【正文】 隨著工業(yè)化的加速，世界各國(guó)也加快了洗衣機(jī)的研制的步伐，首先由英國(guó)研制并推出了一種噴流式洗衣機(jī)，它是靠滾筒一側(cè)的運(yùn)轉(zhuǎn)波輪產(chǎn)生的強(qiáng)烈渦流，使衣物和洗滌液一起在滾筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。 　　70年代，生產(chǎn)出波輪式套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)。之后，隨著科技的進(jìn)一步發(fā)展，滾筒洗衣機(jī)已經(jīng)成了大家耳濡目染的產(chǎn)品?？梢钥闯鱿匆聶C(jī)的發(fā)展歷程短，但發(fā)展迅速，表明了洗衣機(jī)在今天的必然性，同時(shí)也說(shuō)明了洗衣機(jī)是現(xiàn)代化的產(chǎn)物。需要注意的是，生態(tài)洗衣機(jī)不能以降低產(chǎn)品性能來(lái)?yè)Q取環(huán)保指標(biāo)的提高，不能用犧牲性能的方法降低成本。產(chǎn)品技術(shù)上的智能化，也對(duì)接了消費(fèi)者的高端化需 求。雖然政策的刺激效果可能會(huì)逐步減弱，但是三四級(jí)市場(chǎng)的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)將會(huì)得到延續(xù)。洗滌、漂洗、脫水、烘干、熨燙等程序全自動(dòng)化的家用洗衣機(jī)可望在本世紀(jì)90年代進(jìn)入實(shí)用階段。如洗衣機(jī)外殼鐵板厚度，又如大量采用塑料代替金屬材料。關(guān)于超聲波洗衣機(jī)因洗滌效果還不太理想，仍在研究中。 要求在老師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成所承擔(dān)的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題所規(guī)定的全部任務(wù)，能夠收集到課題所需要的全部資料，根據(jù)所學(xué)知識(shí)正確地進(jìn)行設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、分析，按使用要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定繪制圖樣、表格，編制各種技術(shù)文件，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中取得新成果或提出新見(jiàn)解。洗衣機(jī)的性能優(yōu)化的研究分析：如，佘少華發(fā)表“洗衣機(jī)節(jié)水技術(shù)研究及其力學(xué)原理”研究論文，鐘曉芳等發(fā)表“關(guān)于減少洗衣機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)矩不平穩(wěn)的問(wèn)題 ”研究論文，華麗發(fā)表“洗衣機(jī)運(yùn)輸包裝件的跌落仿真分析”研究論文，舒祖菊等發(fā)表“洗衣機(jī)包裝系統(tǒng)的可靠性分析”研究論文，黨新建發(fā)表“雙桶洗衣機(jī)水封破裂問(wèn)題的分析和解決措施”研究論文；更多是關(guān)注洗衣機(jī)的噪聲控制研究，如，賈文友、劉莉等發(fā)表“WBS 在洗衣機(jī)降噪項(xiàng)目中的應(yīng)用研究”研究論文，楊宗煉等發(fā)表“雙缸洗衣機(jī)振動(dòng)與噪聲分析：降低噪聲的一種對(duì)策 ”研究論文，莊表中發(fā)表“洗衣機(jī)降低噪聲的一個(gè)技術(shù)術(shù)措施 ”研究論文等。目前市場(chǎng)上波輪洗衣機(jī)還是主角，波輪在洗衣機(jī)的洗滌、漂洗過(guò)過(guò)程中起著相當(dāng)重要的作用。本課題是進(jìn)行洗衣機(jī)齒輪箱組件研究分析，雖然目前該領(lǐng)域還沒(méi)有深入展開(kāi)研究，為了體現(xiàn)洗衣機(jī)不同領(lǐng)域研究的完整性，故對(duì)本課題研究具有十分重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。 波輪洗衣機(jī)市場(chǎng)機(jī)遇尚存，挑戰(zhàn)多多。波輪在洗衣機(jī)的洗滌、漂洗過(guò)過(guò)程中起著相當(dāng)重要的作用。本次設(shè)計(jì)從波輪組件的三個(gè)方面分析，了解波輪組件的功能分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及制造過(guò)程分析。