為 ： 輸 人 軸 通 過 中 心 輪 驅(qū) 動(dòng) 行 星 輪 ， 行 星 輪 既 繞 自 己 的 軸 自 轉(zhuǎn) 又 沿 著 內(nèi) 齒 圈繞 輸 人 軸 公 轉(zhuǎn) ， 因 為 行 星 輪 固 定 在 行 星 架 上 ， 所 以 行 星 輪 的 公 轉(zhuǎn) 也 22 將 帶 動(dòng) 行 星 架 轉(zhuǎn) 動(dòng) ；行 星 架 以 花 鍵 孔 與波 輪 軸 下 端 的 花 鍵相 聯(lián) 接 ， 帶 動(dòng) 波 輪軸 和 波 輪 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 行星 減 速 器 的 減 速 比i計(jì) 算 公 式 為 ： i=1+內(nèi) 齒 圈 齒 數(shù) 中 心輪 齒 數(shù) 。 洗 滌 狀 態(tài) 傳 動(dòng) 路 線是 ： 電 動(dòng) 機(jī) 小 帶 輪 大 帶 輪 l 輸 入 軸 6 中心 輪 行 星 輪 行 星 架 波 輪 軸 11 波 輪 。 其 間 ， 電 動(dòng) 機(jī) 輸 出 轉(zhuǎn) 速 經(jīng) 帶輪 一 級(jí) 減 速 后 ， 再 經(jīng) 減 速比 約 為 4的 行 星 減 速 器 減速 ， 所 以 轉(zhuǎn) 速 約 為 140200r min。 12 23 對(duì) 于 洗 衣 機(jī) 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 三 種 工 作 情 況 ， 各 零 部 件 工 作 狀 態(tài) 如 表 所 示 。 4 24 內(nèi) 桶 跟 轉(zhuǎn) 現(xiàn) 象 的 解 決 洗 滌 時(shí) 防 止 內(nèi) 桶 出 現(xiàn) 跟 轉(zhuǎn) 是 設(shè) 計(jì) 中 一個(gè) 非 常 重 要 的 問 題 。 洗 滌 時(shí) ， 波 輪 將 傳 動(dòng) 力 矩 傳 遞 給 水 和 洗 滌 物 ，而 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 水 和 洗 滌 物 又 將 轉(zhuǎn) 矩 傳 遞 給 內(nèi) 桶 。 因 此 ， 內(nèi) 桶 如 果 不 固 定或 固 定 不 可 靠 ， 就 要 隨 之 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 這 就 是 跟 轉(zhuǎn) 現(xiàn) 象 。 洗 滌 時(shí) ， 內(nèi) 桶 跟轉(zhuǎn) 現(xiàn) 象 將 減 弱 洗 滌 效 果 并 對(duì) 洗 衣 機(jī) 不 利 ， 所 以 要 防 止 山 桶 出 現(xiàn) 跟 轉(zhuǎn) 。因 為 內(nèi) 桶 和 脫 水 軸 是 連 成 一 體 的 ， 所 以 只 要 將 脫 水 軸 可 靠 固 定 ， 就可 使 內(nèi) 桶 不 跟 轉(zhuǎn) 。 為 此 除 了 剎 車 裝 置 外 ， 在 脫 水 軸 上 還 安 裝 有 單向 滾 針 軸 承 ， 其 工 作 原 理 如 圖 9所 示 。 13 當(dāng) 波 輪 逆 時(shí) 針 方 向 旋 轉(zhuǎn) 時(shí) ， 內(nèi) 桶 有逆 時(shí) 針 方 向 跟 轉(zhuǎn) 的 傾 向 ， 這 時(shí) 與 內(nèi) 桶 成一 體 的 脫 水 軸 被 單 向 滾 針 軸 承 卡 住 ， 不能 轉(zhuǎn) 動(dòng) ， 所 以 內(nèi) 桶 也 就 不 能 轉(zhuǎn) 動(dòng) 。 但 在波 輪 順 時(shí) 針 力 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 單 向 滾 針 軸 承允 許 轉(zhuǎn) 動(dòng) 的 方 向 與 之 致 ， 所 以 對(duì) 脫 水 桶沒 有 制 動(dòng) 作 用 。 當(dāng) 波 輪 順 時(shí) 針 方 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 內(nèi) 桶 有順 時(shí) 針 方 向 跟 轉(zhuǎn) 的 傾 向 ， 這 時(shí) 自 然 狀 態(tài)的 剎 車 扭 簧 將 被 旋 緊 ， 緊 緊 抱 住 剎 車 裝剎 車 帶 兩 端 在 哪 ？ 