多功能健身洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)【三維SW】【含CAD圖紙】

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石河子大學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文) 題目（多功能健身洗衣機(jī)的設(shè)計(jì)） 學(xué)生姓名 石 化 強(qiáng) 指 導(dǎo) 教 師 馬 蓉 所在學(xué)院 機(jī)械電氣工程學(xué)院 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 年級(jí) 2009級(jí) 中國(guó)··石河子 2013年6月 目 錄 一、選題指南??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 二、任務(wù)書(shū)??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 三、開(kāi)題報(bào)告??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 四、文獻(xiàn)綜述??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????15 五、畢業(yè)論文\設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)???????????????????????????????????????????????????????? 26 石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）選題指南 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 2009 年級(jí) 指導(dǎo)教師 馬蓉 職稱 教授 填報(bào)時(shí)間 2013.3.1 課題名稱 多功能健身洗衣機(jī)的設(shè)計(jì) 課題來(lái)源 石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院 課題類型 設(shè)計(jì)型 完成課題所需時(shí)間 12周 所需學(xué)生人數(shù) 1 實(shí)習(xí)（考察）地點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)室 論文（設(shè)計(jì)）地點(diǎn) 機(jī)電學(xué)院 立題依據(jù)（課題的目的和意義）： 本設(shè)計(jì)基于現(xiàn)有的洗衣機(jī)和健身器材，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ罟?jié)奏的加快，洗衣難、鍛煉少的問(wèn)題也突顯出來(lái)，尤其是在校園里的學(xué)生，出租房住戶，旅館人員等人群，都在不同程度的存在不方便用洗衣機(jī)的問(wèn)題。本產(chǎn)品是針對(duì)以上人群專門(mén)研制的一種價(jià)格低廉，無(wú)需電源，又可用來(lái)健身的洗衣機(jī)產(chǎn)品----多功能健身洗衣機(jī)。 本課題預(yù)期目標(biāo)、內(nèi)容：（含：本課題應(yīng)完成的工作量） ①裝配圖1張 ②零件圖2張 ③設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份 對(duì)學(xué)生的要求：①專業(yè)要求；②具備的理論知識(shí)；③特殊技能要求；④查閱資料。 需要的外部條件： 系（教研室）審核意見(jiàn)： 系（教研室）主任（簽字） 年 月 日 院學(xué)術(shù)委員會(huì)審核意見(jiàn)： 學(xué)院（簽章） 年 月 日 備注： 注：1. 此表用于各專業(yè)教師擬定畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題和院學(xué)術(shù)委員會(huì)審核畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))的立題資格。 2. 每個(gè)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題應(yīng)填寫(xiě)該表一份，分專業(yè)整理存檔。 石河子大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))任務(wù)書(shū) 機(jī)械電氣工程 學(xué)院 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 2009 年級(jí) 課題名稱 多功能健身洗衣機(jī)的設(shè)計(jì) 畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))起止時(shí)間 2013.3.1～2013.6.6 指導(dǎo)教師 馬蓉 職稱 教授 學(xué)生姓名 石化強(qiáng) 學(xué)號(hào) 2009092571 任務(wù)下達(dá)日期 2012.12.20 課題內(nèi)容： 設(shè)計(jì)一部健身洗衣機(jī)，把健身搬到宿舍，把洗衣服當(dāng)成一種鍛煉，健身的同時(shí)把衣服洗的干干凈凈，用少量的錢(qián)買(mǎi)回強(qiáng)壯健康的身體、干凈的衣服、寶貴的時(shí)間。完成健身洗衣機(jī)基座設(shè)計(jì)，洗滌回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、甩干傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并建立三維實(shí)體模型。 課題任務(wù)的具體要求 1.畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告：有400字左右的中英文摘要，正文后有20篇左右的參考文獻(xiàn)，正文中要引用5篇以上文獻(xiàn)，并注明文獻(xiàn)出處。 2.有不少于2000漢字的與本課題有關(guān)的外文翻譯資料。 3.畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于1.5萬(wàn)字。 4.圖紙?jiān)O(shè)計(jì)折合不少于3張0號(hào)圖紙。 5作品效果圖。 擬定的工作進(jìn)度（以周為單位） 進(jìn)一步熟悉課題內(nèi)容，收集資料 （20篇文章以上） 第1周 收集資料，制定總體方案，并與指導(dǎo)教師討論 ，完成開(kāi)題報(bào)告，文獻(xiàn)綜述等準(zhǔn)備工作 第2周 繪制系統(tǒng)組成原理框圖 第3-5周 設(shè)計(jì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu),回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 第6-7周 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并得出結(jié)論 第8-9周 撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及畢業(yè)論文 第10-11周 準(zhǔn)備答辯 第12周 主要參考文獻(xiàn)： [1]虞國(guó)平.徐源，游玉海等，全自動(dòng)洗衣機(jī)原理及維修[M]，北京：人民郵電出版社，1994. [2] 李茜.滾筒洗衣機(jī)選擇方法[J]. 家庭電子. 2002(11). 任務(wù)下達(dá)人（簽字） 馬 蓉 日期： 2012 年 12 月 20 日 任務(wù)接受人（簽字） 石化強(qiáng) 日期： 2012 年 12 月 20 日 石河子大學(xué)機(jī)械電氣工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 機(jī)械電氣工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 題 目： 多功能健身洗衣機(jī)的設(shè)計(jì) 院 （系）： 機(jī)械電氣工程學(xué)院 專 業(yè)：? 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 摘 要 本設(shè)計(jì)為一種新型實(shí)用多功能健身洗衣機(jī)，它包括機(jī)架、變速裝置（帶輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和錐齒輪傳動(dòng)）、洗衣、脫水桶、靠背和腳踏健身洗衣機(jī)組成。本健身洗衣機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，分為洗滌模塊和脫水模塊：洗滌模塊通過(guò)機(jī)架做圓弧轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪做往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，變速后經(jīng)錐齒輪傳到洗衣桶；脫水模塊通過(guò)腳踏板由帶輪傳動(dòng)到齒輪傳動(dòng)，變速后經(jīng)錐齒輪傳給脫水桶。