1、畢業設計(論文)題 目：全自動洗衣機減速離合器設計學生姓名 葉連強學 號200720070325專業班級機自703分院系機電工程分院指導教師職稱 劉福慶講師2021年 6 月 誠信承諾書本人謹此承諾，本人所寫畢業設計論文均由本人獨立撰寫，無任何抄襲行為。凡涉及他人的觀點材料，均作了注釋。如出現抄襲或侵犯他人知識產權的情況，愿承當由此引起的任何責任，并接受相應的處分。 學生簽名：葉連強2021年 6月 12日全自動洗衣機減速離合器設計【摘要】 隨著洗衣機技術的不斷提高，洗衣機行業迎來了新一輪熱潮。本課題是有關一種全自動洗衣機減速離合器整體結構簡化和各個部件選用、布局的設計。在洗衣機中使用行星輪系

2、減速器正是利用了行星齒輪傳動：體積小、質量輕、結構緊湊、承載能力大、傳動效率高、傳動比擬大、運動平穩、抗沖擊和震動的能力較強、噪聲低的特點。離合器采用了摩擦盤式減速離合器，取代了傳統的減速離合器，取消了離合操作桿裝置，一定程度上簡化了結構，此機構高效的實現了洗衣機的洗滌與脫水。此外，對減速離合器與電機之間進行了改良即取消了皮帶輪傳動裝置將動力驅動裝置直接由電機驅動洗衣機波輪和脫水桶，變成“空芯電動機，從而防止了皮帶輪所出現的故障，減小了噪聲的振動。【關鍵詞】 洗衣機；減速離合器；行星輪；摩擦盤式Design of Decelerating Clutch for Fully-automatic

3、Washing Machine【Abstract】 With the continuously improve of the washing machine technology, washing machine industry ushered in a new round of boomThis subject is related to the simplification of the overall structure for the reducer in fully-automatic washing machine, and the design for various part

4、s of the selection and layoutThe use of the planetary gear reducer in washing machine just take the advantage of the planetary gear drive: small size, light weight, compact structure, bearing capacity, transmission efficiency, transmission relatively large, smooth motion, shock and vibration resista

5、nt and, and low noise characteristicsThe clutch with the form of friction tray gear clutch, replacing the traditional gear clutch, canceled the clutch operating plot device, simplified the structure to some extent, this institutions efficiently to achieve the washing and dehydration of the washing m

6、achineIn addition, it has some improvement between the gear clutch and the motor that cancel the pulley driving device and change the power driving device which is driven by the motor-driven washing machine pulsator and dehydration barrel to the “hollow motor, so as to avoid the failure of the pulle

7、y, reducing the noise of vibration【Key Words】 Washing Machine, Decelerating Clutch, Planetary Gear, The Form of Friction Tray目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc295655664 1 緒 論 PAGEREF _Toc295655664 h 1 HYPERLINK l _Toc295655665 1.1 概述 PAGEREF _Toc295655665 h 1 HYPERLINK l _Toc295655666 1.2 國內外研究現狀及

8、開展趨勢 PAGEREF _Toc295655666 h 1 HYPERLINK l _Toc295655667 1.3 洗衣機減速器的簡介 PAGEREF _Toc295655667 h 2 HYPERLINK l _Toc295655668 2 減速離合器的設計方案 PAGEREF _Toc295655668 h 4 HYPERLINK l _Toc295655669 2.1 有關首選參數 PAGEREF _Toc295655669 h 4 HYPERLINK l _Toc295655670 2.2 系統組成框圖 PAGEREF _Toc295655670 h 4 HYPERLINK l

9、_Toc295655671 2.3 減速器系統方案 PAGEREF _Toc295655671 h 5 HYPERLINK l _Toc295655672 2.3.1 對減速傳動方案的要求 PAGEREF _Toc295655672 h 5 HYPERLINK l _Toc295655673 2.3.2 擬定減速器方案 PAGEREF _Toc295655673 h 5 HYPERLINK l _Toc295655674 2.4 離合器系統方案 PAGEREF _Toc295655674 h 5 HYPERLINK l _Toc295655675 2.4.1 對傳統離合器的分析 PAGEREF

10、 _Toc295655675 h 5 HYPERLINK l _Toc295655676 2.4.2 擬定離合器方案 PAGEREF _Toc295655676 h 7 HYPERLINK l _Toc295655677 3 行星齒輪傳動設計 PAGEREF _Toc295655677 h 8 HYPERLINK l _Toc295655678 3.1 行星齒輪傳動的傳動比和效率計算 PAGEREF _Toc295655678 h 8 HYPERLINK l _Toc295655679 3.2 行星輪傳動的配齒 PAGEREF _Toc295655679 h 8 HYPERLINK l _To

11、c295655680 3.3 行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數計算 PAGEREF _Toc295655680 h 9 HYPERLINK l _Toc295655681 3.4 行星齒輪傳動強度計算及校核 PAGEREF _Toc295655681 h 12 HYPERLINK l _Toc295655682 3.4.1 行星齒輪彎曲強度計算及校核 PAGEREF _Toc295655682 h 12 HYPERLINK l _Toc295655683 3.4.2 齒輪齒面強度的計算及校核 PAGEREF _Toc295655683 h 13 HYPERLINK l _Toc29565568