25 置 外 罩 的 軸 端 ， 相 互 之 間 產(chǎn) 生 足 夠 的 摩 擦 力 使 兩 者 成 為 一 整 體 。 剎車 裝 置 外 罩 的 順 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) 摩 擦 力 將 剎 車 帶 拉 緊 ， 剎 車 帶 對(duì) 剎 車 盤 轉(zhuǎn)動(dòng) 產(chǎn) 生 摩 擦 阻 力 ， 這 樣 就 阻 止 了 內(nèi) 桶 跟 轉(zhuǎn) 。 剎 車 裝 置 工 作 原 理 如 圖13所 示 。 綜 合 所 述 ， 當(dāng) 波 輪 逆 時(shí) 針 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 依 靠 單 向 滾 針 軸 承 來 防 止 內(nèi)桶 跟 轉(zhuǎn) ； 當(dāng) 波 輪 順 時(shí) 針 方 向 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí) ， 依 靠 剎 車 裝 置 來 防 止 內(nèi) 桶 跟 轉(zhuǎn) 。 脫 水 過 程 中 突 然 打 開 洗 衣 機(jī) 上 蓋 ， 排 水 電 磁 鐵 失 電 ， 方 絲 離 合彈 簧 恢 復(fù) 到 洗 滌 狀 態(tài) ， 由 于 脫 水 是 順 時(shí) 針 旋 轉(zhuǎn) ， 剎 車 扭 簧 將 抱 緊 ，剎 車 裝 置 起 作 用 ， 剎 車 帶 將 使 內(nèi) 桶 迅 速 制 動(dòng) 。 (2)帶 制 動(dòng) 式 減 速 離 合 器 （ 略 ） 五 、 機(jī) 械 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 波 輪 式 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 內(nèi) 容 較 多 ， 但 大 多數(shù) 零 部 件 可 以 選 用 無 需 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) ， 一 般 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 主 要 有 ： 方 案 設(shè) 計(jì) 、電 動(dòng) 機(jī) 選 用 、 帶 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 、 行 星 減 速 器 設(shè) 計(jì) 等 。 1.方 案 設(shè) 計(jì) 波 輪 式 洗 衣 機(jī) 常 用 布 局 為 輸 入 軸 布 置 在 內(nèi) 桶 的 中 心 處 ， 整 個(gè) 傳動(dòng) 系 統(tǒng) 基 本 上 同 軸 布 置 ， 電 動(dòng) 機(jī) 只 能 偏 置 一 邊 ， 為 了 保 持 平 衡 ， 可 26 將 排 水 電 磁 閥 和 排 水 管 與 電 動(dòng) 機(jī) 對(duì) 稱 布 置 ， 必 要 時(shí) 可 加 平 衡 塊 。 根據(jù) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 中 給 出 的 內(nèi) 桶 直 徑 為 400mm， 則 外 桶 直 徑 約 為 470mm， 電動(dòng) 機(jī) 軸 與 洗 滌 輸 入 軸 之 間 中 心 距 只 能 為 150mm左 右 在 此 范 罔 內(nèi) 選 擇合 適 的 一 級(jí) 降 速 傳 動(dòng) 比 和 采 用 帶 輪 傳 動(dòng) 。 2.基 本 參 數(shù) 的 選 擇 目 前 洗 衣 機(jī) 的 洗 衣 量 、 電 動(dòng) 機(jī) 功 率 、 內(nèi) 桶 直 徑 等 基 本 參 數(shù) ， 大多 數(shù) 企 業(yè) 是 通 過 實(shí) 驗(yàn) 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 選 用 的 。 