【文章內容簡介】 星輪，三個行星輪與環(huán)形輪相互嚙合，將動力轉遞給輸出軸，輸出軸與大帶輪連接，最終將動力傳給下一個機構。 行星輪在動力傳遞過程中有許多優(yōu)點，基于這些優(yōu)點，才被選作洗衣機的減速機構：1. 行星輪與其他機構相比結構緊湊、相對簡單，有利于縮小洗衣機的尺寸；2. 傳遞動力效率高、穩(wěn)定性強；3. 能夠承受更大的載荷，行星輪體積小，承受的載荷相對較?。ㄏ氤惺艽蟮妮d荷尺寸就得增大），但是，對稱的三個行星輪平均分擔了載荷，時所承受的載荷變大，且可以相對減小齒輪箱的尺寸；4. 與大帶輪相結合，可以使減速的效果更加顯著，并且可以有效地減小齒輪箱振動對下一級的影響。齒輪箱上、下殼體雖然結構有所不同，但外形大致相似，為了減輕洗衣機的重量同時也為了降低制造成本，上、下殼體都要設計的薄些，但又要能承受一定的力和扭矩，因此，增加了許多筋板結構，為了克服顛覆力矩，加長了與軸接觸的結構。 對某型號洗衣機齒輪箱殼體部分組件的結構設計的分析，主要任務是對行星齒輪箱上殼體的設計、下殼體的設計、部分其他重要機構的設計和大帶輪的設計，確定各結構的尺寸，用AutoCAD繪制各機構的二維圖，使用UG繪制各機構的三維模型。 齒輪箱殼體的制造過程分析對某型號洗衣機齒輪箱殼體部分組件的制造過程分析，主要對行星齒輪箱上殼體的注塑性能分析，通過注塑過程分析，可以很好地了解所設計的上殼體結構是否合理，是否易于加工制造，各結構是否能滿足設計要求。 我們不能實際地進行生產制造，因此，使用Moldflow軟件對所設計的三維模型進行仿真模擬分析，分析的目的：1. 通過模擬，選擇滿足強度要求且注塑性能好，成本相對較低的材料；2. 通過Moldflow軟件中的網(wǎng)格處理，分析選擇最佳澆注口；3. 通過分析，檢驗所設計的結構是否合理，能否滿足流動性要求，收縮性要求，是否會出現(xiàn)氣穴、注塑缺陷等。 制造過程分析的主要任務是，首先，制定上殼體注塑過程工序卡片，然后用Moldflow軟件對齒輪箱上殼體注塑過程進行分析。 章節(jié)的安排本次畢業(yè)課程設計主要從三個方面進行分析，即洗衣機齒輪箱組件殼體部分及相關零件的功能分析、洗衣機齒輪箱組件殼體部分及相關的零件的結構設計和洗衣機齒輪箱上殼體的制造過程分析，除這三個方面之外，還有緒論及論文的總結與展望章節(jié)，本設計的章節(jié)安排如下：圖1 1 論文章節(jié)流程圖第 2 章 洗衣機齒輪箱組件殼體部分及相關零部件的功能分析洗衣機齒輪箱組件殼體的部分結構分析及大帶輪的功能分析，主要介紹了洗衣機齒輪箱上下殼體的功能和大帶輪的功能能分析，下面將分兩個小節(jié)分別介紹。 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為，一方面，塑料制品的質量輕，可以在一定程度上減輕洗衣機的重量，同時，塑料制品的成本比一般金屬成本低，從而降低了洗衣機的制造成本，從加工制造的難易度方面說，塑料制品比金屬更易加工制造。另一方面，塑料材料的密度低，強度比高，又具有耐腐蝕和絕緣性能。在較多品種中，有的減小摩擦或耐磨性能良好；有的防振抗沖擊性能優(yōu)異；有的耐疲勞性能突出。這使得塑料制品在國民經濟的各個行業(yè)，無論是機械儀表或電子儀器，還是建筑、包裝和交通工具等在人們的日常生活中得到大量的使用。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各種制品。