12、4 3.4.3 有關系數和接觸疲勞強度 PAGEREF _Toc295655684 h 13 HYPERLINK l _Toc295655685 3.5 行星齒輪傳動的受力分析 PAGEREF _Toc295655685 h 15 HYPERLINK l _Toc295655686 3.6 行星齒輪傳動的均載機構及浮動量 PAGEREF _Toc295655686 h 17 HYPERLINK l _Toc295655687 4 減速器齒輪輸入輸出軸的設計 PAGEREF _Toc295655687 h 18 HYPERLINK l _Toc295655688 4.1 減速器輸入軸的設計 PA

13、GEREF _Toc295655688 h 18 HYPERLINK l _Toc295655689 4.2 減速器輸出軸的設計 PAGEREF _Toc295655689 h 20 HYPERLINK l _Toc295655690 5 減速離合器與電機總體結構布局設計 PAGEREF _Toc295655690 h 23 HYPERLINK l _Toc295655691 5.1 離合器的設計 PAGEREF _Toc295655691 h 23 HYPERLINK l _Toc295655692 5.2減速離合器動力驅動裝置改良 PAGEREF _Toc295655692 h 25 HY

14、PERLINK l _Toc295655693 6 減速離合器的裝配 PAGEREF _Toc295655693 h 26 HYPERLINK l _Toc295655694 6.1 總裝配圖 PAGEREF _Toc295655694 h 26 HYPERLINK l _Toc295655695 6.2 總裝配圖設計說明 PAGEREF _Toc295655695 h 26 HYPERLINK l _Toc295655696 結 論 PAGEREF _Toc295655696 h 27 HYPERLINK l _Toc295655697 參考文獻 PAGEREF _Toc295655697

15、h 28 HYPERLINK l _Toc295655698 附 錄 PAGEREF _Toc295655698 h 29 HYPERLINK l _Toc295655699 致 謝 PAGEREF _Toc295655699 h 33圖目錄 TOC h z t 題注 c HYPERLINK l _Toc295642911 圖2.1 洗衣機工作原理圖 PAGEREF _Toc295642911 h 4 HYPERLINK l _Toc295642912 圖2.2 減速器系統組成框圖 PAGEREF _Toc295642912 h 4 HYPERLINK l _Toc295642913 圖2.3

16、 行星輪系圖 PAGEREF _Toc295642913 h 5 HYPERLINK l _Toc295642914 圖2.4 帶制動式減速離合器的結構示意圖 PAGEREF _Toc295642914 h 6 HYPERLINK l _Toc295642915 圖2.5 離合器的結構示意圖 PAGEREF _Toc295642915 h 7 HYPERLINK l _Toc295642916 圖3.1 行星輪均勻分擔載荷圖 PAGEREF _Toc295642916 h 17 HYPERLINK l _Toc295642917 圖4.1 輸入軸結構簡圖 PAGEREF _Toc2956429

17、17 h 18 HYPERLINK l _Toc295642918 圖4.2 受力分析和彎矩圖 PAGEREF _Toc295642918 h 19 HYPERLINK l _Toc295642919 圖4.3 輸出軸結構簡圖 PAGEREF _Toc295642919 h 21 HYPERLINK l _Toc295642920 圖4.4 受力分析和彎矩圖 PAGEREF _Toc295642920 h 21 HYPERLINK l _Toc295642921 圖5.1 端面摩擦盤式減速離合器結構圖 PAGEREF _Toc295642921 h 23 HYPERLINK l _Toc295

18、642922 圖5.2 改良裝置圖 PAGEREF _Toc295642922 h 25 HYPERLINK l _Toc295642923 圖6.1 總裝配圖 PAGEREF _Toc295642923 h 26 HYPERLINK l _Toc295642924 附圖A 內齒圈 PAGEREF _Toc295642924 h 29 HYPERLINK l _Toc295642925 附圖B 輸入軸 PAGEREF _Toc295642925 h 29 HYPERLINK l _Toc295642926 附圖C 輸出軸 PAGEREF _Toc295642926 h 30 HYPERLINK

19、 l _Toc295642927 附圖D 行星輪 PAGEREF _Toc295642927 h 30 HYPERLINK l _Toc295642928 附圖E 行星輪架 PAGEREF _Toc295642928 h 31 HYPERLINK l _Toc295642929 附圖F 行星輪架蓋 PAGEREF _Toc295642929 h 31 HYPERLINK l _Toc295642930 附圖G 行星輪系圖 PAGEREF _Toc295642930 h 32表目錄 TOC h z t 表樣式 c HYPERLINK l _Toc295615512 表3.1齒輪數據表 PAGER

20、EF _Toc295615512 h 11 HYPERLINK l _Toc295615513 表5.1減速離合器工作表 PAGEREF _Toc295615513 h 241 緒 論1.1 概述 隨著洗衣機質量不斷提高和居民購置能力的增強，洗衣機行業迎來了成熟期之后市場需求的提升。目前，國內大局部洗衣機還有中外合資企業LG、三星、松下、惠而浦、東芝、夏普等的洗衣機減速離合器技術也趨于成熟。近年來，許多新技術和新工藝開始應用于洗衣機上，新型減速離合器也在進一步研究，使其工作更平穩，噪聲更小。1.2 國內外研究現狀及開展趨勢 在世界，第一臺自動洗衣機于1937年問世。這是一種“前置式自動洗衣機。

