波轮式全自动洗衣机的传动机构设计

1绪论

课题研究目的及意义

（1）对大学所学的知识进行综合性的运用，加深对机械设计课程和其它有关选修课程的熟悉及在生产实践中的应用。

（2）掌握波轮式洗衣机传动机构设计的一般方式，了解和熟悉波轮式洗衣机的工作原理，对传动零件进行设计计算，锻炼正确独立的设计思想和分析问题、解决问题的能力，专门是整体设计和计算的能力。

（3）通过了解设计波轮式洗衣机的传动结构，了解国内波轮式洗衣机进展现状，锻炼了计算、查阅工具书、电脑画图、机械设计等能力，培育波轮式洗衣机的大体技术。

（4） 通过对波轮式洗衣机的研究并查阅了解多种制图软件，熟练掌握及操作制图软件CAD，利用已掌握的机械制图技术完成波轮式洗衣机传动结构的设计。

（5）通过查阅波轮式洗衣机的相关资料，能够对洗衣机行业的进展有新的熟悉。

波轮式全自动洗衣机的研究现状和进展趋势

随着社会科学技术水平的不断提高，家用电器也取得了迅速进展，洗衣机是人们日常生活中常见的一种家电，已经成为人们生活中不可缺少的一部份。市场上的洗衣机有波轮式洗衣机，滚筒式洗衣机，搅拌式洗衣机。其中波轮式洗衣机

是在洗衣机的桶底装有一个圆盘波轮。在波轮的带动下，桶内水流形成了时而右旋时而左旋的涡流，带动衣物随着旋转翻转，如此就可以将衣物上的脏东西清除掉。

进入二十世纪八十年代后，出现了新型波轮设计和新型水流方式：波轮在桶的底部，水流方式一般为正向旋转一至三秒，停零点一至一秒，再反向旋转一至三秒，再停零点一至一秒，这和旧式水流大不一样，这种方式也是连年的研究功效，有利于各因素之间的平衡，兼顾了洗涤率、磨损率、缠绕状况、洗涤均匀度等因素。

波轮式洗衣机的最大长处是，洗衣速度要比滚筒式洗衣机的速度快得多。 波轮式洗衣机凭借着它结构比较简单，维修方便，洗净率高等长处，已经进入了千家万户。目前我国生产的洗衣机中波轮式洗衣机占其中的大多数，增强对波轮式洗衣机的研究显得尤其重要。本文主要针对波轮式洗衣机的传动机构进行设计与研究。

洗衣机的用途是洗干净衣服，可否洗干净衣服则与洗衣机的洗涤运动、水的状态、洗涤剂的成份及用量和洗衣服的时刻紧密相关，如何使上述因素有个最佳的组合，达到洗净衣物，减少用水量和时刻，降低能耗和噪音，保护环境的目的是咱们不能不解决的问题，由此而产生了一系列的技术，也即洗衣机的进展趋势。

水流技术：目前大部份洗衣机都采用了瀑布水流，瀑布水流的益处在于加大对衣物的冲洗，加速了衣物的翻腾，因此能够提高干净度。

变频技术：变频技术应用于洗衣机后，改变了洗衣机过去单一洗涤、脱水的转速缺点，使得洗涤、脱水的转速能够随衣物布料的不同、水位的不同、洗涤时

刻的不同而改变。采用变频技术的洗衣机在技术档次和产品性能方面比单相感应的洗衣机大大提高了一步。

新材料、新工艺：新材料、新工艺的应用主如果为了美化洗衣机的外观和使得操作界面加倍友好。典型的新材料、新工艺有不锈钢板、彩板制作箱体等这些新材料、新工艺的应用大大改善了产品的外观和方便了用户操作。

本课题所解决的主要问题

本文主要针对全自动波轮式洗衣机的传动机构进行设计，设计的主要内容包括：波轮式全自动洗衣机的传动系统的结构、传动系统的组成、电动机参数的选择、减速聚散器的设计及工作原理、机械传动系统设计计算、V带传动设计计算、带轮的结构设计、行星减速器的设计和棘轮棘爪机构的设计。