其次，它可經纖維增強或用添加劑改性，一定程度低改善制品所需的某些性能。上下殼體具有抗振防振功能。洗衣機電機在高速運轉時，不僅將動力傳遞給減速器，還將振動傳給減速器，還有行星齒輪在相互嚙合是也會產生很強的振動，這些振動不僅會產生很大的噪聲，還會使洗衣機跟著振動，影響洗衣的效果，損壞洗衣機內部部件，降低洗衣機的使用壽命。因此，怎樣減振防振就成了設計洗衣機齒輪箱上下殼體的難題，為了防止振動對洗衣機產生的不利影響，我們選用具有高阻尼的塑料。阻尼是振動系統(tǒng)所具有消散振動能量的能力。在大多數(shù)情況下，都是將機械能轉化成熱能。塑料材料的黏滯效應，使其內部具有較高的阻尼能力。此種材料分子結構所產生的阻尼能力，稱為材料阻尼特性。塑料的阻尼能力比金屬大的多，特別是黏彈性強的塑料材料。如有機硅彈性體、軟質聚氯乙烯和聚氨酯等，具有與橡膠類似的特征，對高平振動的能量吸收有特效。對塑料棒施以瞬時拉伸負載，棒被拉延但伸長很慢。當負載移去，該棒又慢慢回縮，但他不能回到原來的長度。因為材料內分子鏈段發(fā)生滑移過程中，內摩擦使一些能量被損耗。當相反方向施以壓縮負載作用于棒端時，就有一個相反的應力與應變的滯后過程。其滯后回路所包圍的面積，即為減振能量。在相同的應力下，塑料比金屬大34倍。洗衣機齒輪箱上下殼體使用塑料時，還需要注意的是，塑料材料的阻尼特性對溫度、振動頻率都很敏感。在低溫和高頻下，塑料會失去黏彈性，變得剛硬，彈性模量明顯增大。因此，在制造上下殼體時，需要添加一些填料來改善其阻尼性能。加入填料使塑料在寬的溫度和頻率范圍內具有較高的阻尼特性。就像天然橡膠加入炭黑后，使橡膠的阻尼特性增大，強度提高[2]。 密閉固定其他組件的作用上下殼體是洗衣機齒輪箱的重要組成部分，減速器里的齒輪不僅起到密封作用，還起到保護作用，將行星齒輪及其組件很好地密封保護起來，防止洗衣時不慎將水潵進齒輪箱內部，影響齒輪的正常工作，防止灰塵其他雜物落入齒輪內部，對齒輪造成損傷，影響齒輪的壽命。上下殼體還起到固定支撐其他組件的作用，如齒輪箱下殼體與輸入軸相連，把輸入軸固定在特定的位置，使其上的太陽輪能與行星輪很好地嚙合，軸在轉動時需要軸承，軸承就需要固定在上下殼體上，在設計下殼體時，需要考慮放置軸承的位置及其尺寸大小。齒輪箱上下殼體對行星輪與太陽輪嚙合、行星輪與環(huán)形輪嚙合起固定作用，齒輪承受載荷運轉時，會受到一個背離嚙合方向的作用力，這個力使齒輪背離嚙合，就是因為上下殼體給齒輪一個相反方向的力，使齒輪能夠很好地嚙合工作。齒輪箱上下殼體的存在，使齒輪箱成為一個獨立的塊，便于齒輪的潤滑維護和維修。 上下殼體上其他結構功能由于齒輪箱上下殼體注塑件是壁厚均勻的薄板組合體，為了減輕齒輪箱的重量，壁厚很薄，不能承擔較大的載荷，而我們設計的上下殼體是要承受較大的載荷的，因此，部分需要承受大的載荷的部位需要另加筋板結構，提高上下殼體抗彎剛度和承載能力，它同時也能減小上下殼體的翹曲變形，提高抗蠕變形和抗沖擊能力。此外，筋板的添加還可以改善塑料熔體的充模流動性能，或縮短了流程或正加了流程的截面。加強筋的設置，其形狀要正確，要與基本壁厚t成一定比例。筋的根部過厚會在塑件外表面產生凹陷，在材料中央產生真空泡。加強筋的分布應該相互錯開，盡量避免兩條筋十字交匯，這樣可以減少塑件在局部匯集過多而形成凹陷和真空泡的可能。除了加強筋，還可以設計其他結構改善上下殼體性能的結構：1. 