全自動(dòng)洗衣機(jī)機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目：全自動(dòng)洗衣機(jī)機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)（單片機(jī)）</p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　班 級(jí)：

2、 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技水平的不斷提高，家

3、用電器全自動(dòng)化將成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。中國家用電器協(xié)會(huì)通過對(duì)洗衣機(jī)行業(yè)未來5 ~10年面臨的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)以及機(jī)遇和挑戰(zhàn)的分析后指出，洗衣機(jī)產(chǎn)業(yè)將向產(chǎn)品個(gè)性化、功能多樣化、控制智能化、振動(dòng)和噪聲低量化方向發(fā)展，對(duì)節(jié)能節(jié)水的需求將迅速增長。全自動(dòng)洗衣機(jī)的產(chǎn)生極大的方便了人們的日常生活，節(jié)約了人們很多時(shí)間。國內(nèi)洗衣機(jī)的質(zhì)量和世界領(lǐng)先水平同步，像海爾、美的等。高效節(jié)能、省水、省電、環(huán)保型洗衣機(jī)是各大廠商一直追求的目標(biāo)。</p><

4、p>　　本次設(shè)計(jì)的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)涉及到各方面的知識(shí)，主要組成有排水系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、及控制部分。其中機(jī)械方面有V帶的設(shè)計(jì)、減速器的選擇、電動(dòng)機(jī)的選擇等；控制部分方面有硬件電路的設(shè)計(jì)、控制程序設(shè)計(jì)，各方面都涉及到諸多參數(shù)的選擇和計(jì)算并且實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)洗衣機(jī)的正常運(yùn)行、強(qiáng)制行停止、故障檢測(cè)和報(bào)警提醒功能。</p><p><b>　　目 錄</b></p><p&

5、gt;<b>　　摘要</b></p><p>　　第1章 緒論···························

6、83;····································&

7、#183;···1</p><p>　　1.1 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)目的··························&#

8、183;·······························1</p><p>　　第2章 波輪

9、式全自動(dòng)洗衣機(jī)機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)························2</p><p>　　2.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書····&#

10、183;····································

11、····························2</p><p>　　2.2 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)總體結(jié)構(gòu)··

12、;····································

13、83;··············2</p><p>　　2.3 進(jìn)水、排水系統(tǒng)················&#

14、183;····································

15、················3</p><p>　　2.4傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理··············&#

16、183;····································

17、········8</p><p>　　2.5機(jī)械設(shè)計(jì)系統(tǒng)傳動(dòng)計(jì)算······················

18、83;····································&

19、#183;··19</p><p>　　2.6 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)····························

20、····································

21、3;······27</p><p>　　第3章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)························

22、83;································35</p><p>　　

23、參考文獻(xiàn)····································

24、····································36&l

25、t;/p><p>　　波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1、機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)目的</p><p>　　機(jī)電一體化系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。要求學(xué)生做那個(gè)和運(yùn)用所學(xué)過的機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制等方面的知識(shí)，獨(dú)立進(jìn)行一次機(jī)電結(jié)合的設(shè)計(jì)訓(xùn)練

26、，主要目的是： 1) 學(xué)習(xí)機(jī)電一體化系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案立定，分析與比較的方法。 2) 通過對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握集中典型傳動(dòng)晚間與導(dǎo)向元件的工作原理、設(shè)計(jì)計(jì)算方法與選用原則。如齒輪/同步帶減速裝置、蝸桿副、滾珠絲杠螺母副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副等。</p><p>　　3) 通過對(duì)進(jìn)給伺服系統(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)

27、給系統(tǒng)，增量式旋轉(zhuǎn)編碼器，直線光柵等。</p><p>　　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。</p><

28、p>　　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。</p><p>　　第2章 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)機(jī)電控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)參數(shù)</b></p><p>　　最大洗衣重量為：3.8kg</p>&l