2 波轮式全自动洗衣机整体设计方案

波轮式全自动洗衣机主要由洗涤部份、传动部份、操作部份、支撑部份、给排水系统和电器部份组成。其中传动部份是起主要部份。

全自动波轮式洗衣机的组成

图2-1全自动波轮式洗衣机的组成

波轮式衣机的工作原理

依托装在洗衣机底部的波轮正、反旋转，带动衣物上下左右不断翻转，使衣物之间，衣物与桶壁之间，在水中进行摩擦，在洗涤剂的作用下实现去污洗净。波轮式洗衣机中产生机械作用的主如果波轮。它设置在洗涤桶底，在电动机的作用下，重复正反旋转，波轮旋转式对洗涤剂的作用产生了径向和轴向方向的作使劲，轴向分力能够减少衣物与波轮的摩擦，切向分力使洗涤剂产生水平方向的涡流，径向分力将洗涤剂甩向桶壁，使之沿桶壁上升，造成波轮中心区的负压，因压力差，周围的液体迅速向下流动，以弥补波轮周围的液体，如此就形成了洗涤桶上下翻腾的流场，从而达到洗净衣物的目的。

第三章 波轮式全自动洗衣机传动系统的结构

传动系统的组成

波轮式全自动洗衣机的传动系统包括电动机和减速聚散器。套筒式全自动洗衣机由一台电动机来实现洗涤状态和脱水状态。洗涤状态波轮的转速约为140~200r/min；脱水状态脱水桶转速约为800r/min。需要对电动机输出的1370r/min的转速进行减速，以即能够达到洗涤和脱水不同工作状态的需求。完成洗涤和脱水两种状态的工作主要依托传动系统来实现，传动系统的工作示用意如图3-1所示。

电动机 V带传动 行星减速器 脱水桶 波轮

图3-1传动系统的工作示用意

电机参数的选择

洗衣机工作时所需要的动力主如果由电动机来提供的。目前我国多数的套筒式洗衣机是用一个电容机进行操作，电动机遵循中华人民共和国机械行业标准。此刻常常利用的电容式运转电动机技术参数如表3-1所示。

XDL-90 XDS-90 额定功率/W 90 额定电压/V 220 额定频率/Hz 50 满载电流/A 满载转速1370 （r/min） 满载时效率 49 功率因数 堵转电流/A 堵转转矩/ 额定转矩/ 最大转矩/ 额定转矩/ XDL-120 XDS-120 120 XDL-180 XDS-180 180 XDL-250 XDS-250 250 52 56 59 表3-1电容式运转电动机技术参数

减速聚散器的结构和工作原理

先前设计的小波轮全自动洗衣机的聚散器不具有减速功能，因此洗衣机在两种不同的工作状态下转速一致。新型全自动洗衣机的聚散器都具有减速功能，称为减速聚散器。目前主要有两种减速聚散器，一种是单相轴承式减速聚散器，一种是带制动式减速聚散器。本设计主要采取单相轴承式减速聚散器。

单相轴承式减速聚散器主要包括聚散器和行星减速器两部份。

行星减速器与聚散器通过齿形花键连接在一路。其结构如波轮式全自动洗衣机传动机构的设计装配图。 3.3.1聚散器主要结构

如图3-2所示。

（1）

图3-2全自动洗衣机聚散器结构图

1-输入轴 2-螺母 3-带轮 4-方丝聚散器 5-棘轮 6-棘爪 7-拨叉 8-单相滚针轴承 9-刹车装置外衣 10-刹车扭簧 1一、12-密封圈 13-支架 14-聚散外罩 15-刹车带 16-刹车盘 17-十字轴套 18-脱水轴 19-支撑架 20-聚散套 21-拉杆

如图3-2所示，聚散器的中部的两根轴别离是输入轴1和脱水轴18。聚散套和带轮的内孔为方孔，输入轴的下端为四方形，使输入轴与聚散套即方孔与方轴形成紧密配合，螺母2将带轮，和聚散套固定在输入轴上，所以带轮，聚散套和输入轴即连为一体。

