全自動洗衣機設計【含CAD圖紙、說明書】

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壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 摘 要 起止至今，市場上的洗衣機各式各樣，有波輪式、攪拌式、新型揉搓式等等，每種洗衣機都各有優(yōu)勢，雖然在前一代的基礎上不斷更新。但人們的要求也接連不斷。一方面人們意識到如今環(huán)境問題的嚴重性，加上人們環(huán)保意識的提高，人們對洗衣機的環(huán)保意識也加強了，既要衣服清洗干凈，也要節(jié)水，節(jié)電甚至節(jié)約洗衣液。另一方面時尚品牌的出現(xiàn)，生活質(zhì)量的提高，人們對奢侈品的需求量越來越大，之前的洗衣機多少都會出現(xiàn)洗滌不干凈，漂洗不好，甚至洗滌過程中損壞衣物等現(xiàn)象，以及在現(xiàn)在自動化，智能化的時代，洗衣機從半自動狀態(tài)到PLC技術控制的全自動狀態(tài)下，洗衣機依舊在更新，但它依舊面對各種問題。由此新型揉搓式洗衣機的出現(xiàn)加上超聲波清洗的原理時本次畢業(yè)設計的內(nèi)容，并同時對洗衣機的PLC控制進行了改編。 關鍵詞：超聲波；揉搓；PLC控制；節(jié)水 Ⅰ ABSTRACT Start-stop, the washing machine on the market of all kinds, have pulsator, mixing type, new rubbing type and so on, each washing machines have their own advantages, while on the basis of the previous generation of constantly updated.But successive also people's requirement.On the one hand, people realize the seriousness of environmental problems nowadays, along with the improvement of people environmental protection consciousness, people's environmental protection consciousness to washing machines are strengthened, both to wash clean clothes, also want to saving water, saving electricity and even save laundry detergent.Fashion brands to appear on the other hand, the improvement of quality of life, people the growing demand for luxury goods, how many will appear before washing machine wash not clean, rinse, and even the phenomenon such as damage in the process of washing clothes, and in the present automation, intelligent era, washing machine from semi-automatic state to PLC control technology of automatic state, the washing machine is still in the update, but it is still faced with various problems.Hence the emergence of new type rub your washing machine and the principle of ultrasonic cleaning when the content of this graduation design, and at the same time for washing machine based on PLC control. Key words：ultrasonic wave； Rub； PLC controller；water saving Ⅱ 目 錄 1.緒論 1 1.1課題的背景 1 1.2本題的研究內(nèi)容 1 1.3目前的研究概況和發(fā)展趨勢 3 2.全自動洗衣機的介紹和可編程控制器的介紹 3 2.1全自動洗衣機的介紹 3 2.2可編程控制器的介紹 3 3.全自動洗衣機的總體方案設計 5 4.全自動洗衣機結構設計 6 4.1全自動洗衣機的整體結構設計 6 4.2全自動洗衣機零部件的設計 10 結 論 20 參考文獻 21 致 謝 22 附錄1：外文譯文 23 附錄2：外文原文 26 1.