29、t;p>　　內(nèi)桶直徑為：400mm</p><p>　　洗衣機(jī)的轉(zhuǎn)速約為：140～200r/min,托水轉(zhuǎn)速：700～800r/min</p><p><b>　　要求能自動(dòng)調(diào)節(jié)水位</b></p><p>　　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。</p><p><b>　　二、具體任務(wù)&l

30、t;/b></p><p><b>　　總體方案確定；</b></p><p>　　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；</p><p>　　繪制裝配圖及其零件圖若干張；</p><p>　　控制部分包括硬件和軟件設(shè)計(jì)；</p><p>　　編寫設(shè)計(jì)說明書（不少于1萬字）；</p&

31、gt;<p>　　圖紙、說明書必須交電子版和紙制文檔。</p><p>　　2. 2波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　目前在我國生產(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?，F(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120～3

32、00r／min。</p><p>　　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。</p><p>　　2. 3、進(jìn)水、排水系統(tǒng)</p><p>　　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

33、水電磁閥和水位開關(guān)等組成。</p><p><b>　　1.水位開關(guān)</b></p><p>　　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

34、位開關(guān)則發(fā)出排水系統(tǒng)受阻信號(hào)。</p><p>　　(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。</p><p>　　氣壓傳感裝置由氣室11、橡膠膜10、塑料盤9、頂心6等組成；控制裝置由壓力彈簧4、導(dǎo)套2、調(diào)壓螺釘3、杠桿l和凸輪5等組成；觸點(diǎn)開關(guān)由動(dòng)簧片8、開關(guān)小彈簧7、動(dòng)靜觸點(diǎn)

35、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。</p><p>　　(2)工作原理 當(dāng)水注入內(nèi)桶時(shí)，氣室很快被封閉。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

36、，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，推動(dòng)頂心6，使動(dòng)簧片8中的內(nèi)動(dòng)簧片向

37、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。 </p><p><b>　　2.進(jìn)水電磁閥</b></p><p>　　(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。 </p><p>　　

38、(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。</p><p>　　當(dāng)進(jìn)水電磁

39、閥線圈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?？刂魄虎騼?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。 </p><p><

40、b>　　3.排水電磁閥</b></p><p>　　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。 </p><p>　　(1)結(jié)構(gòu) 排水閥是由排水閥座1、橡膠閥2、內(nèi)外彈簧3與4、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

41、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)。</p><p>　　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。 </p><p>　　表

42、1 交流電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　表2 直流電磁鐵的主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　(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))。

43、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。 </p><p>　　2. 4、傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其工作原理</p><p>　　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

44、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。</p><p>　　圖6 套筒式全自動(dòng)洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖</p><p>　　1.電動(dòng)機(jī)的技術(shù)參數(shù)</p><p>　　電動(dòng)機(jī)是整個(gè)洗衣機(jī)工作的動(dòng)力來源。我國現(xiàn)階段生產(chǎn)的套

45、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機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB／T3758-1996《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。 </p><p>　　表3 XD型洗衣機(jī)電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　2.減速離合器的結(jié)構(gòu)和工作原理</p><p>　　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

46、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，但主要結(jié)構(gòu)和工作原理基本相同。目前應(yīng)用最為廣泛的有兩種：?jiǎn)蜗蜉S承式減速離合器與帶制動(dòng)式減速離合器。 </p><p>　　(1)單向軸承式減速離合器 </p><p><b>　　1)基本結(jié)構(gòu)</b></p><p>　?、匐x合器主要結(jié)構(gòu)如圖7(1)

47、(2)所示。離合器中部有兩根軸：輸入軸l和脫水軸l8。輸人軸1的下端加工成四方形，與之相配的帶輪3和離合套20的內(nèi)孔也是方形。離合套20和帶輪3被螺母2固定在輸人軸1上，由于方軸與方孔的緊密配合，從而帶輪3、輸入軸I和離合套20聯(lián)成了一體。輸入軸1的上端加工成齒形花鍵，和行星減速器的中心輪內(nèi)孔配合聯(lián)接。</p><p>　　圖7（1）