洗涤状态时，脱水轴不转；脱水状态时，带轮的高速直接由脱水轴传递给脱水桶，来实现脱水功能。

方丝聚散器4是实现洗衣机洗涤和脱水两种不同工作状态的转换的主要部件。方丝聚散器的工作原理为：方丝弹簧的形状呈锥形，下端几圈的直径比上端略小，自由状态时，方丝聚散器紧贴聚散套和脱水轴的外壁。方丝聚散器“合”时的状态：带轮带动聚散套向弹簧旋紧时，方丝聚散器紧贴聚散套和脱水轴上，从而脱水轴一同跟从旋转。即带轮的转速直接传递给脱水轴。方丝聚散器“离”时的状态：在洗涤时，方丝聚散弹簧向反方向旋松，使内径变大，从而与聚散套

与脱水轴离开接触。当带轮带动输入轴转动时，脱水轴静止不动，实现洗涤状态时聚散套与带轮和输入轴为一体。

方丝聚散弹簧的旋松是由棘轮与棘爪机构控制实现的。其原理如图3-3所示。

图3-3 聚散棘轮工作原理图

1-方丝聚散弹簧 2-弹簧卡 3-棘轮 4-棘轮卡槽 5-棘爪

图3-2中的8是单相滚针轴承部件，单相滚针轴承的工作原理及在洗衣机中的作用：（1）安装结构：单向滚针的内圈与脱水轴18相接触，外圈与齿轮轴承过盈配合，齿轮轴承钳在支架19中。支撑架由螺栓和聚散器外罩14固定在一路。（2）单向滚针轴承的特点：结构紧凑，径向面积小，外圈工作面为楔形，所以只准予一个方向的转动。在单向滚针轴承的作用用下，脱水轴只能向一个方向转动。（3）当脱水轴顺时针转动时，滚针落入楔形槽的大端中，现在脱水轴可顺时针转动。而脱水轴逆时针转动时，则滚针则卡在楔形槽的小端中，这时脱水轴无法转动。（4）单向滚针的作用就是控制脱水轴只能朝一个方向转动。 刹车装置：（1）脱水轴与十字轴套用两颗紧定螺钉连接在一路，十字轴套又与刹车盘16连接在一路，也即脱水轴与刹车盘固连在一路。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套在刹车装置外罩9的外圆上。由排水电磁阀带动拉杆控制刹车扭簧的状态。刹车扭簧的工作原理。

洗涤时：排水电磁阀断电，刹车扭簧处于自由旋紧的状态。当脱水轴18顺时针转动时，刚性刹车带牢牢抱住刹车盘16，即刹车盘、刹车带、和刹车装置外罩9都将一路顺时针转动。刹车装置外罩9在顺时针旋转的进程中，刹车扭簧

10将被迅速卡紧，壮大的摩擦力使刹车装置无法运动，现在，刹车带15与刹车盘将发生猛烈摩擦，对脱水轴18产生制动作用，避免脱水桶产生跟转现象。脱水时：排水阀通电，排水电磁阀带动拉杆使刹车扭簧处于放松状态，由于刹车装置外罩9在顺时针旋转进程中，与旋松的刹车扭簧间能够自由滑动，刹车不起作用，完成脱水功能。 3.3.2行星减速器结构 减速器结构如图3-4所示

图3-4减速器结构

用螺钉将减速器的外8与减速器的底盖10紧固在一路， 然后安装在法兰盘12上，锁紧块13将法兰盘12和脱水轴2固定在一路，法兰盘12与脱水桶联接在一路，所以减速器外罩八、减速器底盖10、法兰盘12与脱水桶成一整体。减速器和脱水轴2安装时的同心度由速器底盖10的上、下两个止口来保证。输入轴1是行星减速器的动力传入轴。行星轮4共有4个，与中心轮11和内齿圈6相啮合。圆周卡槽将内齿圈6卡在减速器底盖10上，使二者成为一体。行星轮4通过行星轮销轴5安装在行星架7上，行星轮4绕中心轮公转时，行星架7将一路旋转。波轮轴9两头都加工成齿形花键，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。

3.3.3聚散减速器的工作原理

减速聚散器脱水时的状态及装配关系如图3-5所示，脱水时，排水电磁铁通电吸合，牵引拉杆移动约13mm，排水阀将开启。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5一路转动，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在自身的作使劲下回到自由旋紧状态，这时也就抱紧了聚散套2。大带轮l在脱水时是顺时针旋转的，由于摩擦力的作用，方丝聚散弹簧3将会越抱越紧。如此脱水轴5就和聚散套2联在一路，跟从大带轮1一路做高速运转。由于现在脱水轴5做顺时针运动，和单向滚针轴承7的运动方向一致，因此单向滚针轴承7对它的运动无穷制。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和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，如此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，保证了脱水桶内的衣物不会发生拉伤。

