【正文】 皮帶輪直徑不等，減速比約為 1／ ， 大皮帶輪轉(zhuǎn)速約為 850 r／ min 。 表 33 XDL120 型 電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)表 額定功率 W 120 滿載效率 % 52 氣隙長度mm 半匝平均長 額定電壓 V 220 功率因數(shù) 定子槽數(shù) 24 堵轉(zhuǎn)電流 A 額 定 頻 率Hz 50 定子外徑 mm 107 轉(zhuǎn)子槽數(shù) 34 噪聲 dB 62 滿載電流 A 定子內(nèi)徑 mm 68 繞組線規(guī) 電容容量 uF 9 滿載轉(zhuǎn)速 r／ min 1500 定子長度 mm 40 繞組每極匝數(shù) 253 減速系統(tǒng) 的組成和工作原理 此次 減速系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 分為兩級(jí) 減速，第一級(jí)為皮帶減速系統(tǒng)，由電動(dòng)機(jī)軸端小皮帶輪、圖 313 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1電機(jī)軸； 2風(fēng)扇葉； 3上端蓋； 4安裝孔；5引出線； 6下端蓋； 7軸承； 8波形彈簧；9轉(zhuǎn)子； 10連接螺釘； 11定子鐵芯； 12定子繞組； 13小皮帶輪 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 波輪軸端大皮帶輪和皮帶組成。 在 電機(jī)上方有 與皮帶輪一體的塑料或鋼板制成的風(fēng)葉， 加強(qiáng)散熱效果。 （ 3） 端蓋 端蓋分為上、下端蓋兩部分，中間 用螺栓連接，有鑄鋁和鋼板兩種。 轉(zhuǎn) 子鐵芯也由 硅鋼片沖制而成，外圓 有轉(zhuǎn)子槽且扭 斜一個(gè)角度 以消除高次諧波。 定子鐵芯由 硅鋼片沖制疊壓而成，內(nèi)圓上 開有 24 個(gè)槽，用來嵌放主繞組和副繞組 。 副繞組 主繞組電機(jī)220vII主I副220VR主L主R副L副CII副I主圖 312 電動(dòng)機(jī)電路圖 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 2. 電容式電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu) 為了便 于散熱和排除水氣， 將電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成開 啟式結(jié)構(gòu) ，如圖 313 所示 [16]。 ，過載時(shí)電角度為 90176。 主繞組的電 阻、電感和副繞組的電 阻、電感和電容匹配 得當(dāng)，使副繞組中的電流超前于主繞組電流 一定的電角度（往往設(shè)計(jì)成滿載時(shí)兩相電流 的電角度為 100176。；其次 需 使通入主、副繞組的同一相電流具有不同的 相位差，變?yōu)閮上嚯娏鳌? 圖 310 排水電磁閥結(jié)構(gòu)圖 1閥體； 2橡膠閥門； 3絕緣墊； 4內(nèi)彈簧；5拉桿； 6外彈簧； 7閥蓋； 8定位螺母；9連接板； 10開口銷； 11動(dòng)鐵芯； 12電磁鐵； 13緩沖器； 14螺栓； 15定位套；16墊圈； 17制動(dòng) 桿 ； A水道； B溢水管；C排水口 圖 311 直流電磁鐵結(jié)構(gòu) 1外銜鐵； 2緩沖墊； 3擋板； 4外殼； 5吸引線圈； 6保持線圈； 7安裝擋板； 8線圈骨架； 9密封圈； 10內(nèi)銜鐵； 11引出片； 12塑料座； 13動(dòng)觸片； 14靜觸片； 15斷路開關(guān)； 16行程 檔桿 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 電動(dòng)機(jī) 的工作原理及結(jié)構(gòu) 此次設(shè)計(jì)采用電容式電動(dòng)機(jī)，它具有過 載能力強(qiáng)，運(yùn)行性能、起動(dòng)性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu) 簡單、維修方 便等優(yōu)點(diǎn)。 