21、到了40年代便出現了現代的“上置式自動洗衣機。隨著工業化的加速，世界各國也加快了洗衣機研制的步伐。首先由英國研制并推出了一種噴流式洗衣機，1955年，在引進英國噴流式洗衣機的根底之上，日本研制出獨具風格、并流行至今的波輪式洗衣機。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機生產領域三分天下的局面初步形成。60年代的日本出現了帶干桶的雙桶洗衣機，人們稱之為“半自動型洗衣機。70年代，生產出波輪式套桶全自動洗衣機。70年代后期，以電腦實際上微處理器控制的全自動洗衣機在日本問世，開創了洗衣機開展史的新階段。80年代，“模糊控制的應用使得洗衣機操作更簡便，功能更完備，洗衣程序更隨人意，外觀造型更為時尚。90年

22、代，由于電機調速技術的提高，洗衣機實現了寬范圍的轉速變換與調節，誕生了許多新水流洗衣機。此后，隨著電機驅動技術的開展與提高，日本生產出了電機直接驅動式洗衣機，省去了齒輪傳動和變速機構，引發了洗衣機驅動方式的巨大革命。之后，隨著科技的進一步開展，滾筒洗衣機已經成了大家耳濡目染的產品。伴隨著科技的進一步開展，相信新型更適合人們使用的洗衣時機給我們的生活帶來新的方式。在我國，80年代全自動洗衣機所使用的減速離合器為扭簧式。在其制動鼓上端采用止逆扭簧，其目的是波輪洗滌時，內桶不會受到水流跟轉而影響洗滌效果另一方向有制動帶阻滯。但隨著洗衣機工業的開展，洗衣機洗滌容量的不斷加大，發現止逆扭簧在大容量洗滌時

23、洗滌量4.5kg以上或長期使用后，扭簧磨損等原因造成內桶跟轉嚴重，且易發生摩擦噪聲。到80年代減速離合器采用了滾珠軸承與單向滾針軸承所組成的聯合軸承即單向超越軸承克服了內桶跟轉現象。 我國目前減速離合器絕大局部沿用以日本松下電器公司為原型的帶制動式減速離合器。運用于全自動洗衣機的減速洗滌軸和以螺旋扭簧離合機構偶合脫水軸并具有機械制動和阻動功能的減速離合器。而且還存在許多缺乏：體積大，不利于產品小型化；同軸旋轉系統由軸多個零件組成離合器，是以NGW型行星齒輪系機構減速傳動，同軸度加工要求高；二個螺旋扭簧零件可靠性偏低。2005年陳水東設計了一種新型減速離合器，它有兩種改良方案，一是在脫水軸的上方

24、的外面，托盤的上面安裝原剎車鼓內設的NGW型行星齒輪系，二是取消止回彈簧。目前國外尚未見到有關新型減速離合器的相關報道，國內的一些學者雖在這方面做了些工作，但現在還是處于試驗階段1。 隨著科學技術的高速開展和人們生活水平的不斷提高，對于決定全自動洗衣機性能的減速離合器的要求也越來越高。而目前的減速離合器還是存在著體積大、結構復雜、有噪音、部件易損、耗能等缺點。為適應經濟建設的開展，更多的為人們所接受，減速離合器需從結構簡化、性能優越、效率愈高、能量低損，甚至智能化方向開展。1.3 洗衣機減速器的簡介減速器是用于電動機和波輪之間的獨立傳動裝置，其主要功能是減速增力，帶動波輪工作。減速器可分為三局

25、部減速局部、離合局部、制動局部。減速局部主要整機對轉速包括脫水和洗滌的要求不同，其周轉輪系的減速比的設計不同，現有i=4，5，5.2， 5.6等系列減速比，根本滿足主機廠的要求，為了得到較大的減速比和較小的結構空間，減速器采用二級減速傳動，第一級為皮帶減速，第二級為行星輪系減速；離合局部主要考慮到整機容量的不同，軸類設計也相應有所變化，其與“空杯轉子挖空間有關，從而也決定電機整機設計的優先，電機設計體積最小化，有利提高材料的利用率和進一步降低生產本錢由于離合部件旋轉中心的變化，制動局部也相應變化，不過與傳統減速器根本相同，采用帶彈性制動機構。用于波輪式雙桶洗衣機的減速器按結構分為兩種，一種是行

26、星齒輪減速器又稱同心齒輪箱，另一種是偏心齒輪減速器又稱偏心齒輪箱。偏心齒輪減速器由于結構大、傳動比小、穩定性差、噪音高等缺點將漸漸被淘汰。行星齒輪減速器以其結構緊湊、傳動比大、穩定性好、噪音低等特點越來越廣泛地應用在洗衣機上。 除了以上的還有一些其他的減速器，如少齒差行星減速器2和多軸擺動減速器3。漸開線少齒差行星齒輪減速器具有結構緊湊、體積小、重量輕傳動比范圍大運轉平穩、制造容易、運轉可靠的特點，已在輕工、化工、食品、紡織、冶金、建筑、軍事裝備等方面得到廣泛應用。但由于其結構上的原因，也還存在承載能力不高及傳動效率偏低的缺點，一般只宜用于輕載及短時工作的場合4-6。多軸擺動減速器是為了到達機