脱水状态传动线路是：电动机→小带轮→大带轮l→输入轴6→聚散套2→方丝 聚散弹簧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．所之内桶速较高，约680～800r／min。

图3-5 脱水工作状态示用意

1-大带轮 2-聚散套 3-方丝聚散器 4-棘轮 5-脱水轴 6-输入轴 7-单相滚针轴承 8-刹车装置 9-法兰盘 10-减速器 11-波轮 12-内桶 13-紧固螺钉 14-外筒 15-密封圈 16-刹车扭簧 17-聚散器外罩 18-棘爪

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，方丝聚散弹簧3被旋松，其下端与离台套2离开，这时聚散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。输入轴至波轮轴的传动称为二级减速，其工作进程为：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。

洗涤状态传动线路是：电动机→小带轮→大带轮l→输入轴6→中心轮→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140～200r／min。

图3-6 洗涤工作状态示用意

1-大带轮 2-聚散套 3-方丝聚散器 4-棘轮 5-脱水轴 6-输入轴 7-单相滚针轴承 8-刹车装置 9-法兰盘 10-减速器 11-波轮 12-内桶 13-紧固螺钉 14-外筒 15-密封圈 16-刹车扭簧 17-聚散器外罩 18-棘爪

4 机械传动系统设计计算

波轮式全自动洗衣机的传动系统的设计主要包括：方案的设计、电动机选用、带传动设计、行星减速器设计等。

方案的设计

波轮式洗衣机常常利用布局为输入轴布置在内筒的中心处，整个传动系统大体上同轴布置，电动机偏置在一边，为了维持平衡，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。有设计任务要求内筒直径为400mm，则外侧桶直径约为470mm，电动机与洗涤轴之间的距离约为150mm左右，且选择

带轮作为一级减速器。

带传动设计计算

带传动的有长处有：结构简单本钱低，利用保护方便；具有良好的挠性和弹性，能缓冲、吸震、运动平稳、噪音小；过载时会发生打滑现象，避免零部件的损坏。选择V带作为一级减速器，因为V带的横截面成等腰梯形，传动时V带的两个侧面和轮槽接触。槽面摩擦能够提供更大的摩擦力。另外，V带传动允许的传动比较大，结构紧凑，所以选择V带作为第一级降速。

