新型揉搓式洗衣機的設(shè)計[18張CAD圖和說明書全套資料]

壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985摘 要現(xiàn)有的洗衣機中最為常見的為波輪式洗衣機和滾筒式洗衣機。波輪式洗衣機是依靠波輪的轉(zhuǎn)動來帶動衣物和洗滌液進行洗滌；而滾筒式洗衣機是依靠滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時反向來洗滌衣物。由此可看出，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，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。關(guān)鍵詞：洗衣機 波輪 滾筒 揉搓ABSTRACTThe paper tells the relative actions between clothes and water are few in nowadays washing machines. The water moves followed the clothes or the clothes move followed water. The water in side the closes is very hard to exchange with external water. So the inside part of closes could not be washed cleanly. The design gets a type of washing machine which has a rotating plate like waving wheel. The rotating plate makes clothes moving inside water. The rotating plate could also move up and down. On the top of the tub, there is an elastic top plate. While the rotating plate moves to the template with clothes, the clothes will be crushed within certain strength. This can make water move in and out of closes again and again. And this will reach the purpose of getting rid of dirty things.Keywords: washing machines crush rotating plate washing liquid目 錄摘 要1ABSTRACT2目 錄3前 言5第一章 緒 論611 設(shè)計思想612工作原理7第二章 洗衣機的原理、分類和驅(qū)動方式921洗衣機的原理922洗衣機的分類1023洗衣機的驅(qū)動分類13第三章 電動機的選擇1531概論1532洗滌電動機15第四章 波輪的分類和選用1841波輪的分類1842波輪的參數(shù)及性能1843波輪形狀及參數(shù)的選用19第五章 傳動部分的設(shè)計計算2051帶傳動的設(shè)計（一）2052帶傳動的設(shè)計（二）2253螺紋軸的設(shè)計2454波輪軸的設(shè)計29第六章 相關(guān)部件的設(shè)計和安裝說明3261 洗衣機的底座及外殼3262 位開關(guān)和撥動開關(guān)3263桶（盛水桶）及其安裝3264 桶的結(jié)構(gòu)設(shè)計33結(jié) 論35參考文獻36致 謝37前 言人類洗衣史幾乎同其文明史一樣久遠，然而第一臺具有現(xiàn)代洗衣機雛形的洗衣機器直到十九世紀末才在美國出現(xiàn)。1874年，美國人比爾布萊克斯托（Bill Black-stone）發(fā)明了木制洗衣機，他在一只木桶的底部裝上了六只葉片，用手柄和齒輪來傳動，使衣物在桶內(nèi)的肥皂液中翻滾轉(zhuǎn)動，達到洗凈衣物的目的。1914年，第一臺電動洗衣機誕生。第二次世界大戰(zhàn)后，洗衣機的生產(chǎn)有了迅速發(fā)展。在發(fā)達國家，洗衣機開始進入普通家庭，洗衣機也由單一的攪拌式發(fā)展為滾筒式、噴六十和波輪式等多種。1953年，英國首先試制出噴流式洗衣機。此后，日本三洋公司在噴流失洗衣機的基礎(chǔ)上，研制成功波輪立桶式洗衣機。1956年，日本東芝公司制成第一臺全自動波輪式洗衣機。四年后，三洋公司又推出了雙缸波輪式洗衣機。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。我國的洗衣機雖然起步較晚，但發(fā)展速度卻相當(dāng)快。1979年，我國的洗衣機開始投入批量生產(chǎn)，當(dāng)年的產(chǎn)量約為一萬臺。但到1985年，產(chǎn)量以大袋800萬臺，要居世界首位。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。洗衣機的迅速發(fā)展，既說明了我國人民生活水平的迅速提高，同時也表達了人們對于從繁重的家務(wù)勞動中解放出來的迫切愿望。此次設(shè)計是對現(xiàn)有洗衣機進行了仔細的分類和研究，利用新的原理，并揉和進現(xiàn)代的控制理論和已有的洗衣機技術(shù)，設(shè)計出一種新型洗衣機。這種洗衣機類似于傳統(tǒng)的洗衣機，但其應(yīng)用了新的設(shè)計原理和控制方法，在其性能上又大大高于傳統(tǒng)洗衣機。在設(shè)計的過程中得到了賀煒老師的悉心指導(dǎo)和大力支持，從而掃清了設(shè)計過程中的不少障礙，在此深表感謝。第一章 緒 論11 設(shè)計思想現(xiàn)有的洗衣機中最為常見的為波輪式洗衣機和滾筒式洗衣機。波輪式洗衣機是依靠波輪的轉(zhuǎn)動來帶動衣物和洗滌液進行洗滌；而滾筒式洗衣機是依靠滾筒的連續(xù)轉(zhuǎn)動或定時反向來洗滌衣物。由此可看出，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，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。使衣物既能象在波輪式洗衣機中那樣由波輪帶動衣物進行洗滌又能象滾筒式洗衣機那樣依靠水流的力量洗滌衣物，并且還可以象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。12工作原理 圖1 工作原理圖其工作原理如圖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。 上波盤與內(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?。?）漂洗原理 本設(shè)計為全自動洗衣機，應(yīng)此洗衣機必須具備漂洗功能。 在漂洗方式的選用上，烤爐到經(jīng)濟性、實用性以及結(jié)合本設(shè)計的設(shè)計特點，選用溢水漂洗方式。就是在洗衣機將衣物洗滌完畢后，從進水口不斷向內(nèi)桶注入清水，結(jié)合內(nèi)桶的旋轉(zhuǎn)以及波輪的揉搓運動，使洗滌液以及污垢從衣物中脫離出來，隨著水面的不斷升高，脫離出的洗滌液和污垢就可以隨著水流從以水口排出，使洗滌液和污垢予衣物脫離，已達到漂洗衣物的目的。之所以此種漂洗方式，是考慮到此種洗衣機的洗滌特點，和經(jīng)濟實用型。本洗衣機與其它洗衣機相比，最大的特點就是增加了揉搓功能，因此，在漂洗的時候可以考慮使用此功能。不僅可以大大縮短漂洗環(huán)節(jié)的時間，而且可以提高衣物的干凈程度，同時，也大大的節(jié)省了漂洗用水，可謂一舉三得。（3）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。第二章 洗衣機的原理、分類和驅(qū)動方式 21洗衣機的原理 （1）洗衣機洗滌原理洗衣機的洗滌原理是以模擬人工搓洗衣物的動作而發(fā)展起來的，當(dāng)然，它與人工搓洗的動作并不完全相同 ，洗衣機（一波輪式為例）以波淪為動力帶動洗衣機中的洗滌液和衣物，實質(zhì)發(fā)生相對運動，從而達到洗凈衣物的目的。將洗衣機的電源接通之后，即可通過水流選擇開關(guān)來確定水流的強弱，然后轉(zhuǎn)動定時器按鈕，頂好洗滌時間，定時器酒會接通電動機的電源，波輪在電動機的帶動下開始運轉(zhuǎn)。洗滌桶中的洗滌液載波輪的推動下，產(chǎn)生強有力的旋轉(zhuǎn)水流，將液體中的衣物帶動起來，不斷的被轉(zhuǎn)動揉搓，經(jīng)過預(yù)定的時間，定時起降電源切斷，電動機停止轉(zhuǎn)動，洗滌程序完成。這時，打開排水閥，江西地同內(nèi)的洗滌也排出，然后就可進行漂洗或者將衣物取出，放入另外一批衣物繼續(xù)洗滌。在洗衣機中，整個洗凈衣物的過程，也就是在預(yù)定的時間內(nèi)，波輪在電動機的帶動下，通過正反相交替運行，推動水流，是洗滌桶中的衣物不斷翻滾、摩擦，并試制產(chǎn)僧相對運動，從而將衣物洗凈的過程。（2）洗衣機的漂洗原理將衣物搓洗以后，還要將衣物表面的污水沖洗干凈，這就是漂洗。漂洗可分為以下四種方式：1普通漂洗就是將衣物犯法洗滌桶內(nèi)，更換清水，是用于洗滌是相同的水流強度，將衣物上從流的污垢和洗滌液沖洗干凈。2溢水漂洗在漂洗的過程中，讓洗滌桶中的水面高度超過溢水口，并且不斷的詳細地同中注水，讓污水從溢水口流出，這是一種比普通漂洗優(yōu)越的漂洗方法。