同時(shí)也分為動(dòng)力模塊和執(zhí)行模塊，兩個(gè)模塊可拆開(kāi)，方便攜帶。機(jī)架上安裝有座椅、扶手，座椅和扶手高度可調(diào)，適合于不同身高的人群；同時(shí)把洗滌、漂洗和脫水三個(gè)過(guò)程在同一桶中完成，使健身洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了多功能和一體化，進(jìn)一步提高了洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度。通過(guò)更改齒輪的嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)洗滌與脫水，所產(chǎn)生的噪音小，在鍛煉身體的同時(shí)也清洗了衣物，既能健身又能洗衣服，可全面提高身體素質(zhì)，訓(xùn)練上下肢和腹肌的協(xié)調(diào)能力，具有實(shí)用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)合理，充分利用能量、環(huán)保節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)因?yàn)椴恍枰娫炊缓碾?，環(huán)保節(jié)能，減輕了消費(fèi)者一定程度上的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。 關(guān)鍵詞：健身 洗衣機(jī) 洗滌 脫水 Abstract This design is a new kind of multifunctional exercise-whasher. It includes frames, gear change mechanism(gear-driven、gearrack-driven and wimble-driven etc)、laundry barrel、dehydrate-barrel and pus-bike. This kind of washer adopts modularize design, it divides washing and dehydrate parts. The washing modularize is made to-and-fro movement accroding frame's circle movement to rack by link halum. It is passed to laundry-barrel afer changing rate. Meantime ,it consits of drive and administrate parts, they are easy to take and can't be divided. The chair and handrail are fixed on the frame, height can be modulated and fit for different person with different heights. It carrys laundy and dehydrate out by alterlating gear's mesh. So it makes little noise and take exercise, washing clothes at the same time. Taking exercise as well as washing. It can train the banlance of the upper and lower limes to develope our body entirely. It has many strongpionts as practicability、well done structure、take full advantage of energy ect. Meamtime, it doesn't use electric enenergy ,so it protects the evironment and saves energy, lighten the weight of customer's economy on a certain extent. Key words: setting-up exercise? washing machine ?wash 44 目 錄 1.緒論 30 1.1課題背景 30 1.2洗衣機(jī)發(fā)展概況 30 1.3健身器材發(fā)展概況 31 1.4健身洗衣機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 32 2.方案設(shè)計(jì) 32 2.1引言 32 2.2設(shè)計(jì)方案選擇 33 3.總體設(shè)計(jì) 35 3.1確定總傳動(dòng)比和分配各傳動(dòng)比 35 3.2各軸功率的確定 36 4.零件設(shè)計(jì) 37 4.1 帶輪和V帶設(shè)計(jì) 37 4.2圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)與校核 39 4.3直齒錐齒輪的設(shè)計(jì)與校核 42 4.4齒輪齒條的設(shè)計(jì) 45 4.5帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核 47 4.6齒輪軸一的設(shè)計(jì)與校核 51 4.7齒輪軸二的設(shè)計(jì) 55 4.8齒條軸三的設(shè)計(jì) 56 4.9波輪軸四的設(shè)計(jì) 58 4.10變速箱設(shè)計(jì) 59 4.11波輪設(shè)計(jì) 60 4.12洗衣機(jī)箱體設(shè)計(jì) 62 4.13前支架和后轉(zhuǎn)動(dòng)架設(shè)計(jì) 63 5.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 65 5.1離合器設(shè)計(jì) 65 5.2控制手柄設(shè)計(jì) 66 6.總結(jié) 67 7.致謝 68 8.參考文獻(xiàn) 69 1.緒論 1.1課題背景 隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ罟?jié)奏的加快，洗衣難、鍛煉少的問(wèn)題也突顯出來(lái)，尤其是在校園里的學(xué)生，出租房住戶，旅館人員等人群，都在不同程度的存在不方便用洗衣機(jī)的問(wèn)題。鑒于此設(shè)計(jì)一部健身洗衣機(jī)，把健身搬到宿舍，把洗衣服當(dāng)成一種鍛煉，在健身的同時(shí)把衣服洗的干干凈凈，用少量的錢(qián)買(mǎi)回強(qiáng)壯健康的身體、干凈的衣服、寶貴的時(shí)間。本產(chǎn)品是針對(duì)以上人群專門(mén)研制的一種價(jià)格低廉，無(wú)需電源，又可用來(lái)健身的洗衣機(jī)產(chǎn)品—健身洗衣機(jī)。 1.2洗衣機(jī)發(fā)展概況 1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 如今，我國(guó)洗衣機(jī)年產(chǎn)量約占世界年產(chǎn)量的四分之一，居世界首位。但是我國(guó)對(duì)洗衣機(jī)技術(shù)的研究很少，甚至很多企業(yè)目前仍然依靠國(guó)外技術(shù)。據(jù)文獻(xiàn)檢索，我國(guó)學(xué)者對(duì)大型工業(yè)洗衣機(jī)進(jìn)行了研究。他們建立滾筒式洗衣機(jī)動(dòng)特性設(shè)計(jì)的整機(jī)系統(tǒng)振動(dòng)計(jì)算模型，給出了計(jì)算方法，同時(shí)將有限元法引入框架結(jié)構(gòu)研究[1]。未來(lái)洗衣機(jī)將朝著環(huán)保方向發(fā)展，無(wú)聲、無(wú)水洗衣機(jī)都成為其發(fā)展的趨勢(shì)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為網(wǎng)絡(luò)化洗衣機(jī)提供了實(shí)現(xiàn)的可能。 滾筒洗衣機(jī)目前正一步步崛起，無(wú)論是衣物的洗凈度、磨損度，還是自身的使用壽命、能耗方面來(lái)看，滾筒洗衣機(jī)都要優(yōu)于波輪洗衣機(jī)[2]。滾筒洗衣機(jī)工作時(shí)由舉升筋將被洗物舉升到一定高度后跌落到水面發(fā)生碰擊產(chǎn)生洗滌作用。被洗物所受水面反作用力取決于含水被洗物的重量及下落高度。這兩項(xiàng)又決定于滾筒內(nèi)部尺寸。因此滾筒至關(guān)重要，對(duì)滾筒的要求也很苛刻，滾筒洗衣機(jī)直接與衣物接觸的是內(nèi)筒，內(nèi)筒工藝的好壞直接關(guān)系到衣物的洗凈度。內(nèi)筒上沖孔的邊緣要光滑，內(nèi)筒凸起部分必須是無(wú)棱角的圓弧形，這樣才不會(huì)對(duì)衣物造成磨損、鉤絲；另外，內(nèi)筒沖孔數(shù)越多，過(guò)水月迅速，漂洗也就越干凈[3]。 1.2.2國(guó)外研究現(xiàn)狀 1858年，美國(guó)人漢密爾頓·史密斯在匹茨堡制成了世界上第一臺(tái)洗衣機(jī)[4]。