27、械傳動技術提出的新要求而改良的一種新型傳動裝置，結構簡單、緊湊。對現有的三環減速器結構進行了分析和討論，充分利用了少齒差傳動的原理，采用了多軸旋轉帶動內齒輪高速平動以便輸入動力、外齒輪軸低速自轉直接將轉矩輸出的結構方式。通過相對角速度法和虛位移原理分別計算出傳動比和外齒輪的輸出轉矩，得出該減少器可以實現降低轉速，增加轉矩的功能，是符合現代機械對傳動技術的新要求的一種新型傳動裝置。但它也存在缺陷：在某些部件裝工藝難度增加，傳動機構振動大、噪聲高，還有外形尺寸也過大，難以縮小7-9。2 減速離合器的設計方案2.1 有關首選參數使用地點：自動洗衣機減速離合器內部減速裝置；初步確定的參數：傳動比：i=

28、5.2輸入轉速：n=1600r/min輸入功率：P=150w內齒圈齒數：Z=632.2 系統組成框圖自動洗衣機的工作原理見圖2.1。洗滌：剎車A制動，抱簧B放開，運動經電機、傳動軸、中心齒輪、行星輪、行星架、波輪。脫水：剎車A放開，抱簧B制動，運動經電機、傳動軸、內齒圈脫水桶、中心齒輪、行星架、波輪與行星架等速旋轉。圖2.1 洗衣機工作原理圖 圖2.2 減速器系統組成框圖2.3 減速器系統方案2.3.1 對減速傳動方案的要求合理的傳動方案，首先應滿足工作機的功能要求，還要滿足工作可靠、傳動精度高、體積小、結構簡單、尺寸緊湊、重量輕、本錢低、工藝性好、使用和維護方便等要求。2.3.2 擬定減速器

29、方案任何一個方案，要滿足上述工作可靠、傳動精度高、體積小、結構簡單、尺寸緊湊等要求都必須統籌兼顧，至少要滿足最主要的結構簡化和最根本的工作機功能的要求。如圖2.3所示的行星輪傳動方案。圖2.3 行星輪系圖a-中心輪，b-內齒圈，g-行星輪，H-行星架2.4 離合器系統方案2.4.1 對傳統離合器的分析目前市場上所見到的減速離合器根本上的結構類型為帶制動式，如圖2.4所示。圖2.4 帶制動式減速離合器的結構示意圖這種離合器目前使用的比擬普遍，但是它有一個致命的弱點，即其帶式制動器(剎車帶)不能提供足夠的剎車力矩來防止洗滌過程中的內桶跟轉。在洗滌過程中，波輪作用在水和洗滌物上的最大轉矩可達1112

30、Nm(在4公斤左右的洗衣機上)，而剎車帶所能提供的制動力矩，從理論計算上看在9Nm左右，實際上由于摩擦外表接觸不理想，往往只有56Nm，有的甚至缺乏3Nm。由此而產生的跟轉會造成洗滌物的纏繞，使得洗滌性能下降。為了解決此問題必須要提高剎車力矩，此處有三條途徑：增大剎車帶摩擦系數，增大包角，增大松邊預緊拉力。但是它們都有一些缺陷：( 1 ) 摩擦系數值的提高往往受剎車帶(石棉橡膠板中含有其他填料)材料磨耗的限制，因值增大后磨耗也將增大，壽命無法保證。( 2 )從改變結構入手，包角可從240增大至310左右，這時理論計算剎車力矩可達1517Nm(當預緊拉力為6ON時)，比原來可提高60%。按此結構

31、制做的剎車帶的實際剎車力矩可達l1Wm，一般來說已根本上可以保證內桶不跟轉了。但是在脫水時又產生了新問題：剎車帶往往很難完全從剎車盤(減速器殼)上脫開，造成阻力矩的增大，致使脫水起動更加困難。( 3 ) 增大松邊預緊拉力雖可提高剎車力矩，但它要求增大扭轉制動彈簧剛度，因而要求增大電磁鐵拉力。這除了要增大能耗以外，還會增加機構動作的沖擊力和噪聲。由于存在以上缺陷，會出現剎車帶不易保證完全脫離，特別在洗衣機總裝中假設沒調整好制動器拉桿的位置，那么可能造成脫水阻力過大甚至無法使用電機燒壞。另外，帶制動式減速離合器有一套離合桿機構，有些復雜，對減速器外外表有較高的加工要求。2.4.2 擬定離合器方案為

32、了完全解決帶制動式減速離合器所帶來的問題，在此本設計不采用帶制動式，而是設計了一種稱為端面摩擦盤式的減速離合器。端面摩擦式減速離合器的剎車機構是放置在減速離合器外殼的下端而不是在減速器外殼的中部，并取消了離合操作桿機構，在下端設計了剎車電磁鐵，兩個方絲螺旋彈簧和離合套來實現洗衣機的工作。此離合器優越性在于取消了離合桿機構在一定程度上簡化了結構，剎車裝置高效的實現了洗滌與脫水之間的轉換，同時噪聲和振動也得到了減少。離合器結構示意圖如下列圖所示：圖2.5 離合器的結構示意圖1.螺栓；2.端面剎車盤；3.壓力彈簧；4.制動板；5.剎車彈簧；6.離合彈簧；7.離合軸套；8.剎車電磁鐵3 行星齒輪傳動設