3噴淋漂洗它的原理是借助水的溶解星河流動性，同時應(yīng)運了離心力的原理，將整個的漂洗過程從洗滌桶內(nèi)搬到脫水桶中進行，既節(jié)省了總的洗衣過程的時間，由節(jié)約了漂洗用水。因此，它是一種先進的漂洗方法。4頂淋漂洗頂林漂洗可以說是有一種噴淋漂洗方式，它浴噴淋漂洗的不同之處就是將脫水桶中的噴淋管去掉，而換成位于脫水桶上方的淋水中蓋。（3）洗衣機的脫水原理洗衣機的脫水，主要是應(yīng)用離心力原理。當(dāng)脫水統(tǒng)一較高的速度轉(zhuǎn)動起來后，以物種的水災(zāi)離心力作用下，就會向水桶的四周運動，到達脫水桶壁，穿過脫水桶上的孔，進入脫水外桶，隨之排出脫水機。22洗衣機的分類從1914年第一臺電動洗衣機問世至今，洗衣機隨著各種新技術(shù)的產(chǎn)生和應(yīng)用發(fā)展十分迅速。我國洗衣機工業(yè)從70年代開始起步，雖然起步較晚，但發(fā)展的速度是相當(dāng)驚人的。國內(nèi)已擁有數(shù)十種牌號和上百種規(guī)格。 目前市場上的家用洗衣機通?？梢园凑障旅鎺追N方法分類：（1）按自動化程度分類a.普通型洗衣機 普通型洗衣機又稱為普及型洗衣機。波輪式普通洗衣機可以分為普通型單桶和普通型雙桶洗衣機兩種。普通型雙桶洗衣機是在普通型單桶洗衣機的基礎(chǔ)上，增設(shè)脫水機構(gòu)發(fā)展而來。他們都是通過定時器來控制波輪在洗衣桶內(nèi)作間歇的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生水平旋轉(zhuǎn)與上下翻轉(zhuǎn)的綜合水流來洗滌衣物。洗滌時，根據(jù)衣物的多少以及厚薄來選擇洗滌、漂洗的時間。脫水時根據(jù)衣物量的多少來選擇脫水時間。普通型洗衣機洗滌時，洗滌、漂洗和脫水各功能之間的轉(zhuǎn)換需要手工來完成，其機構(gòu)簡單，使用方便，價格便宜，是目前國內(nèi)銷售量最大的洗衣機。b. 半自動型洗衣機 根據(jù)我國家用電動洗衣機的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：在洗滌、漂洗、脫水各功能之間，其中任意兩個功能之間轉(zhuǎn)換不用手工操作而能自動進行的洗衣機稱為半自動型洗衣機。半自動型洗衣機有洗滌側(cè)半自動型和脫水側(cè)半自動型。半自動型洗衣機結(jié)構(gòu)比普通型復(fù)雜，但使用方便靈活，價格較高。c. 全自動型洗衣機 全自動型洗衣機按照國家標(biāo)準(zhǔn)定義為：洗衣機工作時，具有洗滌、漂洗和脫水之間轉(zhuǎn)換不需要手工操作而自動完成。其特點是省時省力，體積小，洗衣容量大，磨損小。 （2）洗滌方式分類 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。波輪式洗衣機根據(jù)水流的方式可分為小波輪渦卷式和大伯論新水流兩種。新水流洗衣機具有低轉(zhuǎn)速，頻繁轉(zhuǎn)、停等特點，使得衣物不易被纏繞，提高了衣物的洗凈度，降低了磨損率。b. 攪拌式（擺動式）洗衣機 攪拌式洗衣機是依靠攪拌器往復(fù)擺動的方式來進行洗滌的洗衣機，攪拌式洗衣機在洗衣桶中間豎直安裝攪拌器，攪拌器繞軸心在一定角度范圍內(nèi)正反向擺動，攪動洗滌液和衣物好似人工手洗洗滌的揉搓，衣物受力均勻，一次洗衣量較多，攪拌式洗衣機多為全自動型。c. 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。上述三種洗衣機的特點見下頁表一類別優(yōu) 點缺 點主 要 市 場波輪式洗凈率高，洗滌時間短，耗電少，材料要求不高，易于塑料化，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，維修方便，可制成小容量或便攜式，成本低。磨損率高，用水量大，不易造成大容量，噪聲大。中國、日本等亞洲國家，中東、中南美洲部分國家。攪 拌 式洗凈率較高，磨損率較低，洗滌容量大，洗滌衣物不易纏繞。三葉攪拌器的回轉(zhuǎn)機構(gòu)復(fù)雜，制造困難，修理技術(shù)難度較高。洗滌時間較長，噪聲稍大，機體大而重。美國、墨西哥、加拿大、智利、阿根廷等北美、中美、南美國家。滾 筒式磨損率低，洗滌劑用量少，節(jié)省水，洗衣容量大，衣物不易產(chǎn)生扭角，可洗吸水性較強的厚重織物。洗滌時間較長，耗電量大，洗凈率較低，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，體積大，不易做小容量，滾筒體要求不銹鋼制作。歐洲各國如法國、英國、荷蘭、意大利等。表2-1波輪式、攪拌式、滾筒式洗衣機性能比較d. 其他洗滌方式洗衣機 除了常見的波輪式、攪拌式和滾筒式洗衣機以外，還有多種常用的洗衣機，依照其洗滌方式的不同，還有以下幾種： 噴流式洗衣機 超聲波洗衣機 真空洗衣機 高溫泡沫洗衣機 噴射式洗衣機 振動式洗衣機 旋轉(zhuǎn)桶形洗衣機 壓力式洗衣機 壓縮式洗衣機23洗衣機的驅(qū)動分類（1）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。（1）電容式單向感應(yīng)電機+離合器（2）雙速電機+離合器（3）三相交流變頻電機+減速離合器（2）間接驅(qū)動（DD）（1）電機輸出軸直接和負載連接。（2）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。 表2-2 直接驅(qū)動和間接驅(qū)動的各項性能比在此設(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。（3） 缺點：1）.皮帶減速傳遞效率低故，障率高。2）由于電機偏置，易震動，需加配。3）皮帶易打滑磨損。 第三章 電動機的選擇31概論目前在家用電器中使用的電機分為直流電機、單相串激式電機。直流電機使用干電池供電，通常在電動剃須刀、錄音機、電動兒童玩具等小型器具中。單相串激式的電機結(jié)構(gòu)上與直流電機相似。由于其轉(zhuǎn)子上帶有換向器，電機運轉(zhuǎn)時使得換向器極易磨損，因而壽命短，常用在轉(zhuǎn)速要求較高而單次使用時間短的電動器具上，如吸塵器、食品加工機等。單相感應(yīng)電機應(yīng)用最廣，根據(jù)起動方式的不同又分為罩極式、分相起動式、電容起動式及電容運轉(zhuǎn)式，分別用于電冰箱、電風(fēng)扇、微波爐、洗衣機等家用電動器具上。由于電容運轉(zhuǎn)式電機具有起動扭矩大、運行穩(wěn)定、功率因數(shù)高、過載能力強等特點，并能較好的滿足洗衣機正反兩個方向運轉(zhuǎn)的工作要求，所以被廣泛的應(yīng)用于洗衣機中。洗衣機在正常工作狀態(tài)洗滌桶內(nèi)應(yīng)裝有水和衣物，因此，洗衣機的電動機總是在有負載的條件下運行，由于洗衣機工作時要求波輪正反轉(zhuǎn)，這就要求電動機帶載正反頻繁起動，洗衣機電動機的負載不能看成恒轉(zhuǎn)矩負載，因為洗衣機的波輪直接接觸水和衣物，在起動的初始時刻，阻轉(zhuǎn)矩較小。但是，這個負載又不能簡單的看成是風(fēng)機水泵類負載（與轉(zhuǎn)速的平方成正比的負載特性），由于桶內(nèi)衣物位置和水流的變化，在正常的工作條件下，負載的大小可能經(jīng)常發(fā)生變化，由于洗衣機的負載特點和工作是頻繁起動的需要，對電動機的起動轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩都要求比較高。32洗滌電動機（1）電動機的選用。洗衣機中使用的電動機可分為單向異步電動機、永磁式直流電動機、單向串激式和直線型驅(qū)動電機。單向異步電動機根據(jù)啟動方式不同又可分為電容運轉(zhuǎn)式電動機和罩極式電動機，而電容式電動機又派生出雙速變極式電動機。洗衣機根據(jù)各自的工作特點采用不同的電動機。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，表一就是波輪洗衣機用的XD型洗衣機電動機的性能指標(biāo)。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，表3-1 XD型洗衣機電動機的性能指標(biāo)輸入功率（W）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)堵轉(zhuǎn)電流（A）最大轉(zhuǎn)矩倍數(shù)效率（%）功率因數(shù)900.952.01.7490.951200.92.51.7520.951800.84.01.7560.952500.75.51.7590.95洗衣機電動機的功率應(yīng)根據(jù)洗衣機的規(guī)格而定，洗衣機的規(guī)格大小是按每次最大洗滌的干配用的電容器。衣物重量來確定的，表二列出了不同規(guī)格的洗衣機所配用的電動機的功率及電動機所配用的電容器。洗衣機的洗衣量（）1.5-22-33-44-5配用電動機（W）90,120120180250配置電容器（F）6,88,1010,1216 表3-2 洗衣機所配用的電機設(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8F。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。（2）雙速變極電機結(jié)構(gòu)速變極點動機是采用改變極數(shù)來獲得兩種速度的電容運轉(zhuǎn)式電動機。