殼體邊緣用各種形式的翻卷；采用臺階式凸緣結構，都能提高上下殼體的剛性；2. 大平面的塑料件容易翹曲變形，沿著殼體圓周或橫向或縱向交叉布置筋環(huán)或筋條，可以提高平板的剛性；3. 當塑料件需要一個支承面時，讓整個塑料件的底面接觸承壓是不合理的。因為地平面不可能平整，一般可用三個或更多底腳，也有凸臺的周邊條或長條，條狀支撐還能提高底面剛度。當?shù)酌嫱瑫r具有支承條和加強筋時。要保證所設計的注塑件滿足使用要求，必須遵循以下設計原則：1) 保證塑料制品在使用期限內的功能和性能。在塑料件失效分析基礎上，進行理論設計計算校核，以及實驗測試；2) 在保證塑料制品的功能和性能前提下選擇材料，還必須考慮加工的可行性和材料成本低廉；3) 聚合物的流變和固化過程，及其材料形態(tài)變化對塑料制品的影響必須考慮；4) 大多數(shù)塑料制品是各種裝備和設備中的組成元件，它的設計應統(tǒng)一在整機產品中，在保證整機質量前提下，降低注塑件的成本[2]。 大帶輪及其他零部件功能分析 帶輪概述 帶傳動是一種撓性傳動。帶傳動的基本組成零件為帶輪（主動帶輪和從動帶輪）和傳動帶（如圖21所示）。當主傳動帶輪1轉動時，利用帶輪和傳動帶間的摩擦和嚙合作用，將運動和動力通過傳動帶2傳遞給從動帶輪3。帶傳動具有結構簡單、傳動平穩(wěn)、價格低廉和緩沖吸振等優(yōu)點，在近代機械和家用電器中應用廣泛。123圖2 1 帶傳動機構運動示意圖 帶傳動的工作原理是，v帶的和橫截面呈等腰梯形，帶輪上也做出相應的輪槽。傳動時，v帶的兩個側面和輪槽接觸。槽面摩擦可以提供更大的摩擦力。另外，v帶傳動允許的傳動比大，結構緊湊，大多數(shù)v帶已標準化。V帶傳動的上述特點使其獲得了廣泛應用?；谶@些優(yōu)點，洗衣機減速裝置選用了帶輪傳動裝置[8]。 帶輪工作滿足條件帶傳動工作前，傳動帶以一定的初拉力F張緊在帶輪上，帶輪工作時，因帶和帶輪間的靜摩擦力作用使帶一邊拉緊，一邊放松。緊邊拉力為F，松邊拉力為F。如果近似認為帶的總長度保持不變，并且假設帶為線彈性體，則有公式①成立F1 +　F2 = 2F0 (21)如果取與帶輪接觸的傳動帶為分離體（如圖2２），那么根據(jù)傳動帶上諸力對帶輪中心的力矩平衡條件可得公式②Ｆｆ＝Ｆ１－Ｆ２ (22)式中，Ｆｆ為傳動帶工作面上的總摩擦力的大小。圖22　帶與帶的受力分析帶傳動的有效拉力Ｆｅ，為了使帶有效的把轉矩傳遞下去，必須滿足公式③Ｆｅ＝Ｆｆ＝Ｆ１－Ｆ２ (23) 大帶輪的作用大帶輪是連接電動機和減速器，起傳遞動力和減速作用的機構。是洗衣機的重要組成部件，大帶輪傳遞動力比齒輪傳遞有許多優(yōu)點，既可以通過不接觸遠距離傳輸動力， 圖2 3 大帶輪傳動實物圖又可以減小電動機振動對減速器的影響。它與輸出軸相連，將轉矩傳遞給太陽輪，進而經變速器把需要的動力傳遞給其他功能部件，值得注意的是帶輪傳遞動力時需要自加一個預緊力，使v帶張緊，即帶輪工作時要受到一個徑向力，這使得設計和安裝固定帶輪時要考慮的問題。如圖23所示，大帶輪傳動實物圖，電動機經V帶將動力傳遞給大帶輪，再由大帶輪傳遞給減速器。第3章 洗衣機齒輪箱組件殼體部分及相關零部件的結構設計注塑件的結構分析大致分三大方面，造型結構、功能結構、工藝結構，在洗衣機上殼體結構設計時，需要從這三個方面考慮。造型結構設計對注塑件進行外部造型設計并給予裝飾和美化，即為造型結構設計。如機殼、面板、儀表和日用塑件，它們常常要經過滾花、拋光、彩飾、植絨、鍍金等修飾與美術相結合，給人以美感。