緒論 1.1課題的背景 隨著社會的發(fā)展，科學技術的不斷提高和完善，人們也開始享受科技帶來的成果，家用電器、工業(yè)產(chǎn)品等，凡是能給大家?guī)矸盏漠a(chǎn)品都在不斷更新。然而，我們發(fā)現(xiàn)生活水平的提高，大家面對的問題也越來越多，越來越復雜，簡單的產(chǎn)品更新和技術的提高已經(jīng)遠遠滿足不了現(xiàn)代人的生活，尤其是在這個人們追求精神世界的現(xiàn)代，物質(zhì)生活的各方面都要不停的完善，而家用電器又是生活中人們必不可少的東西，而洗衣機被當作為人們服務，提高生活效率的必不可少的生活用具。今天，在我國洗衣機質(zhì)量和功能方面都已經(jīng)達到世界領先水平的同時，人們又將環(huán)保和節(jié)能、節(jié)水聯(lián)系到一家，而目前市場上已有一些環(huán)保節(jié)能、節(jié)水的洗衣機，但人們還是希望做到更好。這就需要從兩個方面考慮，結構方面和PLC控制方面如何更好的做到節(jié)水。 1.2本題的研究內(nèi)容 本課題主要研究的是全自動洗衣機的總體結構設計和控制系統(tǒng)的設計?？傮w結構設計可以考慮利用超聲波和新型揉搓式洗衣機相結合，達到節(jié)水，節(jié)約洗滌液的效果，再利用PLC技術，根據(jù)總體結構的設計，來設計全自動洗衣機的控制系統(tǒng)。 1.3目前的研究概況和發(fā)展趨勢 隨著生活質(zhì)量的提升，人們生活的品味也在不斷地提升，除了學會簡單的食物、衣服之類的東西帶來的享受，也對生活中其他東西的要求。隨著電子時代的發(fā)展，之前很多簡單的機械都已經(jīng)遠遠滿足不了人們的需求，加上網(wǎng)絡信息時代的發(fā)展，那些曾經(jīng)的設計早已隨著時間的流逝被遠遠地拋棄，加上科技的發(fā)展，對計算機的要求已經(jīng)不單單是顧客的愿望，設計師和其他行業(yè)的人也希望將這些新研究的知識一起應用到我們的生活，為我們的生活增添更好的光彩。同理，簡單的洗衣機似乎已經(jīng)遠遠不能滿足我們大眾的要求，設計師也想跟隨科技發(fā)展的腳步不斷地更新自己的設計。而中國也同樣對洗衣機的發(fā)展在不停的跟進。 （1）品牌集中度進一步提高 隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展我國家用洗衣機行業(yè)品牌化建設進一步加強，品牌化是我國家洗衣機行業(yè)從盲目發(fā)展，走向理性競爭的一種標志性成果，它充分體現(xiàn)了我國家用洗衣機行業(yè)整體競爭力水平的提高。以美的收購無錫小天鵝為標志家用洗衣機品牌的集中度提升到一個新的高度，2007年家用洗衣機銷售前五大品牌中，美的因擁有小天鵝和榮事達兩個品牌，行業(yè)的集中度提升十分明顯。從銷售前五家品牌銷量的占有率增長來看就更能說明問題，前五名的市場占有率由2006年的46%、2007年的50%，增加到2008年的60%以上，絕對數(shù)量的增長超過600萬臺，相當于6個大型企業(yè)一年的產(chǎn)量。另外，隨著國家家電下鄉(xiāng)政策的進一步實施，廣大的農(nóng)村市場將是大品牌產(chǎn)品的必爭之地，同時也為品牌集中度的進一步提高創(chuàng)造了良好的外部條件。 （2）綠色產(chǎn)品設計步入實施階段 在中國洗衣機走向不斷改進階段的同時，我國在2008年將環(huán)保，健康家用的洗衣機推向正規(guī)，這種環(huán)保不再是人們簡單的口號，顧客在購買全自動洗衣的同時除了關注洗衣機的性能之外，也可以針對操作者在使用時的健康程度加以關注，能夠讓我們更放心大膽的使用此產(chǎn)品。除此之外，我們對洗衣機產(chǎn)品的節(jié)能，節(jié)水方面也開始改進，這不僅達到我們要求的環(huán)保還能幫助那些小農(nóng)小戶，經(jīng)濟收入比較低的家庭減少不必要的開銷。而我們也在2008年上半年市場銷售的能效等級1級和2級的產(chǎn)品數(shù)量上看到，比2007年提高了30%以上，由此可見，我國洗衣機的節(jié)能水平提高了。這也將加速了我國洗衣機在綠色環(huán)保方面的迅速發(fā)展。 （3）技術創(chuàng)新是發(fā)展的規(guī)律 技術創(chuàng)新一直都是我們所提倡的，雖然有投資方式的分散和企業(yè)本身在技術研發(fā)方面的欠缺問題，但是我國的家用洗衣機行業(yè)在世界上還是占有領先地位。所以，我們可以依據(jù)自身的優(yōu)勢進行競爭。當然，產(chǎn)品的節(jié)能，環(huán)保，健康等方面的設計制造都是離不開技術的創(chuàng)新。在2008年的市場上我們可以看到我國一些領先品牌洗衣機如：海爾洗凈、小天鵝的依諾滾筒洗衣機在洗凈、除菌、洗凈均勻度上都能展現(xiàn)自己的技術特點。除此之外，我們在控制系統(tǒng)的設計方面也需要我們技術的創(chuàng)新。 2.全自動洗衣機的介紹和可編程控制器的介紹 2.1全自動洗衣機的介紹 從人類社會出現(xiàn)的開始就預示著人類身邊環(huán)境和事物要發(fā)生變化，至于變化的多少就在于人類認識和發(fā)展的問題。剛開始都是人為洗衣服，接著在一些國家開始流行蒸汽式的洗衣機，這種機器的誕生就告訴了人們，我們?nèi)祟惣磳⒁_始另一種的生活。