48、 </p><p>　　輸入軸l的外部是脫水軸18。在衣服洗滌時(shí)，脫水軸靜止不轉(zhuǎn)；而洗滌結(jié)束后，脫水軸應(yīng)將帶輪3的高轉(zhuǎn)速直接傳遞給脫水桶，完成脫水功能。這種轉(zhuǎn)換功能是由方絲離合彈簧4完成的。方絲離合彈簧的形狀呈錐形，上端幾圈的直徑比下端略小一些。由于脫水軸18和離臺(tái)套20的外徑比方絲離合彈簧的內(nèi)徑略大，在自由狀態(tài)時(shí)，方絲離合彈簧就抱緊在離合套20和脫水軸18

49、的外壁上。當(dāng)帶輪帶動(dòng)離合套向彈簧旋緊方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過方絲離合彈簧就將帶輪3的轉(zhuǎn)動(dòng)由離合套20傳遞到脫水軸18，這就是 “合”時(shí)的脫水狀態(tài)。在洗滌時(shí)，可以將方絲離合彈簧向反方向旋松，使其內(nèi)徑變大，從而與離合套20脫離接觸，這就是“離”時(shí)的洗滌狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)彈簧旋松的機(jī)構(gòu)是棘輪棘爪裝置，圖8是其工作原理簡(jiǎn)圖。方絲離合彈簧下端的彈簧卡2卡在棘輪3的內(nèi)槽中，</p><p><b>　　通過棘爪5的擺動(dòng)使</

50、b></p><p><b>　　棘輪3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶</b></p><p><b>　　動(dòng)方絲離合彈簧向旋</b></p><p><b>　　松方向轉(zhuǎn)動(dòng)。</b></p><p><b>　　圖7中的8是單</b></p><

51、p><b>　　向滾針軸承部件，</b></p><p><b>　　它的內(nèi)圈與脫水軸</b></p><p><b>　　18相接觸，它的外</b></p><p><b>　　圈與齒輪軸承座過</b></p><p><b>　　盈配合

52、成一體，齒</b></p><p>　　輪軸承座嵌在支撐架19中，支撐架用螺栓和離合器外罩14固定在一起。在單向滾針軸承8的作用下，脫水軸l8只能向一個(gè)方向自由旋轉(zhuǎn)。單向滾針軸承是滾針軸承產(chǎn)品領(lǐng)域中一種科技含量較高的產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)緊湊，徑向截面小。因?yàn)槠渫馊ぷ髅媸切ㄐ危灾辉试S一個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)．可以起到單向離合器的作用。洗衣機(jī)單向滾針離合器的工作原理如圖９所示，它由帶楔形面的外圈7以及利用保持架3隔開

53、的一系列滾針6組成，軸承直接套在脫水軸5上。當(dāng)脫水軸5順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾針落入楔形槽的大端中，此時(shí)脫水軸可順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；而當(dāng)脫水軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾針則卡緊在楔彤槽的小端處，這時(shí)脫水軸將無法轉(zhuǎn)動(dòng)。</p><p>　　在圖7中，剎車裝置外罩9、剎車扭簧lO、剎車帶15、剎車盤16和十寧軸套17等組成了脫水軸18的剎車裝置。十字軸套17用兩顆緊定螺釘和脫水軸18固定在一起，剎車盤16又和十字軸套17用螺栓固定在一起，所以

54、剎車盤16和脫水軸18聯(lián)成了一體。剎車裝置外罩9安裝在脫水軸18上，為間隙配合，它對(duì)脫水軸的作用由剎車扭簧10控制。剎車扭簧10套裝在剎車裝置外罩9的外圓上，其下端固定在離合器外罩上，它的上端則嵌在拉桿21的一個(gè)方孔中，由排水電磁鐵帶動(dòng)拉桿控制其狀態(tài)。洗滌時(shí)，排水電磁鐵斷電，剎車扭簧處于自由旋緊的狀態(tài)。當(dāng)脫水軸18順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于剛性剎車帶15緊緊抱住剎車盤16，而其一端又卡在剎車裝置外罩9的方槽中，所以剎車盤、剎車帶以及剎車裝置外罩