接通12級繞組，電動機低速運轉(zhuǎn)，完成洗滌、漂洗功能。接通兩極繞組，電動機高速運轉(zhuǎn)，完成脫水功能。洗滌電機的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖一所示：圖3-1 洗滌電動機的結(jié)構(gòu)簡圖（3）主要技術(shù)參數(shù) 洗衣機在洗滌運轉(zhuǎn)時，受力極大。因此對傳動機構(gòu)的波輪軸、軸承套等零件要求具有一定的強度、剛度、耐疲勞性能。同時，傳動機構(gòu)上部分在洗滌時，長期受水的侵蝕，使得各零件要求有很高的耐腐蝕性和耐冷熱沖擊性能。YXG162/2/12型雙速變極電動機為中國濟南洗衣機廠生產(chǎn)，主要技術(shù)指標(biāo)見上表。啟動和運轉(zhuǎn)配用14微法/450伏電容器，2極額定輸出功率200瓦；12極輸出功率為120瓦。 第四章 波輪的分類和選用41波輪的分類1.常見的幾種波輪形式：掌形波輪碟形波輪塔形波輪攪拌棒形波輪轉(zhuǎn)桶式大波輪（盒式波輪）2.較有特點的新水流波輪:(1) 日本公司的棒式波輪(2) 三洋公司的手搓式波輪(3) 松下公司的碟形波輪(4) 夏普公司的“帽式”波輪(5) 日電公司的撬桿式波輪(6) 三菱公司的攪拌式波輪(7) 東芝公司的偏心波輪42波輪的參數(shù)及性能波輪形狀和尺寸與洗滌性能的關(guān)系如下圖所示：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)系見圖一。圖一 波盤直徑與洗滌性能的關(guān)系波盤直徑（mm） 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2025mm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38條，實驗表明，波筋6條時洗滌性能較好。43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。第五章 傳動部分的設(shè)計計算在此部分主要對洗衣機中主要傳動機構(gòu)包括兩個帶傳動和一個螺紋傳動以及波輪軸的設(shè)計及計算。 51帶傳動的設(shè)計（一）此部分將完成連接洗衣機內(nèi)筒的帶傳動計算。 1.雙速電動機功率為120W，轉(zhuǎn)速，波輪軸轉(zhuǎn)速，傳動比確定計算功率由表8-6查得工作情況系數(shù)，故2.選取V帶帶型根據(jù)，由圖8-9確定選用Z型3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑由表8-3和表8-7取主動輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)式（8-15），從動輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)表8-7，取按式（8-13）驗算帶的速度4.確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距根據(jù)式，初步確定根據(jù)式（8-20）計算帶所需的基準(zhǔn)長度 由表8-3選帶的基準(zhǔn)長度按式（8-21）計算實際中心距5.驗算主動輪上的包角由式（8-6）得主動輪上的包角合適。6.計算帶的根數(shù)Z由式（8-22）知由查表8-5c和8-5d得 查表8-8得，查表8-2得，則取根。7.計算預(yù)緊力由式（8-23）知 由表8-4 ，故8.計算作用在軸上的壓軸力Q由公式（8-24）得9.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計波輪式洗衣機洗滌部分的傳動方式，均采用三角皮帶傳動，其中，小皮帶輪與電機轉(zhuǎn)軸的伸出部分連接，其轉(zhuǎn)速較高，因此要求強度高，有較好的耐磨性能。所以，在選擇小皮帶輪時，一般優(yōu)先選用金屬制件，而大皮帶輪則不宜采用金屬制件。因為三角傳動皮帶吸水能力較強，假如由于受潮或濺水，而使傳動皮帶絕緣性能降低，或變成導(dǎo)體，一旦電機發(fā)生故障而漏電，將使漏電電流傳至小皮帶輪，經(jīng)傳動皮帶大皮帶輪波輪軸傳入洗滌液中，洗滌時容易造成觸電傷亡事故，如果采用塑料皮帶輪，就能起到良好的絕緣作用。再者，由于大皮帶輪的轉(zhuǎn)速較低，選用塑料皮帶輪就能夠滿足要求了。帶輪的具體結(jié)構(gòu)尺寸見零件圖。52帶傳動的設(shè)計（二）此部分將要完成與螺紋軸連接的帶傳動設(shè)計。 電動機功率為25W，轉(zhuǎn)速，螺紋軸轉(zhuǎn)速，傳動比 1.確定計算功率由表8-7查得工作情況系數(shù)，2.選取V帶帶型根據(jù)，由圖8-8確定選用Z型3確定帶輪基準(zhǔn)直徑由表8-8和表8-4取主動輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)式（8-15），從動輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)表8-8，取按式（8-13）驗算帶的速度所以帶的速度合適。4.確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距根據(jù)式，初步確定根據(jù)式（8-20）計算帶所需的基準(zhǔn)長度由表8-3選帶的基準(zhǔn)長度按式（8-21）計算實際中心距5.驗算主動輪上的包角由式（8-6）得主動輪上的包角合適。6.計算帶的根數(shù)Z由式（8-2）知由查表8-6a和8-6b得 查表8-9得，查表8-10得，則取根。7.計算預(yù)緊力由式（8-23）知 由表8-5，故8.計算作用在軸上的壓軸力Q53螺紋軸的設(shè)計1. 初步確定軸徑選取軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取。于是得2螺紋軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1).擬訂軸上零件的裝配方案 采用下圖所示的裝配方案圖5-1 螺紋軸的裝配方案2）.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了使螺紋盤獲得較高的移動速度，螺距P應(yīng)取大值，此處取P=2mm，對應(yīng)的公稱直徑.2面左端裝軸承，根據(jù)手冊選用202的深溝球軸承，其尺寸為故，而取安裝皮帶輪處的軸徑，為了保證軸端擋圈壓在皮帶輪上，取。3）.軸上零件的周向定位皮帶輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。按由手冊查得平鍵截面（GB1095-79）。鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為10mm（標(biāo)準(zhǔn)鍵長見GB1096-79），同時為了保證皮帶輪與軸配合有良好的對中性，故選擇皮帶輪輪轂與軸的配合為H7/k6，滾動軸承與軸的周向定位是借過度配合來保證的，故此處選軸的直徑公差為m6。2. 求軸上的載荷對各支點進行受離分析如下圖所示：圖5-2 軸的載荷分析圖 由皮帶傳動的計算知Q=12.2N， ， 個截面處M及T列于下表：表5-1 截面處的彎距和扭距M（N.mm）T（N.mm）（N.mm） 2 5.77505.775 3268.3303324.1 497.6303206.33. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大計算彎矩的截面的強度。則由式（15-5）可得前以選定軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得，因此，故安全。4. 精確校核軸的疲勞強度 判斷危險截面截面2、3的應(yīng)力集中影響相當(dāng)，軸徑也相同，但3截面受載的情況遠大于2截面，故應(yīng)校核3截面的右側(cè)，同樣，4截面的右側(cè)也應(yīng)校核。 截面3右側(cè) 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面3 右側(cè)的彎矩 截面3 上的扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取。r/d=0.8/15=0.053,D/d=20/15=1.33,經(jīng)插值后可查得 又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 由附圖3-2得尺寸系數(shù)；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即，則按式（3-10）（3-10a）得綜合系數(shù)值為又由第三章第二節(jié)得材料特性系數(shù) 取 取于是，計算安全系數(shù)值，按式（15-6）（15-8）則得 故可知其安全。截面4右側(cè)抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面3 右側(cè)的彎矩 截面3 上的扭矩為 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取。