1910年前后，第一臺第一臺臥軸式滾筒電動洗衣機問世，它標志著人類家庭勞務自動化的開始。也就是這臺洗衣機的開始，洗衣機將為人類服務。本世紀20年代，第一臺立軸攪拌式洗衣機在美國問世，由此出現(xiàn)了“立軸”和“臥軸”之分。但這些還遠遠不夠，也就是這臺洗衣機的開始，洗衣機將為人類服務，當人們意識到這些后開始有了越來越多的需求，這也就出現(xiàn)了各式各樣的洗衣機如攪拌是，立軸式，波輪式等等一列讓人滿意的洗衣機，但在那時洗衣機并沒有完全的流行，也有很多家庭沒有洗衣機。所以，為了讓洗衣機在市場上成系列式的出現(xiàn)，人們開始不停地在原有的基礎上重新按照眾人的意愿改進它，并加大對它的生產(chǎn)，大約經(jīng)過了十年的時間，洗衣機成為系列已經(jīng)從愿望變成了現(xiàn)實，這時候洗衣機的結構和相對應的部件的一些注塑原料開始被大量的采用，接著所謂的雙桶洗衣機走進了人類的生活，又過了大約十年的時間，除了套筒洗衣機之外，計算機和電腦結合到一起，主要是用電腦控制洗衣機來改變洗衣機洗衣服的效果，這時的洗衣機和“自動”并行。而“自動”最開始是半自動化，再后來就成了全自動化。 而全自動化還不能滿足人們的需求，加上家電的控制的盛行，人們開始想盡辦法來提高洗衣機洗滌效率，從各個方面滿足大眾的要求。于是，從1990年開始，人們對洗衣機的內(nèi)部的結構開始細化式的更新，比如在1990年電機更新可以做到調(diào)整速度的功效，而洗衣機恰好會用到電機，所以這就間接性的對洗衣機做了更新。在這之后人們開始關注洗衣機各個方面的更新，力求能做的更好。 我把洗衣機劃分成了兩部分，1:結構大的方面有桶，箱體，連接桶和箱體之間的拉桿，剩下的有進、出水閥和傳動機構里面的東西，其他小的方面就具體到了各個原件之間的連接等等。2：控制方面主要是設計人員按照人們的意愿和當時所能達到的技術來配合機器自身的結構問題最后進行編寫，達到最初想要結果。 2.2可編程控制器的介紹 可編程序控制器(Programmable Logic Controller)又稱 PLC 或 PC。在隨著科技的不斷發(fā)展，計算機技術的出現(xiàn)，工業(yè)革命領域也開始與計算機技術連用，而最初因為種種原因使得計算機技術不能夠應用到工業(yè)領域，而工業(yè)領域的生產(chǎn)工藝需要更新，迫使人們不得不重新思考計算機技術與工業(yè)領域的結合，而不再簡單的以繼電器為工業(yè)控制領域的核心。由此，美國一家公司研發(fā)了一種可編程控制器PDP—14，并在工業(yè)領域生產(chǎn)工藝方面試驗成功。自此之后，可編程控制器開始得到發(fā)展，并作為智能化技術迅速發(fā)展。 最初其主要是采用了一種存儲器，主要包括定時、計數(shù)，存儲程序，執(zhí)行邏輯運算及控制等指令，用指令借助數(shù)字/模擬式輸入和輸出來控制機械和生產(chǎn)過程。后來隨著技術的更新，PLC軟件包含用戶程序和監(jiān)控程序，這與之前的繼電器相比較它的可靠性好，抗干擾能力強、變成方便、功能完善、（便于使用、維護及裝卸）等等。目前，PLC所涉及的范圍在擴大，將來，它的發(fā)展將在朝著兩個方面發(fā)展： （1） 多元化：就目前它所涉及的領域方面來看，根據(jù)人們的需求，它將被應用到類似于電器，機械制造自動化、控制及生產(chǎn)等這些需要它的工業(yè)領域及一些滿足人們需要的生活領域如：機器人，窗簾等等。 （2）普及化：主要朝著高性能，高速度，智能化等方面的發(fā)展。  3 全自動洗衣機的總體方案設計 根據(jù)洗衣機的原理和超聲波清洗的了解，初步訂了兩種方案：一種是將超聲波和目前市場上的波輪式洗衣機相結合，而另一種是將超聲波和新型的揉搓式洗衣機相結合?？紤]到新型揉搓式洗衣機比波輪式洗衣機更使用，環(huán)保，節(jié)水，最后選擇將超聲波洗衣機和新型揉搓式洗衣機連用，達到節(jié)水，節(jié)約洗衣液等等各種作用。  4全自動洗衣機結構設計 4.1全自動洗衣機的整體結構設計 4.1.1總體結構設計 隨著社會的發(fā)展，科學技術的不斷提高和完善，人們也開始享受科技帶來的成果，家用電器、工業(yè)產(chǎn)品等，凡是能給大家?guī)矸盏漠a(chǎn)品都在不斷的更新。然而，我們發(fā)現(xiàn)生活水平的提高，大家面對的問題也越來越多，越來越復雜，簡單的產(chǎn)品更新和技術的提高已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代人的生活。所以本課題關鍵是在揉搓式的本身安裝了超聲波器件，最后確定的總體構造如下圖4-1。在下圖4-1的途中看到洗衣機被做成圓形，其中是因為考慮到超聲波在洗衣桶里面工作，所以超聲波的聲場分布效果會受到洗衣桶形狀的影響。如果洗衣桶的每個角落分布的超聲波一樣，就會產(chǎn)生較為理想的駐波場，這樣可以讓散落在不同角落的衣服的洗滌成果比較好一些，而我們知道洗衣機的形狀可以設計成各式各樣，但就目前的情況來看，圓形是最為合適的。然后，在新型揉搓式全自動洗衣機的基礎上加上超聲波發(fā)生死與超聲波換能器進行使用，而加上的這兩零件可以通過電纜連接，而且它倆可以直接按在洗衣桶上，其中發(fā)生器按在洗衣桶的下面，話能起按在洗衣桶下面或者是按在下面的振動板上。