轮式全自动洗衣机机电系统设计说明书.docx

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1、机电一体化课程设计课程题目：轮式全自动洗衣机机电系统设计随着国民经济的发展，人民的生活水平不断提高，全自动洗衣机使人们从繁杂的家务劳动中解放出来，愈来愈受到消费者的青睐。全自动洗衣机综合运用了大量力学、电学、光学等知识，同时具有洗涤、漂洗和脱水各种功能，它们之间的转换不用手工操作而能自动进行的洗衣机。以下就其原理和构造作一分析。波轮式洗衣机是洗衣机的一种，依靠装在洗衣桶底部的波轮正、反旋转,带动衣物上、下、左、右不停地翻转,使衣物之间、衣物与桶壁之间,在水中进行柔和地摩擦,在洗涤剂的作用下实现去污清洗。洗涤衣物有单桶、套桶、双桶几种。本设计是以单片机AT89C2051进行操作程序设计。正文中首

2、先论述了本次设计中波轮式洗衣机的功能及工作过程,进行对波轮式洗衣机的总体结构设计,计算进水排水系统、传动系统的数值,确定了相关的参数及零件的选择。后设计电气控制电路图、硬件电路图，编写程序实现对波轮式洗衣机的控制。关键词：波轮式洗衣机、波轮、单片机、控制论文类型：工程设计SummaryWiththedevelopmentofthenationaleconomyandthecontinuousimprovementofpeopleslivingstandards,fullyautomaticwashingmachineshaveliberatedpeoplefromthetedioushouse

3、holdchoresandareincreasinglyfavoredbyconsumers.AfullyautomaticwashingmachinethatcomprehensivelyutilizesalargeamountOfknowledgesuchasmechanics,electricity,optics,andhasvariousfunctionssuchaswashing,rinsing,anddehydration.Theconversionbetweenthemcanbedoneautomaticallywithoutmanualoperation.Belowisanan

4、alysisofitsprincipleandstructure.Wavewheelwashingmachineisatypeofwashingmachinethatreliesonthepositiveandnegativerotationofthewavewheelinstalledatthebottomofthewashingbuckettodrivetheclothestocontinuouslyflipup,down,left,andright,causinggentlefrictionbetweenclothesandthebucketwallinwater,andachievin

5、gdecontaminationandcleaningundertheactionofdetergent.Thereareseveraltypesoflaundry:singlebucket,setbucket,anddoublebucket.ThisdesignisbasedonthemicrocontrollerAT89C2051foroperatingprogramdesign.Themaintextfirstdiscussesthefunctionsandworkingprocessofthewavewheelwashingmachineinthisdesign,designstheo

6、verallstructureofthewavewheelwashingmachine,calculatesthevaluesofthewaterinletanddrainagesystemandtransmissionsystem,anddeterminestherelevantparametersandpartsselection.Designelectricalcontrolcircuitdiagramsandhardwarecircuitdiagrams,andwriteprogramstocontrolthewavewheelwashingmachine.Keywords:wavew

7、heelwashingmachine,wavewheel,microcontroller,controlPaperT,pe:EngineeringDesign摘要-1-目录-3-1绪论41.1 机电一体化课程设计目的41.2 设计任务42波轮式全自动洗衣机的总体结构设计52.1 波轮式全自动洗衣机的工作原理52.2 进水、排水系统62.2.1 水位开关62.2.2 进水电磁阀72.2.3 排水电磁阀82.3 传动系统的结构及其工作原理92.3.1 电动机的技术参数102.3.2 减速离合器的结构和工作原理102.4 机械传动系统设计计算162.4.1 方案设计162.4.2 基本参数的选择16

8、2.4.3 V带传动设计计算172.4.4 带轮的结构设计222.4.5 行星减速器设计232.4.6 棘爪与棘轮机构设计233控制系统设计233.1 全自动洗衣机的功能要求233.2 硬件电路设计243.3 控制程序设计26结论27致谢28参考文献291.1 机电一体化课程设计目的机电一体化系统设计课程设计是培养学生设计能力的重要实践性教学环节之一,是综合运用所学过的机械、电子、自动控制、计算机等知识进行的基本设计训练。其目的是：(1)能够正确运用专业课程的基本理论和相关知识，掌握机电一体化系统(产品)的功能构成、特点和设计思想设计方法，了解设计方案的拟定、比较、分析和计算，培养学生分析问题

9、和解决问题的能力，使学生具有机电一体化系统设计的初步能力；(2)通过机械部分设计，掌握机电一体化系统典型机械零部件和执行元件的计算、选型和结构设计方法和步骤；(3)通过测试及控制系统方案设计,掌握机电一体化系统控制系统的硬件组成、工作原理，和软件编程思想；(4)通过课程设计提高学生应用手册、标准及编写技术说明书的能力，促进学生在科学态度、创新精神、专业技能等方面综合素质的提高。1.2 设计任务任务：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3-8kg,内桶直径为400mm,洗衣转速约为140200r/min,脱水转速约为700100Or/min。要求具有自动调节水位、根据衣服种类设

