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開 題 報 告
（2008屆）
新型揉搓式洗衣機的設(shè)計
學(xué)生姓名 鄭正銳
學(xué) 號 04081133
院 系 工學(xué)院機電系
專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化
指導(dǎo)教師 鞏傳雷
填寫日期 2008.03.14
開題報告的內(nèi)容
一、 本課題國內(nèi)外狀況，說明選題依據(jù)和意義
目前，全世界洗衣機的年產(chǎn)量已超過了3000萬臺。在英、美、日等發(fā)達國家，家用洗衣機的普及率達99%以上。同時，各式各樣的洗衣機仍在層出不窮，自動化程度也越來越高。
在中國，由于歷史原因，洗衣機工業(yè)起步較晚，但發(fā)展速度卻相當(dāng)快。1988年，產(chǎn)量超過了1000萬臺，占世界洗衣機總產(chǎn)量的三分之一?，F(xiàn)在，我國大中城市的家用洗衣機的普及率已達80%以上。廣大的農(nóng)村地區(qū)的洗衣機擁有量一搭10%作左右。此后全國各地掀起了大規(guī)模的技術(shù)引進熱潮，大約有40多個廠家先后從洗衣機技術(shù)先進國日本、英國、法國、意大利、澳大利亞等引進技術(shù)60多項。技術(shù)的引進、吸收和創(chuàng)新，極大地提升了國產(chǎn)洗衣機的產(chǎn)業(yè)素質(zhì)與生產(chǎn)能力，縮短了同發(fā)達國家之間的差距。
現(xiàn)在的洗衣機的種類趨向于多樣化，但滾筒洗衣機和波輪洗衣機仍時下為市場的主流。下面簡單介紹一下這兩種洗衣機：
a. 波輪式洗衣機: 波輪式洗衣機在洗滌桶中裝有一個波輪，波輪上有幾條突起的筋，波輪以每分鐘數(shù)百轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，帶動桶中的洗滌液和衣物作旋轉(zhuǎn)和翻滾運動來洗滌衣物。
b. 滾筒式洗衣機: 滾筒式洗衣機是依靠滾筒連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時正反向轉(zhuǎn)動來進行洗滌的洗衣機。滾筒式洗衣機有一個盛水的圓柱形外桶，外桶中有一個可以旋轉(zhuǎn)的內(nèi)桶，內(nèi)桶壁上有許多排列規(guī)則的小孔，并有幾條突起的筋，衣物就投放在內(nèi)桶中，內(nèi)桶有規(guī)律的正反旋轉(zhuǎn)，突起的筋將衣物帶起，到一定的高度又將衣物拋落在洗滌液中，來達到洗滌衣物的目的。
由上可見，這兩種類型的洗衣機都是依靠單一的運動方式來洗滌衣物，雖然現(xiàn)在這兩種洗衣機的技術(shù)已經(jīng)比較完善，但是在人們越來越高的生活要求下，將無法再滿足人們的需要。而在此設(shè)計中將這兩種洗滌方式揉和起來，將兩種運動方式結(jié)合起來，增加了衣物在豎直方向上的運動。使衣物既能像在波輪式洗衣機中那樣由波輪帶動衣物進行洗滌又能像滾筒式洗衣機那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以像手洗那樣對衣物進行揉搓，集各種洗滌方式于一身，對衣物進行更為徹底的洗滌。
二、 研究的基本內(nèi)容，解決的主要問題（闡述的主要觀點）
其工作原理如圖1，主要部件為螺紋軸，波輪軸，下波盤，上波盤，內(nèi)筒，外44筒，套筒，傳感器，導(dǎo)軸，帶輪及電機等。
（1）洗滌原理
其洗滌原理為：電機1帶動帶輪1，帶輪與內(nèi)筒為緊固連接，內(nèi)筒做旋轉(zhuǎn)運動，上波盤與內(nèi)筒蓋為緊固連接，所以上盤也做旋轉(zhuǎn)運動。同時，電機帶動帶輪使螺紋軸轉(zhuǎn)動，是螺紋盤向上運動，并帶動波輪軸向上運動，使下波盤推動衣物與旋轉(zhuǎn)的上波盤進行對衣物進行揉搓，從而達到洗凈衣物的目的。
波盤與內(nèi)筒蓋緊固連接，內(nèi)筒與套通過螺栓緊固連接，大帶輪1通過鍵與套筒連接。主軸通過彈簧和連接件與下波盤連接，連接件上裝有周向和徑向傳感器。螺紋盤與主軸通過鍵和螺母緊固連接，螺紋軸通過銷釘與大帶輪2連接，螺紋盤裝在螺紋軸上，螺紋盤可沿導(dǎo)軸進行上下移動。
主軸和螺紋盤上下運動的范圍可由行程開關(guān)決定，行程開關(guān)決定了大皮帶輪2的轉(zhuǎn)動量，當(dāng)主軸和下波盤托著衣物頂向上波盤的力大于彈簧的力時，下波盤將向下移動，當(dāng)該力達到設(shè)定的大小時，限位開關(guān)（徑向傳感器）工作，皮帶輪2停止轉(zhuǎn)動，螺紋盤停止向上運動，調(diào)整限位開關(guān)的位置即可改變作用于衣物上擠壓力的大小。
上下波盤對衣物有一定的擠壓力時，上波盤是正反轉(zhuǎn)動，就是對衣物的揉搓。當(dāng)揉搓力（周向力）過大而使彈簧周向移動一定量時，撥動開關(guān)（周向傳感器）工作使內(nèi)筒（上波盤）轉(zhuǎn)動反向。調(diào)整撥動開關(guān)的長度可改變?nèi)啻炅Φ拇笮 ?