此外可以考慮選擇通過環(huán)氧樹脂把換能器直接粘接在洗衣機上。這樣我們就可以通過結合兩種不同原理洗滌方式做出一款新型全自動洗衣機。 這樣就可以很好地從各個方面參考，比如說衣服的材料適不適合的問題又或者說衣服的臟或者凈的情況等等在這一連串的問題下面，最后決定選擇什么方法可以做到我們想看到的結果。最后我們可根據(jù)衣服的質(zhì)地和洗滌要求進行選擇洗滌方式，對于臟污較輕的衣物，可以考慮單純的用揉搓式或超聲波的方式洗滌，而對于臟污較為嚴重的衣物，可以考慮將超聲波和揉搓式相結合，選擇先用揉搓式再用超聲波洗滌或者先用超聲波洗滌再用揉搓式洗滌，兩者選擇其一就好。這樣就避免了清洗劑投放過多，是漂洗不干凈而進行二次漂洗，進而達到了節(jié)水且節(jié)約洗滌劑的作用。 4-1工作原理圖 它工作的原理如圖4-1，主要部件為螺紋軸，波輪軸，下波盤，上波盤，內(nèi)筒，外筒，套筒，傳感器，導軸，超聲波發(fā)生器，超聲波換能器，帶輪及電機等。 （1） 洗衣服的原理劃分成揉搓式和超聲波式 對于揉搓的方法是利用了揉搓結構里面的兩個電機，電動機1是通過帶輪的傳動推動了內(nèi)桶的傳動。內(nèi)桶用禁錮連接的方法鏈接了上波盤與套筒。這樣上波盤會隨著內(nèi)桶的轉動一起運。而另一個電動機同樣也是通過帶輪進行傳遞動力，但不一樣的是，它是用帶輪間接的讓螺紋盤和波輪軸做向上運動。與主軸安裝的下波盤也會做上下的運動，這時，我們就讓下?lián)鼙P推著衣服向上運動接觸到上波盤，上波盤會旋轉，也就達到了揉搓洗的效果。 考慮到主軸和螺紋盤的運動情況，都在做上下的運動，必然要考慮他們要運動的最高點和最低點，而且我們還要很合理的控制，這就需要借助行程開關了。加上行程開關與帶輪2的轉動量有關。在此，我們在徑向方向上安裝了一個傳感器來當做我們的限位開關。它可以用自己的位置控制上波盤對衣服的力的大小。若鏈接主軸和下?lián)鼙P的彈簧的給的向上力小于放有衣服的下?lián)鼙P與上波盤結合受到向下的力，下?lián)鼙P就會下移。等到這個力等于設定的力的時候，限位開關開始運行。螺紋盤隨著帶輪2停止。由此，達到了衣物的揉搓的目的。如果揉搓力（周向力）過大就會讓彈簧周向方向移動一定量時，打開開關（周向傳感器）工作讓內(nèi)筒（上波盤）轉動反向。調(diào)整開關的長度來改變?nèi)啻炅Φ拇笮　? 而對于超聲波洗滌而言，超聲波空化作用：是利用超聲波的震動將單位體積的清洗液根據(jù)密度的稠密和稀疏進行受壓作用，讓其在稠密和稀疏之間做交替變化，同時，液體稠密的地方會受其正壓作用，而稀疏的地方則受到負壓的作用。此時，液體因為受到溫度的不均勻或者其他的一些物理因素也出現(xiàn)了一些的蒸汽氣泡，最后，這些氣泡在液體在運動的時候同液體受到超聲波的負壓作用后，開始膨脹而產(chǎn)生空化變成大氣泡，這就是所謂的超聲波空化作用。 而超聲波洗滌原理就是利用了空化氣泡在超聲波的聲場中的作用下進行震動，使氣泡和固體表面產(chǎn)生摩擦，從而達到了沖擊作用和對衣物的洗滌作用，這樣可以讓附著在衣物上的臟污脫離衣物，與此同時，若臟污膜的邊緣有縫隙，那些微小的氣泡則會鉆入隨之震動，這樣就可以讓臟污膜被帕撕裂最后與衣物脫離。對于油脂性的臟污，考慮到它附著在衣物上并不牢固，加上它難溶于水，且在水中的化學作用相對較弱一些，則它在超聲波空化的作用下會被乳化最后脫落。 （2）漂洗原理 就現(xiàn)在的情況下，漂洗有很多種不同的方法，下面是對三種不同漂洗的方法進行說明： 蓄水飄得原理是給桶內(nèi)裝滿水洗，類似于洗滌過程。洗一次裝一次水。在洗的過程中，桶里面的水是不外流的，洗幾分鐘后，開始排水，此時水開始外流，這樣反復重復幾次就結束了。 溢流漂洗的原理是進出水口都開著，一邊洗，一邊進水，同時，水從上面流過衣服最后流出出水口。這樣可以把衣服漂洗的很干凈，但是耗水量大。 噴淋漂洗的原理是在洗衣機內(nèi)部裝有噴淋管，漂洗的時候水蔥噴淋管側別的小孔中噴出灑在衣服的四周。 根據(jù)以上三種漂洗原理，考慮到此次設計中設計的結構，以及此次設計目的，從經(jīng)濟和使用方面，加上超聲波的洗滌會少放洗滌液，所以對于漂洗方式的選擇，最后選擇了溢流漂洗。 （3）脫水原理 借助前面洗衣機的原理（利用離心力脫水）讓洗衣機高速運動，加大離心力，讓衣服上的水從內(nèi)桶的小孔流出，經(jīng)過盛水桶，排出到下水道。 4.1.2桶（盛水桶）及其安裝 全自動洗衣機的洗滌桶具體細分成內(nèi)、外桶，俗稱外桶（盛水桶）與內(nèi)桶（清洗桶）。而這里先講述的是外桶。所謂的外桶就是用來盛放東西的，即裝水和洗滌劑，由此，對于材料和結構等等其他方面的要求并不算嚴格，只要耐用就好，包括耐水性和洗衣機使用的持久性。而考慮到洗衣機在清洗衣物時，因為洗衣機的運轉會使外桶震動甚至出現(xiàn)劇烈的搖晃等情況，所以在這里，我們最終考慮的是安裝部分。鏈接外桶的方法很多，就像緊固鏈接，但是固接鏈接會讓外桶跟著洗衣機在洗滌過程和脫水過程中要運轉。這樣會有震動的產(chǎn)生，也就間接地生成了噪聲，洗衣機也會成了受害之一。所以說這種方法不利于鏈接外桶，那么我們需要考慮的是采用吊桿鏈接。 所謂的吊桿鏈接，就是用四根拉桿把外桶懸掛到箱體的四個角上，下端掛到外桶的四格調(diào)簧安裝爪上。