從洗衣機(jī)誕生到全自動(dòng)洗衣機(jī)的面市，科研人員主要集中在洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)形式、洗衣方式、洗衣機(jī)控制等的研究之上，研究和解決實(shí)際問(wèn)題較多。最近幾十年，洗衣機(jī)的研究方向多方面發(fā)展，洗衣機(jī)的噪音控制、洗衣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)分洗衣機(jī)水流技術(shù)、洗衣機(jī)功能、洗衣機(jī)的控制技術(shù)等的研究方興未艾。由于半導(dǎo)體技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，洗衣機(jī)的功能得到極大改進(jìn)，通過(guò)設(shè)計(jì)新型波輪，改變洗滌水流，出現(xiàn)了不纏繞、不損傷洗滌物的“新水流”洗衣機(jī)。洗衣機(jī)的控制技術(shù)、水流技術(shù)以及兩者的結(jié)合也因此有了長(zhǎng)足的發(fā)展。 海外市場(chǎng)的刺激下，各國(guó)各大廠家都在研究著洗衣機(jī)的構(gòu)造原理，以提高洗衣機(jī)自身的洗凈度，節(jié)能性。三星電子株式會(huì)社發(fā)明了一種滾筒洗衣機(jī)，具有清潔劑供給裝置，清潔劑供給裝置沒(méi)有被安裝在主體上部分的前表面上，而是與門(mén)一體形成，這樣導(dǎo)致滾筒洗衣機(jī)很容易制造也提高了清潔劑的溶解度 [5]。 三星電子會(huì)社還通過(guò)對(duì)波輪式洗衣機(jī)波輪的設(shè)計(jì)來(lái)提高洗衣機(jī)的性能，設(shè)計(jì)的波輪包括：安裝在洗衣機(jī)筒的底部的主體，具有葉輪室和多個(gè)葉輪軸沿徑向延伸的扇葉的噴水葉輪，該噴水論相對(duì)于主體旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生向上的洗滌水流；可在徑向以及軸向旋轉(zhuǎn)支承葉輪軸的支承部件；以及使噴水葉輪旋轉(zhuǎn)的部件，從而在洗衣機(jī)工作時(shí)產(chǎn)生有效的垂直上升的水流，避免衣物的扭曲和纏結(jié)[6]。 大宇電子株式會(huì)社也對(duì)波輪式洗衣機(jī)的波輪進(jìn)行了深入的研究，設(shè)計(jì)了一種在洗滌筒內(nèi)產(chǎn)生渦輪型水流來(lái)洗滌被洗物的洗衣機(jī)波輪。在洗衣機(jī)渡輪中，基板固定到洗衣機(jī)軸上并按照軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)攪拌葉片從所述基板中心到其外周邊以扇面形式在基板底部表面上是向下傾斜的。多個(gè)攪拌葉片在鄰接的攪拌葉片之間干所述基板底部表面上確定至少一個(gè)凹集槽。洗衣機(jī)渡輪在洗滌筒內(nèi)產(chǎn)生渦輪型水流，并將水流產(chǎn)生的摩擦力均勻地傳送到被洗物，其狀態(tài)是洗滌水流在洗滌筒內(nèi)部是非均勻的，從而將被洗物的扭結(jié)降至最小，因之增強(qiáng)洗滌效率[7]。 1.3健身器材發(fā)展概況 從20世紀(jì)80年代至今的20多年來(lái)，隨著世界各國(guó)工業(yè)和科學(xué)的高度發(fā)達(dá)，人口的急劇增加、人類文明境界的飛躍，特別是世界各國(guó)群眾性健身運(yùn)動(dòng)的普遍興起，使得健身器材行業(yè)在研制、生產(chǎn)和使用等方面均迅速達(dá)到繁榮與興旺。在健身器材行業(yè)我國(guó)占據(jù)大部分市場(chǎng)，2005年1至10月份連云港口岸累計(jì)出口健身器材及設(shè)備總計(jì)達(dá)916萬(wàn)元，比上年同期增長(zhǎng)68%[8]。由此可見(jiàn)我過(guò)健身器材市場(chǎng)還存在很大的提升空間，為了能延續(xù)性的發(fā)展，我們就要?jiǎng)?chuàng)新，研發(fā)出適應(yīng)不同人群，緊隨世界發(fā)展大潮的綜合性健身產(chǎn)品。 在家用型常見(jiàn)的健身器材中，以健身腳踏車(chē)，仰臥起坐健身器，跑步機(jī)最為常見(jiàn)，健身腳踏車(chē)一般都包含有：一架體；一設(shè)于該架體上的座椅；一設(shè)于該架體上的扶把；一設(shè)于該架體上的踏板裝置；一離合裝置。但在人們不斷創(chuàng)新的過(guò)程中，在簡(jiǎn)單的腳踏車(chē)上加以改裝，因此出現(xiàn)了不同款型的健身腳踏車(chē)。如針對(duì)被動(dòng)型的健身者，或是老年人及中風(fēng)患者等自主運(yùn)動(dòng)能力較低的人群，在設(shè)計(jì)中加入驅(qū)動(dòng)裝置和振動(dòng)座，可以使使用者無(wú)須主動(dòng)出力即可獲得腳部運(yùn)動(dòng)的效果，且全身各部位還可同時(shí)接受振動(dòng)按摩[9]。還有雙手推拉式健身洗衣機(jī)，在基本結(jié)構(gòu)上經(jīng)過(guò)改裝，通過(guò)雙手的推拉把同時(shí)配以身體俯仰運(yùn)動(dòng)代替腳踏運(yùn)動(dòng)給車(chē)提供動(dòng)力，使車(chē)移動(dòng)相當(dāng)于劃船運(yùn)動(dòng)，都能使人的雙臂、腰、背、腹、腿等部位和關(guān)節(jié)、血液循環(huán)、呼吸等系統(tǒng)得到有效的鍛煉，提高了健身趣味性和競(jìng)技性。 仰臥起坐健身器一般包含靠背架，阻尼元件，用于后靠運(yùn)動(dòng)者腿部的橫檔，雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但是卻很科學(xué)，阻尼元件和靠背結(jié)合使用，減緩運(yùn)動(dòng)者后仰速度，運(yùn)動(dòng)過(guò)程運(yùn)動(dòng)者北部和后腦部不再與后斜架接觸，并且減緩后仰速度以及起坐時(shí)阻尼元件預(yù)緊力的輔助作用，為年老、體弱、肥胖等運(yùn)動(dòng)者提供了極大的便利仰臥起坐健身器 [10]。目前隨著樓價(jià)的不斷上漲，室內(nèi)空間的不足，各廠家開(kāi)始推出各種折疊型仰臥起坐健身器，價(jià)格適中，但功能設(shè)計(jì)的越來(lái)越人性化，多能化，適用的人群更加廣泛，并且可以在健身的過(guò)程中達(dá)到按摩的效果，充分體現(xiàn)現(xiàn)代設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)理念。 1.4健身洗衣機(jī)發(fā)展?fàn)顩r 健身洗衣機(jī)目前還停留在研究及市場(chǎng)調(diào)研階段，沒(méi)有投入市場(chǎng)，但已經(jīng)有很多單位和個(gè)人申請(qǐng)專利，設(shè)計(jì)出不同種類的健身洗衣機(jī)，將健身器械于洗衣機(jī)相結(jié)合。王建平在2006年8月研發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)需耗能的健身洗衣機(jī)，在人們休閑、鍛煉的同時(shí)即完成洗衣服的工作，將人們鍛煉身體所消耗的機(jī)械能通過(guò)鏈條、軸、齒輪傳遞到洗衣機(jī)的波輪，帶動(dòng)洗衣機(jī)完成洗衣動(dòng)作[11]。 應(yīng)放天等人設(shè)計(jì)一種劃船式健身洗衣機(jī)[12]。解決了現(xiàn)有健身器械在健身的過(guò)程中消耗的人體能量沒(méi)有被利用。包括機(jī)架、外殼、腳踏、滑柄和洗衣裝置。機(jī)架為片狀條形的硬質(zhì)材料圍成的曲面結(jié)構(gòu)，機(jī)架的兩側(cè)開(kāi)放，機(jī)架以及兩側(cè)的外殼圍合成工作腔。機(jī)架的頂面設(shè)置有移動(dòng)軌道，坐墊與移動(dòng)軌道活動(dòng)配合連接。兩個(gè)L形的滑柄設(shè)置在機(jī)架的兩側(cè)，洗衣裝置包括洗衣外筒和洗衣內(nèi)筒。洗衣外筒為圓筒形，側(cè)壁開(kāi)有工作口，工作口與機(jī)架的密封蓋位置對(duì)應(yīng)。洗衣內(nèi)筒為圓筒形，筒壁上沿洗衣內(nèi)筒的軸向平行開(kāi)有多個(gè)濾水口。本實(shí)用新型利用了人在健身中消耗的能量，節(jié)省洗衣機(jī)一洗衣消耗的電能，環(huán)保洗衣。 2.方案設(shè)計(jì) 2.1引言 中國(guó)洗衣機(jī)業(yè)經(jīng)過(guò)20多年的發(fā)展，已成為一個(gè)較成熟的產(chǎn)業(yè)。與其他家電產(chǎn)品相比較，這一產(chǎn)業(yè)處于一個(gè)相對(duì)平穩(wěn)并具有優(yōu)勢(shì)的環(huán)境，以海爾、小天鵝、榮事達(dá)等企業(yè)為代表的洗衣機(jī)企業(yè)占據(jù)了國(guó)內(nèi)洗衣機(jī)市場(chǎng)的主要份額。 2006年1-12月全國(guó)家用洗衣機(jī)累計(jì)產(chǎn)量為29,384,944.62臺(tái)，與2005年同期相比增長(zhǎng)了15.93%。2007年1-12月中國(guó)洗衣機(jī)企業(yè)繼續(xù)保持穩(wěn)定的增長(zhǎng)勢(shì)頭，全國(guó)家用洗衣機(jī)累計(jì)產(chǎn)量為34,814,413臺(tái)，與2006年同期相比增長(zhǎng)了13.93%；2008年國(guó)內(nèi)家用洗衣機(jī)市場(chǎng)總銷量有望超過(guò)1800萬(wàn)臺(tái)，同比增長(zhǎng)9%左右。