参照表初步选择电动机功率P为250w，洗衣机转速为180r/min，脱水转速为720r/min，则传动比为： i=

n11370== n2720（1）肯定计算功率

计算功率Pca是按照传递的功率P和带的工作条件而决定的 Pca=KAP

式中：Pca——计算功率，KW；

KA——工作情形系数，见表4-1； P——所需传递的额定功率。

表4-1 工作情形系数KA

工况

载荷变动 微小 载荷变动小

液体搅拌机、通风机和鼓风机（≤）、离心式水泵和压缩机、轻

负荷输送机 带式输送机（不均匀负荷）、通风机（＞）旋转式水泵和压缩机（非离心式）、发电机、金属切削机床、印刷机、旋转筛、锯木机和木工机械

KA

空、轻载启动

每天工作小时数/h

重载启动

＜10 10~16 ＞16 ＜10 10~16 ＞16

载荷变动较大

载荷变动很大

制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机

破碎机（旋转式、颚式等）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）

表4-1 工作情形系数KA

由于洗衣机载荷变更小由表4-1选取工作情形系数KA= 则Pca=KAP=

（2）选择V带的带型

按照计算功率Pca和小带轮转速n1为1370r/min，和小带轮安装尺寸的可能范围，由图4-2选取普通V带Z型。

图4-2 普通V带选型图

（3）肯定带轮的基准直径dd1和dd2

在带传动需要传递的功率给定的条件下，减少带轮的直径，会增大传动的有效拉力，从而致使V带根数的增加。如此不仅增大了带轮的宽度，而且也增大

了载荷在V带之间分派的均匀性。另外带轮直径的减少，增加了带的弯曲应力。为了避免弯曲应力过大，小带轮基准直径就不能过小。

一般情形下应保证：Dd≥（ddmin）。

初选小带轮的基准直径dd1，按照表4-3和表4-4，选取dd1=55mm，大于V带轮的最小基准直径ddmin的要求50mm。

大带轮的基准直径为dd2=idd1==，按照表4-4圆整为dd2=112mm。

槽型

Y 20

Z 50

A 75

B 125

C 200

D 355

E 500

ddmin

表4-3 V带轮的最小基准直径

带型

基准直径

dd1

Y Z A

B C

D E

20、、25、28、、、40、50、56、63、71、80、90、100、112、125

50、56、63、71、75、80、90、100、112、125、132、140、150、160、180、200、224、250、280、315、355、400、500、630

75、80、85、90、95、100、106、112、118、125、132、140、150、160、180、200、224、250、280、315、355、400、450、500、560、630、710、800

125、132、140、150、160、170、180、200、224、250、280、315、355、400、450、500、560、600、630、710、750、800、900、1000、1120

200、212、224、236、250、265、280、300、315、335、355、400、450、500、560、600、630、710、750、800、900、1000、1120、1250、1400、1600、2000

355、375、400、425、450、475、500、560、600、630、710、750、800、900、1000、1060、1120、1250、1400、1500、1600、1800、2000

500、530、600、630、670、710、800、900、1000、1120、1250、1400、1500、1600、1800、2000、2240、2500

表4-4 普通V带轮的基准直径系列

（4）验算带的速度V

dd1n1551370按照式v==m/s=s

601000601000普通V带的最大带速vmax=25~30m/s，故知足要求。 （5）肯定中心距a，并选择V带的基准长度Ld

由经验公式（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）

式中a0为初选的带传动中心距，mm。 则≤a0≤334

按照洗衣机桶的安装尺寸，除取a0=140mm，基准长度：

2（d-d）d1d2由公式Ld0=2a0+（dd1+dd2）+

4a022（106-55） =2140+（55+106）+mm

41402 =548mm

则相应的带长Ld0=548mm查机械设计表8-2V带的基准长度系列及长度系数

KL选取和548mm相近的标准带的长度Ld为560mm，则实际中心距为：

a a0+（Ld-Ld0）/2=140+（560-548）/2=146mm

安装时，在结构上维持V带有必然的张紧力，安装中心距会稍有转变。 （6）验算小带轮上的包角1

ddd1°=°＞120° 1=180°d2a（7）计算带的根数Z 1.计算单根V带的额定功率pr

由dd1=55mm和n1=1370r/min，查机械设计表8-4a 得单根普通V带的大体额定功率p0=。

按照n1=1370r/min，i=，和Z型带，查机械设计表8-4b 得单根普通V带额定功率的增量p0=。

按照表4-5包角修正系数如下图所示 小带 轮包 角180 175 170 165 160 155 150 145 140 135 130 125 120

（）

k

表4-5 包角修正系数

查表4-5得包角修正系数k=，查机械设计表8-2 V带的基准长度系列及长度系数kL得带长修正系数kL=。

于是单根V带的额定功率pr=（p0+ =+ 2.计算V带的根数Z

p0）kkL

pca0.25Z===

pr0.182取Z=1。

（8）带的预紧力F0 带型 Y q/（kg/m）

Z

A

B

C

D

E

表4-6 V带单位长度的质量

查表4-6得Z型带的单位长度质量q=m，所以

F0=500

Pca2.5（-1）+qv2 zvk0.182.52=500N= 10.063.9513.950.95（9）计算压轴力Fp 压轴力的最小值为

Fpmin=2zF0minsin12=2138.1sin157.6N= 2带轮的结构设计

带轮的设计要求是质量小，散布均匀、工艺性好、无过大的铸造内应力、转速高时要通过动平衡，与带接触的工作表面加工精度要高（表面粗糙度一般为）以减少带的磨损,各轮槽的尺寸和角度应维持必然的精度，以使载荷散布较为均匀等.