既然要掛在箱體上，就必須要考慮在箱體上設有對應的角，在每個角上設置球形圓窩，順便對吊桿做一些設置，方便安裝，于是拉桿上段可以考慮設成扁平狀或者是在吊桿上面打孔，用釘做穿孔鏈接。這樣，拉桿根據(jù)鏈接方式進行前后左右擺動，只不過擺動角度小。這時我們把下面設成了半球形座，主要用來是減震，這就需要上面放彈簧，彈簧起到減震效果。然后在它的上面加上橡膠墊，這樣就可以達到了它在保證減振彈簧和拉桿同心的作用時，同時也達到了讓拉桿受力均勻的作用。 4-2 吊裝結構圖 4-3內(nèi)筒結構圖 內(nèi)桶洗滌桶的一部分，又稱之為脫水桶或者離心桶。它是用來盛放衣服、配合洗衣服以及最后利用離心作用脫水。內(nèi)桶的實際是在波輪式洗衣機內(nèi)桶的基礎上設計的，波輪式洗衣機的內(nèi)桶里面豎直方向上設有很多豎直的凸筋。而在此次設計中，為了彌補功能上的不足（把波輪設成了只做上下運動，卻把波輪的原有轉動變成了內(nèi)桶的轉動。）在內(nèi)桶里面設了很多螺旋狀得勒板，目的是用來在洗滌的過程中出了攪拌作用的同時也可以加強洗滌的作用?？紤]到洗完衣服后要脫水，所以在內(nèi)桶上設了很多分布均勻的小孔，由此，衣服洗完后，借助內(nèi)桶的運轉加上離心力的作用，讓水從小孔里面流出來，流到盛水桶，最后通過排水管排出。 4.2全自動洗衣機零部件的設計 4.2.1超聲波發(fā)生器的設計 所謂超聲波發(fā)生器實際上是一個信號的發(fā)生器或者說是一種驅(qū)動電路，只不過他的功率較大。它的主要職責是供應電磁震蕩能量向換能器，而且這個能量要有一定的頻率。而換能器自身也有頻率，倘若這兩頻率相等，就會出現(xiàn)共振的情況。 我們憑借激勵方法的不同，把發(fā)生器細化成自身激勵和它物激勵?，F(xiàn)在選擇主要是自身激勵的全晶體管化電路。我們考慮到在超聲波的作用下生成氣泡的多少和超聲波自身滲透作用的強弱情況下，選擇頻率大概在35KHZ左右，上下限制在5KHZ內(nèi)，而且同時可以降低了空話噪聲，從而更好地做到我們想要的結局。由此這里采納了40KHZ的頻率，輸出的幅度要按照具體負載情況自行調(diào)節(jié)。選擇的發(fā)生器如圖4-4。 4-4振蕩-放大型超聲波發(fā)生器結構框圖 4.2.2超聲波換能器的設計 超聲換能器是利用超聲波洗滌臟污過程里面必須要用到的元件，它主要接收發(fā)生器發(fā)送的電磁震蕩信號并將此信號轉成超聲波震動。但在洗滌衣物的時候要利用的是聲能，所以我們可以通過把電能轉化成聲能的策略來洗滌。這就需要換能器完成。我們想到換能器的構造里面換能的材料。等發(fā)生器給它發(fā)送信號后，它里面的換能材料在受到信號的影響讓材料自身場出現(xiàn)改變。這里的場主要指的是電場和磁場。因為這些變化加上一種推力才讓換能器發(fā)生震動，而這種推力是機械震動的部分利用了一種效應生成的。由于換能器按照原料的特定能力，（機電變成物理的一種能力），我們又把它細化成很多種，其中磁致伸縮式與壓電式的換能器是最常見的。它們的共同點都是借助場發(fā)生變化，磁致伸縮式利用的是磁場，壓電式利用的是電場，這主要是因為前者以磁致伸縮材料作為換能材料，后者是用壓電陶瓷晶片為換能的部件。在這里考慮到用電機與電源，加上壓電式換能器會隨外電場的變化而改變，最后選擇了壓電換能器。 根據(jù)電動機的選用以及之前超聲波發(fā)生器頻率的適用范圍以及我們所借助的清洗機上的壓電式的換能器等情況，可以選取每一個功率大概在70-120W之間的。然后考慮到換能器與水的介質(zhì)的配合問題，我們用輕金屬覆蓋了換能器上面的喇叭口輻射體，而讓重金屬覆蓋后蓋，使前者增大了輻射得面積。后者減小底面的輻射，這樣就得到很好的單方輻射效果。而且這樣下來，它不論是從靈敏度、振幅等方面，都優(yōu)勝與別的換能器。 4-5 喇叭形壓電式超聲波換能器結構 其中：L3=20mm ，L2=10mm，L1=37.25mm，d=17.5，S2=60mm 4.2.3 A:帶傳動部分設計 這段是和內(nèi)桶鏈接的皮帶輪的計算： （1）已知了電機功率，轉速；波輪軸，所以得到傳動比 功率 由表8-7查到工作情況系數(shù)，所以 （2）選擇V帶的帶型 通過和在圖8-11中確定選擇Z型 （3）選擇帶輪的基準直徑 通過表8-6與表8-8選擇主動輪的基準直徑 由傳動比計算出從動輪的基準直徑 通過查表8-8，取 按照式（8-13）進行驗算V帶的速度 （4）最后選擇V帶的基準長度與中心距 由式，初步確定 通過以上的計算帶所采用的基準長度 由表8-2選擇V帶的基準長度 計算出實際的中心距 （5）驗算主動輪的包角 根據(jù)式（8-7）：所以，主動輪的包角合適。 （6）計算帶根數(shù)Z 根據(jù)式（8-26）得知由查表8-4a與8-4b得到 查表8-5得到，查表8-2得到，則 所以，取根。 （7）預緊力 由式（8-27）知到 根據(jù)表8-3，得到 ，所以 （8）計算作用在軸上的壓軸力Q 根據(jù)公式（8-28）： B:此部分是完成的是和螺紋軸連接的帶傳動的設計。 