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畢業(yè)設計（論文）
開 題 報 告
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浙江工業(yè)大學之江學院畢業(yè)設計（論文） 開題報告
1 選題的背景和意義
1.1 選題的背景
隨著洗衣機質(zhì)量不斷提高和居民購買能力的增強，洗衣機行業(yè)迎來了成熟期之后市場需求的提升。目前，國內(nèi)大部分洗衣機還有中外合資企業(yè)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(wěn)，噪聲更小。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)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。到了40年代便出現(xiàn)了現(xiàn)代的“上置”式自動洗衣機。隨著工業(yè)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基礎之上，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(chǎn)領域三分天下的局面初步形成。60年代的日本出現(xiàn)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(chǎn)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(chuàng)了洗衣機發(fā)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年代，由于電機調(diào)速技術的提高，洗衣機實現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。此后，隨著電機驅(qū)動技術的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機直接驅(qū)動式洗衣機，省去了齒輪傳動和變速機構，引發(fā)了洗衣機驅(qū)動方式的巨大革命。之后，隨著科技的進一步發(fā)展，滾筒洗衣機已經(jīng)成了大家耳濡目染的產(chǎn)品。伴隨著科技的進一步發(fā)展，相信新型更適合人們使用的洗衣機會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(nèi)桶不會受到水流跟轉(zhuǎn)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(yè)的發(fā)展，洗衣機洗滌容量的不斷加大，發(fā)現(xiàn)止逆扭簧在大容量洗滌時（洗滌量4.5kg以上）或長期使用后，扭簧磨損等原因造成內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)嚴重，且易發(fā)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(lián)合軸承即單向超越軸承克服了內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
我國目前減速離合器絕大部分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。而且還存在許多不足：體積大，不利于產(chǎn)品小型化；同軸旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)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，它有兩種改進方案，一是在脫水軸的上方的外面，托盤的上面安裝原剎車鼓內(nèi)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(nèi)的一些學者雖在這方面做了些工作，但現(xiàn)在還是處于試驗階段[1]。
隨著科學技術的高速發(fā)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(jīng)濟建設的發(fā)展，更多的為人們所接受，減速離合器需從結構簡化、性能優(yōu)越、效率愈高、能量低損，甚至智能化方向發(fā)展。
2 研究的基本內(nèi)容
本次研究的畢業(yè)設計所做的課題為洗衣機行星減速離合器設計，要求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，從結構方面分析，對其中的一關鍵部件（減速部分）進行設計。
2.1 基本框架
（1）減速離合器裝置的原理分析；
（2）減速離合器內(nèi)部行星齒輪系傳動首選參數(shù)選??；