而在中國(guó)健身洗衣機(jī)技術(shù)還不是很成熟，在市場(chǎng)上還很少見(jiàn)，這就給商家?guī)?lái)很大的發(fā)展空間。 洗衣機(jī)一般分為：波輪式、滾筒式與攪拌式。最常用的是波輪式洗衣機(jī)，它是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)波輪轉(zhuǎn)動(dòng)，衣物隨水不斷上下翻滾。洗滌衣物有單桶、套桶、雙桶幾種。它的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，維修方便，洗凈率高，但對(duì)衣物磨損率大，用水多。洗滌缸缸體有全塑、搪瓷、鋁合金、不銹鋼四大類。波輪式洗衣機(jī)流行于日本、中國(guó)、東南亞等地。滾筒式洗衣機(jī)洗衣是微電腦控制所有功能衣物無(wú)纏繞，最不會(huì)損耗衣物的方式。滾筒式洗衣機(jī)流行于歐洲、南美等主要穿毛、綿為主的地區(qū)，幾乎100％的家庭使用的都是滾筒洗衣機(jī)。攪拌式洗衣機(jī)洗衣具有衣物潔凈力最強(qiáng)，省洗衣粉等特點(diǎn)，攪拌式洗衣機(jī)在北美普遍使用。綜合考慮性價(jià)比，健身洗衣機(jī)采用波輪式設(shè)計(jì)性價(jià)比更高，更適合于大部分的消費(fèi)者。 家務(wù)勞動(dòng)全部變?yōu)樽詣?dòng)的，雖然從很大程度上解放了人類的雙手，但是人們?cè)诩覄?wù)勞動(dòng)中消耗的卡路里也變得更少了。人們寧愿在健身房里揮汗如雨，也不愿意自己動(dòng)手洗一件衣服。有一種洗衣機(jī)，不僅讓大家在洗衣服的時(shí)候鍛煉起來(lái)，更解決了學(xué)生、出租房主戶、農(nóng)民、外出打工者、低收入家庭等人群買(mǎi)不起洗衣機(jī)、洗衣難的問(wèn)題，名為“健身洗衣機(jī)”。這種洗衣機(jī)的全部動(dòng)力都來(lái)自你的動(dòng)力，如蹬踏，它的外形就像一部滾軸加大的自行車(chē)。當(dāng)你想洗衣服的時(shí)候，先得“騎”上它，然后手扶扶手、把雙腳放在腳踏板上，像平時(shí)使用健身器一樣。當(dāng)你開(kāi)始健身時(shí)，洗衣機(jī)就開(kāi)始工作了。不用出門(mén)，也不用昂貴的電動(dòng)洗衣機(jī)，就能夠在家中健身和洗衣服，對(duì)健身人最容易增肥部分肌肉進(jìn)行鍛煉，達(dá)到很好的塑身效果。 這種健身洗衣機(jī)還可以拆開(kāi)，便于攜帶；座椅和扶手可調(diào)，適合于不同身高的人群；把洗滌、漂洗和脫水三個(gè)過(guò)程在同一桶中完成，使健身洗衣機(jī)實(shí)現(xiàn)了多功能和一體化，進(jìn)一步提高了洗衣機(jī)的自動(dòng)化程度；健身過(guò)程中可以對(duì)身體各部分肌肉進(jìn)行鍛煉，多功能的健身洗衣機(jī)，有潛在的市場(chǎng)需求。 2.2設(shè)計(jì)方案選擇 大量查詢了相關(guān)文獻(xiàn)，總結(jié)出了三種設(shè)計(jì)方案，并對(duì)三種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了綜合對(duì)比，找出各自的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)總結(jié)如下： 2.2.1方案一： 圖1 工作原理：如圖1.，當(dāng)要洗衣物的時(shí)候，人坐在座椅上，蹬踩上面的腳踏機(jī)構(gòu)，小皮帶輪與槽凸輪同軸，帶動(dòng)槽凸輪，槽凸輪帶動(dòng)內(nèi)部槽輪，槽輪與鏈條相連，帶動(dòng)鏈條往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)洗衣箱波輪轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到洗衣物的目的。當(dāng)要甩干時(shí)，只需波動(dòng)下連接在洗衣箱上的公共齒輪與甩干機(jī)構(gòu)結(jié)合即可，隨著人的不斷踩踏，甩干不斷進(jìn)行，達(dá)到甩干的目的。 缺點(diǎn)： 槽凸輪，鏈條設(shè)計(jì)比較復(fù)雜；健身不明顯，運(yùn)動(dòng)單一。 2.2.2方案二： 圖2 工作原理：如圖2當(dāng)洗衣物時(shí)候，人坐在右邊的椅子上通過(guò)雙腳不斷的踩單車(chē)，帶動(dòng)小皮帶輪，小皮帶輪帶動(dòng)同軸齒輪，同軸齒輪通過(guò)變速后由帶輪傳動(dòng)到洗衣桶，并且人應(yīng)該往復(fù)的蹬腳踏板做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)中央的錐齒輪往復(fù)運(yùn)動(dòng)。為了避免中央錐齒輪帶動(dòng)右邊的機(jī)構(gòu)，洗衣物時(shí)候要把右邊機(jī)構(gòu)的皮帶松開(kāi)。當(dāng)甩干時(shí)候要坐在左邊的座椅上，并要松開(kāi)中央錐齒輪左邊的皮帶，通過(guò)人的不斷蹬踏，中央錐齒輪不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到甩干的目的。 缺點(diǎn)：操作復(fù)雜；洗滌與甩干要換座位，占地面積大；洗滌與甩干要卸皮帶，容易使皮帶松動(dòng)；健身運(yùn)動(dòng)比較單一。 2.2.3方案三： 圖3 工作原理：如圖3洗滌和漂洗時(shí)，人坐在椅子上，把手動(dòng)離合器撥到洗滌檔，手扶著扶手，使靠背架轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)齒條做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)變速后經(jīng)錐齒輪傳到波輪軸（鍛煉腹肌、胸肌、屈肌等）。脫水時(shí)，把手動(dòng)離合器撥到脫水檔，只需蹬腳踏板，帶動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)到同軸齒輪，變速后經(jīng)錐齒輪傳動(dòng)到脫水桶（鍛煉骨肌、股四頭肌等）。手動(dòng)離合器由滑塊機(jī)構(gòu)原理設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)錐齒輪離合與脫水桶和洗滌桶的聯(lián)動(dòng)切換。 優(yōu)點(diǎn)：健身多樣化，身體可得到全方位鍛煉；高度可調(diào)，適用于不同身高的人群；洗滌和脫水集合于一體，自動(dòng)化高；可拆裝，易于攜帶；綠色環(huán)保，無(wú)需電源，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。 缺點(diǎn)：洗滌之前需換檔，搬運(yùn)時(shí)需把機(jī)架（動(dòng)力源）拆開(kāi)。 綜合以上三種方案，方案三更具有價(jià)值，更能實(shí)現(xiàn)在把衣服洗干凈的同時(shí)鍛煉了身體，起到良好的健身效果，所以一下將按方案三設(shè)計(jì)。 3.總體設(shè)計(jì) 3.1確定總傳動(dòng)比和分配各傳動(dòng)比 3.1.1洗滌模塊的傳動(dòng)比確定和分配 洗滌模塊采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)，經(jīng)變速后由錐齒輪傳動(dòng)到洗衣桶，由人機(jī)工程學(xué)人體參數(shù)可知，手和腳的最大動(dòng)作頻率在300-431次/min之間，如圖4所示： 動(dòng)作部位 動(dòng)作的最大頻率/次·min-1 手指 204—406 手 360—431 前臂 190—392 臂 99—344 腳 300—378 腿 330—406 圖4 考慮到95百分位的人得動(dòng)作頻率，以及長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，選擇動(dòng)作頻率為60次/min，即每分鐘人動(dòng)作40次，齒條來(lái)回運(yùn)動(dòng)60次。波輪式洗衣機(jī)洗滌時(shí)波輪轉(zhuǎn)速一般在180r/min左右，在這里選波輪轉(zhuǎn)速為180r/min，而波輪轉(zhuǎn)速由錐齒輪傳動(dòng)得到的，考慮錐齒輪傳動(dòng)因素，選擇錐齒輪傳動(dòng)比為，由此可知齒條輪轉(zhuǎn)速n=120r/min，因此當(dāng)齒條運(yùn)動(dòng)一個(gè)行程時(shí)，齒條輪轉(zhuǎn)動(dòng)2周。 于是齒條輪轉(zhuǎn)速； 錐齒輪的轉(zhuǎn)速。 3.1.2脫水模塊的傳動(dòng)比確定和分配 脫水模塊選擇帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，經(jīng)過(guò)變速后由錐齒輪傳動(dòng)到脫水桶。