表 5是 目 前 常 用 的 波 輪 式 全自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 基 本 參 數(shù) 情 況 ， 可 供 設(shè) 計(jì) 時(shí) 參 考 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 要 求 最 大 洗 衣 量 為 3.8kg， 參 照 表 5選 用 電 動(dòng) 機(jī) 功率 為 180w， 電 動(dòng) 機(jī) 滿 載 時(shí) 轉(zhuǎn) 速 為 1370r min。 27 3. V帶 傳 動(dòng) 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 因 為 V帶 傳 動(dòng) 允 許 的 傳 動(dòng) 比 較 大 ， 結(jié) 構(gòu) 較 緊 湊 ， 在 同 樣 的 張 力下 ， V帶 傳 動(dòng) 較 平 帶 傳 動(dòng) 能 產(chǎn) 生 更 大 的 摩 擦 力 ， 所 以 這 里 選 用 了 最常 用 的 V帶 作 為 第 一 級(jí) 降 速 。 參 照 表 6， 初 步 選 定 電 動(dòng) 機(jī) 功 率 P為 l80W， 洗 衣 轉(zhuǎn) 速 為 180r/min，脫 水 轉(zhuǎn) 速 為 720r/min， 則 傳 動(dòng) 比 為： (1)計(jì) 算 功 率 Pca 由 于 載 荷 變 動(dòng) 小 ， 因 此 取 工 作 情 況 系 數(shù)K A=1.0， Pca=KAP=0.18kW。 (2)選 擇 帶 型 根 據(jù) 小 帶 輪 轉(zhuǎn) 速 為 1370r/min， 以 及 小 帶 輪 安 裝尺 寸 的 大 概 范 圍 ， 選 取 普 通 V帶 Z型 (見 圖 14)。 (3)帶 輪 的 基 準(zhǔn) 直 徑 d1和 d2 初 選 小 帶 輪 的 基 準(zhǔn) 直 徑 dd1查 表 6和表 7， 選 取 dd1=55mm， 大 于 V帶 輪 的 最 小 基 準(zhǔn) 直 徑 ddmin的 要 求 50mm。 大 帶 輪 的 基 準(zhǔn) 直 徑 dd2為 ：dd2=idd1=l.9 55=104.5mm， 按 表 6圓 整 為 dd2=106mm。 2814 29 67 30 (4)驗(yàn) 算 帶 的 速 度 v 普 通 V帶 的 最 大 帶 速 vmax=25 30m s， 故 滿 足 要 求 。 (5)中 心 距 a和 帶 的 基 準(zhǔn) 長 度 Ld 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 112.7a0322根 據(jù) 洗 衣 機(jī) 桶 體 的 安 裝 尺 寸 ， 初 取 a0=140mm， 基 準(zhǔn) 長 度 ： Ld =2a0+( /2)(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0 =2 140+( /2)(55+106)+(106-55) 2/(4 140)mm =538mm 查 表 8選 取 和 538mm相 近 的 標(biāo) 準(zhǔn) 帶 的 長 度 Ld為 560mm， 則 實(shí) 際 中心 距 為 ： a a0+(Ld-Ld )/2=140+(560-538)/2=151mm 在 安 裝 時(shí) ， 在 結(jié) 構(gòu) 上 要 保 持 V帶 有 一 定 的 張 緊 力 ， 安 裝 中 心 距會(huì) 略 有 所 變 化 。 31 8 (6)主 動(dòng) 輪 上 的 包 角 1 1=180o-(dd2-dd1)/a 57.5o=160.6o 120o (7)帶 的 根 數(shù) z 長 度 系 數(shù) KL、 包 角 系 數(shù) K 、 單 根 V帶 基 本 額 定功 率 P 、 單 根 V帶 額 定 功 率 增 量 P0查 表 8、 表 9、 表 10和 表 11， 取KL=0.94、 K =0.95、 P0=0.16kW、 P0=0.02kW。 32 910 33 11 取 z=1。 (8)帶 的 預(yù) 緊 力 F0 V帶 單 位 長 度 的 質(zhì) 量 q查 表 l2得 q=0.06kg m，單 根 V帶 所 需 的 預(yù) 緊 力 為 ： 34 12 (9)帶 傳 動(dòng) 作 用 在 軸 上 的 力 FL： 4.帶 輪 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 帶 輪 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 可 參 考 有 關(guān) 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 于 冊(cè) 或 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 教 材 。 5.行 星 減 速 器 設(shè) 計(jì) 已 知 洗 衣 轉(zhuǎn) 速 為 180r min， 脫 水 轉(zhuǎn) 速 為 720r min。 由 于 脫 水時(shí) 行 星 減 速 器 中 心 輪 與 內(nèi) 齒 圈 順 時(shí) 針 等 速 旋 轉(zhuǎn) ， 故 中 心 輪 與 行 星 架的 傳 動(dòng) 比 為 l， 波 輪 與 內(nèi) 桶 順 時(shí) 針 等 速 旋 轉(zhuǎn) ， 因 此 由 洗 滌 狀 態(tài) 來 進(jìn) 行 行 星 減 速 器 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 。 35 (1)洗 滌 狀 態(tài) 傳 動(dòng) 比 洗 滌 輸 入 軸 與 波 輪 的 傳 動(dòng) 比 為 ： (2)初 選 中 心 輪 和 內(nèi) 齒 圈 齒 數(shù) 洗 滌 時(shí) 中 心 輪 旋 轉(zhuǎn) ， 內(nèi) 齒 圈 靜 止 ，中 心 輪 與 行 星 架 的 傳 動(dòng) 比 按 以 下 公 式 計(jì) 算 ： 初 選 中 心 輪 齒 數(shù) zA=19， 由 上 式 計(jì) 算 得 內(nèi) 齒 圈 齒 數(shù) zB=57。 (3)計(jì) 算 行 星 輪 齒 數(shù) 由 于 洗 衣 機(jī) 工 作 扭 矩 不 大 ， 選 擇 齒 輪 模數(shù) 為 1mm， 如 選 4個(gè) 行 星 輪 對(duì) 稱 布 置 ， 則 可 計(jì) 算 出 行 星 齒 輪 齒 數(shù) 為 ： 最 終 確 定 中 心 輪 齒 數(shù) z A為 19， 內(nèi) 齒 圈 齒 數(shù) zB為 57， 行 星 齒 輪 齒數(shù) zx為 19， 實(shí) 際 傳 動(dòng) 比 iBAX為 4， 洗 衣 轉(zhuǎn) 速 為 l80r min。 36 6.棘 爪 與 棘 輪 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 由 于 外 桶 尺 寸 已 定 (因 內(nèi) 桶 直 徑 已 知 )， 在 方 案 設(shè) 計(jì) 時(shí) 初 定 位 于外 桶 底 部 的 出 水 口 位 置 ， 則 排 水 電 磁 閥 銜 鐵 中 心 與 出 水 口 中 心 位 于同 一 直 線 上 。 根 據(jù) 選 定 的 排 水 電 磁 閥 的 行 程 和 初 定 的 棘 輪 頂 圓 直 徑來 設(shè) 計(jì) 棘 爪 機(jī) 構(gòu) 。 要 求 在 洗 滌 時(shí) ， 棘 爪 要 伸 人 棘 輪 棘 齒 高 度 的 三 分之 二 ， 脫 水 時(shí) 棘 爪 脫 離 棘 輪 l.5mm以 上 。 棘 爪 與 棘 輪 機(jī) 構(gòu) 的 詳 細(xì) 設(shè) 計(jì)可 參 考 相 關(guān) 書 籍 。 六 、 控 制 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 電 腦 式 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 上 使 用 的 微 控 制 器 主 要 是 4位 或 8位 的 單 片機(jī) 。 