健身式洗衣機(jī)設(shè)計(jì)

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1、 健 身 式 洗 衣 機(jī) 班級(jí):B110206 學(xué)號(hào)：B11020613 姓名：李軒 目錄 一、產(chǎn)品概述 …………………………………………2 二、健身式洗衣機(jī)的工作流程及工作原理…………2 1.傳動(dòng)比的計(jì)算………………………………………………3 2.在機(jī)構(gòu)洗

2、滌衣服時(shí)，連桿H在輪2ˊ連接半徑的計(jì)算…3 3.急速回程特性計(jì)算…………………………………………5 4.傳動(dòng)角的校核計(jì)算…………………………………………6 5.脫水—洗滌轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)與計(jì)算………………………6 6.滾筒在兩種工作狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖………………………7 7.自行車(chē)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………9 8.洗衣—脫水時(shí)自行車(chē)踩動(dòng)的力度的介紹 -、概述 健身式洗衣機(jī)不僅能達(dá)到洗衣的目的，而且還是保持一個(gè)人身心健康最有效,最科學(xué)的健身方法，越來(lái)越受到大家的喜愛(ài)。由于受到各種因素的影響，如場(chǎng)地

3、、工作時(shí)間等等，室內(nèi)健身則成為了時(shí)下最熱門(mén)的健身方式。健身式洗衣機(jī)不僅可以讓我們免受汽車(chē)尾氣之苦，也使我們可以選擇自己方便的時(shí)間隨時(shí)鍛煉。 隨著各種能源的日益緊缺，人們提出了節(jié)能的觀(guān)念。在人們的生活中，洗衣機(jī)的使用頻率是相當(dāng)高的，其耗電量也很大。健身式洗衣機(jī)可以達(dá)到節(jié)約電能的目的。 健身式洗衣機(jī)是通過(guò)人力驅(qū)動(dòng)使洗衣機(jī)達(dá)到規(guī)定的洗滌要求。本設(shè)計(jì)在不改變洗衣機(jī)的主體結(jié)構(gòu)的前提下，依據(jù)自行車(chē)結(jié)構(gòu)和一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞與洗滌驅(qū)動(dòng)，將人力驅(qū)動(dòng)資源合理利用為洗衣機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，來(lái)實(shí)現(xiàn)洗滌的過(guò)程。 二、腳踏式洗衣機(jī)的工作流程及工作原理

4、 運(yùn)動(dòng)做功 → 健身自行車(chē)鏈傳動(dòng) → 健身自行車(chē)鏈傳動(dòng)→ 桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu) → 洗衣滾筒→ 齒輪傳動(dòng) 如圖所示，健身式洗衣機(jī)的整體運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖1 1.傳動(dòng)比的計(jì)算： 機(jī)構(gòu)在脫水的情況下：滾筒所需轉(zhuǎn)速為n5約在950r/min左右，假如人在不疲勞的情況下踩動(dòng)鏈輪1的轉(zhuǎn)速n1=75r/min,則i51=950/75=12.67 我們?cè)O(shè)定i21=3（脫水情況下）為使2ˊ、3之間穩(wěn)定傳動(dòng)并且為使機(jī)構(gòu)脫水與洗滌之間切換時(shí)

5、，不出現(xiàn)不確定位置和錯(cuò)位，則連桿lH等于2ˊ、3輪軸間距，即有i32ˊ=1 則i53=i51/i32’i21=4.22 為使i53約為4.22，并使齒輪的大小比較合理，確定各齒輪尺寸如下d5=80mm ，d4=80mm ，d4’=126mm d3=d2=224mm 最終的傳動(dòng)比為： i51 = i54ˊi43 i32ˊi21= n5 *n4 *n3 *n2/n4ˊ*n3*n2ˊ*n1=（d4ˊ*d3*2*ψ3/d5*d4 ）i32ˊ*i21 =(126*224)/ (80*

6、80) *1*3=13.23 考慮到人平均的體能問(wèn)題：若設(shè)人平均踩動(dòng)轉(zhuǎn)速n1=65r/min 則n5=860.6r/min（按原假設(shè)若n1ˊ=75r/min，則n5ˊ=992.25r/min） 2.在機(jī)構(gòu)洗滌衣服時(shí)，連桿H在輪2ˊ連接半徑的計(jì)算 考慮到洗滌衣服時(shí)，能夠有效的將衣服洗滌干凈，我們使?jié)L筒能正反轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)衣服—衣服間、衣服—筒壁間相互摩擦。 由于正反轉(zhuǎn)過(guò)程中，在極限位置會(huì)出現(xiàn)沖擊，為避免沖擊在同一輪齒上，使?jié)L 筒轉(zhuǎn)角ψ5大于3600

7、 圖2 如圖2所示，先確定齒輪3在該過(guò)程中所能轉(zhuǎn)過(guò)的角度 ψ3 = 900 則 ψ5=ψ3i53 =9004.41=396. 90 即滾筒正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)行程中，轉(zhuǎn)過(guò)的最大角

8、度為 396. 90 如圖3，在輪2ˊ與齒輪3在兩種工作時(shí)的狀態(tài)，結(jié)合空間位置的安排和連桿長(zhǎng)度的選取。選擇如下： lAE=lCD=3/4R3=(3/4)*（224/2）=84mm lEC=lBCˊ=lAD=300 （之前已聲明桿長(zhǎng)與兩輪中心距的關(guān)系） 3.急速回程特性計(jì)算 如圖4 由余弦公式： cosδ=[l2AD＋l2DCˊ－（LB’C’－LAB’）2]/2lAD*lDC’ cos (δ+ 90) =[l2AD+l2DCˊ－(lBC+lABˊ)2]/2lADlDC’ 再用逐步逼近的方法 ：可得：δ=39 ， lAB =59.4mm； lAB