r/d=0.8/11=0.073,D/d=15/11=1.36,經(jīng)插值后可查得 又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 由附圖3-2得尺寸系數(shù)；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)，軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即，則按式（3-10）（3-10a）得綜合系數(shù)值為又由第三章第二節(jié)得材料特性系數(shù) 取 取于是，計算安全系數(shù)值，按式（15-6）（15-8）則得 故可知其安全。54波輪軸的設(shè)計1初步確定洲的最小直徑先按式15-2初步估算軸的最小直徑。選取材料為3Cr13，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取A=112，于是得波輪軸的最小直徑顯然是裝波輪處的致敬，此外，此處截面為正方形。2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1） 擬定裝配方案選用如圖所示的裝配方案（2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度取裝波輪處的截面b=10mm,。要滿足從方形截面到圓形截面的過渡，圓形截面出的直徑，取圓軸處的直徑， 皮帶輪與軸為鍵連接，初定波輪地最大上升高度，取鍵長為；裝螺紋盤處的軸徑。3求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計算簡圖作用在軸上的扭距：作用在軸上的最大彎距：4校核危險截面A面為危險截面，對其進行彎扭校核：故安全。前以選定軸的材料為3Cr13,調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得，因此，故安全。5精確校核軸的疲勞強度（1）判斷危險截面截面1、2只受扭距作用，雖然軸肩所引起的應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕而確定的，所以1、2截面無需校核，故只校核3面。（2）精確校核3面右側(cè)抗彎截面系數(shù)：截面上的彎矩彎曲應(yīng)力 軸的材料為3Cr13,調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得 ，截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2查取。因r/d=1.0/14=0.071,D/d=18/14=1.286,經(jīng)插值后可查得： 又由附圖3-1可的軸的材料的敏感系數(shù)為：按附圖3-2的尺寸系數(shù)：軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)：軸未經(jīng)表面強化處理，即則按式（3-10）及（3-10a）得綜合系數(shù)值為：又由第三章第二節(jié)的材料特性系數(shù) 所以取：于是，計算安全系數(shù)： 故可知其安全。第六章 相關(guān)部件的設(shè)計和安裝說明 在此部分對一些非主要部件進行設(shè)計和說明。61 洗衣機的底座及外殼1 洗衣機的底座底座在洗衣機中主要起安裝和固定部分部件及怎增加洗衣機的底盤重量，使洗衣機在洗滌和脫水的過程中相對的平穩(wěn)。由于時間及圖紙數(shù)量的限制，底座部分為畫成零件圖，其形狀及尺寸可參考裝配圖?；蛘?，由于在本設(shè)計中此部分非設(shè)計重點，而洗衣機技術(shù)已發(fā)展相當(dāng)成熟，此部分的結(jié)構(gòu)及尺寸可采用已有的技術(shù)。2 衣機的外殼 洗衣機的外殼主要是起支撐外桶（盛水桶）和安裝洗衣機上蓋和安裝操作版的作用。在此設(shè)計中，對該部件無特殊要求，類似于底座部分，其尺寸可參考裝配圖尺寸，而具體的結(jié)構(gòu)和材料可參考已有的技術(shù)和材料，限于篇幅在此不再作重復(fù)工作。62 位開關(guān)和撥動開關(guān)限位開關(guān)和撥動開關(guān)的結(jié)構(gòu)和安裝已涉及控制部分，在此設(shè)計中對以上兩種部件在結(jié)構(gòu)上不作詳細說明。在安裝時，由于線路的要求可將撥輪軸設(shè)計成空心軸，從中間引出線路，在接到主控制板。63桶（盛水桶）及其安裝外桶的作用主要是用來裝水和洗滌液，所以結(jié)構(gòu)和材料無特殊要求，主要保證耐水性以及結(jié)實耐用就行。主要是安裝部分，由于洗衣機在洗滌的過程中，尤其是在脫水時會高速運轉(zhuǎn)，應(yīng)此外桶會產(chǎn)生強烈的振動和搖晃，如果外桶采用固接連接，外桶和洗衣機回引起強烈震動來，不僅會產(chǎn)生巨大的噪音，而且會對也洗衣機本身造成損害。 應(yīng)此，在本設(shè)計中內(nèi)桶的安裝采用了吊裝結(jié)構(gòu)，就是通過四根吊裝拉桿將洗衣機的外桶吊裝在外殼的四個角上，下端掛在成水外桶的四格調(diào)簧安裝爪上。在外箱體的四個角上，個又一個球形的圓窩，釣竿的上鍛壓成扁平形狀，或者大一個穿釘孔，穿釘孔的下面是一個班球形的座，放在箱體的球形圓窩上，然后穿好穿釘。拉桿在球形圓我上可以做前后左右小角度的擺動。在拉桿的下方也有一個半球形座，半球做的上方式減振彈簧，堅貞彈簧上面是一個橡膠墊，它的作用是保證減振彈簧與拉桿同心，四其受力均勻，同時可以吸收振動和噪音。橡膠墊的上方式一個塑料半球型座，這個塑料坐于洗滌外同上的半球心窩配合，可以有小角度的擺動。 圖6-1 吊裝結(jié)構(gòu)圖64 桶的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)桶的主要作用是裝衣物并完成洗滌和脫水的功能。在本設(shè)計中，為了彌補功能上的不足（將波輪的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)移到內(nèi)桶的轉(zhuǎn)動上，波輪只作上下運動），應(yīng)此在內(nèi)桶的設(shè)計中，應(yīng)在內(nèi)桶壁上應(yīng)加上能起到攪拌作用的勒板，并切肋板呈螺旋狀分布，以加強洗滌功能。由于內(nèi)桶要負責(zé)脫水功能，應(yīng)此內(nèi)同上應(yīng)開許多小孔，可讓衣物中的水脫離衣物后進入外桶，排出洗衣機。而且應(yīng)該是小孔錯開分布，提高水離開內(nèi)桶的速度。結(jié) 論 通過幾個月的不斷實踐和探索，畢業(yè)設(shè)計已圓滿結(jié)束。在這次設(shè)計中，我的收獲很大，不僅對該題目有了比較深入的了解，而且在不斷應(yīng)用所學(xué)的知識的過程中，對在四年中所學(xué)的知識有了更加深入系統(tǒng)的理解。在這次設(shè)計中通過認真總結(jié)，一下幾點對我來講感受頗深。（1） 我明白了一臺機器從開始設(shè)想到最后變成圖紙的每一個步驟，每一個細節(jié)，使我對本專業(yè)有了一個比較系統(tǒng)的認識。（2） 過這次設(shè)計，大大提高了我的綜合分析問題和解決問題的能力。（3） 通過這次設(shè)計，是我獨立工作的能力大為提高，為以后走上工作崗位打下堅實基礎(chǔ)。（4） 在這次設(shè)計中，從開始原理的構(gòu)思直到零部件的設(shè)計和選擇，都翻閱了大量的資料和本專業(yè)的工具書。因此，通過這次設(shè)計，鍛煉了我查詢和翻閱資料的能力。雖然此次設(shè)計是在老師的指導(dǎo)下由我一個人獨立完成，但我仍然深刻體會到協(xié)作工作的必要性和重要性，培養(yǎng)了我協(xié)作工作的能力。與此同時，在這次設(shè)計的過程中也報露出我的一些缺點：（1） 礎(chǔ)不是很扎實，很牢靠，出現(xiàn)一些本不該出現(xiàn)的錯誤，對某些錯誤也不能及早發(fā)現(xiàn)和修改。（2） 露出第二個弱點就是理論聯(lián)系實際的能力差，不能將所學(xué)的知識靈活應(yīng)用到實踐得過程中去。（3） 缺乏經(jīng)濟觀念，不能把設(shè)計把握道較為經(jīng)濟的水平?？傊?，通過此次設(shè)計，我收益頗多，將我在四年中所學(xué)到的知識深入化和系統(tǒng)化，并為以后走上工作崗位更好的工作打下堅實的基礎(chǔ)。 參考文獻【1】濮良貴 、紀名剛.機械設(shè)計（第七版）.高等教育出版社 【2】周開勤 、 機械零件手冊（第五版）.高等教育出版社 【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】劉勝利、王麗華、呂保宏、鄭諺.家用洗衣機的工作原理與維修技術(shù)修訂版.新時代出版社 【5】孫義杰.洗衣機修理大全. 浙江技術(shù)出版社【6】家用電器 2012/6 241期. 機械工業(yè)出版社【7】鄒慧君.機械原理課程設(shè)計手冊.高等教育出版社【8】鄭文緯、吳克堅.機械原理.高等教育出版社【9】廖念利、莫雨松等.互換性與技術(shù)測量. 中國計量出版社【10】陳國威等.機械工程手冊.機械工程出版社【11】周開勤 .機械零件手冊.高等教育出版社致 謝經(jīng)過三個月的時間，順利的完成了畢業(yè)設(shè)計。在本次設(shè)計過程中,我得到了XX老師的悉心指導(dǎo)。X老師多次詢問我的設(shè)計進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。X老師一絲不茍的作風(fēng)，大膽創(chuàng)新的思想，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，深深影響了我；X老師不僅授予我知識，而且教我做人的道理。