圖1 工作原理圖
（2）脫水原理
在本洗衣機中與其它洗衣機類似，也采用內(nèi)桶的高速轉(zhuǎn)動，使衣物高速轉(zhuǎn)動起來，使衣物中的水受慣性力的作用甩出衣物，順著內(nèi)桶壁上的孔進入外桶排出。
三、研究（工作）步驟、方法及措施（思路）/論文主體綱要
（1）洗衣機的驅(qū)動分類：
A 間接驅(qū)動：通過皮帶連接電機軸和離合器輸入軸來傳遞動力。
a 電容式單向感應(yīng)電機+離合器
b 雙速電機+離合器
c 三相交流變頻電機+減速離合器
B 間接驅(qū)動（DD）
a 電機輸出軸直接和負載連接。
b電機的輸出軸和離合器的輸入軸連在一起，通過離合器的輸出軸和負載連接。
在此設(shè)計中考慮到洗衣機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能要求選擇第二種驅(qū)動方式。為滿足洗滌脫水轉(zhuǎn)速的要求，電機設(shè)計成2P/8P，采用電容式感應(yīng)電機。電機輸出兩種（高，低）轉(zhuǎn)速，通過皮帶減速便可得到所需洗滌脫水轉(zhuǎn)速。
（2）電動機的選擇
國家標(biāo)準(zhǔn)對洗衣機的主要性能指標(biāo)作了相應(yīng)的規(guī)定，根據(jù)我國條件，電動機的電源電壓為220V，頻率為50Hz，同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，額定轉(zhuǎn)速為1350r/min。本次設(shè)計以2.5千克為容量進行設(shè)計，所以選用電機功率為120W，配置電容器為8μF。其中，堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為0.9，堵轉(zhuǎn)電流為2.5A，最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)為1.7，效率為52%，功率因素為0.95。
圖3-1 洗滌電動機的結(jié)構(gòu)簡圖
（3）波輪形狀及參數(shù)的選用
1．波輪直徑：波輪直徑與洗凈比、織物磨損、織物纏繞和洗滌不均勻度的關(guān)系見下圖
如圖所示，增大波輪直徑對洗滌物的洗凈比、織物纏繞和洗滌不均勻度都有利，僅對織物磨損略有增大。
2．波輪葉片筋：它的作用是在波輪正反旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生水平和上下回轉(zhuǎn)的復(fù)合水流，使洗滌物受到三維沖擊力的作用。圖3-5是波筋斷面的筋寬尺寸與洗滌性能的關(guān)系，如圖所示，波筋寬度在20—25mm時，洗滌性能較好。除波筋寬度外，波筋的高度和條數(shù)也對洗滌性能有所影響，但波筋高度對洗滌電動機的輸入功率影響更大。波筋條數(shù)一般設(shè)計成3—8條，實驗表明，波筋6條時洗滌性能較好。
3 波輪形狀及參數(shù)的選用
本設(shè)計中，波輪要推著衣物向上運動，因此，碟形波輪比較適合，故選用碟形波輪，波盤直徑選為360mm，波徑選為6條。
四、課題研究工作進度計劃
2007.12.20—2008.3.14 搜集資料、寫資料綜述、外文翻譯。
2008.3.15—2008.3.31 畢業(yè)實習(xí)、確定系統(tǒng)總體方案、寫開題報告。
2008.4.1—2008.5. 12 械總體設(shè)計，機械總裝圖設(shè)計與繪制。
2008.5.11—2008.5.25 零件圖設(shè)計與繪制。
2008.5.26—2008.5.31 編寫設(shè)計說明書。
2008.6.1—2008.6.20 提交材料，畢業(yè)答辯。
五、 參考文獻
[1] 濮良貴. 紀(jì)名剛. 機械設(shè)計（第七版）. 高等教育出版社. 2001
[2] 周開勤. 機械設(shè)計手冊（第五版）. 高等教育出版社. 2006
[3] 王冠熙. 鄭光興. 家用洗衣機原理.適用與維修. 電子工業(yè)出版社
[4] 孫義杰. 洗衣機維修大全. 浙江技術(shù)出版社. 2002
[5] 鄒慧君. 機械原理課程設(shè)計手冊. 高等教育出版社. 2000
[6] 鄭文緯. 吳克堅. 機械原理. 高等教育出版社.1997
[7] 繆念利. 莫雨松. 互換性與技術(shù)測量. 中國計量出版社
[8] 周開勤. 機械零件手冊. 高等教育出版社.2004
六、指導(dǎo)教師審核意見
指導(dǎo)教師：（簽名）
年 月 日
七、院（系）畢業(yè)設(shè)計（論文）領(lǐng)導(dǎo)組審核意見
1．通過 2．完善后通過 3. 未通
負責(zé)人：（簽名）
年 月 日
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