（3）行星齒輪傳動設計；
（4）減速離合器與電機總體結構布局設計
2.2 擬解決的關鍵問題
本課題是圍繞著減速離合器整體結構來進行系統(tǒng)設計的。主要的重點和難點為：
1）行星齒輪傳動首選參數(shù)選取；輸入軸齒輪齒數(shù)，模數(shù)，行星輪齒數(shù)，齒寬等，各個零部件要求達到一定的壽命標準。
2）行星齒輪傳動設計；考慮洗衣機在洗滌和脫水兩種不同狀態(tài)下，輸出軸所需要的轉(zhuǎn)速。
3）行星齒輪傳動的工作原理以及其整體結構設計。要保證體積小、結構緊湊外，還要保證其高傳動效率和大傳動比。
4）對離合器的結構設計,脫水與洗滌兩種工作狀態(tài)。
3 研究的方法及措施
課題的研究主要以理論研究為主，對減速器進行結構分析，確定其結構布局以及各部件選用。內(nèi)容如下：
( 1 ) 行星齒輪系傳動的首選參數(shù)選取
NGW型行星齒輪系機構具有傳動比大、體積小、重量輕、機械效率高等特點，但是如果相關參數(shù)選擇不當同樣會影響其減速性能，如輸入軸齒輪齒數(shù)，模數(shù)，行星輪齒數(shù)，齒頂高等。其中減速器各部件中最薄弱的環(huán)節(jié)是行星齒輪，它的材料是聚甲醛，其破壞方式是典型的齒輪疲勞折斷。將行星齒輪的變位系數(shù)改成正變位系數(shù)，使齒厚加大，增加抗疲勞強度。適當減小齒頂高，增加齒根彎曲強度[2]。
圖3.1 行星齒輪傳動結構圖
( 2 ) 行星齒輪傳動的傳動比、效率、配齒以及幾何尺寸和嚙合計算
減速器除了要保證體積小、結構緊湊外，還要保證其高傳動效率和大傳動比，必須精確計算出其傳動中的相關參數(shù)。對齒根圓角與齒槽底部結構的改進，在齒根處采用非標準設計，加大圓角將齒根圓弧過渡使齒槽底變成一段小圓弧，這可以減小應力集中而帶來的缺陷，并且也減小了齒輪的加工難度[2-4]。
圖3.2 周轉(zhuǎn)輪系圖
( 3 ) 構件的材料選取與校核
為了傳動過程中加強抗沖擊、抗振動、運動平穩(wěn)等的能力，行星輪系減速器的各部件（中心輪、行星輪、內(nèi)齒輪、輸入軸、輸出軸）必須選取合理的材料，并進行校核。行星齒輪在傳動過程中的傳動平穩(wěn)性問題，要求齒輪傳動勻載，勻載方法（如采用薄壁齒圈，靠齒圈薄壁的彈性變形以達到均載目的、在齒輪的各嚙合面上加入高粘度油脂，利用油膜的強度均載）。勻載不僅可以減小噪聲而且可以增加齒輪壽命[5-6]。
( 4 ) 洗衣機減速離合器設計和總體結構設計
結合傳動原理和計算出的相關參數(shù)，確定其總布體局。在動力驅(qū)動裝置中取消皮帶傳動機構，由電機直接驅(qū)動洗衣機波輪和脫水桶，變成“空芯”電動機，其特點為轉(zhuǎn)矩大、效率高、噪音低。洗衣機中減速離合器采用摩擦盤式減速離合器，來有效的實現(xiàn)洗衣機的洗滌與脫水。
圖3.3 離合器結構簡圖
4 預期成果
通過分析，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 ) 介紹洗衣機發(fā)展的國內(nèi)外現(xiàn)狀，洗衣機減速離合器和行星齒輪的傳動；( 2 ) 洗衣機減速器方案和離合器方案的設計，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(wěn)定的運行，有一定的壽命并且控制其振動和噪聲；( 3 ) 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(qū)動裝置的改進主要是提高了傳動效率，減少了一些故障的發(fā)生，減弱了振動與噪聲。完成部件零件圖及整體裝配圖，完成設計說明書（論文）。
5 研究工作進度計劃
2010.11.01-011.12.25 準備和閱讀資料、完成外文翻譯、文獻綜述及開題報告；
2011.02.25-2011.03.07 完成文獻綜述的修改、定稿；開題答辯；
2011.03.17-2011.04.04 機構分析與校核計算；
2011.04.07-2011.04.25 機械裝配圖繪制；
2011.04.28-2011.05.12 機械零件圖繪制，論文及設計說明書撰寫；
2011.05.13-2011.05.20 成稿、修改、裝訂，準備答辯。
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參考文獻
[1] 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．
[2] 彭作新．洗衣機減速器中行星齒輪的疲勞強度問題及相應對策[J]．家用電器科技，1992，(8)：4．
[3] 饒振綱．行星傳動機構設計[M]．北京：國防工業(yè)出版社，1994．
[4] 高晨丹．基于對星輪減速器的研究談發(fā)展前景[J]．民營科技，2009，(9)：16．
[5] 鐔丹中．全自動洗衣機的減振降噪技術[J]．降噪專輯，2000，(5)：38-40．
[6] 焦建寧．行星齒輪傳動的勻載[J]．家用電器科技，2002，(5)：78-79．