我的每一點進步都離不開老師的指導(dǎo)。X老師在教學(xué)和科研的百忙當(dāng)中仍擠出時間指導(dǎo)學(xué)生的精神，尤其值得學(xué)生佩服和學(xué)習(xí)。同時各位老師在各方面都給予我極大的幫助，在此我衷心的感謝指導(dǎo)我的老師們。 外文文獻翻譯New Steering Mechanism for Wheeled Mobile Robots Siaibe Marie Bernard, FU Yi-li, XU He, MA Yu-lin(School of Mechanical and Electrical Engineering, Center of Advanced Manufacturing Technology,Harbin Institute of Technology Harbin 150001,China,Email：sidibebernardyaho.Fr)Abstract：A new castor wheel mechanism for Omni-directional mobile platform is presented. A motion of translation is transformed into a rotation to steer the wheel with the help of a helical path fits into a translation joint and three rollers whose axes are connected to the driving shaft of the wheel. When the path moves in translation it acts on the rollers for steering. The path-roller friction transmission. The wheel kinematics and the maneuverability have been analyzed.Key words：castor wheel；helical path；friction；roller；maneuverability；mobilityCLC number：TP24 Document code：A Article ID：l0o5-9l13(2007)02-0184-05Mobile platform has attracted various researches in robotic applications such as wheelchair,car-like-robotetc.Different categories of Omni-directional mobile platform s have been presented significantly over the last 20 years. Their mechanical structures are mainly differentiated and characterized by the wheel echanisms.which determine their mobility【1】.It has been shown that only robots equipped with three castor wheels or three universal wheels have fu兒mobility (homonymic and mni-directional）【5】.The universal wheels present several drawbacks such as low load capacity-Periodical bump leading to a vibration【8】.Their mechanism is usually complex ,with many parts increasing the weight of the mobile platform. The three castor-Wheeled mobile robot main drawbacks is that it needs at least four actuators (three for steering and at least one for drive).Some examples exist with six actuators, three driving and three steering actuators .This phenomenon leads to some singularities in control. But it has the advantage of carrying important load9 .Up to now new researches are going on castor wheeled mobile robot【2.3】 , and most of mobile robots for manipulation have only conventional wheel9,The interest of our research consists of a design of new type of castor wheel mechanism with a connection of elementary joints (spin, linear and screw joints).The interest of our work is the improvement of the maneuverability.For that we have shown in Section 4 that an elementary linear displacement of the joint can produce an important steering angle of the wheel because the steering angle of our mechanism depends on the linear displacement of a joint. The kinematics is given in Section 2.1 Wheel Architecture1.1 DescriptionThe computer model is represented in Figs.13 represent the kinematical chain of the wheel mechanism. It has 3 rollers (Fig.2) able to rotate freely about their axis. Each of them has a free revolute joint with a shaft. The three shafts are built in to each other and fit to the wheel shaft and the revolute joint4 (Figs.1 and 3)So the ensemble of this connection constitutes the wheel link (wheel suspension) which can turn about the vertical axe passing trough the centers of joints 1,3 and 4 (Fig.3).The shaft divided into two different forms：cylindrical form at one side and prismatic at another one (Fig.1).At the down side is a cylinder forming with the wheel link a revolute joint(joint4) and the upper side is prismatic built in the platform and forming with the cylinder of the helical path a translation joint1.The aim of the latest cited is to provide a translation motion to the helical path rea1ized around a cylinder(Fig.1,part with gold color)。