因此，本課題具有重要的實(shí)踐意義。齒輪箱雖然只是洗衣機(jī)內(nèi)部的一小部分，但對(duì)其設(shè)計(jì)必須考慮洗衣機(jī)內(nèi)部其他結(jié)構(gòu)，考慮齒輪箱與其他不見(jiàn)的協(xié)調(diào)性，位置的放置，動(dòng)力、扭矩的輸入輸出，動(dòng)力是由電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)齒輪箱的輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，將動(dòng)力傳遞行星齒輪箱，行星齒輪箱起到減速作用，軸帶動(dòng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，太陽(yáng)輪帶動(dòng)三個(gè)行星輪，三個(gè)行星輪與環(huán)形輪相互嚙合，將動(dòng)力轉(zhuǎn)遞給輸出軸，輸出軸與大帶輪連接，最終將動(dòng)力傳給下一個(gè)機(jī)構(gòu)。 齒輪箱殼體的制造過(guò)程分析對(duì)某型號(hào)洗衣機(jī)齒輪箱殼體部分組件的制造過(guò)程分析，主要對(duì)行星齒輪箱上殼體的注塑性能分析，通過(guò)注塑過(guò)程分析，可以很好地了解所設(shè)計(jì)的上殼體結(jié)構(gòu)是否合理，是否易于加工制造，各結(jié)構(gòu)是否能滿足設(shè)計(jì)要求。 齒輪箱上下殼體功能分析齒輪箱上下殼體的功能決定了其選擇的材料，上下殼體之所以選擇塑料是因?yàn)?，一方面，塑料制品的質(zhì)量輕，可以在一定程度上減輕洗衣機(jī)的重量，同時(shí)，塑料制品的成本比一般金屬成本低，從而降低了洗衣機(jī)的制造成本，從加工制造的難易度方面說(shuō)，塑料制品比金屬更易加工制造。塑料制品能得到廣泛使用還由于他的可加工性，可以用注塑、擠塑、熱成型和壓延等方法高效地生產(chǎn)各種制品。因此，怎樣減振防振就成了設(shè)計(jì)洗衣機(jī)齒輪箱上下殼體的難題，為了防止振動(dòng)對(duì)洗衣機(jī)產(chǎn)生的不利影響，我們選用具有高阻尼的塑料。此種材料分子結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的阻尼能力，稱為材料阻尼特性。當(dāng)負(fù)載移去，該棒又慢慢回縮，但他不能回到原來(lái)的長(zhǎng)度。在相同的應(yīng)力下，塑料比金屬大34倍。加入填料使塑料在寬的溫度和頻率范圍內(nèi)具有較高的阻尼特性。齒輪箱上下殼體對(duì)行星輪與太陽(yáng)輪嚙合、行星輪與環(huán)形輪嚙合起固定作用，齒輪承受載荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)受到一個(gè)背離嚙合方向的作用力，這個(gè)力使齒輪背離嚙合，就是因?yàn)樯舷職んw給齒輪一個(gè)相反方向的力，使齒輪能夠很好地嚙合工作。加強(qiáng)筋的設(shè)置，其形狀要正確，要與基本壁厚t成一定比例。因?yàn)榈仄矫娌豢赡芷秸?，一般可用三個(gè)或更多底腳，也有凸臺(tái)的周邊條或長(zhǎng)條，條狀支撐還能提高底面剛度。 大帶輪及其他零部件功能分析 帶輪概述 帶傳動(dòng)是一種撓性傳動(dòng)。123圖2 1 帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)示意圖 帶傳動(dòng)的工作原理是，v帶的和橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應(yīng)的輪槽。V帶傳動(dòng)的上述特點(diǎn)使其獲得了廣泛應(yīng)用。如果近似認(rèn)為帶的總長(zhǎng)度保持不變，并且假設(shè)帶為線彈性體，則有公式①成立F1 +　F2 = 2F0 (21)如果取與帶輪接觸的傳動(dòng)帶為分離體（如圖2２），那么根據(jù)傳動(dòng)帶上諸力對(duì)帶輪中心的力矩平衡條件可得公式②Ｆｆ＝Ｆ１－Ｆ２ (22)式中，Ｆｆ為傳動(dòng)帶工作面上的總摩擦力的大小。如圖23所示，大帶輪傳動(dòng)實(shí)物圖，電動(dòng)機(jī)經(jīng)V帶將動(dòng)力傳遞給大帶輪，再由大帶輪傳遞給減速器。塑件的造型設(shè)計(jì)，需要設(shè)計(jì)人員掌握美學(xué)方面的知識(shí)、電腦繪畫(huà)方面的知識(shí)和塑件設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。