線圈失電時(shí)，銜 鐵由于 彈簧作用復(fù)位，排水閥關(guān)閉，離合 器制動(dòng)桿也恢復(fù)原位。當(dāng) PLC 發(fā)出排水 信號(hào)時(shí) ，保持線圈被短路，僅吸引線圈工 作，通過勵(lì)磁線圈的電流較大，約為 ， 銜鐵被較強(qiáng)的引力吸引，打開排水閥開 始 排水，同時(shí)撥發(fā)離合器上的制動(dòng)桿。 直流電磁鐵有 兩組線圈，即吸引線圈和保持線圈，兩組 線圈串聯(lián)在一起，其結(jié)構(gòu)如圖 311 所示 。 當(dāng) 電磁鐵失電時(shí)，排水閥在自身彈簧的作用 下將鐵芯拉回，排水閥關(guān)閉，洗衣機(jī)停止 排水 [15]，同時(shí)，離合器上的制動(dòng)桿 也靠自 身彈簧的作用恢復(fù)原位 ,為洗滌漂洗過程中 波輪轉(zhuǎn)動(dòng)作好準(zhǔn)備。 通電時(shí)，動(dòng)鐵芯往右吸合，排水閥呈打開狀態(tài)，污水 通過水道 和閥門，經(jīng) 排水口圖 39 水位 傳感器 結(jié)構(gòu)圖 1杠桿； 2支撐彈簧； 3開關(guān)體； 4定觸點(diǎn)接線片；5固定座； 6凸輪； 7調(diào)整螺絲； 8套筒； 9墊片；10水位控制彈簧； 11動(dòng)觸點(diǎn)接線片； 12長簧片；13短簧片； 14橡皮膜； 15換向桿； 16氣室蓋；17腰鼓彈簧； A氣室； B進(jìn)氣接口 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 排出。 本次設(shè)計(jì) 排水管采用橡塑材料 吹壓成波紋管，一端連接排水口，另一端裝有一只掛鉤，平時(shí) 可以掛在洗衣機(jī)的掛口上。 當(dāng)水排空時(shí)， 底部傳感器 控制 使 排水電磁 閥閉合， 洗衣機(jī)根據(jù)程序，進(jìn)入下一 狀態(tài)。 注水時(shí)， 貯氣室 的空氣被壓縮，將壓力傳遞給傳感器 。 本次設(shè)計(jì)中， 一共安放三 個(gè)水位傳感器 ，盛水桶側(cè)壁自上往 下分布三個(gè)，分別為高、中、低 水位開關(guān)， 負(fù)責(zé)進(jìn)水和洗滌之間的轉(zhuǎn)換 ；底部 安裝 一個(gè) 浮球式行程開關(guān) ， 進(jìn)水時(shí)浮起，水排空時(shí)落下， 負(fù)責(zé)檢測 排水完畢與否。 表 32 PDQ7 型進(jìn)水電磁閥性能參數(shù)表 額定電 壓頻率 額定電流（ mA） 使用水溫（℃） 水壓范 圍（ MPa） 密封性 能（ MPa） 溫升 （ K） 絕緣電阻（ MΩ） 電氣 強(qiáng)度 220V 50Hz 27177。 通電時(shí)， 鐵芯因電磁力大于 彈簧 彈力被 吸 合，泄壓孔打開，由于 泄壓孔大于加壓孔， 控制腔 內(nèi)的水很快流出，壓力降低 ， 閥芯的下部壓力大于 上部壓力，被下部 水壓推開，閥即開啟注水 [14]。 進(jìn)水電磁閥的結(jié)構(gòu) 工作原理 及選擇 進(jìn)水電磁閥 作用 是控制水流通斷，為洗衣機(jī)提 供洗滌 用水， 結(jié)構(gòu)如圖 38 所示 。本 次設(shè)計(jì)水管采用 內(nèi)嵌纖維絲的復(fù)合橡膠 ，可承受 一 定水壓。 進(jìn)水、排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 進(jìn)水系統(tǒng)主要 給洗衣機(jī)提供洗滌用水 ，由進(jìn)水管、進(jìn)水電磁閥和壓力開關(guān) 組成。 表 31 柔順劑流動(dòng)過程 工作方式 洗滌 中間脫水 漂洗 中間脫水 漂洗 柔順劑受力 自 然流動(dòng) 離心力 自然流動(dòng) 離心力 自然流動(dòng) 注入裝置 A 腔 B 腔 C 腔 柔順劑在隔室內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài) 在 A 腔 中 由 A 腔流向 B腔 在 B 腔中 由 B 腔流入 C腔 加入漂洗液中 圖 33 洗滌脫水桶 1線屑過濾器 ； 2循環(huán)水道； 3桶體； 4柔 軟劑盛載盒 圖 34 平衡圈結(jié)構(gòu)圖 圖 35 平衡過程 圖 36 柔順劑注入裝置 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 波輪的選擇設(shè) 計(jì) 本次設(shè)計(jì)選用 碟形波輪 ， 如 圖 37 所示 ： 直徑 約 300mm， 轉(zhuǎn)速 約 175 r／ min，正反交替 旋轉(zhuǎn)。 