本 例 中 控 制 電 路 的 微 控 制 器 選 用 MCS-5l系 列 的 單 片 機(jī) AT89C2051， 該 單 片 機(jī) 是 AT-MEL公 司 8位 單 片 機(jī) 系 列 產(chǎn) 品 之 一 ， 內(nèi) 含 2K字 節(jié)可 反 復(fù) 擦 寫 的 程 序 存 儲(chǔ) 器 以 及 128字 節(jié) 的 RAM單 元 ， 具 有 15條 可 編 程控 制 的 I O線 ， 5個(gè) 中 斷 觸 發(fā) 源 ， 其 指 令 與 MCS-51系 列 完 全 兼 容 。選 用 AT89C205l作 CPU， 可 使 洗 衣 機(jī) 的 控 制 電 路 大 大 簡 化 。 37 1.全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 的 功 能 要 求 (1)強(qiáng) 、 弱 洗 滌 功 能 要 求 強(qiáng) 洗 時(shí) ， 正 、 反 轉(zhuǎn) 驅(qū) 動(dòng) 時(shí) 間 各 為 4s，間 歇 時(shí) 間 為 1s； 弱 洗 時(shí) ， 正 、 反 轉(zhuǎn) 驅(qū) 動(dòng) 時(shí) 間 各 為 3s， 間 歇 時(shí) 間 為 2s。 (2)4種 洗 衣 工 作 程 序 即 標(biāo) 準(zhǔn) 程 序 、 經(jīng) 濟(jì) 程 序 、 單 獨(dú) 程 序 和 排水 程 序 。 1)標(biāo) 準(zhǔn) 程 序 動(dòng) 作 順 序 是 ： “ 進(jìn) 水 洗 滌 或 漂 洗 排 水 脫 水 ” ，如 此 循 環(huán) 三 次 。 每 循 環(huán) 一 次 ， 洗 滌 或 漂 洗 時(shí) 間 比 上 一 循 環(huán) 同 一 環(huán) 節(jié)減 少 2min， 也 即 ： 第 一 循 環(huán) 內(nèi) 的 洗 滌 時(shí) 間 定 為 6min， 第 二 循 環(huán) 內(nèi) 的漂 洗 時(shí) 間 減 為 4min， 第 三 循 環(huán) 內(nèi) 的 漂 洗 時(shí) 間 減 為 2min； 排 水 時(shí) 間 采用 動(dòng) 態(tài) 時(shí) 間 法 確 定 脫 水 時(shí) 間 規(guī) 定 為 2min。 2)經(jīng) 濟(jì) 程 序 與 標(biāo) 準(zhǔn) 程 序 一 樣 ， 只 是 循 環(huán) 次 數(shù) 定 為 二 次 。 3)單 獨(dú) 程 序 是 “ 進(jìn) 水 洗 滌 (規(guī) 定 為 6min) 結(jié) 束 (留 水 不 排 不 脫 )” 。 4)排 水 程 序 是 “ 排 水 脫 水 結(jié) 束 ” ， 時(shí) 間 確 定 與 上 述 程 序 相 應(yīng)環(huán) 節(jié) 相 同 。 (3)進(jìn) 、 排 水 系 統(tǒng) 故 障 自 動(dòng) 診 斷 功 能 洗 衣 機(jī) 在 進(jìn) 水 或 排 水 過 程中 ， 若 在 一 定 的 時(shí) 間 范 圍 內(nèi) 進(jìn) 水 或 排 水 未 能 達(dá) 到 預(yù) 定 的 水 位 ， 就 說 明 進(jìn) 、 排 水 系 統(tǒng) 有 故 障 ， 此 故 障 由 控 制 系 統(tǒng) 檢 測 后 通 過 相 應(yīng) 程 序 發(fā)出 報(bào) 警 信 號(hào) ， 提 醒 操 作 者 進(jìn) 行 人 工 排 除 。 38 (4)脫 水 期 間 安 全 保 護(hù) 和 防 振 動(dòng) 功 能 脫 水 期 間 若 打 開 機(jī) 蓋 ，洗 衣 機(jī) 就 會(huì) 立 即 停 止 脫 水 操 作 ； 若 出 現(xiàn) 衣 物 纏 繞 引 起 脫 水 桶 重 心偏 移 而 不 平 衡 ， 洗 衣 機(jī) 電 會(huì) 自 動(dòng) 停 止 脫 水 ， 以 免 振 動(dòng) 過 大 ， 待 人工 處 理 后 恢 復(fù) 工 作 。 (5)間 歇 驅(qū) 動(dòng) 方 式 脫 水 期 間 采 取 間 歇 驅(qū) 動(dòng) 方 式 ， 以 便 節(jié) 能 。本 系 統(tǒng) 要 求 驅(qū) 動(dòng) 5s， 停 止 2s， 間 歇 期 間 靠 慣 性 力 使 脫 水 桶 保 持 高速 旋 轉(zhuǎn) 。 (6)暫 停 功 能 不 管 洗 衣 機(jī) 工 作 在 什 么 狀 態(tài) ， 當(dāng) 按 下 暫 停 鍵 時(shí) ，洗 衣 機(jī) 必 須 立 即 停 止 工 作 ， 待 起 動(dòng) 鍵 按 下 后 ， 洗 衣 機(jī) 又 能 按 原 來所 選 擇 的 工 作 方 式 繼 續(xù) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 。 (7)聲 光 顯 示 功 能 洗 衣 機(jī) 各 種 工 作 方 式 的 選 擇 和 各 種 工 作 狀態(tài) 均 伴 有 聲 、 光 提 示 或 顯 示 。 2.硬 件 電 路 設(shè) 計(jì) 洗 衣 機(jī) 需 要 控 制 的 工 作 部 件 主 要 有 進(jìn) 水 閥 、 排 水 閥 和 電 動(dòng) 機(jī) 。進(jìn) 、 排 水 閥 僅 有 開 啟 和 關(guān) 閉 兩 種 狀 態(tài) ， 電 動(dòng) 機(jī) 則 有 正 轉(zhuǎn) 、 反 轉(zhuǎn) 、停 止 三 種 狀 態(tài) 。 根 據(jù) 功 能 要 求 和 AT89C2051芯 片 的 性 能 特 點(diǎn) ， 設(shè) 計(jì)出 洗 衣 機(jī) 的 電 氣 控 制 電 路 如 圖 所 示 。 39 電 路 中 選 用 AT89C2051的 P1.0 P1.3共 4根 I 0線 通 過 4塊 SPlllO型 固 態(tài) 繼 電 器 ， 分 別 直 接 驅(qū) 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 的 進(jìn) 水 閥 、 排 水 閥 ， 以 及 電 動(dòng)機(jī) 的 正 、 反 轉(zhuǎn) 。 SPlll0是 一 種 交 流 固 態(tài) 繼 電 器 ， 內(nèi) 置 發(fā) 光 二 極 管 和光 觸 發(fā) 雙 向 可 控 給 硅 ， 10 50mA輸 人 電 流 即 可 使 雙 向 可 控 硅 完 全 導(dǎo)通 ， 輸 出 端 通 態(tài) 電 流 為 3A(平 均 值 )， 浪 涌 電 流 15A(不 重 復(fù) )。 選 用交 流 固 態(tài) 繼 電 器 ， 既 簡 化 了 電 路 ， 又 使 強(qiáng) 、 弱 電 完 全 隔 離 ， 保 證 了主 板 的 安 全 。 圖 中 的 74LS05為 反 相 器 ， 用 做 中 間 緩 沖 器 ， 其 中 4個(gè) 通 道 分 別驅(qū) 動(dòng) 4個(gè) SPl110固 態(tài) 繼 電 器 ， 另 外 兩 個(gè) 通 道 用 于 驅(qū) 動(dòng) 指 示 燈 LED5和LED6。 圖 中 的 74LSl39為 雙 “ 2-4” 譯 碼 器 ， 選 用 它 可 解 決 CPU中 I 0線數(shù) 量 不 足 的 問 題 ,從 功 能 要 求 可 知 ， 洗 衣 機(jī) 有 4種 洗 衣 工 作 程 序 ，需 要 用 4種 不 同 的 顯 示 來 加 以 區(qū) 別 。 74LSl39只 要 CPU的 P3.0和 P3.l兩 根 線 即 可 提 供 4種 不 同 顯 示 的 驅(qū) 動(dòng) 。 其 邏 輯 關(guān) 系 是 ： P3.0、 P3.l為 “ 11” 時(shí) ， LEDl亮 ， 指 示 標(biāo) 準(zhǔn) 程 序 ； 為 “ 10” 時(shí) ， LED2亮 ， 指 示 經(jīng) 濟(jì)程 序 ； 為 “ 0I” 時(shí) ,LED3亮 ， 指 示 單 獨(dú) 程 序 ； 為 “ 00” 時(shí) ， LED4亮 ， 指 示 排 水 程 序 。 40 洗 衣 機(jī) 的 暫 停 功 能 (暫 停 鍵 S6)、 安 全 保 護(hù) 與 防 振 功 能 (蓋 開 關(guān)S3)均 采 用 中 斷 方 式 處 理 。 這 兩 個(gè) 中 斷 分 別 對(duì) 應(yīng) CPU的 外 部 中 斷 0(P3.2腳 )和 外 部 中 斷 1(P3.3腳 )。 中 斷 請(qǐng) 求 信 號(hào) 通 過 TC4013BP雙 D觸 發(fā) 器 的 兩 個(gè) Q端 ， 分 別 加 到 CPU的 P3.2和 P3.3， 并 由 觸 發(fā) 器 鎖 存 ，直 到 CPU響 應(yīng) 結(jié) 束 為 止 。 