當(dāng)脫水桶轉(zhuǎn)速達(dá)到800r/min時(shí)，完全可以達(dá)到脫水效果，在這里選擇脫水速度為810r/min，由圖4和人機(jī)工程學(xué)95百分位理論，選擇人蹬腳踏板的轉(zhuǎn)速為=90r/min，所以總傳動(dòng)比為810/90=9，根據(jù)各級(jí)傳動(dòng)分配，取帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為，齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為，錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為。 于是小帶輪的轉(zhuǎn)速； 齒輪軸的轉(zhuǎn)速； 脫水桶的轉(zhuǎn)速； 3.2各軸功率的確定 由人機(jī)工程學(xué)可知95百分位人群坐姿時(shí)的最大足登力為1960N，考慮到運(yùn)動(dòng)的持久性，在此選擇400N。由公式和可知： 95%人的輸出功率 于是帶輪軸的功率； 齒輪軸一的功率； 齒輪軸二的功率； 齒條軸三的功率； 波輪軸四的功率。 4.零件設(shè)計(jì) 4.1 帶輪和V帶設(shè)計(jì) 4.1.1確定V帶型號(hào) 由人機(jī)工程學(xué)可知95百分位人群坐姿時(shí)的最大足登力為1960N，考慮到運(yùn)動(dòng)的持久性，在此選擇400N。由公式和可知： 95%人的輸出功率 查課本表13-6得： 則 根據(jù)=0.68kw , =90r/min,由機(jī)械設(shè)計(jì)課本表8-4a，選擇A型V帶。 4.1.2設(shè)計(jì)V帶基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速 4.1.2.1由機(jī)械設(shè)計(jì)表8-6和表8-8，取大帶輪基準(zhǔn)直徑mm。 43.1.2.2驗(yàn)算帶速v機(jī)械設(shè)計(jì)按式（8-13）驗(yàn)算帶速 帶速在人體參數(shù)范圍內(nèi)，合適。 4.1.2.3計(jì)算小帶輪基準(zhǔn)直徑，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材（式8-15a）基準(zhǔn)直徑 4.1.3確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距a 4.1.3.1初步選取中心距a：。 4.1.3.2由課本式（8-22）得基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 查課本表8-2取。 4.1.3.3由課本式8-23實(shí)際中心距： 4.1.4驗(yàn)算小帶輪包角： 合格 4.1.5求V帶根數(shù)Z： 4.1.5.1計(jì)算單根V帶額定功率 由，查課本表8-4 a得 根據(jù)和A型帶，查課本表8-4b得。 查課本表8-5得，表8-2得=0.96，于是 4.1.5.2計(jì)算V帶根數(shù)：Z 取1根 4.1.6求作用在帶輪軸上的初拉力最小值和壓軸力： 查課本表8-3得單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.10kg/m，所以： 應(yīng)使帶的實(shí)際出拉力 軸壓力的最小值： 。 4.1.7帶輪效果圖,如圖5所示： 圖5 4.2圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)與校核 4.2.1選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 4.2.1.1齒輪類型：根據(jù)傳動(dòng)方案三，選擇直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)比。 4.2.1.2等級(jí)精度：健身洗衣機(jī)一般為低速機(jī)械，故選用8級(jí)精度（GB 10095-88）。 4.2.1.3材料選擇：由課本表10-1選擇大齒輪選用鋼（正火），齒面硬度為220HBS；小齒輪選用鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為250HBS。 4.2.1.4齒數(shù)選擇：選大齒輪齒數(shù),小齒輪齒數(shù)=20。 4.2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)并校核 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行計(jì)算，即 4.2.2.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 4.2.2.1.1試選載荷系數(shù)1.3。 4.2.2.1.2計(jì)算大齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 = 4.2.2.1.3由課本表10-7選取齒寬系數(shù)。 4.2.2.1.4由課本表10-6查的材料的彈性影響系數(shù)。 4.2.2.1.5由課本圖10-21c、d按齒面硬度查得大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 4.2.2.1.6由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 4.2.2.1.7由課本圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。 4.2.2.1.8計(jì)算解除疲勞許用應(yīng)力。 取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1，由課本式（10-12）得 4.2.2.2計(jì)算齒輪各參數(shù) 4.2.2.2.1試算大齒輪分度圓直徑，帶入中較小的值。 4.2.2.2.2計(jì)算圓周速度v 4.2.2.2.3計(jì)算齒寬b 4.2.2.2.4計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) 齒高 4.2.2.2.5計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)V=0.79m/s，8級(jí)精度，由課本圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)； 直齒輪，； 由課本表10-2查得使用系數(shù)； 由課本表10-4用插值法查得8級(jí)精度，非對(duì)稱布置時(shí)， 由查課本圖10-13得；故載荷系數(shù) 4.2.2.2.6按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由課本式（10-10 a）得 4.2.2.2.7計(jì)算模數(shù)m 就近圓整后為標(biāo)準(zhǔn)值m=1.5mm。 4.2.3幾何尺寸計(jì)算 4.2.3.1計(jì)算分度圓直徑 4.2.3.2計(jì)算中心距 4.2.3.3計(jì)算齒輪寬度 取 4.2.3.4小齒輪轉(zhuǎn)速 4.2.4齒輪效果圖，如圖6所示： 圖6 4.3直齒錐齒輪的設(shè)計(jì)與校核 4.3.1選定錐齒輪類型、精度等級(jí)、材料和齒數(shù) 4.3.1.1齒輪類型：根據(jù)傳動(dòng)方案三，高速級(jí)需要換向，采用標(biāo)準(zhǔn)直齒錐齒輪傳動(dòng)，對(duì)軸交角，傳動(dòng)比，；。 4.3.1.2等級(jí)精度：健身洗衣機(jī)一般為低速機(jī)械，故選用8級(jí)精度（GB 10095-88）。 4.3.1.3材料選擇：由課本表10-1選擇大錐齒輪選用鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為220HBS；小錐齒輪選用鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為250HBS。 4.3.1.4錐齒輪齒數(shù)選擇：選大齒輪齒數(shù)=36，小齒輪齒數(shù)。 4.3.2直齒錐齒輪設(shè)計(jì)參數(shù) 4.3.2.1分度圓直徑，錐距R 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表（10-29）選擇分度圓直徑，。 齒距 。 4.3.2.2平均分度圓直徑 取，于是平均分度圓直徑 4.3.2.3錐齒輪齒寬與模數(shù) 由機(jī)械原理課本表10-7 知： 取B=20mm 取錐齒輪寬度H=40mm 當(dāng)量齒輪分度圓直徑 平均模數(shù) 于是大端模數(shù) 4.3.3直齒錐齒輪的校核（按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核） 4.3.3.1錐齒輪動(dòng)載系數(shù)K 查課本表10-2得 圓周速度 由課本圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)； 直齒錐齒輪取； 于是 4.3.3.2分度圓錐向分力 錐齒輪轉(zhuǎn)矩 圓周力 4.3.3.3齒形系數(shù)與應(yīng)力校正系數(shù) 查課本表10-5得， 于是由課本式10-4得彎曲疲勞強(qiáng)度 合格 4.3.3.4錐齒輪主要參數(shù) 錐齒輪模數(shù) 4.3.3.5大錐齒輪內(nèi)孔采用內(nèi)花鍵連接，選花鍵規(guī)格為 4.3.4直齒錐齒輪設(shè)計(jì)效果圖，如圖7所示 圖7 4.4齒輪齒條的設(shè)計(jì) 4.4.1選定傳動(dòng)類型、精度等級(jí)、材料 4.4.1.1傳動(dòng)類型：根據(jù)傳動(dòng)方案三，選擇齒輪齒條傳動(dòng)。 