33、計3.1 行星齒輪傳動的傳動比和效率計算行星齒輪傳動比符號及角標含義為： 1-固定件，2-主動件，3-從動件( 1 ) 齒輪b固定時圖2.3，2K-HNGW型傳動的傳動比為 3.1 可得 傳出速度： ( 2 ) 行星齒輪傳動的效率計算： 3.2 3.3為a-g嚙合的損失系數，為b-g嚙合的損失系數，為軸承的損失系數，為總的損失系數，一般取。按，可得：3.2 行星輪傳動的配齒( 1 ) 傳動比的要求傳動比條件即 3.4可得 所以中心輪a和內齒輪b的齒數滿足給定傳動比的要求。( 2 ) 保證中心輪、內齒輪和行星架軸線重合同軸條件為保證行星輪與兩個中心輪同時正確嚙合，要求外嚙合齒輪a-g的中心距等于

34、內嚙合齒輪b-g的中心距，即 稱為同軸條件。對于非變位或高度位傳動，有 3.5得 ( 3 ) 保證多個行星輪均布裝入兩個中心輪的齒間裝配條件相鄰兩個行星輪所夾的中心角 中心輪a相應轉過角，角必須等于中心輪a轉過個整數齒所對的中心角，即 式中為中心輪a轉過一個齒所對的中心角。 3.6 將和代入上式，有 經整理后 滿足兩中心輪的齒數和應為行星齒輪數目的整數倍的裝配條件。 ( 4 ) 保證兩行星齒輪的齒頂不相碰鄰接條件 在行星齒輪傳動中，為保證兩相鄰行星輪的齒頂不致相碰，相鄰兩行星輪的中心距應大于兩輪齒頂圓半徑之和。可得 3.7 滿足鄰接條件。3.3 行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數計算按齒根彎曲強

35、度初算齒輪模數m。齒輪模數m的初算公式為 3.8式中 算術系數，對于直齒輪傳動； 嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉矩，； 使用系數，由參考文獻10表6-7查得； 綜合系數，由參考文獻10表6-5查得； 計算彎曲強度的行星輪間載荷分布不均勻系數，由參考文獻10公式6-5得；小齒輪齒形系數，由參考文獻10圖6-22可得；齒輪副中小齒輪齒數，； 試驗齒輪彎曲疲勞極限，按由參考文獻10圖6-26至6-30選取，所以取m=0.9( 1 ) 分度圓直徑( 2 ) 齒頂圓直徑齒頂高：外嚙合內嚙合( 3 ) 齒根圓直徑齒根高( 4 ) 齒寬由參考文獻11表8-19選取( 5 ) 中心距對于不變位或高變位的嚙合傳動，

36、因其節圓與分度圓相重合，那么嚙合齒輪副的中心距為：1a-g為外嚙合齒輪副2b-g為內嚙合齒輪副表3.1齒輪數據表中心輪a行星輪g內齒圈b模數m0.90.90.9齒數z152463分度圓直徑d13.521.656.7齒頂圓直徑da15.323.454.9齒根圓直徑df11.2519.3558.95齒寬b13.518.58.5中心距a=17.55mm=17.55mm3.4 行星齒輪傳動強度計算及校核 行星齒輪彎曲強度計算及校核 ( 1 ) 選擇齒輪材料及精度等級中心輪a選用45鋼正火，硬度為162-217HBS，選8級精度，要求齒面粗糙度。行星輪a、內齒圈b選用聚甲醛一般機械結構零件，硬度大，強度

37、、剛度、韌性等性能突出，吸水性小，尺寸穩定，可用作齒輪、凸輪、軸承材料選8級精度，要求齒面粗糙度。( 2 ) 轉矩( 3 ) 按齒根彎曲強度校核由參考文獻11得出F如那么校核合格。( 4 ) 齒形系數由參考文獻11得，；( 5 ) 應力修正系數由參考文獻11得，；( 6 ) 許用彎曲應力由參考文獻11得，；由得；由得；由參考文獻11可得 3.9 3.10 得齒根彎曲疲勞強度校核合格。 齒輪齒面強度的計算及校核 ( 1 ) 齒面接觸應力 3.11 3.12 3.13( 2 ) 許用接觸應力為許用接觸應力可按下式計算，即 3.14( 3 ) 強度條件校核齒面接觸應力的強度條件：大小齒輪的計算接觸應

38、力中的較大H值均應不大于其相應的許用接觸應力HP，即HHP，或者校核齒輪的平安系數：大小齒輪接觸平安系數SH值應分別大于其對應的最小平安系數SHlim，即 查參考文獻10表6-11得 ，所以。 有關系數和接觸疲勞強度( 1 ) 使用系數查參考文獻10表6-7選取( 2 ) 動載荷系數對于接觸情況良好的齒輪副可選取( 3 ) 齒向載荷分布系數對于接觸情況良好的齒輪副可取( 4 ) 齒間載荷分布系數、由參考文獻10表6-9查得，( 5 ) 行星輪間載荷分布不均勻系數由參考文獻10式7-13得 3.15由參考文獻10圖7-19得=1.5所以同上( 6 ) 節點區域系數由參考文獻10圖6-9查得( 7

