【正文】 伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握常用伺服電動(dòng)機(jī)的工作原理、計(jì)算選擇方法與控制驅(qū)動(dòng)方式，學(xué)會(huì)選用典型的位移/速度傳感器；如交流、逼近伺服進(jìn)給系統(tǒng)，增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，直線光柵等。4) 通過對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握一些典型硬件電路的設(shè)計(jì)方法和控制軟件的設(shè)計(jì)思路；如控制系統(tǒng)選用原則、CPU選擇、存儲(chǔ)器擴(kuò)展、I/O接口擴(kuò)展、A/D與D/A配置、鍵盤與現(xiàn)實(shí)電路設(shè)計(jì)等，以及控制系統(tǒng)的管理軟件、伺服電動(dòng)機(jī)的控制軟件等、 5) 培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立分析問題和解決問題的能力，學(xué)習(xí)并初步樹立“系統(tǒng)設(shè)計(jì)”的思想。6) 鍛煉提高學(xué)生應(yīng)用手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)、查閱文獻(xiàn)資料以及撰寫科技論文的能力。第二章 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)參數(shù)1. 最大洗衣重量為：2. 內(nèi)桶直徑為：400mm3. 洗衣機(jī)的轉(zhuǎn)速約為：140～200r/min,托水轉(zhuǎn)速：700～800r/min4. 要求能自動(dòng)調(diào)節(jié)水位5. 根據(jù)衣服類型設(shè)定洗衣模式、自動(dòng)進(jìn)水、自動(dòng)排水等。二、具體任務(wù)1. 總體方案確定；2. 機(jī)械部分設(shè)計(jì)及計(jì)算，要求數(shù)據(jù)具有科學(xué)性；3. 繪制裝配圖及其零件圖若干張；4. 控制部分包括硬件和軟件設(shè)計(jì)；5. 編寫設(shè)計(jì)說明書（不少于1萬字）；6. 圖紙、說明書必須交電子版和紙制文檔。2. 2波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的總體結(jié)構(gòu)　　目前在我國(guó)生產(chǎn)的洗衣機(jī)中，波輪式洗衣機(jī)占了80％以上。早期生產(chǎn)的波輪式洗衣機(jī)波輪較小，直徑都在165～185mm之間，轉(zhuǎn)速為320～500r／min。現(xiàn)在基本都是大波輪洗衣機(jī)，其中又以碟形波輪應(yīng)用最廣，波輪直徑約為300mm，轉(zhuǎn)速約為120～300r／min。　　一般來說，波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)具有洗滌、脫水、水位自動(dòng)控制，以及根據(jù)不同衣物選擇洗滌方式和洗滌時(shí)間等基本功能，其結(jié)構(gòu)主要由洗滌和脫水系統(tǒng)、進(jìn)排水系統(tǒng)、電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、支承機(jī)構(gòu)等5大部分組成，如圖1所示。2. 進(jìn)水、排水系統(tǒng)　　全自動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)、排水系統(tǒng)主要由進(jìn)水電磁閥、排水電磁閥和水位開關(guān)等組成?！　? 水位開關(guān)又稱壓力開關(guān)。洗衣機(jī)洗滌桶進(jìn)水時(shí)的水位和洗滌桶排水時(shí)的狀況是由壓力開關(guān)檢測(cè)的。當(dāng)洗衣機(jī)工作在洗絳或漂洗程序時(shí)，若桶內(nèi)無水或水量不夠，壓力開關(guān)則發(fā)出供水信號(hào)。當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定位置時(shí)，壓力開關(guān)將發(fā)出關(guān)閉水源的信號(hào)。微電腦全自動(dòng)洗衣機(jī)工作在排水程序時(shí)，若排水系統(tǒng)有故障，水位開關(guān)則發(fā)出排水系統(tǒng)受阻信號(hào)。 (1)結(jié)構(gòu)　波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)上使用最多的水位開關(guān)是空氣壓力式，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。