55、9都將一起順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。剎車裝置外罩9在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過程中，剎車扭簧10將被迅速旋緊，強(qiáng)大的摩擦力使剎車裝置外罩9無法動(dòng)作，此時(shí)剎車帶15和剎車盤16將發(fā)生劇烈摩擦，對(duì)脫水軸18產(chǎn)生制動(dòng)作用，防止脫水桶產(chǎn)生跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。在脫水時(shí)，排水閥通電，排水電磁鐵帶動(dòng)拉桿使剎車扭簧處于放松狀態(tài)。由于剎車裝置外罩9在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)過程中，與旋松的剎車扭簧之間可以自由滑動(dòng)，剎車不起</p><p>　?、谛行菧p速器結(jié)構(gòu)如圖10所示。減速器外

56、罩8和減速器底蓋10用螺釘緊固在一起，再安裝在法蘭盤12上，法蘭盤12和脫水軸2通過鎖緊塊13固定在一起，因?yàn)榉ㄌm盤12和脫水桶相聯(lián)接，所以減速器外罩8、減速器底蓋10、法蘭盤12和脫水桶成一整體。減速器底蓋10有上、下兩個(gè)止口，從而保證了減速器和脫水軸2安裝時(shí)的同心度。對(duì)行星減速器來說，輸入軸1是動(dòng)力的傳入軸，其花鍵端插人中心輪l1的內(nèi)孔中。行星輪4其有4個(gè)，與中心輪11以及內(nèi)齒圈6相嚙合。內(nèi)齒圈6通過其圓周槽卡在減速器底蓋10上，與

57、之聯(lián)成一體。行星輪通過銷軸5安裝在行星架7上，當(dāng)行星輪繞中心輪公轉(zhuǎn)時(shí)，將帶動(dòng)行星架一起旋轉(zhuǎn)。波輪軸9兩端都加工成齒形花鍵，其下端與行星架7聯(lián)接，上端與波輪相聯(lián)，從而使波輪以低速旋轉(zhuǎn)洗滌衣物。</p><p><b>　　圖10</b></p><p><b>　　2)工作原理</b></p><p>　　①脫水狀態(tài)減速離合

58、器脫水時(shí)的狀態(tài)及裝配戈系如圖11所示，脫水狀態(tài)下，排水電磁鐵通電吸合，牽引拉桿移動(dòng)約13mm，使排水閥開啟。拉桿在帶動(dòng)閥門開啟的同時(shí)，一方面撥動(dòng)旋松剎車彈簧，使其松開剎車裝置外罩，這時(shí)剎車盤隨脫水軸5一起轉(zhuǎn)動(dòng)，剎車不起作用；另一方面又推動(dòng)撥叉旋轉(zhuǎn)，致使棘爪18脫開棘輪4，棘輪被放松，方絲離合彈簧3在自身的作用力下回到自由旋緊狀態(tài)，這時(shí)也就抱緊了離合套2。大帶輪l在脫水時(shí)是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的，由于摩擦力的作用，方絲離合彈簧3將會(huì)越抱越緊。這樣脫

59、水軸5就和離合套2聯(lián)在一起， 跟隨大帶輪1一起做高速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于此時(shí)脫水軸5做順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，和單向滾針軸承7的運(yùn)動(dòng)方向一致，因此單向滾針軸承7對(duì)它的運(yùn)動(dòng)無限制。</p><p><b>　　由于脫水軸</b></p><p><b>　　5通過鎖緊</b></p><p><b>　　塊與法蘭盤</b>&

60、lt;/p><p><b>　　9聯(lián)接，而</b></p><p><b>　　內(nèi)桶12與</b></p><p><b>　　行星減速器</b></p><p><b>　　10均固定在</b></p><p><b>　　