39、 ) 彈性系數由參考文獻10圖6-10查得( 8 ) 重合度系數由參考文獻10圖6-10查得( 9 ) 螺旋角系數( 10 ) 試驗齒的解除疲勞極限由參考文獻10圖6-116-15查得( 11 ) 最小平安系數，由參考文獻10表6-11可得，( 12 ) 接觸強度計算的壽命系數由參考文獻10圖6-11可得( 13 ) 潤滑油膜影響系數，由參考文獻10圖6-17，圖6-18，圖6-19查得，( 14 ) 齒面工作硬化系數由參考文獻10圖6-20查得( 15 ) 接觸強度計算的齒數系數由參考文獻10圖6-21查得所以 所以有 故齒面接觸強度校核合格。3.5 行星齒輪傳動的受力分析在行星齒輪傳動中由

40、于其行星輪的數目通常大于1，即nw1，且均勻對稱的分布于中心輪之間；所以在2K-H型行星傳動中，各根本構件中心輪a，內齒圈b和轉臂H對傳動主軸上的軸承所作用的總徑向力等于零。因此，為了簡便起見，本設計在行星齒輪傳動的受力分析圖中均未繪出各構件的徑向力F，且用一條垂直線表示一個構件，同時用符號F代表切向力Ft。為了分析各構件所受的切向力Ft，提出如下三點：( 1 ) 在轉矩的作用下，行星齒輪傳動中各構件均處于平衡狀態，因此，構件間的作用力等于反作用力。( 2 ) 如果在某一構件上作用有三個平行力，那么中間的力與兩邊的力的方向用哪個反向。( 3 ) 為了求得構件上兩個平行力的比值，那么應研究它們對

41、第三個力的作用點的力矩。在2K-H型行星齒輪傳動中，其受力分析圖是由運動的輸入件開始，然后以此確定各構件上所受的作用力和轉矩。對于支持圓柱齒輪的嚙合齒輪副只需繪出切向力。由于在輸入件中心輪a上受有nw個行星輪g同時施加的作用力Fga和輸入轉矩Ta的作用。當行星輪數目nw 2時，各行星輪上的載荷均勻，因此只需要計算其中的一套即可。在此首先確定輸入件中心輪a在每一套中所受的輸入轉矩為可得式中中心輪所傳遞的轉矩， 輸入所傳遞的名義功率，按照上述提示進行受力分析計算，那么可得行星輪g作用于中心輪a的切向力而行星輪g上所受的三個切向力為中心輪a作用于行星輪g的切向力為內齒輪作用于行星輪g的切向力為 轉臂

42、H作用于行星輪g的切向力為 轉臂H上所受的力為 轉臂H上的力矩為在內齒輪b上所受的切向力為 在內齒輪b上所受的力矩為 式中 中心輪a的節圓直徑，mm內齒輪b的節圓直徑，mm轉臂H的回轉半徑，mm根據參考文獻11式6-37得 3.16轉臂H的轉矩為 仿上 3.17內齒輪b所傳遞的轉矩 3.6 行星齒輪傳動的均載機構及浮動量行星齒輪傳動具有結構緊湊、質量小、體積小、承載能力大等優點。行星輪的根本構件主要有中心輪、齒圈或行星架組成。在受力不平衡的條件下能夠做徑向浮動，以使各行星輪均勻分擔載荷，如圖3.1所示，使各構件的受力都能夠形成一個封閉的等邊三角形。這些是由于在其結構上采用了多個行星輪的傳動方式

43、，充分利用了同心軸齒輪之間的空間，使用了多個行星輪來分擔載荷，形成功率分流，并合理的采用了內嚙合傳動，在此還可以利用油膜，在齒輪的各嚙合面上參加高粘度油脂到達均載，從而才使其具備了上述的許多優點12。圖3.1 行星輪均勻分擔載荷圖4 減速器齒輪輸入輸出軸的設計：傳遞功率P=150w，齒輪軸轉速n=1600r/min，傳動比i=5.2，載荷平穩，使用壽命10年，單班制工作。4.1 減速器輸入軸的設計( 1 ) 選擇軸的材料，確定許用應力由條件選用45號鋼，并經調質處理，由參考文獻13表14-4查得抗拉強度極限，再由表14-2得許用彎曲應力。( 2 ) 按扭轉強度估算軸徑根據參考文獻13表14-1

44、得。又有式14-2得( 3 ) 確定各段軸的直徑軸段1直徑考慮到軸在整個減速離合器中的安裝所必需的滿足條件，初定：，( 4 ) 確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為20.5mm，為保證到達軸與行星齒輪安裝的技術要求及軸在整個減速離合器中所必須滿足的安裝條件，初定：按設計結果畫出軸的結構簡圖，見圖4.1：圖4.1 輸入軸結構簡圖( 5 ) 校核軸1 ) 受力分析，見圖4.2：圖4.2 受力分析和彎矩圖圓周力：徑向力： 2 ) 作水平面內的彎矩圖4.2a，支點反力為：彎矩為： 3 ) 作垂直面內的彎矩圖4.2b，支點反力為：彎矩為：4 ) 作合成彎矩圖4.2c彎矩為： 5 ) 作彎矩圖4.2d6 ) 求