4.4.1.2等級(jí)精度：健身洗衣機(jī)一般為低速機(jī)械，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）。 4.4.1.3材料選擇：由課本表10-1選擇齒輪選用鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為220HBS；齒條選用鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為250HBS。 圖8 齒輪齒條機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 4.4.2確定齒輪齒條參數(shù) 4.4.2.1確定齒條往復(fù)運(yùn)動(dòng)的距離S 由齒輪轉(zhuǎn)速n=120r/min，則每秒齒輪轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)。根據(jù)波輪式洗衣機(jī)洗滌原理：正3轉(zhuǎn)，停1秒，反3轉(zhuǎn)，而錐齒輪的傳動(dòng)比為1.5，由此可知齒條輪正2轉(zhuǎn)，反2轉(zhuǎn)，單個(gè)行程轉(zhuǎn)2轉(zhuǎn)。 如右圖8所示： 行程 自由度 合格 4.4.2.2確定各機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系 由得 于是運(yùn)動(dòng)關(guān)系為 4.4.2.3確定齒輪分度圓直徑d 選齒輪齒數(shù)，按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由課本式10-5得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為： 4.4.2.3.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 由課本圖10-20c查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 由課本圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 取彎曲疲勞安全系數(shù)由課本式10-12得 由課本圖10-8查得動(dòng)載系數(shù),直齒輪，使用系數(shù). 由課本圖10-13得,. 載荷系數(shù) 由課本表10-5查得 齒輪轉(zhuǎn)矩 于是 =1.56mm 齒輪模數(shù)m的大小主要由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，所以就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 4．4.2.3.2分度圓直徑和齒寬 4．4.2.3.3齒條長(zhǎng)度s、寬度B和齒距P。 長(zhǎng)度 ，考慮到密封因素，取齒條長(zhǎng)S=350mm 寬度 B=50mm 齒距 P= 4.4.2.4確定 根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理可選 由得： 4.4.3齒條設(shè)計(jì)效果圖，如圖9所示： 圖9 4.5帶輪軸的設(shè)計(jì)與校核 4.5.1帶輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.5.1.1材料、確定各段直徑和寬度 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為250HBS，查課本表15-3取、。 各軸段直徑的確定：根據(jù)課本式15-3得： m m 圖10-a 如上圖10-a所示：為四棱柱面，連接腳踏桿，取寬，； 連接軸瓦和前支架，分別取，； 連接軸瓦和后轉(zhuǎn)動(dòng)架，取，； 連接大帶輪，由帶輪尺寸取，； 齒輪軸一總長(zhǎng)L=10+30+25+50+25+30+15=180mm 4.5.1.2軸上零件的周向定位 軸上大帶輪的周向定位采用平鍵連接，查課本表6-1查得平鍵1截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，平鍵1長(zhǎng)為36mm，為了保證齒輪和軸配合由良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；軸瓦和軸的周向定位是采用過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 4.5.1.3確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表15-2，取軸端倒角為，各軸肩圓角半徑均為 4.5.2帶輪軸的校核 4.5.2.1求輸出軸上的功率P、轉(zhuǎn)矩T 4.5.2.2作用在齒輪上的力 作用在帶輪上的圓周力為： 徑向力為 作用在帶輪軸上的外力：由人機(jī)工程學(xué)原理，95百分位的人體重男性75KG，女性66KG，取 因?yàn)閹л嗇S左右對(duì)稱，所以只需校核一邊即可。 各段長(zhǎng)度L1=30 L2=27.5 L3=37.5 求垂直面的支反力： 4.5.3求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖： 求水平面的支承力：由得 求并繪制水平面彎矩圖： 求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力： 求并繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖： F在a處產(chǎn)生的彎矩： 求合成彎矩圖：考慮最不利的情況，把與直接相加。 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩： 從圖可見(jiàn)，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑： 因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查課本表15-1得，查課本表15-1得許用彎曲應(yīng)力，則： 因?yàn)?，所以該軸是安全的。 4.5.4彎矩及軸的受力分析圖10-b如下： 圖10-b 4.5.5鍵的設(shè)計(jì)與校核: 根據(jù)，參考手冊(cè)表4-1,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：, 采用A型普通鍵。 鍵2校核：為L(zhǎng)1=1.75d3-3=32綜合考慮取=36得 合格 4.5.6帶輪軸的設(shè)計(jì)效果圖，如圖10-c所示： 圖10-c 4.6齒輪軸一的設(shè)計(jì)與校核 4.6.1齒輪軸一的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.6.1.1材料、確定各段直徑 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為220HBS，查課本表15-3取、。 各軸段直徑的確定：根據(jù)課本式15-3得： 圖11 如上圖11所示：面連接軸承，查手冊(cè)選軸承6003，于是取 裝大齒輪和小帶輪，分別取 為軸肩定位，取，為了保證各齒輪的配合，取 4.6.1.2確定各軸段的寬度 包括軸承寬度和套筒寬度，取套筒寬度為11mm，故查手冊(cè)取； 連接高速大齒輪，查手冊(cè)取=55-2=53mm；連接小帶輪，查手冊(cè)取=20-2=18mm； 連接軸承6003和套筒，取套筒長(zhǎng)度為73mm，總長(zhǎng)為85mm. 齒輪軸一總長(zhǎng)L=23+53+18+85+202.5=381.5mm 4.6.1.3軸上零件的周向定位 軸、齒輪和小帶輪的周向定位采用平鍵連接，查課本表6-1查得平鍵2截面，平鍵3截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，平鍵2長(zhǎng)為12mm，平鍵3長(zhǎng)為45mm，同時(shí)為了保證齒輪和軸配合由良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承和軸的周向定位是采用過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 4.6.1.4確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表15-2，取軸端倒角為，各軸肩圓角半徑均為 4.6.2齒輪軸一的校核 4.6.2.1求輸出軸上的功率P、轉(zhuǎn)矩T 4.6.2.2作用在齒輪上的力 作用在齒輪上的圓周力為： 徑向力為 作用在軸一帶輪上的外力： 各段長(zhǎng)度L1=48.5 L2=240 L3=93 求垂直面的支反力： 4.6.2.3求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖： 求水平面的支承力：由得 求并繪制水平面彎矩圖： 求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力： 求并繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖： F在a處產(chǎn)生的彎矩： 求合成彎矩圖：考慮最不利的情況，把與直接相加。 