1.2 Kinematics DescriptionThe kinematics representation of the mechanism is in Fig.3.In fact. the helical path and rollers connection can be considered as a screw joint. The path is a screw constrained in rotation about vertical axis by joint l and the rollers consist of a nut constrained in translation about the same axle by joint 4.Joint1 is actuated in translation. When it moves the path acts on the rollers. At their turn, animating by a rotation about the vertical axe. They react on the wheel link and finally on the wheel.The eccentricity e and the height h remain constant whatever the posture of the platform. The use of rollers rolling without slipping inside the path is important to avoid coulomb friction even if they make the mechanism little bulky.2 Path-roller FrictionLet us consider a cylinder in a coordinate system (o X, Y, z) and free of rotation about its axle (Fig.4 (a).The cylinder and its axle ale free to rotate about and a vertical ax le distant of R from the wheel. An inclined plan with angle 6 is in contact with the cylinder. When the plan translates with respect to axis .The contact line (cylinderplan) moves with respect to axis Y and the cylinder rotates of angle about the vertical axle. This angle corresponds to the rotation angle of the contact line.These different motions can be expressed as followWhere displacement of the plan with respect to axis z and Y is is the linear displacement of the contact point with respect to axis Y.The linear displacement of R the cylinder is equivalent to y. Then Eq.(1) BecomesThe parameters of a screw (Fig.4(b) are：the diameter 2R the thread inclination 6 and the pitch P.They are related byFinally the relation between the steering and the displacement of the translation joint by a combination of Eq.(2) and (3) Eq.(4)relates the linear displacement of the prismatic joint of the helical path to the steering angle of the wheel.3 KinematicsThe kinematics of wheeled mobile robot can be found in Refs67.In this section we have added to these results the changes required by our mechanism.In Fig.5,OXY and P XI Y1 represent the world coordinate and the robot coordinate .The robot posture is defined in the world coordinate by：x ,Y and .X, Y are the coordinate of the point P and 0 is the robot orientationThe rotation matrix expressing the orientation of OXY with respect to the platform frame PX1Y1 is given byWheel parameters are：e is the eccentricity of the whee1 .It represents the distance between the centers of the wheel B the rotation axe passing by point A of the platform. l and a are the polar coordinates of A with respect to PXIY1(Fig.5).The wheel radius is defined by r is and P is the pitch helical path of wheel mechanism. Wheel variables are and.The posture of the translation joint is represented by z of wheel I with respect to axis (Fig.3). Represents the rotation angle of the wheel I about an axis passing by the wheel center B.The kinematics constraints of a traditional castor wheel are obtained by the projection of the velocities of the robot and the wheel into the wheel plan and in a plane perpendicular to the wheel plane. They are The constraints of our presented wheel mechanism are obtained by a combination of Esq.(4) And (7) and then (4) and (8)The last two above equations represent only the constraints of only one wheel. If three of our wheel mechanism is implemented to a mobile robot, the total number of constraints will be six.4 ExamplesIn this section, we consider an example of a typical carlike-robot,I.e.A mobile robot equipped with two Passives fixed standard wheels and one castor wheel of our type and each wheel are distant of Z to the origin P 0f the robot rame(Fig.6).We assume that all of the three wheels have the same radius r and the robot is steered and driving by the castor whee1.W e also assume that the ground is an horizontal plane and there is no sliding or friction between wheels and ground.The fixed standard wheel parameters are represented in Fig.7.As f0r the castor wheel, its kinematics constraints are obtained by projecting of the different velocities in wheel plane and in a plane perpendicular to the wheel plane .They areDue to the arrangement of the three wheels in Fig.6,we have the following values：.With these values a system forming by Eq.(11)(i=1,2 for the two fixed standard wheels)and Eq.(9)(For the castor whee1) can be written asA system forming by Eq(12)(i=1,2)(for the two fixed standard wheels)and Eq.