塑件的造型設計，需要設計人員掌握美學方面的知識、電腦繪畫方面的知識和塑件設計方面的知識。功能結構設計確定實現(xiàn)塑件使用功能的形狀、尺寸和壁厚。塑件結構設計要做靜載荷下短時間和長時間的形變校核；要作動載荷下沖擊、疲勞、滯后熱和磨損等校核。工藝結構設計此項設計是否合理是塑件生產的前提，它不僅關系到塑件的質量，而且還關系到塑件的生產率和成本。聚合物流變學是工藝結構設計的理論基礎，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性、收縮率、脫模等技術問題。為了簡化單個塑件，并實現(xiàn)塑件與非塑件的連接保證在流水線上對塑件的高速裝配，塑件還要進行合理的連接件設計[4]。洗衣機齒輪箱外殼結構設計必須考慮包括這三大部分的設計，這些是齒輪箱殼體和大帶輪設計的基礎和依據(jù)，在本章節(jié)內會把這三大部分融入到洗衣機齒輪箱上殼體、下殼體和大帶輪結構設計當中。 洗衣機齒輪箱上殼體結構設計洗衣機齒輪箱上殼體是齒輪箱的重要組成部分，也是本次畢業(yè)設計重點，它結構設計的好壞關系著洗衣機齒輪箱能否正常運轉及其使用壽命的長短，因此，必須認真對待。洗衣機上殼體的結構包括兩大部分，一時總體結構，另一個是輔助結構（包括各部位的筋板和凸臺結構）。洗衣機齒輪箱上殼體的總體結構是洗衣機齒輪箱上殼體的主要部分新，其中與許多部分洗衣機的其他機構相配合，有一定的配合精度，因此，要求設計的結構尺寸精度要求較高。齒輪箱裝配在連體桶上時，上殼體的部分結構與連體桶相配合，并通過螺釘擰緊，這就要求連體桶和上殼體上的尺寸精度要很高，還有上殼體內孔需要與含油軸承配合，與擋油環(huán)配合，并且軸在高速運轉，為了使軸的擺動不至于太厲害，孔的尺寸精度也需要很高。洗衣機齒輪箱上殼體壁厚分析 齒輪箱上殼體是注塑件，根據(jù)使用要求具有一定的厚度，以保證其力學強度。一般地說，在滿足力學性能的條件下厚度不宜過厚，這樣不僅可以節(jié)約原材料，降低生產成本，而且使塑件在模具中冷卻或固化時間縮短，提高生產率；其次可以避免因過厚易產生的凹陷、縮孔、夾心等質量上的缺陷。但是過薄會使熔融塑料在模具型腔內的流動阻力增大，造成成型困難，相應的給加工設備的能力和模具的設計制造提高要求。另外，當厚度和表面積尺寸相懸較大時，會使塑件翹曲，影響質量。因此，綜合各種因素考慮，如圖31齒輪箱上殼體剖視圖所示。在齒輪箱上殼體剖視圖中，這是因為中間需要安裝擋油環(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。（去掉下面圖中不相關信息，如AA，沒有介紹局部結構尺寸等信息刪除，然后再詳細介紹局部結構設計，截取需求的局部視圖信息，注意下面的所有結構設計內容參照此要求執(zhí)行，按我的要求既要整體介紹零部件，又要確保每個局部結構清晰）。圖3 1 洗衣機齒輪箱上殼體剖視圖洗衣機齒輪箱上殼體尺寸精度分析洗衣機齒輪箱上殼體上的結構有許多需要與其它零部件配合的地方，如圖31所示的Φ28 mm圓柱外表面將來裝配時要與連體桶相配合，Φ21 mm的內孔要與擋油環(huán)相配合，Φ75 mm的內表面將來要與內齒輪外圈相配合，因此，都需要一定的尺寸精度來保證將來順利的裝配。塑件的尺寸精度是決定塑件制造質量的首要標準，然而，在滿足塑件的使用要求的前提下，設計時總是盡量將其尺寸精度放低一些，以便降低模具加工難度和制造成本。在洗衣機齒輪上殼體結構設計