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩： 從圖可見(jiàn)，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑： 因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查課本表15-1得，查課本表15-1得許用彎曲應(yīng)力，則： 因?yàn)?，所以該軸是安全的。 4.6.3軸承壽命校核： 軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本表取取 按最不利考慮，則有： 則 ，因此所該軸承符合要求。 4.6.4彎矩及軸的受力分析圖如下： 4.6.5鍵的設(shè)計(jì)與校核: 根據(jù)，參考手冊(cè)表4-1,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：, 采用A型普通鍵。 鍵2校核：為L(zhǎng)1=1.75d3-3=32綜合考慮取=12得 合格 根據(jù)，參考手冊(cè)表4-1,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：, 采用A型普通鍵。 鍵3校核：為L(zhǎng)1=1.75d2-3=40.75綜合考慮取=45得 合格 4.6.6齒輪軸一的設(shè)計(jì)效果圖，如圖13所示： 圖13 4.7齒輪軸二的設(shè)計(jì) 4.7.1材料、確定各段直徑 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為220HBS，查課本表15-3取。 各軸段直徑的確定：根據(jù)課本式15-3得： 圖14 如上圖14所示：面連接軸承和套筒，為了平衡軸向力，查手冊(cè)選角接觸球軸承7002c，于是取 分別裝小齒輪和錐齒輪，取，為外花鍵 選花鍵規(guī)格為； 為軸肩定位，取， 裝配小齒輪：判斷是不是作成齒輪軸： 如圖15所示：齒根圓直徑 由查手冊(cè)51頁(yè)表4-1得： 于是：。 所以應(yīng)做成齒輪軸。 4.7.2確定各軸段的寬度 連接軸承和套筒，取套筒寬度為8.5mm，故查手冊(cè)取。 為齒輪軸，齒輪軸直徑小于軸肩，防止卡死，取=60+5=65mm；連接錐齒輪，查手冊(cè)取=30+44=74mm。 齒輪軸二總長(zhǎng)L=17.5+65+74+17.5+6=180mm 4.7.3.3確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表15-2，取軸端倒角為，各軸肩圓角半徑均為 4.7.4齒輪軸二設(shè)計(jì)效果圖，如圖16所示： 圖16 4.8齒條軸三的設(shè)計(jì) 4.8.1材料、確定各段直徑 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為220HBS，查課本表15-3取。 各軸段直徑的確定：根據(jù)課本式15-3得： 圖17 如上圖17所示：面連接軸承，，為了平衡軸向力，查手冊(cè)選角接觸球軸承7003c，于是取 裝齒條輪，取;連接錐齒輪，由于要左右滑動(dòng)，采用花鍵連接，選花鍵規(guī)格為 為軸肩定位，取，為了保證各齒輪的配合，取 4.8.2確定各軸段的寬度 包括軸承寬度和套筒寬度，取套筒寬度為16mm，故查手冊(cè)??；連接高速齒條輪，查手冊(cè)取=48-2=46mm；為錐齒輪，查手冊(cè)取=30+44=74mm 連接軸承和套筒，查手冊(cè)取=10+12=22mm 齒輪軸三總長(zhǎng)L=28+46+30+74+22=200mm 4.8.3軸上零件的周向定位 軸和齒條輪的周向定位采用平鍵連接，查課本表6-1查得平鍵4截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，平鍵4長(zhǎng)為40mm，同時(shí)為了保證齒輪和軸配合由良好的對(duì)中性，故選擇齒條輪輪轂與軸的配合為；滾動(dòng)軸承和軸的周向定位是采用過(guò)渡配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 4.8.4確定軸上圓角和倒角尺寸 參考表15-2，取軸端倒角為，各軸肩圓角半徑均為 4.8.5齒條軸四設(shè)計(jì)效果圖，如圖18所示： 圖18 4.9波輪軸四的設(shè)計(jì) 4.9.1材料、確定各段直徑 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為220HBS，查課本表15-3取。 各軸段直徑的確定：根據(jù)課本式15-3得： 圖19 如上圖19所示：連接波輪，和波輪為半圓弧連接，取直徑=24；為軸肩，取=33；通過(guò)洗衣桶和脫水桶，取=28mm；連接錐齒輪，取=20mm，與錐齒輪配合方式為過(guò)渡配合。 4.9.2確定各軸段寬度 連接波輪，取寬度為49mm；為軸肩寬，取=5mm；左端為洗衣桶和脫水桶，右端連接離合器，根據(jù)實(shí)際情況取=66；連接錐齒輪，，與錐齒輪之間采用過(guò)渡連接。 波輪軸四的總長(zhǎng)為L(zhǎng)=49+5+66+20=140mm 4.9.3確定軸上圓角和倒角尺寸 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為220HBS，查課本表15-3取。 各軸段直徑的確定：根據(jù)課本式15-3得： 4.9.4波輪軸設(shè)計(jì)效果圖 如圖20所示： 圖20 4.10變速箱設(shè)計(jì) 4.10.1箱體尺寸確定 因?yàn)榇私∩硐匆聶C(jī)變速箱為兩路傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)特殊，箱體有關(guān)尺寸如下表所示： 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 結(jié)果 箱座厚度 10 地腳螺釘直徑 M20 地腳螺釘數(shù)目 n 查手冊(cè) 4 外箱壁至軸承端面距離 =++（510） 12 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 > 10 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 >1.2 15 長(zhǎng)X寬X高 L、s、h 結(jié)構(gòu)決定 401、280、125 4.10.2箱體設(shè)計(jì)效果圖，如圖21所示： 圖21 4.11波輪設(shè)計(jì) 4.11.1波輪形狀、結(jié)構(gòu)的選擇 選擇具有特定形狀與結(jié)構(gòu)的波輪, 其目的是獲取合適的水流。就所了解的波輪洗衣機(jī)而言, 不同形狀的波輪所對(duì)應(yīng)的不同水流不同,常用波輪結(jié)構(gòu)如圖22所示： 圖22 根據(jù)以上形狀，對(duì)三維水流型進(jìn)行改進(jìn)，使水流沖擊力量增大，對(duì)衣服的磨損變小，以及洗凈率提高，其結(jié)構(gòu)如圖23所示： 圖23 4.11.2波輪直徑的確定 由圖24波輪直徑對(duì)洗凈率的影響可知，當(dāng)波輪直徑大于180時(shí)，對(duì)衣服的洗凈率已經(jīng)很高了，考慮洗衣桶尺寸的限制，這里選擇波輪直徑為186mm 4.11.3波輪材料的確定 考慮到洗衣機(jī)洗滌原理中三力熱力、機(jī)械力、化學(xué)力不可或缺的作用, 波輪式洗衣機(jī), 波輪應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與一定的抗熱變形的能力, 以及一定的抗化學(xué)腐蝕和耐磨性的能力相對(duì)而言, 對(duì)于經(jīng)濟(jì)型的不帶加熱功能的洗衣機(jī)來(lái)說(shuō), 這一點(diǎn)就比較容易達(dá)到，所以在此選擇波輪材料為耐磨損、抗腐蝕的鋼化樹(shù)脂。 4.11.4波輪的設(shè)計(jì)效果圖，如圖25所示： 圖25 4.12洗衣機(jī)箱體設(shè)計(jì) 4.12.1健身洗衣機(jī)箱體材料選擇 查閱相關(guān)資料后，綜合洗衣機(jī)性能和工作環(huán)境，確定洗衣機(jī)下半部分材料為搪瓷，上半部分材料為塑料，這樣可以減輕洗衣機(jī)的重量和成本，便于攜帶和經(jīng)濟(jì)合算。搪瓷材料具有耐酸、耐腐、抗沖擊等優(yōu)良的理化功能，隨著搪瓷技術(shù)的提高，鋁搪瓷制品應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始越來(lái)越廣，在很多方面有取代鋼板搪瓷之勢(shì)，因此選用搪瓷作為健身洗衣機(jī)的下箱體材料。而塑料質(zhì)量輕，成本低，作為洗衣機(jī)箱體材料完全可以滿足性能要求。 4.12.2健身洗衣機(jī)尺寸確定 確定洗衣機(jī)箱體尺寸之前，先確定洗衣機(jī)的洗滌容量，本洗衣機(jī)根據(jù)人的功率以及其他參數(shù)，確定洗衣機(jī)的洗滌容量在1千克至2千克之間，根據(jù)消費(fèi)者體力的大小，可洗滌不同容量的衣服。 本洗衣機(jī)的洗衣機(jī)箱的尺寸，高615mm，寬330mm，長(zhǎng)340mm（裝水部分尺寸高410mm，寬310mm，長(zhǎng)320mm）設(shè)計(jì)容量是洗滌2kg衣服。