(10)(For the castor wheel) can be written asEq. (13) and (14) represent the robot kinematics constraints. The helical path. This is the steering mechanism, intervenes only during the robot steering process. In this example we consider as in pure rotation process then the components x and y of matrixbecome zero. We also consider that the steering and driving angular velocities of whee1.3 are equal .After some calculations Esq.(13) And (14) becomeBy eliminating 3 in the last 2 equations and using values in Tab.1 we obtain the following relationWhich is represented in Fig.8.All couple (z, P) that vanish Eq. (1 7) will satisfy the assumption, which is considering the robot in pure rotation.5 The Interest of the MechanismGiven two wheeled mobile robots of equal mobility but different maneuverability, the more maneuverable robot will typically be advantageous in cluttered environments. A vehicles maneuverability is characterized by its ability to perform movements that combine multi-Dle degrees of freedom 10.Three castorwheeled mobile robot has good values of degree of mobility (6 =3)and degree of steeribilitybut the maneuverability is closely linked to its design. In theory it is easy to steer a castor wheel straight by an actuator. But during the steering process some frictions occur opposing forces .the torque sometime should be multiplied. A rapid reaction in steering is needed when decision is made to turn. This is maneuverability. These two situations are the reasons why the need of mechanism for steering a castor wheel. In our case, the steering angle is a function of the pitch PFor a fixed displacement of z = 10 mm.Fig.9 shows the values of B for the chose of p during design. The system is more maneuverable for any P mini corresponding to any B maxi.6 ConclusionsSince the beginning of mechanics a lot of simple rolling mechanisms got a castor wheel .In the field of robotic systems it has a particular importance for transportation an exploration .This paper brings a new type of castor drive to this field .In this paper, we have examined the design of a new steering mechanism .Its kinematics and the maneuverability have been analyzed.References：1 Myung-Jin Jung, JonGHwan Kwa.Mobility augmentation of conventional wheeled bases for omni.directional motion.IEEE Transaction on Robotics and Automation.2002.2 DongSun Kim,Wook Hyun Kwon,Hong Sung Park.Geometric kinematics and applications of a mobile robot.International Journal of Control, Automation and Systems,2003：15986446.3 Haoyong Yu,Steven Dubonsky,Adam Skwersky.Omnidirectional mobility using active split offset castors.ASME(American Society of Mechanical Enneers),2004.4 Ferriere L,Campion G,Raucent B.ROLLMOBS,a new drive system for omnimobile robots.ROBOTICA.2001.5 1 Ferriere L,Raucent B,Campion G.Design of omnimobile robot wheels.Procedings of the 1996 IEEE on Robotics and Automation.1996.6 Campion Guy,Bastin G,DAndaNovel B.Structural properties and classification of kinematic and dynamic models of wheeled mobile robots.IEEE rransactions on Robotics and Automation.1 996.7 Tang C P,Bath R,Krovi V.Decentralized kinematics control of Payload transport by a system of mobile manipulators. Proceeding of IEEE on Robotics and Automation, 2004.8 Fisette P,Ferriere L,Raucent B,et a1.A muhibody approach for modeling universal wheels for mobile robots.Elsevier Mechanism and Machine Theorie,2000,35：329351.9 Fu Yili,He Xu,Wang Shuoguo,et a1.Topological analysis and control on mobile robo t with partially.failed propulsive whee1.Proceedings of 2005 IEEE International Conference on Robotics and Automation(ICRA2005).Barcelona.Spain,2005.新創(chuàng)造的輪式督導(dǎo)機制移動機器人（校機械與電氣工程中心,先進制造技術(shù),哈爾濱市技術(shù)學(xué)院 哈爾濱150001,電子郵箱： sidibebernardyaho.fr ）摘要：提出了一種新的蓖麻車輪機制,對全方位移動平臺進行了稱述.議案的翻譯轉(zhuǎn)化輪流掌舵車輪與幫助一個螺旋路徑怎樣可以成為一個翻譯聯(lián)合和三輥軸連接到動軸的車輪. 當(dāng)?shù)缆返呐e動,在翻譯它的行為,督導(dǎo)輥的運動,對徑輥摩擦傳動,車輪運動學(xué)和可操作性進行了分析。關(guān)鍵詞：蓖麻車輪；螺旋路徑；摩擦；壓路機；機動性；調(diào)動性。分類號：文件編號：tp24 ,文章編號： l0o5 - 9113 （ 2007 ） 02-0184-05移動平臺吸引了各種研究機器人的應(yīng)用,如輪椅,汽車類,不同類別的全方向移動平臺的鋪陳大大超過過去20年.他們的主要機械結(jié)構(gòu),是有區(qū)別的,并用車輪機制。 其中10.1測定其流動性,它已經(jīng)表明,只有機器人配備3腳輪或三個車輪的普及有富兒流動性（完整和全方位）。普遍輪子,目前一些缺點,如低負荷能力顛簸導(dǎo)致了振動,其機理通常是復(fù)雜的,具有許多零件增加重量的移動平臺三個蓖麻輪式移動機器人的主要缺點是它至少需要4個驅(qū)動器（三位為指導(dǎo),并至少有一名為驅(qū)動器）。一些例子,存在著6個作動器,3名駕駛和3個督導(dǎo)作動,這現(xiàn)象導(dǎo)致一些奇異控制。