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1、机械工程学院课程设计报告题目：波轮式全自动洗衣机的设计目录摘要3Abstract4第一章绪论51.1 机电一体化课程设计目的51.2 设计任务5第二章波轮式全自动洗衣机的总体结构设计62.1 波轮式全自动洗衣机总体结构62.2 进水、排水系统72.2.1. 水位开关72.2.2. 进水电磁阀82.2.3. 排水电磁阀92.3 传动系统的结构及其工作原理112.3.1. 电动机的技术参数122.3.2. 减速离合器的结构和工作原理122.4 机械传动系统设计计算202.4.1. 方案设计202.4.2. 基本参数的选择202.4.3. V带传动设计计算212.4.4. 带轮的结构设计262.4.
2、5. 行星减速器设计262.4.6. 棘爪与棘轮机构设计27第三章控制系统设计273.1 全自动洗衣机的功能要求273.2 硬件电路设计283.3 控制程序设计29总结31致谢33参考文献34摘要随着科学技术的迅猛发展，智能制造取得实质性的进展。智能化，自动化的生产，生活用品更为普遍。针对人们节约用水，节约用电，操作简单的要求，本设计基于AT89C51单片机作为控制器，设计出波轮式全自动洗衣机，从进水，洗涤，排水，脱水全过程自动完成。本设计针对不同的衣服种类，设定标准洗，轻柔洗，加强洗3种洗涤模式，单片机作为洗衣机控制系统的核心，控制1.CD1602的液晶显示，功能选择，电机驱动，蜂鸣器等部件
3、，分别设计出系统的电路部分和软件部分，利用keiluvision5和Proteus8进行电路仿真，结果仿真结果满足波轮式洗衣机性能自动化性能，洗衣机控制系统的设计和功能得到验证。关键词：AT89C511.CDI602液晶显示电路仿真波轮式洗衣机AbstractWiththerapiddevelopmentofscienceandtechnology,intelligentmanufacturinghasmadesubstantialprogress.Intelligent,automatedproduction,dailynecessitiesaremorecommon.Forpeopleto
4、savewater,saveelectricity,simpleoperationrequirements,thisdesignisbasedonAT89C51singlechipmicrocomputerasacontroller,designedawavetypeautomaticwashingmachine,fromthewater,washing,drainage,dehydrationthewholeprocessautomaticallycompleted.Thisdesignfordifferenttypesofclothes,setstandardwashing,gentlew
5、ashing,strengthenwashigthreewashingmodes,singlechipmicrocomputerasthecoreofthewashingmachinecontrolsystem,control1.CD16021.CDdisplay,functionselection,motordrive,buzzerandothorcomponents,respectivelydesignthecircuitpartandsoftwarepartofthesystem,keiluvision5andProteus8wereusedforcircuitsimulation.Th
6、esimulationresultssatisfiedtheperformanceautomationperformanceofthewashingmachine,andthedesign.Keyword:AT89C511.CD16021iquid-crystaldisplaycircuitsimulationimpellertypewashingmachine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。要求学生做那个和运用说学过的机械、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
7、案立定，分析与比较的方法。(2)通过对机械系统的设计，掌握集中典型传动晚间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、直线滚动导轨副等。(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)
8、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。(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5.Okg,内桶直径为400mm,洗衣转速约为140200r/min,脱水转速约为700800r/min。设计一种波轮式全自动洗衣机的机电系统，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。要求熟悉波轮式全自动洗衣机的工作原理与结构特点，确定波轮式全自动洗衣机的原理方案与结构方案，按照确定的原理方案和结构方案，应用提供的设计参数，选择、校核驱动电
9、机、传动部件等。对主要机械结构进行详细设计，设计完成时要求绘制出波轮式全自动洗衣机的机械结构装配图，绘制全自动洗衣机控制系统的程序流程框图，绘制主要电气接线图，撰写设计说明书。第二章波轮式全自动洗衣机的总体结构设计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，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
10、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,17波轮式全自动洗衣机的结构如下图所示。1排水管12进水接头2溢水管13压力软管3吊杆14贮气室4脱水桶（内桶）15支架5盛水桶（外桶）16电动机6水衡环17离合器7盖板18波轮8安全开关19脱水轴9控制面板20排水电磁阀10水位控制器21法兰盘11进水电磁阀22脱水孔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磁阀、排水电磁阀和水位开关等组成。2.3 .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
11、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Ce)M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
12、触点。动簧片8是由镀青铜板制成，其结构如图22所示。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8动簧片9塑料盘10橡胶模H气室图2-1水位开关结构及其水压传递在内动簧片和外动簧片的a、b点安装一个小弹簧，即图2中的开关小弹簧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,水位开关气室11内的空气压力向上推动橡胶膜10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
13、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No与公共触点CoM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，从而改变控制电路的通断。222.进水电磁阀(1)结构进水电磁阀也称为进水阀或注水阀，其结构如图2-3所示。图2-3进水阀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
14、盘9橡胶阀(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1.水便由加压孔A进入控制腔H,使控制腔H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，将阀关闭。同时.因铁心6上面空间与控制腔II相通，控制腔H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，增加了阀关闭的可靠性。当进水电磁阀线罔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11的水又进行补充。但由于加压孔A比泄压孔B小，使控制腔H内的压
15、力迅速下降。当控制腔II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，进而流人盛水桶。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。2.2.3,排水电磁阀排水电磁阀由电磁铁与排水阀组成，如图2-4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。(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，另一端钩挂在电磁铁拉杆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。1排水阀座13衔铁排水阀的结构与电磁铁的装配关系2橡胶阀M开口销3内弹簧15外桶4外弹簧16挡套5导套17刹车扭簧伸出6阀盖