在平衡圈上還設(shè)有柔順劑自動(dòng)注入裝置， 結(jié)構(gòu) 如圖 36 所示 。 洗衣機(jī)脫水時(shí)，如衣服 放 置不均勻，內(nèi)桶將傾斜，圈中 濃鹽水流向傾斜 的一邊， 旋轉(zhuǎn)時(shí)， 離心力 使 濃鹽水流向 對(duì)面， 以 減小衣物不均衡 的影響， 從而 減小抖動(dòng) [13]。 為 減小衣物 放置不均勻引起的 抖動(dòng)，在內(nèi)桶上 端設(shè)置了 平衡圈 ， 結(jié)構(gòu)如圖 34 所示 。 圖 31 全自動(dòng)波輪洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)圖 1平衡圈 ； 2脫水桶； 3盛水桶； 4箱體；5波輪； 6電動(dòng)機(jī)； 7離合器； 8棘輪；9離合器皮帶輪； 10棘爪； 11排水口；12制動(dòng)桿； 13牽引電磁鐵； 14吊桿；15安全 開關(guān)； 16PLC 控制器 圖 32 盛水桶結(jié)構(gòu)圖 1溢水孔 ； 2貯氣管安裝口；3排水孔； 4大油封安裝口 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 洗滌脫水桶結(jié)構(gòu)及功能 洗滌脫水 桶 兼具洗滌、離心脫水 雙重功能， 其 結(jié)構(gòu)如圖 33 所示 。 盛水桶 結(jié)構(gòu)及功能 盛水桶是 耐酸堿、抗沖擊 的塑料 桶 ， 盛放洗滌 液或清水。 反復(fù)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)， 便 類似于手工洗滌 [12]。 青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 3 洗衣機(jī) 硬件整體設(shè)計(jì) 波輪式洗衣機(jī) 整體 結(jié)構(gòu) 及原理 波輪式洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本次 設(shè)計(jì) 洗衣機(jī)結(jié)構(gòu)采用 套 筒式 ， 如圖 31 所 示， 它將 洗滌 漂洗和脫水集中于一個(gè)桶內(nèi)進(jìn)行 ， 按 設(shè)定程序完成洗 衣動(dòng)作，脫水后自動(dòng)斷電， 真正實(shí) 現(xiàn)了全自動(dòng)化。 無須物理按鈕，用戶根據(jù)觸摸屏上具有明確意義和提示信息的按鍵，通過觸摸感應(yīng)及顯示能使其直觀的進(jìn)行圖形控制監(jiān)視 [11]。它具有結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，可以采用梯形圖、語句表和功能塊三種方式來編程；指令豐富，功能強(qiáng)大，易于掌握，操作方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域 [10]。 PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì) ” [9]。 進(jìn)入本世紀(jì)后 ， PLC已經(jīng)運(yùn)用到了各個(gè)領(lǐng)域，根據(jù) Food Engineering’s annual state of manufacturing 的一項(xiàng)調(diào)查報(bào)告，被調(diào)查的 64%的設(shè)備工程師打算在 2020年購買 P L C， 而在隨后的調(diào)查中，升到了70%~80%[8]。中期的 PLC微處理器開始作為 PLC的中央處理單元（ CPU），使 PLC的功能大大增強(qiáng)。 