45、當量彎矩7 ) 校核強度所以滿足的條件，故設計的軸有足夠的強度，并有一定余量4.2 減速器輸出軸的設計( 1 ) 選擇軸的材料，確定許用應力由條件選用45號鋼正火，并經調質處理，由參考文獻13表14-4查得強度極限，再由表14-2得許用彎曲應力。( 2 ) 按扭轉強度估算軸徑根據參考文獻13表14-1得。又有式14-2得( 3 ) 確定各段軸的直徑軸段1直徑最少考慮到軸段在整個減速離合器中的安裝所必需的滿足條件，初定： ( 4 ) 確定各軸段的長度齒輪輪廓寬度為20.5mm，為保證到達軸與行星齒輪安裝的技術要求及軸在整個減速離合器中所必須滿足的安裝條件，初定： 按設計結果畫出軸的結構簡圖，見圖

46、4.3：圖4.3 輸出軸結構簡圖( 5 ) 校核軸1 ) 受力分析，見圖4.4：圖4.4 受力分析和彎矩圖圓周力：徑向力： 2 ) 作水平面內的彎矩圖4.4a，支點反力為：彎矩為：3 ) 作垂直面內的彎矩圖4.4b，支點反力為：彎矩為：4 ) 作合成彎矩圖4.4c彎矩為：5 ) 作彎矩圖4.4d6 )求當量彎矩7 ) 校核強度所以滿足的條件，故設計的軸有足夠的強度，并有一定余量。5 減速離合器與電機總體結構布局設計5.1 離合器的設計端面摩擦盤式減速離合器如下列圖所示：圖5.1 端面摩擦盤式減速離合器結構圖1.逆轉螺旋制動彈簧；2.減速齒輪箱；3.減速器外殼；4.端面剎車盤；5.螺栓；6.制動

47、板；7.壓力彈簧；8.剎車定套；9.螺旋剎車彈簧；10.剎車動套；11.離合彈簧；12.離合軸套；13.輸入軸；14.外套軸；15.離合制動器殼；16.制動擋套；17.剎車電磁鐵端面摩擦盤式減速離合器結構與帶制動式的最根本區別就在于它采用了端面剎車盤及螺旋剎車彈簧。端面剎車盤的制動力是由三個壓力彈簧提供的，要增大剎車力矩，只要增大壓力彈簧的剛度即可。這個摩擦盤在脫水時是不接入轉動局部的，因為這時剎車彈簧是處于自由狀態，它與嵌在摩擦盤上的剎車定套是間隙配合的，所以壓力彈簧的壓緊力大小與脫水的控制無關。 當剎車的時候因為制動擋套被電磁鐵芯擋住不能繼續轉動，而脫水桶(內桶)由于慣性還要繼續順時針旋轉

48、，這時剎車動套就成了主動件，它將把螺旋剎車彈簧纏緊(同時把離合彈簧旋松)。初始纏緊力的大小將與制動擋套和離合制動器殼之間配合面的摩擦阻力矩的大小，及離合彈簧旋松所需要的力矩，及剎車彈簧與套纏至接觸所需要的力矩等三個因素有關。因為壓力彈簧提供的剎車力矩幾乎可以不受什么限制，所以圈數稍有增加，剎車力即可有大的增長。端面剎車盤可高達20Nm的制動力矩可以使得脫水桶在瞬間完成剎車動作。剎車阻力矩是由制動擋套自身與離合制動器殼過盈配合所提供的。電磁鐵的鐵芯強度只要能擋住擋套就夠用，其工作電流只有幾毫安。這與帶制動式離合器中控制操作力與剎車工作力直接相關的情形是截然不同的。這種減速離合器的動作見表5.1。

49、這里兩個方絲螺旋彈簧(螺旋剎車彈簧9和離合彈簧11)實際上是兩個單向離合器，交替地工作，很好地實現了脫水與剎車的動作要求。 表5.1減速離合器工作表 工作狀態 零件脫 水洗 滌電磁鐵17鐵心吸入鐵心彈出制動擋套16隨脫水軸轉被電磁鐵心擋住不動離合制動器殼15隨脫水軸一起轉開始剎車時有可能被剎車 彈簧帶著轉過一定角度后靜止螺旋剎車彈簧9自由狀態，與剎車定套動配合，隨離合制動器殼轉動纏緊在剎車定動套上，在開始剎車時間有可能帶著端面 剎車盤轉過一定角度后，始終纏緊，可嚴格防止順時針 方向內桶跟轉離合彈簧11 把離合軸套和剎車動套連成一體，實現脫水被旋松，使離合軸套與脫水軸別離，轉動傳入減速器，驅動波