這類壓力開關(guān)按其功能可大致分為氣壓傳感裝置、控制裝置及觸點(diǎn)開關(guān)三部分?！　鈮簜鞲醒b置由氣室1橡膠膜塑料盤頂心6等組成；控制裝置由壓力彈簧導(dǎo)套調(diào)壓螺釘杠桿l和凸輪5等組成；觸點(diǎn)開關(guān)由動(dòng)簧片開關(guān)小彈簧動(dòng)靜觸點(diǎn)組成，其中公共觸點(diǎn)COM和常閉觸點(diǎn)NC組成動(dòng)斷觸點(diǎn)，公共觸點(diǎn)COM和常開觸點(diǎn)NO組成動(dòng)合觸點(diǎn)。動(dòng)簧片8是由鈹青銅板制成，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。在內(nèi)動(dòng)簧片和外動(dòng)簧片的a、b點(diǎn)安裝一個(gè)小彈簧，即圖2中的開關(guān)小彈簧7。c點(diǎn)為內(nèi)動(dòng)簧片的力驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，位于頂心和塑料盤的軸心線上?！?(2)工作原理 當(dāng)水注入內(nèi)桶時(shí)，氣章很快被封閉。隨著水位上升，封閉在氣室內(nèi)的空氣壓力也不斷提高，壓力經(jīng)軟管12傳到水位開關(guān)氣室11，水位開關(guān)氣室ll內(nèi)的空氣壓力向上推動(dòng)橡膠膜10和塑料盤9，推動(dòng)動(dòng)簧片8中的內(nèi)動(dòng)簧片向上移動(dòng)，壓力彈簧4被壓縮。當(dāng)注水到了選定水位時(shí)，此時(shí)內(nèi)動(dòng)簧片移動(dòng)到預(yù)定的力平衡位置，開關(guān)小彈簧7將拉動(dòng)外動(dòng)簧片，并產(chǎn)生一個(gè)向下的推力，使開關(guān)的常閉觸點(diǎn)NC與公共觸點(diǎn)COM迅速斷開，常開觸點(diǎn)NO與公共觸點(diǎn)COM閉合，從而發(fā)出關(guān)閉水源信號(hào)。　　排水時(shí)，當(dāng)水位下降到規(guī)定的復(fù)位水位時(shí)，水位產(chǎn)生的壓力減小，壓力彈簧4回復(fù)伸長(zhǎng)，推動(dòng)頂心6，使動(dòng)簧片8中的內(nèi)動(dòng)簧片向下移動(dòng)，當(dāng)移動(dòng)到預(yù)定的力平穩(wěn)位置時(shí)，開關(guān)小彈簧7對(duì)外動(dòng)簧片產(chǎn)生一個(gè)向上的推力，使開關(guān)的常開觸點(diǎn)N0與公共觸點(diǎn)COM迅速斷開，常閉觸點(diǎn)NC與公共觸電C0M閉合，從而改變控制電路的通斷。 (1)結(jié)構(gòu)　進(jìn)水電磁閥也稱為進(jìn)水閥或注水閥，其結(jié)構(gòu)如圖4所示。 　(2)工作原理　電磁閥線圈4斷電時(shí)，鐵心6在自重和小彈簧5作用下下壓，使鐵心6下端的小橡膠塞7堵住泄壓孔B，此時(shí)如果有水進(jìn)入進(jìn)水腔I，水便由加壓孔A進(jìn)入控制腔Ⅱ，使控制腔Ⅱ內(nèi)水壓逐漸增大，最終使橡膠閥9緊壓在出水管的上端口上，將閥關(guān)閉。同時(shí)．因鐵心6上面空間與控制腔Ⅱ相通，控制腔Ⅱ內(nèi)水壓的增大還會(huì)使鐵心6上面空間氣體壓強(qiáng)增大．導(dǎo)致橡膠閥9更緊地壓在泄壓孔B上，增加了閥關(guān)閉的可靠性。 當(dāng)進(jìn)水電磁閥線罔4通電后，產(chǎn)生的電磁吸力將鐵心6向上吸起，泄壓孔B被打開。控制腔Ⅱ內(nèi)的水迅速從泄壓孔B中流入出水管，同時(shí)經(jīng)加壓孔A流人控制腔Ⅱ的水又進(jìn)行補(bǔ)充。但由于加壓孔A比泄壓孔B小，使控制腔Ⅱ內(nèi)的壓力迅速下降。當(dāng)控制腔Ⅱ中的水壓降到低于進(jìn)水腔I水壓時(shí)，橡膠閥9被進(jìn)水腔I中的水向上推開，水從進(jìn)水腔Ⅰ直接進(jìn)入出水管，進(jìn)而流人盛水桶。水到位后，由水位開關(guān)切斷進(jìn)水電磁閥線圈4的電源，進(jìn)水閥重新關(guān)閉。 　　排水電磁閥由電磁鐵與排水閥組成，如圖5所示。電磁鐵和排水閥是兩個(gè)獨(dú)立的部件，兩者之間以電磁鐵拉桿聯(lián)接起來。 　(1)結(jié)構(gòu) 排水閥是由排水閥座橡膠閥內(nèi)外彈簧3與導(dǎo)套5和閥蓋6等組成。排水閥門采用橡膠材料制成，內(nèi)有一個(gè)由硬質(zhì)塑料制作的導(dǎo)套5。導(dǎo)套5內(nèi)裝有內(nèi)彈簧3，它一端卡在導(dǎo)套左邊槽口，另一端鉤掛在電磁鐵拉桿7上，內(nèi)彈簧3處于拉緊狀態(tài)。在導(dǎo)套5外裝有一個(gè)外彈簧4，它的剛度比內(nèi)彈簧3小,它的一端與閥蓋6接觸．另一端與導(dǎo)套5的基座接觸．