但這樣做的好處是攜帶重要負荷9,直至現(xiàn)在新的研究正在進行當(dāng)中蓖麻輪式移動滾裝博特等,和大多數(shù)的移動機器人操縱的,只有常規(guī)輪9 ,有興趣的,我們的研究包括一個設(shè)計的新型蓖麻車輪機制,以連接初等伸縮縫（自旋,線性和螺絲接頭） 。本港利益工作,是要提高機動性。 為此,我們已經(jīng)表明,在第4條中說,一個初等線性位移的聯(lián)合能產(chǎn)生的一個重要轉(zhuǎn)向角的車輪由于轉(zhuǎn)向角度,對我們的機制依賴于線性位移的聯(lián)合。一 輪式結(jié)構(gòu)1.1 說明計算機模型為代表的是在圖1-3,代表了運動鏈的車輪機制。它有3個滾子（圖2）能夠自由地轉(zhuǎn)動自己的軸。他們都擁有一個自由旋轉(zhuǎn)聯(lián)合軸。這三個軸都內(nèi)建于對方,適合方向盤軸和旋轉(zhuǎn)軸聯(lián)合4 （圖1和3）。所以就此構(gòu)成了車輪環(huán)線（車輪懸架） ,它可以把垂直斧頭及槽中心的關(guān)節(jié)1,3和4 （圖3）。豎井分成兩個不同形式：圓柱形式在一邊,棱柱形,在另一次（圖1）。往下看,一邊是圓柱形成與車輪連接在一起,旋轉(zhuǎn)聯(lián)合（聯(lián)合4）及上側(cè)是棱柱形,建于平臺并形成與缸的螺旋走這條路,翻譯聯(lián)合（聯(lián)合1） ,該公司最新舉的目的是,意識到要提供一個平移運動,以螺旋路徑圍繞缸（圖1 ,部分黃金色）。1.2 運動學(xué)描述運動學(xué)代表該機制在圖3上.事實上螺旋路徑和滾筒方面,可以被視為一個螺絲釘關(guān)節(jié)路徑是一個螺絲釘?shù)募s束,在旋轉(zhuǎn)垂直軸線上的聯(lián)合L ,并輥構(gòu)成一個螺母受限于翻譯大約同一軸聯(lián)合4。聯(lián)合1是驅(qū)動在翻譯.當(dāng)在移動路徑與滾筒提議通道法案的時候,經(jīng)過一關(guān)于垂直斧,對輪連接,并最后對輪子上作出反應(yīng)。偏心E和高度h保持恒定,無論姿態(tài)的平臺。使用的軋輥,即使他們的機制不是太笨重,重要的是要避免庫侖摩擦。二 徑輥摩擦讓我們考慮一個圓柱坐標(biāo)系（X , Y , Z ）的和自由的旋轉(zhuǎn)約其車軸（圖4 （ a ） ）。汽缸及軸的自由旋轉(zhuǎn)和車輪垂直。傾斜計劃與角六是在接觸調(diào)節(jié)器。當(dāng)計劃轉(zhuǎn)化方面的主軸。接觸線（圓柱計劃）的動作與軸Y和汽缸旋轉(zhuǎn)的角度對車軸垂直。這個角度對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)角度的接觸線。這些不同的運動可以表示為軸Z和Y是線性位移的接觸點,R取代柱是等于y,式（ 1 ）變成 參數(shù)螺絲釘（圖4 （ b ） ）有：直徑為2 r把螺紋傾角6和瀝調(diào)子P是相關(guān)的,由結(jié)合式（ 2 ）及（ 3 ）最后可得三 運動學(xué)在參67,可以發(fā)現(xiàn),輪式移動機器人的運動學(xué)。在本節(jié)中,我們已經(jīng)將所需要的機制加入到這些結(jié)果的變化。在圖5 ,OXY和Px1y1代表世界坐標(biāo)與機器人坐標(biāo)。機器人的態(tài)度將在世界坐標(biāo)：X , Y ,及中定義。圖中X , Y是坐標(biāo)點, P和0是機器人方向。轉(zhuǎn)動矩陣，表示OXY的關(guān)于從PX1Y1站臺結(jié)構(gòu)得到方向車輪的參數(shù)是：車輪的偏心是E,它代表著它們之間的距離為中心的車輪b和由A點的平臺之間的距離。 L與a是極坐標(biāo)pxiy1 （圖5）中的參數(shù)。車輪半徑是指由R是與P是螺距螺旋路徑車輪機制。輪式變數(shù)和。連接處被代表經(jīng)過關(guān)于軸輪子i的z(Fig.3).三個代表旋轉(zhuǎn)角度的方向盤I關(guān)于一個軸途經(jīng)車輪中心B 。傳統(tǒng)運動學(xué)限制了的蓖麻輪推算的速度,機器人和輪式到車輪計劃，并在一個平面垂直于車輪飛機,他們是我們提出了車輪機制的局限,得到了由多種方法，由（4）及（7） ,然后再由（4）及（8）過去兩年以上方程只代表制約,只有一個車輪,如果我們輪子機械裝置的三被向一活動的,是實施以移動機器人,其總的約束是6。四 舉例在本節(jié)中,我們考慮的一個例子,一個典型的汽車式機器人, i.e. a移動機器人配備有兩個無源定額標(biāo)準(zhǔn)車輪和一個車輪蓖麻我們的類型和每個車輪都是遙遠的Z為由來取消p的,該機器人框（圖6 ）,我們假設(shè)所有的三個車輪有相同的半徑R和機器人是帶領(lǐng)和駕駛由蓖麻車輪 。瓦特e還以為地面是一個水平面,并有沒有滑動或摩擦之間的車輪和地面。 定額標(biāo)準(zhǔn)車輪參數(shù)代表圖7.就像蓖麻車輪,它的運動學(xué)約束得到投射的不同速度在砂輪機,并在一個平面垂直車輪飛機,他們是由于安排的三個車輪圖6,我們有以下幾點值為：,這些價值體系,形成由式（ 11 ） （I = 1,2為兩個固定的標(biāo)準(zhǔn)車輪）和式（ 9 ） （為蓖麻車輪 ） ,可以寫一個制度的形成是由式（12） （I = 1,2 ）, （為兩個固定的標(biāo)準(zhǔn)車輪）和式（10）（為蓖麻車輪）可以寫式（13）及（14）代表機器人運動學(xué)約束螺旋路徑。這督導(dǎo)機制的介入,只有在機器人的轉(zhuǎn)向過程,在這個例子中,我們認為在純旋轉(zhuǎn)過程中,然后組成X和Y的矩陣變成零,我們也認為,督導(dǎo)及車輪駕駛角速度3都是平等。經(jīng)過一番計算，式（13）和（14）成為通過消除3 ,在過去2方程,并用價值觀tab.1我們得到如下關(guān)系由圖8（z , p）可知,消去式（1 7）將符合假設(shè),這是考慮到機器人的純旋轉(zhuǎn)。五 利益機制鑒于兩輪式移動機器人的平等流動,但不同的可操作性,更便于操作的機器人通常會帶來好處,在雜亂的環(huán)境中。車輛的機動性,其特點是有能力執(zhí)行動作結(jié)合起來。蓖麻輪式移動機器人具有良好的價值觀念一定程度的流動性（6 = 3）和自由程度 但可操作性是緊密相連的,其設(shè)計在理論上是容易引導(dǎo)對待車輪直由一個致動器,但在督導(dǎo)過程中存在一些因摩擦而發(fā)生的抗力,扭矩在一段時間里成倍增加?？焖俜磻?yīng),在轉(zhuǎn)向時,是需要做出決定,這是機動性,這兩種情況的原因是 在必要的機制下,我們可以督導(dǎo)車輪的一個功能調(diào)子p的轉(zhuǎn)向角度，一個固定位移的Z = 10 mm.fig.9顯示值B為選擇的P在設(shè)計制度更有可操作性，任何p的最小值對應(yīng)的b最大。六 結(jié)論從力學(xué)的開頭起許多簡單機械裝置被得到一個小腳輪輪子,在外地的機器人系統(tǒng),它有一個特別重要的交通探索。本文帶來了一種新型的蓖麻,并推動這一領(lǐng)域的合作。在這篇文章中,我們曾研究設(shè)計一個新的督導(dǎo)機制,對它的運動學(xué)和可操作性進行了分析。參考文獻： 1 Myung-Jin Jung, JonGHwan Kwa.Mobility augmentation of conventional wheeled bases for omni.directional motion.IEEE Transaction on Robotics and Automation.2002.2 DongSun Kim,Wook Hyun Kwon,Hong Sung Park.Geometric kinematics and applications of a mobile robot.International Journal of Control, Automation and Systems,2003：15986446.3 Haoyong Yu,Steven Dubonsky,Adam Skwersky.Omnidirectional mobility using active split offset castors.ASME(American Society of Mechanical Enneers),2004.4 Ferriere L,Campion G,Raucent B.ROLLMOBS,a new drive system for omnimobile robots.ROBOTICA.2001.5 1 Ferriere L,Raucent B,Campion G.Design of omnimobile robot wheels.Procedings of the 1996 IEEE on Robotics and Automation.1996.6 Campion Guy,Bastin G,DAndaNovel B.Structural properties and classification of kinematic and dynamic models of wheeled mobile robots.IEEE rransactions on Robotics and Automation.1 996.7 Tang C P,Bath R,Krovi V.Decentralized kinematics control of Payload transport by a system of mobile manipulators. 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