已知電機的功率，轉速，而軸的轉速，傳動比 （1）確定計算功率 —工作情況系數(shù)，根據(jù)表8-7知道， 所以： （2）帶型的選擇 按照上式計算得到的和已知的電機，我們在圖8-11中最后確定了帶型是Z型 （3）基準直徑的選擇 在表和表得知，最后選擇了主動輪的基準直徑是 從動輪和主動輪又滿足，最后計算得到從動輪的基準直徑 查表，得到 按式（8-13）驗算帶的速度 帶的速度合適。 （4）確定V帶的基準長度和傳動中心距 按照的計算，初步確定 計算出帶需要的: 按照計算的結果和查表最后確定出它的基準長度 在確定完后計算得到帶實際的中心距 （5）主動輪上的檢驗 由式（8-7）得 驗算合理 （6）算帶根數(shù)Z 由式（8-26）知 由查表8-4a和8-4b得 查表8-5得，查表8-2得，則 取根。 （7）預緊力： 由式（8-27）知 由表8-3可知，故 （8）計算作用在軸上的壓軸力Q 4.2.4控制系統(tǒng)的設計---PLC 全自動洗衣機的控制系統(tǒng)是通過PLC編程控制，其主要的洗衣過程是，先向洗衣機內(nèi)注水，在這期間有水位檢測器檢測，當水注滿時，水位開關自動接通，這時，水位開關關閉，停止注水并開始洗滌，電動機正轉，這時先選擇強中弱的洗滌方式，再選擇洗滌方式（超聲波洗滌和揉搓式洗滌），當洗滌時間到時，停止洗滌，開始排水，排完水后直接脫水，水脫完后直接重復上一次的循環(huán)，重復3次后，進行漂洗。這整個過程需要在PLC編程下完成。這就需要輔助繼電器和時間繼電器，以及寄存器。為了方便PLC的編程，在這期間包括洗滌、排水及脫水，它們分別用輔助繼電器M2、輔助繼電器M3和輔助繼電器M4表示，而時間繼電器包括了洗滌時間，排水時間和脫水時間，可以分別用時間繼電器T100、時間繼電器T101、時間繼電器T102表示。其中考慮到衣物的干凈程度、貴重、面料等方面的問題以及人為的意愿等等情況，我們需要設置洗滌方式、洗滌時間和次數(shù)以及最后的脫水時間，這些屬豬的設置需要我們把它們放在數(shù)據(jù)寄存器里面，所以我們分別用數(shù)據(jù)寄存器D0、D1、D2、D10來表示。 根據(jù)全自動洗衣的功能要求，我們在洗衣機的控制面板上要設置輸入點：超聲波洗滌按鈕---X06、揉搓式的洗滌按鈕---X07，洗滌時間----X01和脫水時間---X02的洗滌按鈕，水滿開關---X03，啟動---X04，停止按鈕----X05。既然有輸入點，就必須對應輸出點，所以設置了進水閥/出水閥，3個洗滌方式(強---Y02，中----Y03，弱----Y04)指示，5分鐘的洗滌時間---Y05，十分鐘的洗滌時間---Y06以及15分鐘的洗滌時間----Y07.脫水時間---Y11，電動機1的正傳----Y12，電動機1的反轉---Y13，電動機2轉-----Y14.等等。根據(jù)洗衣機洗衣的整個過程，對PLC編程方面初步做了以下的流程：在開始時，洗衣機先要進出初始化的狀態(tài)，接著開始想桶里面進水，等到水滿了和選擇完洗滌方式后開始洗滌，洗的時間到了繼續(xù)重復上一次的過程，，然后開始往外排水，等到脫水時間到了，看是否達到了洗的次數(shù)，若次數(shù)滿了就自動響，提醒我們洗衣結束。其中具體的有： 在選擇洗滌的方法中，有強中弱的洗滌和超聲波/揉搓式的洗滌，我們用電機朝著一個方向的轉動的時間來說明選擇的是強中弱里面的哪一種，（強——50秒、中——25秒，弱——10秒），超聲波和揉搓式分別設置了按鈕，可以人為的選擇。 在洗滌時間里面呢和洗滌的方法同樣，用一個按鈕來決定洗滌的時間，初次設置了三個時間分別是：五分鐘，十分鐘和十五分鐘。 同理脫水時間可以設置成一分鐘和三分鐘。這時可以認為選擇的。假如，人不去選擇這些，就需要我們設置默認得模式，就像強中弱的洗滌方面默認是中，洗滌時間里面默認是五分鐘，脫水時間里面默認是一分鐘。在揉搓式和超聲波的洗滌方面如果人為的不去選擇會默認成兩者同用（先超聲波后揉搓式）。 在這過程中我們用到了幾個輔助繼電器，它們分別表示的是： M1——洗衣機開始運行（加水過程） M2——洗滌過程 M3——排水過程 M4——脫水過程 M5——洗滌完成 M6——鳴蜂提示 4-6梯形圖 以上是對洗衣機程序的設計。具體細化成八段程序： （1） 初始化：接通程序的掃描周期（M8002），三個不同的把十進制數(shù)分別傳放到三個數(shù)據(jù)寄存器里面。 （2） 起/停：接通啟動按鈕，洗衣機運行，并把三個不同十進制的數(shù)送到了三個不同的數(shù)據(jù)寄存器。 （3） 進水：水滿后，水位開關閉合，將信號發(fā)給輔助繼電器M1，M1閉合，表示水滿，進入下面工作，工作狀態(tài)繼電器M0閉合，水滿狀態(tài)和其他狀態(tài)出觸點斷開，輸出繼電器Y0釋放，進水閥關閉。 （4） 洗滌：這里面先進入洗滌狀態(tài)，在洗滌在狀態(tài)里面輔助繼電器M2閉合，在M2閉合時通過數(shù)據(jù)寄存器D1的值選擇洗滌時間，再選擇洗滌方式。最后在電機正反轉上輸出。 （5） 排水：控制排水時間繼電器閉合，進入排水狀態(tài)，按照設定的排水時間開始排水，最后輸出繼電器Y01開啟，控制排水閥。 （6） 脫水：排水閥開始排水之后，進入脫水狀態(tài)，這時候輔助繼電器M4（脫水狀態(tài)）閉合了，經(jīng)過脫水時間繼電器T102，在輸出繼電器Y011（控制脫水電動機）合上，這個時候繼電器合上，電動機轉起來。 （7） 洗滌次數(shù)：在脫水時間繼電器閉合的同時，在右側數(shù)據(jù)寄存器D10里面的數(shù)會自動減一。也就是說，脫水時間繼電器合上一次，數(shù)據(jù)寄存器D10里面的數(shù)會被減一。等到數(shù)據(jù)寄存器D10中的數(shù)和零相等的時候，輔助繼電器M5（進入洗滌完成后）合上。 （8） 鳴笛：洗滌完成就開始鳴笛，這個時候輔助繼電器M6（進入鳴笛狀態(tài)）合上，按照鳴笛時間繼電器T103里面設置的數(shù)為鳴笛的時間，從控制鳴笛的輸出繼電器Y010輸出。 4-7電機連接結構圖 再次控制電機正反轉用的是單向的交流電，所以在繼電器上接的是一進一出的模式如上面的右視圖所示。上面的左視圖是控制電動機正反轉的結構圖，當開關接1時，電路被聯(lián)通，從A點流向電容器C，再經(jīng)B點和Y點最后通道QG出去。這時BY線圈有磁場，AX是為電機正轉。當開關接在2上，電流從2點經(jīng)過走到AX點，最后從QG流出。這時AX產(chǎn)生磁場，BY控制電機反轉。 結 論 通過這段時間的努力，畢業(yè)設計已經(jīng)完成，從最初簡單好奇的選題，到中間資料查詢，隨著一點點深入的了解，從最初一頭霧水，到現(xiàn)在對自己的設計的完成，讓我再一次復習了四年所學的課程內(nèi)容，除此之外，額外了解到了超聲波的一些內(nèi)容以及學到全自動洗衣機的一些知識，整體而言還是很喜歡對這些知識的了解，其中最喜歡的還是PLC技術，雖然這在上學期學過，也做過相應的課程設計，但是針對PLC編程的學習還是遠遠不夠，雖然現(xiàn)在學的全自動洗衣機的PLC也不是很復雜，但自己還是獨立完成了整個過程的編程。對這段時間的努力，讓我學到了以下幾點： （1） 做事前，先做好前期工作，如我做全自動洗衣機前到商場去做調(diào)查，了解到目前市場上的洗衣機的缺點有洗衣粉是按照衣服的重量投放，而非按照衣服的的干凈程度投放，這就促使人們?yōu)榱藢⒁路锤蓛暨^多投放洗衣粉，最后漂洗的時候出現(xiàn)了漂洗不干凈，一部分人會拿出來繼續(xù)用水漂洗，這就造成了水和洗衣粉的浪費。所以我針對這種情況設計了最新的洗衣機。 （2） 做事中，學會一物多用，例如目前市場并沒有機械洗和超聲波洗，所以我將它倆結合，卻發(fā)現(xiàn)超聲波洗不好弄，最后看到清洗機上用的超聲波器件，于是將它用到了洗衣機上。 （3） 了解到洗衣機的相關環(huán)節(jié)的知識 （4）這次設計主要是在揉搓式洗衣機總體結構上加了超聲波的兩個元件：超聲波發(fā)生器和超聲波換能器。這樣就講超聲波洗滌和揉搓式洗滌相結合。 （5）針對設計的情況，做了相應的PLC，從而在控制方面做到相對完善一點。 參考文獻 [1] 濮良貴，紀名剛.機械設計（第八版）[M].北京：高等教育出版社，2006. 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Witzmann MRS Proceedings 1993.  致 謝 從最初選題到中間開題報告，中期答辯一直到現(xiàn)在，自己做設計的整個過程，劉安生老師都在耐心的給我講述每個不懂得地方，幫助我修改，每次做到自己最心煩的時候，老師都會安慰道：“沒事，不急，慢慢來”。其中有很多我忘了東西，都會當面問老師，或者在電話或QQ 上面問老師，不管多晚，老師只要看到，都會耐心地教我，知道我完全懂了，老師才下線。這期間也感謝 老師每個階段的提醒我們要跟上進度，按規(guī)定的時間內(nèi)完成我應該做的內(nèi)容，而我時而做的興奮，時而做的苦惱，最后還在默默堅持，期間也會有室友和同學陪我一起努力，他們幫我安裝一些軟件等之類的忙。還是很感謝大家的陪伴和幫忙，讓我順利完成了畢業(yè)設計。  附錄1：外文譯文 一個動態(tài)模型和數(shù)值研究中使用的液體平衡器自動洗衣機 摘要 自動洗衣機的轉動系統(tǒng)有兩個主要的技術難題。一個是浴缸的碰撞對框架在其早期的開始旋轉階段。一個因素導致這種不穩(wěn)定的旋轉對象可以歸因于液體平衡器內(nèi)液體的撓度由于不平衡質(zhì)量。本研究提出了一個中間板的安裝，以避免液體的偏轉和CFD方法用于驗證其有效性。另一個是旋轉振動發(fā)生在高速旋轉的籃子和奶昔。 它的轉動軸的中心。這是因為在高均衡器不能產(chǎn)生足夠的恢復力量旋轉速度。有必要采用均衡器中的多族為了增加恢復力量。分析配置使用一個動態(tài)模型已經(jīng)完成。 關鍵詞：自動洗衣機；液體平衡器；不平衡質(zhì)量恢復力；動態(tài)模型；計算流體動力學。 1.介紹 自動洗衣機已經(jīng)演示了一個穩(wěn)定的全球市場的需求?？梢员灰暈楝F(xiàn)金奶牛，傳統(tǒng)上的貢獻進行模擬技術在電子企業(yè)的積累。然而，他們由于大市場的增長已經(jīng)停滯不前飛躍在滾筒洗衣機技術進化的。因此，有必要追求高檔產(chǎn)品和低生產(chǎn)成本通過質(zhì)量改進以保證持續(xù)的需求。自動洗衣機基本上可以撫慰心靈根據(jù)他們的同一標準的七種不同的系統(tǒng)函數(shù)(圖1)，如外情況下，電氣控制，浴缸和籃子，洗滌旋轉，供水，排水，和顯示。