10、定洗涤模式、自动进水、排水和自动脱水等功能2波轮式全自动洗衣机的总体结构设计2.1 波轮式全自动洗衣机的工作原理波轮式洗衣机由电动机通过传动机构带动波轮做正向和方向的旋转，利用水流与洗涤物的摩擦和冲刷作用进行洗涤。接通波轮式洗衣机的交流220v电源，通过电路系统的操作显示设置洗衣机的洗涤方式、洗涤时间，启动洗衣机工作，电路系统控制进水电磁阀进行进水操作，并通过水位传感器进行水位控制，当水位到达设定值时或到达预订时间后，由电路系统中主控电路控制电机启动运转，进行衣物的洗涤操作。在洗涤过程中，洗涤电动机运转，通过减速离合器，降低转速带动波轮间歇正反转，水流呈多方向运转进行洗涤，此过程脱水桶不转动。

11、当洗涤工作完成后，排水系统接通，进行排水操作，将洗涤桶内的污水通过排水阀排出机外，排水工作结束后，电路系统控制电动机运转，通过减速离合器使得脱水桶高速顺时针方向运转，通过离心力将吸附在衣物上的水分甩出桶外，起到脱水作用。目前在我国生产的洗衣机中，波轮式洗衣机占了80%以上。早期生产的波轮式洗衣机波轮较小，直径都在165185mm之间，转速为320500r/min。现在基本都是大波轮洗衣机，其中又以碟形波轮应用最广，波轮直径约为300mm,转速约为120300r/minO一般来说，波轮式全自动洗衣机具有洗涤、脱水、水位自动控制，以及根据不同衣物选择洗涤方式和洗涤时间等基本功能，其结构主要由洗涤和

12、脱水系统、进排水系统、电动机和传动系统、电气控制系统、支承机构等5大部分组成，如图2-0所示。1排水管12进水接头2溢水管13压力软管3吊杆14贮气室4脱水桶（内桶）5盛水桶（外桶）6水衡环7盖板8安全开关9控制面板10水位控制器11进水电磁阀15支架16电动机17离合器18波轮19脱水轴20排水电磁阀21法兰盘22脱水孔图2-1波轮式全自动洗衣机的结构2.2 进水、排水系统全自动洗衣机的进、排水系统主要由进水电磁阀、排水电磁阀和水位开关等组成。2.2.1 水位开关水位开关又称压力开关。洗衣机洗涤桶进水时的水位和洗涤桶排水时的状况是由压力开关检测的。当洗衣机工作在洗绦或漂洗程序时，若桶内无水或

13、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。(1)结构波轮式全自动洗衣机上使用最多的水位开关是空气压力式,其结构如图2-1所示。这类压力开关按其功能可大致分为气压传感装置、控制装置及触点开关三部分。气压传感装置由气室11、橡胶膜10、塑料盘9、顶心6等组成；控制装置由压力弹簧4、导套2、调压螺钉3、杠杆1和凸轮5等组成；触点开关由动簧片8、开关小弹簧7、动静触点组成，其中公共触点COM和常闭触点NC组成动断触点，公共触点CoM和常开触点NO组成动合触点。动簧片8是由被

14、青铜板制成，其结构如图2-2所示。1杠杆2导套3调压螺钉4压力弹簧5凸轮6顶心7开关小弹簧8动簧片9塑料盘10橡胶模11气室在内动簧片和外动簧片的a、b点安装一个小弹簧，即图2中的开关小弹簧7。c点为内动簧片的力驱动点，位于顶心和塑料盘的轴心线上。(2)工作原理当水注入内桶时，气阀很快被封闭。随着水位上升，封闭在气室内的图2-3进水阀结构空气压力也不断提高，压力经软管12传到水位开关气室11,水位开关气室11内的空气压力向上推动橡胶膜10和塑料盘9,推动动簧片8中的内动簧片向上移动，压力弹簧4被压缩。当注水到了选定水位时，此时内动簧片移动到预定的力平衡位置，开关小弹簧7将拉动外动簧片，并产生一

15、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Ne)与公共触点COM闭合，从而发出关闭水源信号。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4回复伸长，推动顶心6,使动簧片8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7对外动簧片产生一个向上的推力，使开关的常开触点NO与公共触点COM迅速断开，常闭触点NC与公共触电COM闭合，从而改变控制电路的通断。2.2.2 进水电磁阀(1)结构进水电磁阀也称为进水阀或注水阀，其结构如图2-3所示。1金属过滤网2阀座3导磁铁框4线圈5小弹簧6铁心7小橡胶塞8塑料盘9橡胶阀(2)工作原理电磁阀线圈4断电时，铁心6在自重和小弹簧5作用下下压，使铁心6下端的小橡胶塞7堵住泄压孔B,此时如果有水进入进水腔I,水便由加压孔A进入控制腔II,使控制腔11内水压逐渐增大，最终使橡胶阀9紧压在出水管的上端口上，将阀关闭。同时.因铁心6上面空间与控制腔H相通，控制腔II内水压的增大还会使铁心6上面空间气体压强增大.导致橡胶阀9更紧地压在泄压孔B上，增加了阀关闭的可靠性。当进水电磁阀线罔4通电后，产生的电磁吸力将铁心6向上吸起，泄压孔B被打开。控制腔11内的水迅速从泄压孔B中