61、法蘭盤9上，</b></p><p>　　所以脫水軸5帶動(dòng)內(nèi)桶12以及減速器內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速，與輸入軸帶動(dòng)減速器中心輪的轉(zhuǎn)速相同，這樣致使行星輪無法自轉(zhuǎn)而只能公轉(zhuǎn)，從而行星架的轉(zhuǎn)速與脫水軸是一樣的，即波輪與脫水桶以等速旋轉(zhuǎn)，保證了脫水桶內(nèi)的衣物不會(huì)發(fā)生拉傷。</p><p>　　脫水狀態(tài)傳動(dòng)路線是：電動(dòng)機(jī)→小帶輪→大帶輪l→輸入軸6→離合套2→方絲離合彈簧3→脫水軸5→法蘭盤9→內(nèi)

62、桶12。由于電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速只經(jīng)帶輪一級(jí)減速．所以內(nèi)桶轉(zhuǎn)速較高，約680～800r／min。</p><p>　　②洗滌狀態(tài)如圖12所示，洗滌狀態(tài)下，排水電磁鐵斷電，排水閥關(guān)閉，拉桿復(fù)位。這時(shí)剎車扭簧16被恢復(fù)到自然旋緊狀態(tài)，扭簧抱緊剎車裝置外罩，剎車裝置8起作用；同時(shí)撥叉回轉(zhuǎn)復(fù)位，棘爪18伸入棘輪4，將棘輪撥過一個(gè)角度，方絲離合彈簧3被旋松，其下端與離臺(tái)套2脫離，這時(shí)離合套只是隨輸入軸空轉(zhuǎn)。大帶輪1帶動(dòng)輸入軸6轉(zhuǎn)

63、動(dòng)，經(jīng)行星減速器減速后，帶動(dòng)波輪軸11轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)洗滌功能。輸入軸至波輪軸的傳動(dòng)稱為二級(jí)減速，其工作過程為：輸人軸通過中心輪驅(qū)動(dòng)行星輪，行星輪既繞自己的軸自轉(zhuǎn)又沿著內(nèi)齒圈繞輸人軸公轉(zhuǎn)，因?yàn)樾行禽喒潭ㄔ谛行羌苌?，所以行星輪的公轉(zhuǎn)也將帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)；行星架以花鍵孔與波輪軸下端的花鍵相聯(lián)接，帶動(dòng)波輪軸和波輪轉(zhuǎn)動(dòng)。洗滌狀態(tài)傳速比i計(jì)算公式為： i=1+內(nèi)齒圈齒數(shù)／中心輪齒數(shù)。洗滌狀態(tài)傳動(dòng)路線是：電動(dòng)機(jī)→小帶輪→大帶輪l→輸入軸6→中心輪→行星輪→

64、行星架→波輪軸11→波輪。其間，電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速經(jīng)帶輪一級(jí)減速后，再經(jīng)減速比約為4的行星減速器減速，所以轉(zhuǎn)速約為140～200r／min。 </p><p>　　對(duì)于洗衣機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)三種工作情況，各零部件工作狀態(tài)如表４所示。</p><p>　　表4 三種工況下零部件工作狀態(tài)</p><p>　?、蹆?nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象的解決　洗滌時(shí)防止內(nèi)桶出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)是設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的問題。

65、洗滌時(shí)，波輪將傳動(dòng)力矩傳遞給水和洗滌物，而轉(zhuǎn)動(dòng)的水和洗滌物又將轉(zhuǎn)矩傳遞給內(nèi)桶。因此，內(nèi)桶如果不固定或固定不可靠，就要隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，這就是跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。洗滌時(shí)，內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象將減弱洗滌效果并對(duì)洗衣機(jī)不利，所以要防止山桶出現(xiàn)跟轉(zhuǎn)。因?yàn)閮?nèi)桶和脫水軸是連成一體的，所以只要將脫水軸可靠固定，就可使內(nèi)桶不跟轉(zhuǎn)。為此．除了剎車裝置外，在脫水軸上還安裝有單向滾針軸承，其工作原理如圖9所示。 </p><p>　　當(dāng)波輪逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)