本洗衣機(jī)（樣機(jī)）最多能容納（40）升。而一般洗滌只裝不到一半的水，按洗滌一次，漂洗一次算，總用水不到40升。 4.12.3洗衣機(jī)箱體設(shè)計(jì)效果圖，如圖26所示： 圖26 4.13前支架和后轉(zhuǎn)動(dòng)架設(shè)計(jì) 健身洗衣機(jī)的動(dòng)力模塊靠人力驅(qū)動(dòng)，人通過(guò)前支架和后轉(zhuǎn)動(dòng)架組成的動(dòng)力裝置把動(dòng)力輸入給洗滌模塊，動(dòng)力模塊包括腳的蹬踏運(yùn)動(dòng)和后轉(zhuǎn)動(dòng)架的圓弧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)要洗滌時(shí)，坐在椅子上，轉(zhuǎn)動(dòng)后轉(zhuǎn)動(dòng)架，通過(guò)連桿傳動(dòng)給齒輪齒條裝置；脫水的時(shí)候只需要踩腳踏板就可以了。 4.13.1機(jī)架尺寸的確定 動(dòng)力模塊的尺寸由人體的尺寸決定，根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，人的運(yùn)動(dòng)范圍如圖27所示：人坐姿時(shí)的尺寸決定人機(jī)交互時(shí)人的舒服程度，對(duì)于不同身高的人群，通過(guò)調(diào)節(jié)座椅和扶手的高度，讓運(yùn)動(dòng)者更舒服，更健康。 4.13.2機(jī)架材料的確定 機(jī)架在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受彎矩較多，選擇材料要在滿足動(dòng)力模塊性能指標(biāo)的前提下選擇最經(jīng)濟(jì)的材料，綜合各種因素，選擇HT200做機(jī)架的材料，鍛造加工，把各元件加工好后，用電焊的方式把各元件焊接起來(lái)，并在表面涂漆，以防止生銹。 4.13.3機(jī)架設(shè)計(jì)效果圖，如圖28所示： 圖28 5.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 5.1離合器設(shè)計(jì) 機(jī)械離合器是利用杠桿等機(jī)構(gòu)直接操縱結(jié)合元件，使離合器分離和結(jié)合。對(duì)于中小型離合器，可用人力來(lái)作為操縱的動(dòng)力，其適用范圍： 手柄操縱時(shí)，操縱力一般取80-160N（最大不超過(guò)400N），動(dòng)作行程一般不超過(guò)250mm。 腳踏板操縱時(shí)，操縱力一般為100-200N，動(dòng)作行程一般為100-150mm（最大不超過(guò)250mm）。 5.1.1離合器材料選擇 離合器在使用過(guò)程中受轉(zhuǎn)矩的作用，選擇材料為45鋼，牙部硬度48-52HRC，牙的嵌合為剛性接觸，為了保持牙工作面受載均勻，要求上下離合器同心，控制相對(duì)偏移量。 5.1.2離合器尺寸確定 離合器設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)按牙根抗彎強(qiáng)度條件設(shè)計(jì)，其抗彎條件為： 5.1.2.1離合器能傳遞的最大轉(zhuǎn)矩 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)式22.7-1得 取許用切應(yīng)力， 所以 5.1.2.2主要尺寸確定 離合器外徑D=（2-3）d=50mm 離合器內(nèi)徑 牙寬度 牙高度 牙在中經(jīng)處高度 5.1.3離合器的校核 牙分布的圓周平均直徑 牙數(shù) 查手冊(cè)45鋼的屈服強(qiáng)度，則許用彎曲應(yīng)力，取牙根厚度為11mm。 于是牙根抗彎強(qiáng)度條件： 合格 5.1.4離合器設(shè)計(jì)效果圖，如圖29所示： 圖29 5.2控制手柄設(shè)計(jì) 5.2.1材料的選擇 控制手柄主要受彎矩的作用，工作時(shí)應(yīng)具有一定的抗彎強(qiáng)度和耐磨性，考慮到工作性質(zhì)，選擇控制手柄材料為20Cr。 5.2.2尺寸的確定 控制手柄的尺寸應(yīng)根據(jù)控制系統(tǒng)的尺寸在滿足工作要求的情況下來(lái)確定，以及人機(jī)工程學(xué)原理來(lái)確定，工作時(shí)應(yīng)易于手工操作。 5.2.3控制手柄設(shè)計(jì)效果圖，如圖30所示： 圖30 6.總結(jié) 此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們從大學(xué)畢業(yè)生走向未來(lái)工程師重要的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從最初的選題，開(kāi)題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。其間，查找資料、老師指導(dǎo)、與同學(xué)交流、找相關(guān)人士咨詢、反復(fù)修改圖紙，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能力的一次檢驗(yàn)和知識(shí)的運(yùn)用。 通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我了解了的健身洗衣機(jī)的用途及工作原理，熟悉了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是走向工作崗位前的一次熱身。 畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，比如學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得，是不懈努力的結(jié)果。同時(shí)，仍有很多課題需要在以后的工作中去努力去完善。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解等等。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長(zhǎng)，以后更應(yīng)該在工作中不斷努力學(xué)習(xí)，努力使自己成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人，為中國(guó)機(jī)械行業(yè)添上自己的微薄之力。 7.致謝 經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起生活的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。在這里要感謝我的導(dǎo)師馬蓉老師。馬老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料到設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是馬老師仍然細(xì)心地糾正設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。除了敬佩馬老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作；我要感謝我的母?！幼哟髮W(xué)，是母校給我們提供了優(yōu)良的學(xué)習(xí)環(huán)境；我還要感謝那些曾給我授過(guò)課的每一位老師，是你們教會(huì)我專業(yè)知識(shí)。在此，我再說(shuō)一次謝謝！謝謝大家?。?！。 感謝馬老師給予我精心的指導(dǎo)，并為我提供了豐富的背景資料和創(chuàng)新性的意見(jiàn)和建議，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成 。感謝我的導(dǎo)師馬蓉教授，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；她循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。馬老師嚴(yán)謹(jǐn)勤奮的工作作風(fēng)、扎實(shí)廣博的學(xué)識(shí)和平易近人的性格，使我在學(xué)習(xí)方面得到了很大的收獲，它們將是我受益終生的財(cái)富。此外，感謝馬老師對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)的最后審核，使我的最終作品更為完善。 感謝同學(xué)們對(duì)我的幫助和指點(diǎn)。沒(méi)有他們的幫助和提供資料，要想在短短的幾個(gè)月的時(shí)間里學(xué)習(xí)到這么豐富的知識(shí)并完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是幾乎不可能的事情，再次感謝所有幫助和支持過(guò)我的人。 8.參考文獻(xiàn) [1]吳惠盟.洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)分析與參數(shù)化設(shè)計(jì)[D].無(wú)錫：江南大學(xué)，2002. 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