聚合物流變學(xué)是工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)，用以考慮模塑成型的可行性，必須合理的處理好塑件的流動(dòng)性、收縮率、脫模等技術(shù)問(wèn)題。洗衣機(jī)上殼體的結(jié)構(gòu)包括兩大部分，一時(shí)總體結(jié)構(gòu)，另一個(gè)是輔助結(jié)構(gòu)（包括各部位的筋板和凸臺(tái)結(jié)構(gòu)）。一般地說(shuō)，在滿足力學(xué)性能的條件下厚度不宜過(guò)厚，這樣不僅可以節(jié)約原材料，降低生產(chǎn)成本，而且使塑件在模具中冷卻或固化時(shí)間縮短，提高生產(chǎn)率；其次可以避免因過(guò)厚易產(chǎn)生的凹陷、縮孔、夾心等質(zhì)量上的缺陷。在齒輪箱上殼體剖視圖中，這是因?yàn)橹虚g需要安裝擋油環(huán)，Φ17 mm的孔需要與含油軸承配合，受到一定的徑向力，因此，為了增加上殼體的剛度，增大了壁厚。在洗衣機(jī)齒輪上殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，尺寸公差是查塑料制件尺寸公差表確定的。同一種材料，生產(chǎn)批號(hào)不同，收縮率也會(huì)出現(xiàn)誤差，影響產(chǎn)品的尺寸精度。洗衣機(jī)齒輪箱上殼體結(jié)構(gòu)功能分析洗衣機(jī)齒輪箱上殼體內(nèi)孔部有三個(gè)臺(tái)階，即三個(gè)不同的內(nèi)表面結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)分別是為了與擋油環(huán)、含油軸承相配合的，尺寸精度要求的也比較高，這樣設(shè)計(jì)也便于擋油環(huán)和含油軸承的安裝。塑件上常見(jiàn)的孔有通孔、盲孔、形狀復(fù)雜的孔、螺紋孔等，齒輪箱上殼體上需要設(shè)計(jì)的孔有通孔和盲孔兩種，都是起連接作用。 加強(qiáng)筋位置的布局應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1） 加強(qiáng)筋的方向應(yīng)盡量與物料充模時(shí)熔體流動(dòng)的方向保持一致，以避免因流動(dòng)受阻出現(xiàn)的成型缺陷或造成塑件的強(qiáng)度和剛度下降；（2） 加強(qiáng)筋應(yīng)位于塑件受力位置上；在有多條筋的情況下，應(yīng)使各筋的排列互相錯(cuò)開(kāi)，防止因收縮不均而引起的開(kāi)裂；（3） 較大的表面積或外觀要求較高的情況下，應(yīng)避免把加強(qiáng)筋設(shè)置在大表面的中部，以防止熔體流動(dòng)缺陷產(chǎn)生的流紋和凹陷等。圖3 4 洗衣機(jī)齒輪箱上殼體三維模型正二測(cè)視圖圖3 5 洗衣機(jī)齒輪箱上殼體內(nèi)部加強(qiáng)筋三維局部視圖洗衣機(jī)齒輪箱上殼體上凸臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)凸臺(tái)一般位于有加強(qiáng)筋的部位或制件的邊緣，凸臺(tái)處能承受較大的頂出力，有利于布置推桿，有的凸臺(tái)為了開(kāi)盲孔的需要，有的凸臺(tái)是零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，不同的需求，凸臺(tái)的樣式也不盡相同，設(shè)計(jì)凸臺(tái)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1） 凸臺(tái)位置的布局時(shí)，不應(yīng)太接近制件的角落或側(cè)壁，如果這樣的話會(huì)增加模具制造的困難；（2） 凸臺(tái)處于平面或遠(yuǎn)離壁面時(shí)，應(yīng)用加強(qiáng)筋加強(qiáng)（如圖36所示洗衣機(jī)齒輪箱上殼體上的凸臺(tái)結(jié)構(gòu)都有應(yīng)用加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)），提高其強(qiáng)度并使制件成型容易；（3） 安裝緊固凸臺(tái)時(shí)，臺(tái)階支承面不宜太小，在轉(zhuǎn)折處不要突然變化，應(yīng)當(dāng)平緩地過(guò)渡；（4） 凸臺(tái)應(yīng)設(shè)計(jì)成圓形斷面，非圓形斷面會(huì)增加模具制造的困難[7]。 