PLC有 豐富的 指令語言 ， IL、 ST、 FBD和梯形圖等， 隨著 科技的發(fā)展， C語言、 FORTRAN、 PASCAL等高級(jí)語言 也被 加入到 PLC編程語言中 ， 使編程語言和思想更加簡潔、明了 [6]。 1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（ DEC）研制出第一臺(tái) PLC，它基于 集成電路和電子技術(shù)，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制。但繼電器控制領(lǐng)域有著十分明顯的缺點(diǎn)：體積大、耗電多、壽命短、運(yùn)行慢 ， 尤其當(dāng)生產(chǎn)工藝發(fā)生變化時(shí)，就必須重新設(shè)計(jì)、 安裝，造成時(shí)間和資金的嚴(yán)重浪費(fèi) [5]。 3. 選擇設(shè)計(jì)出洗衣機(jī)各系統(tǒng)硬件， 完成全自動(dòng) 洗衣機(jī)軟件程序設(shè)計(jì)，順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 同時(shí)，為全自動(dòng)洗衣機(jī)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份 力量。 研究目標(biāo)： 1. 熟練掌握 PLC 編程 軟件 STEP 7Micro WIN 及 WinCC flexible 人機(jī)界面組態(tài)軟件 ，為以后學(xué)習(xí)工作奠定基礎(chǔ) 。 2. 學(xué)習(xí)掌握 PLC 編程軟 件 STEP 7Micro WIN 的使用， 設(shè)計(jì)編寫出 全自動(dòng)洗衣 機(jī) 程序，并調(diào)試運(yùn)行成功 。 所以，開發(fā)設(shè)計(jì)一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用、人性化、智能化的全自動(dòng)洗衣機(jī)具有很好的現(xiàn)實(shí)意義，既能填補(bǔ)市場上的空白，又能滿足人們對(duì)產(chǎn)品的要求，使人們?nèi)粘Ｏ匆赂虞p松便捷。另外傳統(tǒng)洗衣機(jī) 操作 費(fèi) 時(shí) 費(fèi)力 、 節(jié)水性差、易纏繞、 脫水 性能不穩(wěn)定 ，體積較大 不易搬運(yùn)， 已青島農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 經(jīng)難以滿足人們對(duì)智能化操作、人性化電器設(shè)計(jì)的需求。在負(fù)荷較大 的 時(shí)候 ， 繼電器還會(huì)產(chǎn)生大量的熱和噪聲，同 時(shí)也浪費(fèi) 了大量的電能 [3]。 課題研究的目的意義 隨著社會(huì)的發(fā)展 、 工業(yè)化的加速， 人們生活水平的不斷提高， 無論是波輪式洗衣機(jī)也好，還是滾筒 式洗衣機(jī)也好，都朝著智能化、人性化方向發(fā)展。總的來說，當(dāng)今洗衣機(jī)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)正朝著“五化”方向努力 [2]。 目前，國內(nèi)外洗衣機(jī)生產(chǎn)廠家的努力方向是以最短的時(shí)間和最低的成本來達(dá)到節(jié)能、節(jié)水、節(jié)洗滌劑、少污染、高效率的目標(biāo)。 但 發(fā)展速度驚人 ，至 1984 年已成為最大的洗衣機(jī)生產(chǎn)國。 1955 年三洋公司研制成功了波輪式洗衣機(jī)， 它以結(jié)構(gòu)簡單、制造維修方便、洗凈率高、成本低等優(yōu)點(diǎn)脫穎而出 ； 其后，塑料雙桶洗衣機(jī)和波輪式套桶全自動(dòng)洗衣機(jī)相繼問世， 自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高； 到 1984 年，日立公司 率先推出帶不纏繞棒式新水流洗衣機(jī) ，洗衣機(jī)的發(fā)展又躍上了