本研究只關注由于不平衡控制系統(tǒng)的改進，這是第三個系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)。不平衡控制系統(tǒng)具均衡器的設計因素高度，浴缸和外殼之間的差距情況下，沖洗注射器形狀，內(nèi)部液體的平衡器，平衡器類型和擋板的高度。為了提高均衡器的性能系統(tǒng)，這些設計因素需要一個優(yōu)化的過程。本研究的重點是設計平衡器的形狀，這是一個自動洗衣機的核心部分。讓我們首先考慮這個平衡器的作用。清洗和沖洗過程完成時，自動洗衣機快速旋轉的籃子從洗衣店中提取水。在提取過程中，洗衣店可能導致不平衡質(zhì)量的偏轉洗衣店籃子的底部的一側。雖然在這個過程中產(chǎn)生的離心力偏轉是由于不平衡質(zhì)量，平衡器內(nèi)的液體流動抑制這種偏差的程度。 C.-H Jung et al. / Journal of Mechanical Science and Technology 22 (2008) 1843~1852 Fig. 2. Cross section of the balancer (Publicized Utility Model 1999-002708). C.-H Jung et al. / Jo outer case Inner Side Plate Outer Side Fluid tub liquid balancer spinning basket suspension rod unbalance mass motor damper Fig. 1. Schematic diagram of an automatic washing machine system. 自動洗衣機今天兩個技術難題方面的平衡。一個浴缸的碰撞與框架在一個旋轉的模式開始的rota-tion由于不平衡質(zhì)量。一般來說，測試集中在這個問題上進行負載條件下的50%和50%的適當?shù)呢撦d?；谶@些條件，可靠性要求不允許浴缸的碰撞與框架水平即使在測試洗衣機。另一種是籃子的中心可能存在旋轉振動高RPM 情況。這個不平衡旋轉可能導致部件的磨損和噪音。過度偏轉內(nèi)部流體的平衡器，成為浴缸的碰撞的主要原因與框架已經(jīng)在先前的研究被認為是。近年來，一些思想提出了改善這種偏轉并應用于某些設計[2，3]。之一，這些想法提出流可以控制使用一個擴展板外側面的情況下內(nèi)邊以抑制初始流體偏轉(參見圖2)。板安排在均衡器的外邊緣，也是決定一個有限長度的內(nèi)在方面為了避免液體的偏轉和圓周方向允許自由運動的液體在高轉速范圍。也是一種方法，兩個垂直板沿圓周安裝提出了將室內(nèi)空間劃分為三個種族。此外，Bae [5]提出了一個數(shù)學模型，可以解釋洗衣店的不平衡力和恢復力使用動態(tài)模型。這個模型可以用來找到一個方法，減少了由不平衡離心力發(fā)生在穩(wěn)態(tài)條件下質(zhì)量。本研究的目的主要可以分為兩個問題。一個是建立一個平衡器動態(tài)模型的基礎上提出的理論Bae等[5]。這個模型的結果可以作為一個設計指南。另一種是液體的過度偏轉的可視化生成在早期階段的均衡器的旋轉模式通過應用CFD方法。我們也提出一個方法，控制這些偏轉和模擬進行。 2.調(diào)查使用實驗和動態(tài)模型 ?2.1瞬態(tài)試驗(2比賽) 幾種方法控制流體瞬態(tài)的撓度考慮和分析如下：一種方法適用于兩站比賽室的平衡器，而不是一個種族，這種方法降低了均衡器的寬度在沖洗注射器注入沖洗的方法，平衡器內(nèi)液體應用的類型，內(nèi)部的肋均衡器的結構，和阻尼器的高度。本研究將描述液體的運動根據(jù)種族數(shù)量從1到2的變化。在一場比賽的情況下，存在小的振動在高轉速范圍。此外，它代表了一個限制在控制早期的流體偏轉。因此，兩場比賽被用來解決這樣的問題。 實驗進行自動洗衣機使用6公斤。平衡器內(nèi)的液體染黑漆和0.5公斤，1公斤的不平衡質(zhì)量是安裝在上、下兩院的籃子里，分別。均衡器的封面是由一個透明的壓克力板觀察內(nèi)部流體的運動。液體的行為被記錄使用高速相機能拍攝3000幀每秒的速度在籃子旋轉不平衡在一個旋轉的模式。 拍照，我們開始的時間是6秒后的開始旋轉的籃子接近300 ~ 400轉的轉速。這個點還不穩(wěn)定狀態(tài)，但在瞬態(tài)。 圖3說明了平衡器內(nèi)的液體的行為時，不平衡質(zhì)量是1公斤。平衡器的作用是生成恢復力量，補償產(chǎn)生的不平衡離心力在穩(wěn)定狀態(tài)。在這些實驗結果，液體的行為被認為是一個國家之前完全acti-vated恢復力量。同樣，這一刻可以被視為由不平衡力。 此外，很明顯，水提升當浴缸里靠近右邊的框架(+ X方向)。圖3顯示了圖像在浴缸里的碰撞與框架。也見過的身體碰撞后的水上升下降(這里沒有顯示)。這個運動是ob-served重復性行為早在瞬態(tài)(浴缸后6秒內(nèi)開始旋轉)。基于這些行為，很明顯，液體平衡器和兩個種族不能完全解決液初撓度。理論考慮，然而，它驗證了均衡器的兩場比賽中增加了恢復力通過擴展其線性范圍相比，與一個種族在穩(wěn)態(tài)(高轉速范圍)。下一節(jié)將演示這個結果的更多細節(jié)。  附錄2：外文原文 41