洗衣機(jī)齒輪箱與連體桶通過(guò)螺釘相連接，上殼體上螺釘?shù)目子袃煞N形式，一種是Φ6mm的圓孔，一種是中間加了個(gè)矩形形狀的的Φ6mm的孔，這樣的孔有三個(gè)，這樣設(shè)計(jì)的好處是有利于安裝時(shí)，螺釘很容易定位到連體桶上的螺孔，便于安裝，同時(shí)也避免了由于孔的制造誤差而安裝不上的局面，加上Φ6mm的圓孔，可以保證齒輪箱的定位精度，在上螺釘時(shí)要先安裝Φ6mm孔上的螺釘，螺釘要擰緊，因?yàn)橐惺軒л啅较虻目嚲o力。下殼體上同樣有加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)。洗衣機(jī)齒輪箱下殼體結(jié)構(gòu)尺寸精度設(shè)計(jì)洗衣機(jī)齒輪箱下殼體部分結(jié)構(gòu)需要精確設(shè)計(jì)，查塑料制件尺寸公差表確定個(gè)尺寸的公差，如圖31所示的Φ81mm的圓柱內(nèi)表面要求一定的尺寸精度，這樣才能保證裝配時(shí)上、下殼體與內(nèi)齒輪的配合公差，方面安裝且保證內(nèi)齒輪在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)齒輪固定不動(dòng)保證內(nèi)齒輪與行星輪、行星輪與小齒輪的嚙合精度，.圖3 14 洗衣機(jī)齒輪箱下殼體二維底部視圖圖3 15 洗衣機(jī)齒輪箱下殼體三維模型正二測(cè)視圖的表面粗糙度要求，這樣可以使保證小齒輪、行星齒輪、內(nèi)齒輪在同一平面內(nèi)嚙合；Φ17mm圓柱的尺寸精度要求是為了保證內(nèi)表面與含油軸承的配合精度，上下分別裝一個(gè)含油軸承，也同樣有表面粗糙度要求；圖312上所示四個(gè)凸臺(tái)要與齒輪箱上殼體的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)配合，也要一定的尺寸精度要求。洗衣機(jī)齒輪箱下殼體加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)洗衣機(jī)齒輪箱下殼體下殼體上加強(qiáng)筋的布局密度比較大，不同部位的加強(qiáng)筋起的作用不盡相同，但總的來(lái)說(shuō)都是在不增加殼體的壁厚的情況下，來(lái)增加下殼體的剛度和強(qiáng)度達(dá)到使用要求，都可以防止塑件在塑造過(guò)程中發(fā)生翹曲變形，提高熔體的流動(dòng)性，避免氣泡、縮孔和凹陷等現(xiàn)象的產(chǎn)生，這是它們的共同的特性，下面分別介紹他們各自的功用。 洗衣機(jī)齒輪箱下殼體上設(shè)計(jì)了不同的孔，孔的形狀不盡相同，從圖320上可以看出，下殼體上有四個(gè)沉頭孔，這四個(gè)孔的尺寸大小決定于沉頭螺釘?shù)某叽?，大孔的直徑?mm，沉頭螺釘不僅可以起到連接上殼體、下殼體的作用，還使上下殼體連接的跟緊密，不會(huì)出現(xiàn)側(cè)向滑移現(xiàn)象。 帶傳動(dòng)的主要失效形式是打滑和疲勞破壞，因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在保證不打滑的條件下，帶傳動(dòng)具有一定的疲勞強(qiáng)度和壽命。圖3 25 大帶輪三維模型俯視圖 大帶輪的輪槽尺寸的設(shè)計(jì)與所選的V帶的型號(hào)相適應(yīng)。安裝自動(dòng)張緊裝置等[11]。凸臺(tái)和孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 洗衣機(jī)大帶輪上有一個(gè)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)（如圖326所示），這個(gè)凸臺(tái)在安裝固定輸入軸和大帶輪時(shí)增強(qiáng)了帶輪的強(qiáng)度，同時(shí)也使固定的更牢固，帶輪在V帶的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，帶輪通過(guò)中間縱向螺栓卡主輸入軸，帶動(dòng)輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)，在啟停電動(dòng)機(jī)時(shí)，縱向螺栓都要受到?jīng)_擊力，這個(gè)沖擊了如果直接作用在軸筒上的話，易使軸筒受損傷，所以設(shè)計(jì)個(gè)凸臺(tái)結(jié)構(gòu)保護(hù)軸筒，同時(shí)，也便于安裝擰緊螺栓。