9、 即為連桿在洗滌是在輪2ˊ連接半徑 則洗滌時(shí)的傳動(dòng)比為： i51 = i54ˊi43 i32ˊi21=n5n4n3n2/n4ˊn3n2ˊn1=d4ˊd32ψ3/d5d4ω2ˊT=2.205 （在洗滌時(shí)，可調(diào)動(dòng)鏈傳動(dòng)1-2機(jī)構(gòu)使傳動(dòng)比為1:1） 若人不疲勞狀態(tài)下，人平均踩動(dòng)速度n1=60r/min則n5=132.3r/min 即洗滌時(shí)滾筒轉(zhuǎn)速為132.3r/min 如圖4，在已求知lAB時(shí)利用余弦定理易求得: ∠CˊAD =12.7，∠CAD=10.4 極位夾角θ=∠CˊAD－∠CAD=12.7－10.4=2.3 行程比系數(shù)k=(180+δ)/（180－δ）=

10、1.026 由行程比系數(shù)知急速回程不明顯，即正反轉(zhuǎn)洗滌狀態(tài)大致相同。 4.傳動(dòng)角的校核計(jì)算 如圖5，出現(xiàn)最小傳動(dòng)角的兩個(gè)位置為AB和AD同軸線(xiàn)的時(shí)候r1=arcos{[(l2BC+l2CD) －（lAD－lAB）2]/2lBClCD}=arcos[(3002+842－240.62)/230084] =39 r2= arcos{[( l2BˊCˊ+l2DCˊ) －（lAD－lAB）2]/2lB’C’lDC’}= arcos[（3002+842－359.42）/ 2*300*84]=129.6 r2ˊ= 180－129.6=50.4 rmin =min（r

11、1，r2）=39 有利傳動(dòng)[rmin]=40 最小傳動(dòng)角比有利傳動(dòng)最小傳動(dòng)角小，但相差甚微，故傳動(dòng)性能上比較良好 5.脫水—洗滌轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 已知LHI=59.4mm LIF=84mm 設(shè)計(jì)如圖，為使滑筒C具有較大的移動(dòng)位移，使LDE=40mm ,LID=20mm LIC=100mm 通過(guò)作圖法可得：.LAB=59.5mm， LBC=86.5mm ，C的最大位移為23mm。 6.滾筒在兩種工作狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖： 易知：ψ5=ψ3*i53 ω5=ω3*i53 α5=dω/dt 脫水時(shí)的運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖： 洗滌時(shí)的運(yùn)動(dòng)線(xiàn)圖：

12、 ψ ψ—t圖 T 7頁(yè) ω—t圖 α—t圖 8頁(yè) 7.自行車(chē)鏈傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 為了使傳動(dòng)平穩(wěn),小鏈輪齒數(shù)不宜過(guò)少,由于選定傳動(dòng)比為i=1:3,則查資料可得出小鏈輪齒數(shù)Z1=25,則大鏈輪Z2=75.由于對(duì)鏈的極限載荷不高,可選用08A號(hào)鏈(極限載荷Q=13800N滾子直徑

13、d1=7.95mm得出節(jié)距p=12.70mm) 由公式d=p/sin（180/2） 得出兩鏈輪的分度圓直徑d小=101mm d大=303mm 齒頂圓d小ˊ=d小+1.25p―d1=108.9mm d大ˊ=310.9mm 齒根圓df=d―d1 d小ˊˊ=100.95mm d大ˊˊ=302.95mm 兩輪中心距a=（30 ~50）p，因中心距過(guò)大的話(huà)鏈條易抖動(dòng)，所以取a=40p ，a=508mm 鏈節(jié)數(shù)：L p=2a/p+（Z1+Z2）/2+p/a（Z2―Z1）2 經(jīng)圓整（節(jié)數(shù)最好是偶數(shù)目與齒數(shù)互質(zhì)）后取L p =136 鏈條不

14、宜超過(guò)12m/s，經(jīng)計(jì)算工作時(shí)υ=ωr=1*d/2=151.5mm/s υ<[υ] ∴符合 8.洗衣—脫水時(shí)自行車(chē)踩動(dòng)的力度的計(jì)算 根據(jù)調(diào)查，比較其他洗衣機(jī)，我們選取洗衣機(jī)的洗滌和脫水功率分別為120W、200W。查相關(guān)數(shù)據(jù)，得出齒輪的傳動(dòng)效率是0.96，連桿的傳動(dòng)效率是0.9，鏈傳動(dòng)效率是0.96。洗滌和脫水的轉(zhuǎn)速分別為60r/min、75r/min，自行車(chē)軸的扭矩分別為： M=[9549*(P/η)]/n=[9549*(0.12/0.963/0.9）]/60=23.98N*m M＇=[9549*(P/η)]/n =[9549*(0.2/0.96

15、3/0.9）]/75=31.98N*m 踩桿長(zhǎng)度為0.25m，則腳踩大輪1所用的力為 F=M/d=23.98/0.25=95.92N F＇=M＇/d=31.98/0.25=127.92 總結(jié)：我們?cè)谏钪幸獙W(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并且努力嘗試解決生活中各種各樣的問(wèn)題，這樣我們的社會(huì)才會(huì)進(jìn)步，我們的生活水平才會(huì)有更大的提高 此種健身洗衣機(jī),在市場(chǎng)上可能已出現(xiàn)；但其在生活中帶來(lái)了巨大的方便。不僅可以放在地上,還可以放在床上。尤其在冬天的時(shí)候,躺在床上既可以做商務(wù)也可以休閑,真是方便的很。雖然此種商品構(gòu)造簡(jiǎn)單,但實(shí)惠可用，相信一定會(huì)受到廣大消費(fèi)者喜愛(ài)的！