外彈簧4處在壓縮變形狀態(tài)。電磁鐵有交流和直流兩種，機(jī)械式全自動(dòng)洗衣機(jī)一般采用交流電磁鐵，而電腦式全自動(dòng)洗衣機(jī)一般采用直流電磁鐵。交流電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示，直流電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)如表2所示。 表1 交流電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)額定拉力/N額定行程/mm額定電流/A使用電壓/V絕緣電阻/MΩ電氣強(qiáng)度20141872421001500V歷時(shí)1min401550表2 直流電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)額定拉力/N額定行程/mm電流/A額定電壓/V電壓范圍/V絕緣電阻/ MΩ電氣強(qiáng)度起動(dòng)保持40162001702201001500V歷時(shí)1min5016 (2)工作原理　洗衣機(jī)處在進(jìn)水和洗滌時(shí)，排水閥處于關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí)主要由外彈簧4把橡膠閥2緊壓在排水閥座1的底部。 排水時(shí)，排水電磁鐵通電工作，銜鐵13被吸入，牽動(dòng)電磁鐵拉桿7。由于拉桿7位移，在它上面的擋套16撥動(dòng)制動(dòng)裝置的剎車扭簧伸出端17，使制動(dòng)裝置處于非制動(dòng)狀態(tài)(脫水狀態(tài))。另一方面隨著電磁鐵拉桿7的左端離開導(dǎo)套5，外彈簧4被壓縮，使排水閥門打開正常排水時(shí)，橡膠閥2離開排水閥座l密封面的距離應(yīng)不小于8mm，排水電磁鐵的牽引力約為40N。 　2. 傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理傳動(dòng)系統(tǒng)主要由電動(dòng)機(jī)、減速離臺(tái)器組成。套桶式全自動(dòng)洗衣機(jī)使用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)來完成洗滌和脫水工作。洗滌時(shí)，波輪轉(zhuǎn)速較低 (140～200r/min)；而脫水時(shí)，脫水桶轉(zhuǎn)速較高(約800r／min)。因此，要對(duì)電動(dòng)機(jī)1370r／min的輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行減速處理，以適應(yīng)兩項(xiàng)工作的不同要求，這主要由洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)來完成，傳動(dòng)系統(tǒng)的工作示意如圖6所示。電動(dòng)機(jī)（約1370r/min）脫水桶、波輪（約700800r/min）V帶（減速比為1/）約700800r/min行星齒輪（減速比為1/41/）波輪（約140200r/min）電動(dòng)機(jī)是整個(gè)洗衣機(jī)工作的動(dòng)力來源。我國(guó)現(xiàn)階段生產(chǎn)的套桶式洗衣機(jī)大多采用的是電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)，產(chǎn)品遵循中華人民共和國(guó)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB／T37581996《家用洗衣機(jī)用電動(dòng)機(jī)通用技術(shù)條件》。目前常用的電容運(yùn)轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)如表3所示。 表3 XD型洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)XDL90XDS90XDL120XDS120XDL180XDS180XDL250XDS250額定功率/W90120180250額定電壓/V220額定頻率/HZ50滿載時(shí)電流/A轉(zhuǎn)速/（r/）1370效率（％）4952565功率因數(shù)堵轉(zhuǎn)電流/A堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩/最大轉(zhuǎn)矩/ 額定轉(zhuǎn)矩/ 　　早期設(shè)計(jì)的小波輪全自動(dòng)洗農(nóng)機(jī)的離合器沒有減速功能，故洗滌和脫水轉(zhuǎn)速相同。新型大波輪全自動(dòng)洗衣機(jī)的離合器都具有洗滌減速功能，稱為減速離合器，其種類很多，但主