4.3.1材料的选择，结构形式的设计

V带轮由轮缘，轮毂和链接这两部份的轮辐和腹板组成，其中轮缘用于安装V带，轮毂与轴相配合，由于V带是标准件，所以V带轮轮缘的尺寸与带的型号和带的根数有关。由于v=s<30m/s,故选择带轮材料为HT200.由小带轮轮毂直径

dC3pca/n12030.18/13706.10mm，小带轮基准直径dd152mm，即2.5ddd1300mm，所以小带轮采用腹板式带轮结构，同理，

大带轮采用孔板式结构。

4.3.2 结构尺寸的设计

由于普通V带双侧面间的夹角是40°，为了适应V带在带轮上弯曲时截面变形而使楔角减小，故规定普通V带轮槽角 为32°、34°、36°、38°（按带

0134的型号及带轮直径肯定），查《机械设计》2-3，肯定小带轮轮槽角，大

0带轮轮槽角238

查《机械设计》表2-3得两带轮槽型尺寸如下：

bp8.5,hamin2.0e120.3,fmin7

hfmin7.0,min5.5按照V带参数之间的关系，计算得小带轮各部份尺寸如下：

ds18mmB(Z1)e2f(11)122714mmdd152mmdadd2ha522256mm

dh(1.82)ds1.8814.4mmdrda2(hahf)562(275.5)27mms(0.20.3)B0.2142.8mmL(1.52)ds1.5812mm大带轮各部份尺寸如下：

ds27.5mmB(Z1)e2f(11)122714mmdd2100mmdadd2ha10022104mmdh(1.82)ds1.87.513.5mmdrda2(hahf)1042(275.5)75mm s(0.20.3)B0.2142.8mmL(1.52)ds1.57.511.25mms11.5s1.52.84.2取s14.5mms20.5s0.52.81.4取s21.5mmdhdrd00.5(13.575)44.25mm25 行星减速器的设计计算

方案的肯定

家用洗衣机行星齿轮减速器的工作条件是短时刻中断，传动比小，结构紧凑，外廓尺寸小，按照这些要求，选用具有单齿圈行星轮的3Z()型行星齿轮传动较为合理，传动方案简图如5-1所示。

图5-1 a.中心轮g.行星轮b.内齿圈H.行星架

大体参数计算选择

a输入轴与输出轴的传动比为：

720biag4180

b选中心轮和内齿圈齿数：洗涤时中心轮旋转，内齿圈静止，中心轮与行星架的

biag传动比按以下公式计算：

biag1zbza

考虑到结构紧凑外廓尺寸小，初选中心轮齿数=54

za =18,由式计算得内齿圈齿数zb

zgc算行星轮齿数：由于洗衣机工作扭矩不大，为保证行星轮

zb与两个中心轮

za、

同时正确啮合，要求外啮合齿轮a—g的中心距等于内啮合齿轮b—g的中心距，

即

(aw)ag=

(aw)bg,对于非变位或高度变位传动，有m/2(Za+Zg)=m/2(Zb-Zg),

计算 得

Zg=(Zb-Za)/2

=(54-18)/2 =18

最终肯定中心轮齿数Za为18，内齿圈齿数Zb为54，行星齿轮齿数Zg为18，实际传动比

biag为4，洗衣转速为180r/min。

d轮几何尺寸及啮合参数计算 （1）模数的肯定

按齿根弯曲强度初算齿轮模数m，m=

2Km3T1KAKFKFPYFa1/dz1Flim

T式中Km算数系数，对于直齿轮传动Km=，1—啮合齿轮副中小齿轮的名义转矩,

T1Ta/nw*n9549p1/nw*n95490.17/3720=0.764N•m

KA—工作情形系数，查表取Ka=1

KFKFPYFa1—综合系数，查表取

KF=2

KFP—计算弯曲强度的行星轮间载荷散布不均匀系数，取—小齿轮齿形系数，查表取

=

YFa1=

z1—齿轮副中小齿轮齿数，z1za19

Flim—实验齿轮弯曲疲劳极限，查图取Flim120N*mm2

m =

Km3T1KAKFKFPYFa1/dz12Flim

32=*0.764121.852.87/0.818120 =

取m=

（2）分度圆直径的肯定

d(a)m*Za0.91816.2mm d(g)m*Zg0.91816.2mm d(b)m*Zb0.95448.6mm （3）齿顶圆直径的肯定 外啮合内啮合

*ha1ha*m1*0.90.9

,所以

*ha2(hah*)*m(17.55/Zb)*m0.783da(a)d(a)2ha116.21.818.0mmda(g)d(g)2ha116.21.818.0mm

