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1、课程设计全自动洗衣机的传动系统与电控系统设计DesignofTransmissionSystemandElectricControlSystemforFullyAutomaticWashingMachine摘要2ABSTRACT3全自动洗衣机设计说明书4第一章、绪论41.1 机电一体化课程设计目的41.2 设计任务4第二章、波轮式全自动洗衣机的总体结构设计42.1 波轮式全自动洗衣机总体结构42.2 进水、排水系统52.3 传动系统的结构及其工作原理92.4 机械传动系统设计计算17第三章、控制系统设计243.1 全自动洗衣机的功能要求243.2 硬件电路设计25总结29致谢30参考文献31附
2、录32摘要现有的洗衣机中最为常见的为波轮式洗衣机和滚筒式洗衣机。本次课程设计对波轮式洗衣机进行传动结构以及电控系统的设计，在传动方面我们通过调研选取了市面上使用较为广泛的波轮式洗衣机结构，进行电机选型，带轮的设计。在控制方面，选用了我经常使用的STM32单片机，实现了几项洗衣机常用的功能，比如电机的控制，不同模式的选择，还尝试添加了温度检测，对标目前市面上流行的洗烘一体式洗衣机，通过本次课程设计，我会充分的体会到一个具体物品的设计流程，对于将来的学习与工作会起到较大的帮助。关键词：洗衣机波轮STM32ABSTRACTThepapertellstherelativeactionsbetweenc
3、lothesandwaterarefewinnowadayswashingmachines.Thiscoursedesignfocusesonthetransmissionstructureandelectroniccontrolsystemdesignofwavewheelwashingmachines.Intermsoftransmission,wehaveselectedwidelyusedwavewheelwashingmachinestructuresonthemarketthroughresearchandconductedmotorselectionandpulleydesign
4、.Intermsofcontrol,IhavechosentheSTM32microcontrollerthatIoftenusetoachieveseveralcommonlyusedfunctionsofwashingmachines,suchasmotorcontrol,selectionofdifferentmodes,andalsoattemptedtoaddtemperaturedetectiontobenchmarkthepopularintegratedwashinganddryingmachinesonthemarket.Throughthiscoursedesign,Iwi
5、llfullyexperiencethedesignprocessofaspecificitem,whichwillbeofgreathelpforfuturelearningandwork.Keywords:washingmachinescrushrotatingSTM32全自动洗衣机设计说明书第一章、绪论1.1 机电一体化课程设计目的机电一体化系统课程设计是一个重要的实践性教学环节。要求学生运所学过的机械、电子、计算机和自动控制等方面的知识，独立进行一次机电结合的设计训练，主要目的是：(1)学习机电一体化系统总体设计方案立定，分析与比较的方法。(2)通过对机械系统的设计，掌握基本典型传动原
6、件与导向元件的工作原理、设计计算方法与选用原则。如齿轮/同步带减速装置、蜗杆副、滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨等。(3)通过对进给伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式，学会选用典型的位移/速度传感器；如交流、逼近伺服进给系统，增量式旋转编码器，直线光栅等。(4)通过对控制系统的设计，掌握一些典型硬件电路的设计方法和控制软件的设计思路；如控制系统选用原则、CPU选择、存储器扩展、I/O接口扩展、A/D与D/A配置、键盘与现实电路设计等，以及控制系统的管理软件、伺服电动机的控制软件等、(5)培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。(
7、6)锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。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，要求最大洗衣质量为8kg,内桶直径为6400mm,洗衣转速约为140200r/min,脱水转速约为700800r/min。要求具有自动调节水位、根据衣服种类设定洗涤模式、自动进水、排水和自动脱水等功能。第二$、波轮式全自动洗衣机的总仰睇构设计2.1 波轮式全自动洗衣机总体结构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
8、，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，如下图2-1所ZjsO1排水管2溢水管3吊杆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H进水电磁阀12进水接头13压力软管14贮气室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波轮全自动洗衣机结构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
9、磁阀、排水电磁阀和水位开关等组成。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
10、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是由镀青铜板制成，其结构如图2-2所Zjs0图2-2水位开关结构及其水压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H气室1QFT曲段即图22中的开关小如图23在内动簧片和外动簧片的a、b点安装一个小弹簧,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，气章很快被封闭。随着水位上升，封闭在气室内的空气压力也不断提高，压力经软管12传到水位开关气室
11、II,水位开关气室Il内的空气压力向上推动橡胶膜IO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Nc)与公共触点Cc)M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
12、，从而改变控制电路的通断。2 .进水电磁阀(1)进水电磁阀也称为进水阀或注水阀，其结构如图2-4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CHC%VK1图24进水阀结构图(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II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，将进水阀关闭。同时.因铁心6上面空间与控制腔II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，增加了进水阀关闭的可靠性。当
13、进水电磁阀线圈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II内的水迅速从泄压孔B中流入出水管，同时经加压孔A流人控制腔II的水又进行补充。但由于加压孔A比泄压孔B小，使控制腔11内的压力迅速下降。当控制腔H中的水压降到低于进水腔I水压时，橡胶阀9被进水腔I中的水向上推开，水从进水腔I直接进入出水管，进而流入盛水桶。水到位后，由水位开关切断进水电磁阀线圈4的电源，进水阀重新关闭。3 .排水电磁阀排水电磁阀由电磁铁与排水阀组成，如图2-5所示。电磁铁和排水阀是两个独立的部件，两者之间以电磁铁拉杆联接起来。图25排水阀的结构与电磁铁1排水阀座2橡胶阀3内弹簧4外弹簧5导套6阀盖
14、7电磁铁拉杆8销钉9基板(铁垫圈)10微动开关压钮11引线端子12排水电磁铁13衔铁14开口销15外桶16挡套17刹车扭簧伸出端(1)结构排水阀是由排水阀座1、橡胶阀2、内外弹簧3与4、导套5和阀盖6等组成。排水阀门采用橡胶材料制成，内有一个由硬质塑料制作的导套5。导套5内装有内弹簧3,它一端卡在导套左边槽口，另一端挂在电磁铁拉杆7上，内弹簧3处于拉紧状态。在导套5外装有一个外弹簧4,它的刚度比内弹簧3小,它的一端与阀盖6接触.另一端与导套5的基座接触.外弹簧4处在压缩变形状态。电磁铁有交流和直流两种，机械式全自动洗衣机一般采用交流电磁铁，而电脑式全自动洗衣机一般采用直流电磁铁。交流电磁铁的主
15、要技术参数如表21所示，直流电磁铁的主要技术参数如表2-2所示。表2-1交流电磁铁的.主要技术参数额定拉力/N额定行程mm领定也流/A使用电压/V绝缘电阻/MC电气强度20140.217-2421001500V历时Imm40150.35016.50.48表2-2直流电磁铁的主要技术参数籁定拉力额定行程电波/A额定电原电压他BI绝缘电阻/M。电气强度/NZmm起动保持/V/V40161.70.062001702201001500V50161.90.07历时Iinin(2)工作原理洗衣机处在进水和洗涤时，排水阀处于关闭状态。此时主要由外弹簧4把橡胶阀2紧压在排水阀座1的底部。排水时，排水电磁铁通电工作，衔铁13被吸入，牵动电磁铁拉杆7。由于拉杆7位移，在它上面的挡套16拨动制动装置的刹车扭簧伸出端17,使制动装置处于非制动状态(脱水状态)。另一方面随着电磁铁拉杆7的左端离开导套5,外弹簧4被压缩，使排水阀门打开正常排水时，橡胶阀2离开排水阀座1密封面的距离应不