66、桶有逆時(shí)針方向跟轉(zhuǎn)的傾向，這時(shí)與內(nèi)桶成一體的脫水軸被單向滾針軸承卡住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以內(nèi)桶也就不能轉(zhuǎn)動(dòng)。但在波輪順時(shí)針力向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，單向滾針軸承允許轉(zhuǎn)動(dòng)的方向與之一致，所以對(duì)脫水桶沒有制動(dòng)作用。 </p><p>　　當(dāng)波輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，內(nèi)桶有順時(shí)針方向跟轉(zhuǎn)的傾向，這時(shí)自然狀態(tài)的剎車扭簧將被旋緊，緊緊抱住剎車裝置外罩的軸端，相互之間產(chǎn)生足夠的摩擦力使兩者成為一整體。剎車裝置外罩的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)摩擦力將剎車帶拉緊，剎車

67、帶對(duì)剎車盤轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦阻力，這樣就阻止了內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)。剎車裝置工作原理如圖13所示。</p><p>　　綜合所述，當(dāng)波輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠單向滾針軸承來防止內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)；當(dāng)波輪順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，依靠剎車裝置來防止內(nèi)桶跟轉(zhuǎn)。</p><p>　　脫水過程中突然打開洗衣機(jī)上蓋，排水電磁鐵失電，方絲離合彈簧恢復(fù)到洗滌狀態(tài)，由于脫水是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，剎車扭簧將抱緊，剎車裝置起作用，剎車帶將使內(nèi)桶迅速制動(dòng)。

68、 </p><p>　　2. 5、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容較多，但大多數(shù)零部件可以選用無需進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有：方案設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)選用、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)、行星減速器設(shè)計(jì)等。 </p><p><b>　　1.方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　波輪式洗衣機(jī)常用

69、布局為輸入軸布置在內(nèi)桶的中心處，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)基本上同軸布置，電動(dòng)機(jī)只能偏置一邊，為了保持平衡，可將排水電磁閥和排水管與電動(dòng)機(jī)對(duì)稱布置，必要時(shí)可加平衡塊。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)中給出的內(nèi)桶直徑為400mm，則外桶直徑約為470mm，電動(dòng)機(jī)軸與洗滌輸入軸之間中心距只能為150mm左右．在此范罔內(nèi)選擇合適的一級(jí)降速傳動(dòng)比和采用帶輪傳動(dòng)。 </p><p><b>　　2.基本參數(shù)的選擇</b></p&

70、gt;<p>　　目前洗衣機(jī)的洗衣量、電動(dòng)機(jī)功率、內(nèi)桶直徑等基本參數(shù)，大多數(shù)企業(yè)是通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)選用的。表5是目前常用的波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)基本參數(shù)情況，可供設(shè)計(jì)時(shí)參考．</p><p>　　表5 波輪式全自動(dòng)洗衣機(jī)基本參數(shù)</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求最大洗衣量為3.8kg，參照表5選用電動(dòng)機(jī)功率為180w，電動(dòng)機(jī)滿載時(shí)轉(zhuǎn)速為1370r／min。 </p&g

71、t;<p>　　3. V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　　因?yàn)閂帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)較緊湊，在同樣的張力下，V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力，所以這里選用了最常用的V帶作為第一級(jí)降速。</p><p>　　參照表6，初步選定電動(dòng)機(jī)功率P為l80W，洗衣轉(zhuǎn)速為180r/min，脫水轉(zhuǎn)速為720r/min，則傳動(dòng)比為： </p><p>&l

72、t;b>　　i===1.9</b></p><p>　　(1)計(jì)算功率Pca 　由于載荷變動(dòng)小，因此取工作情況系數(shù)</p><p>　　KA=1.0，Pca=KAP=0.18kW。</p><p>　　(2)選擇帶型　根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速為1370r/min，以及小帶輪安裝</p><p>　　尺寸的大概范圍，選取普通V帶Z型(見