da(b)d(b)2ha248.61.5647.04mm（4）齿根圆直径的肯定 齿根高

*hf(hac*)*m1.25*m1.125，计算齿根圆直径得：

df(a)d(a)2hf16.22.2513.95mm

df(g)d(g)2hf16.22.2513.95mmdf(b)d(b)2hf48.62.2550.85mm

（5）基圆直径的肯定

取压力角a=20,按照式db(a)d(a)*cosa得：

db(a)16.2*cos2015.22mm

db(g)16.2*cos2015.22mm db(b)48.6*cos2045.67mm （6）齿宽的肯定 查表取齿宽系数

d=1，计算齿宽得：

b(a)d*d(a)1*16.216.2mmb(g)d*d(a)51*16.2521.2mmb(b)b(a)516.2511.2mm

不变位或高变位的啮合传动, 节圆与分度圆重合,由此计算啮合齿轮副的中为： 外啮合齿轮副中心距内啮合齿轮副中心距

aagm/2*(zazg)0.9/2*(1818)16.2mmabgm/2*(zbzg)0.9/2*(5418)16.2mm

以上计算整理如下表：

模数m 齿数z

中心轮a 18

行星轮g 18

内齿圈b 54

分度圆直径d

基圆直径

db

齿顶圆直径

dadf

齿根圆直径齿宽b 中心距a

aag16.2mmabg16.2mm,

表5-1行星齿轮传动大体参数

配条件的验算

a邻接条件：

按公式da(g)2aagsin180/nw验算邻接条件<3=，知足邻接条件。 b同心条件：

按公式(zazg)/cosa(zbzg)/cosa验算该行星齿轮传动的同心条件，代入数据得（18+18）/cos20=(54-18)/cos20=，即知足同心条件。

c安装条件

(zazb)/nw(1854)/324(整数） (zbzg)/nw(1854)/324（整数）

所以知足安装条件.

行星齿轮传动弯曲强度校核

由于3Z()型行星齿轮传动时工作条件是短时刻中断，且具有结构紧凑，外廓尺寸小传动比小的特点，只需校核其齿根弯曲强度即可。 5.4.1 选择齿轮材料及精度品级

齿轮材料的选用原则是：既要知足性能要求，保证齿轮传动的工作靠得住安全，

要使其生产本钱较低，按照这些要求和洗衣机行星齿轮传动功率及载荷特点，心轮选用45号钢，调质处置，硬度为229-286HBW，取270HBW，精度取7级行，轮g选45钢调质处置，精度为7级，中心轮选择高强度耐冲击的聚甲醛塑料。

5.4.2 肯定许用应力

400MPa查《机械设计》图得Flim1400MPa，Flim2

S1.25查《机械设计》表4-10取Fmim，查《机械设计》图取YN1YN21 尺寸系数YX1YX21.04

利用系数KA按中等冲击查《机械设计》表4-4得KA1.0，动载系数KV查《行 星齿轮传动设计》取KV1.06，齿向载荷散布不均匀系数查《机械设计》图取K1.05，啮合齿对间载荷分派系数查《机械设计》表4-5取KFa1.0

1.3，齿形系数由《行星齿轮传动设计》图6-22查得YFa12.58，YFa22.33，应力修正系数由《行星齿轮传动设计》图6-24查得YSa11.63，YSa21.73，重合度系数Y0.78，螺旋角系数由《行星齿轮传动设计》图6-25查得Y1

KKAKVKKFa1.01.061.051.01.113

洗涤输入轴工作转矩T19550p11800.969550()2292N•mm na720行星轮间载荷分派系数KFp按照公式

Flim1YN1YX1F1SFmin计算得

F1333.12Mpa，

F2333.12MpaKT1YFa1Ysa1YF12bd1m21.11322922.581.630.78=70.85MpaF1333.12Mpa F116.216.20.921.11322922.331.730.78=67.91MpaF2333.12Mpa