開 蓋 (安 全 保 護(hù) )或 不 平 衡 (防 振 動(dòng) )中 斷 信號(hào) (都 會(huì) 引 起 蓋 開 關(guān) S3的 閉 合 )， 通 過 由 v1和 v2組 成 的 反 相 器 送 至TC4013BP的 CLK端 ， 經(jīng) 觸 發(fā) 器 的 Q端 加 到 CPU的 P3.3。 為 了 充 分 利 用 CPU的 I O口 線 ， P3.4和 P3.5采 用 分 時(shí) 復(fù) 用 技 術(shù) ，每 根 線 具 有 兩 個(gè) 功 能 。 在 洗 衣 機(jī) 未 進(jìn) 入 工 作 狀 態(tài) 或 洗 衣 機(jī) 處 于 暫 停狀 態(tài) 期 間 ， P3.4為 輸 入 線 ， 用 于 監(jiān) 測 起 動(dòng) 鍵 的 狀 態(tài) ； 當(dāng) 起 動(dòng) 鍵 按 下時(shí) ， 洗 衣 機(jī) 即 進(jìn) 入 工 作 狀 態(tài) 或 從 暫 停 狀 態(tài) 恢 復(fù) 到 原 來 的 工 作 狀 態(tài) ；當(dāng) 洗 衣 機(jī) 暫 停 導(dǎo) 致 CPU響 應(yīng) 中 斷 時(shí) ， P3.4為 輸 出 線 ， 待 中 斷 處 理 完畢 時(shí) ， 由 P3.4發(fā) 信 將 D觸 發(fā) 器 輸 出 的 中 斷 請(qǐng) 求 信 號(hào) 撤 銷 。 在 洗 衣 機(jī)進(jìn) 水 或 排 水 期 間 ， P3.5被 用 做 輸 入 線 ， 用 于 監(jiān) 測 水 位 開 關(guān) 狀 態(tài) ， 為CPU提 供 洗 衣 機(jī) 的 水 位 信 息 ； 在 洗 衣 機(jī) 高 速 脫 水 期 間 ， 當(dāng) 發(fā) 生 開 蓋 或不 平 衡 導(dǎo) 致 CPU響 應(yīng) 中 斷 時(shí) ， P3.5為 輸 出 線 ， 待 中 斷 處 理 結(jié) 束 后 ， 由 P3.5發(fā) 信 將 D觸 發(fā) 器 輸 出 的 中 斷 請(qǐng) 求 信 號(hào) 撤 銷。 41 CPU的 P3.7用 于 驅(qū) 動(dòng) 蜂 鳴 器 發(fā) 出 各 種 報(bào) 警 聲 音 。 CPU的 第 4、 第 5腳 外 接 6MHz的 晶 振 。 第 l腳 通 過 10 F電 解 電 容 接 到 +5V電 源 ， 可 實(shí) 現(xiàn)上 電 自 動(dòng) 復(fù) 位 ， S7為 強(qiáng) 制 復(fù) 位 鍵 。 洗 衣 機(jī) 的 強(qiáng) 、 弱 洗 滌 可 通 過 S1鍵 進(jìn) 行 循 環(huán) 選 擇 。 Sl鍵 還 具 有 第二 功 能 ， 即 當(dāng) 洗 衣 機(jī) 發(fā) 生 故 障 轉(zhuǎn) 入 報(bào) 警 程 序 后 ， 按 下 S1鍵 可 以 退 出報(bào) 警 狀 態(tài) ， 回 到 初 始 待 命 狀 態(tài) 。 洗 衣 工 作 程 序 可 通 過 S2鍵 循 環(huán) 選 擇 。 洗 衣 機(jī) 的 工 作 狀 態(tài) 可 通 過 LED7 LED9進(jìn) 行 顯 示 。 脫 水 期 間 ， 系統(tǒng) 在 響 應(yīng) 開 蓋 或 不 平 衡 中 斷 后 ， CPU采 取 軟 件 查 洵 的 方 式 ， 通 過 Pl.6腳 對(duì) 蓋 開 關(guān) 進(jìn) 行 監(jiān) 測 ， 以 確 定 洗 衣 機(jī) 是 否 繼 續(xù) 進(jìn) 行 脫 水 操 作 。 3.控 制 程 序 設(shè) 計(jì) 根 據(jù) 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 的 功 能 要 求 ， 設(shè) 計(jì) 控 制 系 統(tǒng) 的 程 序 流 程 如 圖15所 示 。 42圖 15 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 控 制 系 統(tǒng) 的 程 序 流 程