下齒輪是連接帶輪軸與行星輪相嚙合起傳遞動(dòng)力作用的機(jī)構(gòu)；齒輪箱內(nèi)有四個(gè)行星輪，其與小齒輪、內(nèi)齒輪相嚙合，起傳遞轉(zhuǎn)矩的作用；帶輪軸即輸入軸，連接大帶輪與大帶一起轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3 31 花鍵橫截面圖表3 1 齒形參數(shù)及花鍵參數(shù)表齒形參數(shù)花鍵參數(shù)齒數(shù)19齒數(shù)12模數(shù)1模數(shù)壓力角200壓力角300精度等級(jí)877GM齒根形式圓齒根公法線長(zhǎng)度精度6H跨齒輪4齒形公差ff配對(duì)齒輪Q652d Z=19周節(jié)積累公差帶輪軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 洗衣機(jī)齒輪箱與大帶輪通過(guò)帶輪軸連接，帶輪軸要承受大的扭矩，材料選用1Cr13進(jìn)行鑄造并進(jìn)行機(jī)械加工，最終加工成合格零件。帶輪軸上的臺(tái)階結(jié)構(gòu)是為在齒輪箱內(nèi)定位帶輪軸的其與螺栓孔的距離尺寸精度要求要高，這樣可以很精確地定為大帶輪的位置，從而可以保證大帶輪與電機(jī)上的小帶輪在同一平面上。最后是軸表面的精加工達(dá)到尺寸要求和臺(tái)階的加工。由于注塑模是2成型塑料制件的一種重要的工藝裝備，所以在塑料制件的生產(chǎn)中它起著關(guān)鍵的作用，而且塑件的生產(chǎn)與更新都是以模具的制造和更新為前提的。根據(jù)塑料在模具內(nèi)流動(dòng)方向，考慮塑料在模具內(nèi)重新熔合和模腔內(nèi)原有空氣導(dǎo)出的問(wèn)題。（5） 制件的橫向分型抽芯及推出問(wèn)題。以上這些問(wèn)題，并非孤立存在，而是相互影響的，根據(jù)洗衣機(jī)齒輪箱上殼體模具設(shè)計(jì)的情況，綜合考慮。分型面的選擇好壞對(duì)塑件質(zhì)量、操作難易、模具結(jié)構(gòu)及制作都有很大的影響。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則：（1） 排氣良好 能順利地引導(dǎo)熔融塑料填充到型腔的各個(gè)深度，不產(chǎn)生渦流和紊流，并能使型腔內(nèi)的氣體順利排出；（2） 流程短 在滿足成型和排氣良好的前提下，要選取短的流程來(lái)充填型腔，且應(yīng)盡量減少?gòu)澱?，以降低壓力損失，縮短填充時(shí)間；（3） 防止型芯和嵌件變形，應(yīng)盡量避免熔融塑料正面沖擊直徑較小的型芯和金屬嵌件，防止型芯彎曲變形和嵌件移位；（4） 整修方便 澆口位置和形式應(yīng)結(jié)合塑件形狀考慮，做到整修方便并無(wú)損塑件的外觀和使用；（5） 合理設(shè)計(jì)冷料穴或溢料槽 冷料穴或溢料槽設(shè)計(jì)是否合理，直接影響塑件的質(zhì)量；（6） 澆注系統(tǒng)的斷面積和長(zhǎng)度 除滿足以上各點(diǎn)外，澆注系統(tǒng)的斷面積和長(zhǎng)度應(yīng)盡量取小值，以減少澆注系統(tǒng)占用的塑料量，從而減少回收料。 洗衣機(jī)齒輪箱上殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的Moldflow軟件分析和改進(jìn) 本節(jié)主要講述了用Moldflow軟件分析洗衣機(jī)齒輪箱上殼體的注塑過(guò)程，在分析前要網(wǎng)格處理，對(duì)三維模型進(jìn)行劃分網(wǎng)格，網(wǎng)格劃分的好壞直接影響注塑流動(dòng)性分析的結(jié)果，因此，劃分網(wǎng)格是非常重要的程序，劃分網(wǎng)格主要是確定網(wǎng)格目標(biāo)邊長(zhǎng)度，劃分的好壞是有網(wǎng)格匹配率和縱橫比綜合評(píng)定的。 分析前網(wǎng)格處理 如圖41所示的洗衣機(jī)齒輪箱上殼體模型要進(jìn)行冷卻與流動(dòng)性分析。一般情況下，在不確定網(wǎng)格平均邊長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)采用默認(rèn)邊長(zhǎng)進(jìn)行網(wǎng)格劃分。網(wǎng)格處理根據(jù)網(wǎng)格統(tǒng)計(jì)信息可以判斷，如果要提高網(wǎng)格匹配率，最佳的處理方法是修改網(wǎng)格邊長(zhǎng)，網(wǎng)格平均邊長(zhǎng)越小，網(wǎng)格精度越高，匹配率也越高，因此，可以通過(guò)縮短洗衣機(jī)齒輪箱上殼體網(wǎng)格模型的網(wǎng)格平均邊長(zhǎng)來(lái)提升匹配率?？v橫比處理縱橫比處理功能可以降低模型網(wǎng)格的最大縱橫比，使其接近所給出