50、輪工作剎車動套10 被離合彈簧帶著旋轉被彈簧螺旋剎車纏緊，與剎車定套連為一體剎車定套8 不動與剎車動套連為一體逆轉螺旋制動彈簧1阻力矩很小可以嚴格防止內筒逆時針方向跟轉5.2減速離合器動力驅動裝置改良在動力驅動裝置中取消了皮帶傳動機構，由電機直接驅動洗衣機波輪和脫水桶，變成了所謂的“空芯電動機，其優點非常顯著。首先，取消了皮帶傳動這一環節，電動機與減速器的傳動效率大大提高；其次，可消除洗衣機在長期運行過程中容易發生的皮帶打滑(原因是皮帶松弛變長引起)，造成洗衣機不能夠起動的故障。此外，改良后的動力裝置還有啟動平穩，噪聲振動減弱等優點。 改良裝置如圖5.2所示：圖5.2 改良裝置圖6 減速離合器

51、的裝配6.1 總裝配圖1.輸出軸洗滌軸；2.彈簧擋圈；3.粉末冶金軸承；4.含油毛線；5.脫水軸；6.行星輪架；7.行星輪軸；8.行星輪；9.內齒圈；10.行星輪外殼；11.內六角平圓頭螺釘；12.墊圈；13.行星輪架蓋；14.彈簧擋圈；15. 粉末冶金軸承；16.氈墊；17.剎車電磁鐵；18.制動擋套19.軸外套；20.輸入軸；21.水封；22彈簧擋圈；23.滾動軸承；24.擋圈；25.彈簧蓋；26.減速器外殼；27.逆轉螺旋制動彈簧；28.螺母；29.彈簧墊圈；30.螺栓；31.剎車片；32.端面剎車盤；33.制動板；34.壓力彈簧；35.平墊圈；36.螺栓；37.螺旋剎車彈簧；38.剎車

52、定套；39.剎車動套；40.離合制動器殼；41.離合彈簧；42.離合軸套圖6.1 總裝配圖6.2 總裝配圖設計說明 齒輪軸和洗滌軸都裝配于粉末冶金軸承中。對行星減速器來說，齒輪軸是輸入軸，上端加工成齒輪，齒輪局部插入行星輪架中心孔，與行星齒輪相嚙合，行星齒輪又與內齒圈相嚙合。當齒輪軸輸入轉速，齒輪軸旋轉時，帶動行星齒輪旋轉。行星齒輪既沿著齒圈繞齒輪軸公轉，又繞自己的軸線自轉。行星齒輪軸固定在行星輪架上，因此行星齒輪的公轉也將帶動行星輪架轉動。行星輪架以花鍵孔與洗滌軸其下端為花鍵軸連接，行星架即帶動洗滌軸轉動，也就是帶動波輪進行洗滌運轉。洗衣機的離合局部主要靠兩個方絲螺旋彈簧，剎車電磁鐵和端面剎

53、車盤來實現洗滌和脫水兩個工作狀態。結 論本文是關于全自動洗衣機減速離合器設計，主要解決減速離合器整體結構簡化和各個部件選用、布局，改善減速離合器的性能。此設計從以下幾個方面著手：( 1 )介紹了洗衣機開展的國內外現狀，洗衣機減速器和行星齒輪的傳動；( 2 )對行星齒輪的參數選取和傳動方案的設計；( 3 )對整個行星齒輪傳動設計，傳動強度計算及校核，受力分析等，主要是保證洗衣機減速離合器能夠高效穩定的運行，有一定的壽命并且控制其振動和噪聲；( 4 )在減速離合器與電機總體結構布局的設計中，對減速器動力驅動裝置的改良主要是提高了傳動效率，減少了一些故障的發生，減弱了振動與噪聲，對離合器的重新設計，

54、用各方面性能更好的摩擦盤式減速離合器來取代傳統帶制動式減速離合器，提高了可靠性并簡化了整體結構。參考文獻陳水東全自動洗衣機新型減速離合器J家用電器科技，2005，(8)：63-64黃清世，周傳喜對少齒差行星減速器結構的改良J長江大學學報(自然科學版)理工卷，2021，(1)：86-87王三武，張銀銀，王曉軍多軸擺動減速器的設計J機械，2021，(8)：52-54張繼紅，王曉燕波輪式洗衣機J洗衣機原理與檢修講座(七)，2004，(1)：51-53馮澄宙漸開線少齒差行星傳動M北京：人民教育出版社，1981王先逵等機械加工工藝手冊M北京：機械工業出版社，2006王文藻少齒差行星(減速)傳動概述J通用

55、機械，2006，(12)：62-64成大先機械傳動M北京：化學工業出版社，2004王飛，崔建昆，張文峰曲柄擺塊輸入少齒差傳動的受力分析J機械，2007，34(11)：12-14饒振剛行星齒輪傳動設計M北京：化學工業出版社，2005濮良貴，紀名剛機械設計M北京：高等教育出版社，2006焦建寧行星齒輪傳動的勻載J家用電器科技，2002，(5)：78-79葛志祺機械零件設計手冊M北京：冶金工業出版社，1985馬建剛，王承，何志偉一種新型電動機在洗衣機中的應用J電機電器技術，2001，(11)：12-13Firoz Ali JafriAmit ShuklaDavid F. ThompsonA numerical bifurcation study of friction effects in a slip-controlled torque on-verter clutch. Nonlinear Dynamics，2007，(3)：627-638E.Laggiard and I.RunkelDetection of subcooled boiling in a PWR using noise analysis and calculation of the steam void fraction，19