F216.216.20.9外啮合的两齿轮弯曲疲劳强度知足要求。

6 棘轮棘爪的设计

棘轮材料的选择

安装在洗衣机减速聚散器下部方孔聚散套和脱水下半轴上的棘轮主要起配合其他部件使脱水轴和洗涤主动轴连为一体的作用，工作强度不大，强度要求不高，同时为减轻洗衣机整体重量，选择聚甲醛作为棘轮的材料。

.棘轮结构尺寸的肯定

查《机械设计手册》知，对于一般的棘轮机构，棘爪每次至少要拨动棘轮转过一个齿，即棘爪的转角应大于棘轮的齿距角2z，洗涤时，必需保证棘爪拨动棘轮转过的角度大于19度，棘爪伸入棘轮的深度为4mm-5mm，脱水时棘爪离开棘轮以上。

02z19据此，，计算得Z18.9，取Z=18，对于洗衣机如此的轻载机构，

取模数m=

顶圆直径damz2.5*1845mm 齿间距pm3.14*2.57.85mm

齿高h0.75m0.75*2.51.875mm 齿顶弦长a=m=2.5mm

棘爪工作面长度a1=(0.50.7)a=0.5*2.5=1.25mm 齿偏角=200 棘轮齿槽夹角=600

棘轮宽b=(14)m4*2.510mm

棘爪斜高h1,齿斜高h,,h1h,h/cos1.875/cos201.997mm 棘轮齿根圆角半径rf=1.5mm 棘爪尖端圆角半径r1=2mm

棘爪长度L：一般取L=2P=15.7mm，按照减速聚散器的安装要求，可适当合理设计

棘爪长度。

7 结论

通过这三个月对波轮式全自动洗衣机传动结构的设计，使自己对洗衣机的结构组成和工作原理有了深切的了解，同时也掌握了波轮式洗衣机传动结构设计的一般方式。在设计的进程中，是我对大学四年来所学的专业知识运用到了实践当中，加深了自己对专业知识的理解程度，从而使得自己加倍牢固的掌握专业知识。再设计的进程中，也提升了查阅资料的能力，也对以后的学习和工作做好预备。

在整篇论文的设计中，我主要针对波轮式洗衣机传动系统的机构整体设计；传动系统的组成，电机参数的选择，机械传动系统设计计算，传动方案的设计及大体参数的选择， V带传动设计计算，带轮的结构设计，行星减速器的设计，棘轮棘爪机构的设计等方面进行了详细的说明。在写作的进程中也碰到了很多困难，尤其是对减速聚散器的工作原理不太清楚，通过查阅相关资料和向老师请教才是问题取得了及时的解决，是自己完全掌握了减速聚散器的结构及工作原理。

通过这次的毕业设计，也暴露出来自己的不足的地方，比如对专业知识掌握不牢靠，查阅资料的能力不足，缺乏实践操作能力。这也提示我自己在以后的任何情形下都不能松懈，都要尽力的学习，并结合实际的训练，是自己的专业知识和技术水平不断提高，做一个合格的机械行业的工作者。

参考文献

[1] 孙桓.机械原理[M].北京:高等教育出版社,2006. [2] 刘鸿文.材料力学[M].北京:高等教育出版社,2004.

[3] 纪名刚.机械设计[M].北京:高等教育出版社,2006.

[7]尹志强主编，《机电一体化课程设计指导书》，机械工业出版社，2007

[2]刘午平主编，李坤涛编著，《小家电与洗衣机修理—从入门到精通》，国防工业出版社，2004 [8]刘代祥，《波轮式洗衣机的参数设计》

[10]龚利红，刘晓军主编，《机械设计公式及应用实例》，化学工业出版社，2011

致 谢

最后，我要深深的感激我的论文指导老师孙晓燕，孙老师一直从论文的选题，开题报告，论文主题的设计计算和图纸的绘制对我耐心的指导和讲解。由于自己经验的缺乏，若是没有孙老师的细心指导，是不可能顺利完成毕业设计的，。除佩服孙老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永久学习的表率，并将踊跃影响我此后的学习和工作。最后还要感激大学四年来所有教诲过我的老师，在他们的教诲下，我掌握了专业基础知识，为我以后的扬帆远航注入了动力。