73、圖14)。 </p><p>　　(3)帶輪的基準(zhǔn)直徑d1和d2 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1查表6和表7，選取dd1=55mm，大于V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑ddmin的要求50mm。</p><p>　　大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2為：</p><p>　　dd2=idd1=l.9×55=104.5mm，按表6圓整為dd2=106mm。 </p>&

74、lt;p><b>　　圖14</b></p><p>　　表6 V帶輪的最小基準(zhǔn)值徑</p><p>　　表7 V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列 （單位：mm）</p><p><b>　　僅限于普通V帶輪。</b></p><p>　　(4)驗(yàn)算帶的速度v</p><p&

75、gt;<b>　　v==m</b></p><p>　　普通V帶的最大帶速vmax=25～30m／s，故滿足要求。 </p><p>　　(5)中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld</p><p>　　0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)</p><p>　　112.7<a0<322<

76、/p><p>　　根據(jù)洗衣機(jī)桶體的安裝尺寸，初取a0=140mm，基準(zhǔn)長度：</p><p>　　Ld’=2a0+(π/2)(dd1+dd2)+[(dd2-dd1)2/4a0]</p><p>　　=2×140+(π/2)(55+106)+[(106-55)2/(4×140)]mm</p><p><b>　　=53

77、8mm</b></p><p>　　查表8選取和538mm相近的標(biāo)準(zhǔn)帶的長度Ld為560mm，則實(shí)際中心距為：</p><p>　　a≈a0+[(Ld-Ld’)/2]=140+[(560-538)/2]=151mm</p><p>　　在安裝時(shí)，在結(jié)構(gòu)上要保持V帶有一定的張緊力，安裝中心距會(huì)略有所變化。 </p><p>　　表8

78、 V帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù)</p><p>　　(6)主動(dòng)輪上的包角α1</p><p>　　α1=180o-[(dd2-dd1)/a]×57.5o=160.6o＞120o </p><p>　　(7)帶的根數(shù)z　長度系數(shù)KL、包角系數(shù)Kα、單根V帶基本額定功率P０、單根V帶額定功率增量△P0查表8、表9、表10和表11，取KL=0.94、Kα=0.

79、95、P0=0.16kW、△P0=0.02kW。 </p><p><b>　　表9 包角系數(shù)</b></p><p>　　表10 單根普通V帶的基本額定功率</p><p>　　表11 單根普通V帶額定功率的增量Δ (單位：kW)</p><p>　　Z===1.11 取z=1。</p&g

80、t;<p>　　(8)帶的預(yù)緊力F0　V帶單位長度的質(zhì)量q查表l2得q=0.06kg／m，單根V帶所需的預(yù)緊力為： </p><p><b>　　=500()+q</b></p><p>　　=[500]N=38.1N</p><p>　　表12 V帶單位長度的質(zhì)量</p><p><b>　　

81、4.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可參考有關(guān)《機(jī)械設(shè)計(jì)于冊(cè)》或《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材。 </p><p><b>　　5.行星減速器設(shè)計(jì)</b></p><p>　　已知洗衣轉(zhuǎn)速為180r／min，脫水轉(zhuǎn)速為720r／min。由于脫水時(shí)行星減速器中心輪與內(nèi)齒圈順時(shí)針等速旋轉(zhuǎn)，故中心輪與行星架的傳動(dòng)比為l，波輪與

82、內(nèi)桶順時(shí)針等速旋轉(zhuǎn)，因此由洗滌狀態(tài)來進(jìn)行行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　洗滌狀態(tài)傳動(dòng)比　洗滌輸入軸與波輪的傳動(dòng)比為：</p><p><b>　　==4</b></p><p>　　初選中心輪和內(nèi)齒圈齒數(shù)　洗滌時(shí)中心輪旋轉(zhuǎn)，內(nèi)齒圈靜止，中心輪與行星架的傳動(dòng)比按以下公式計(jì)算： </p><p>　　初選中心輪齒

83、數(shù)zA=19，由上式計(jì)算得內(nèi)齒圈齒數(shù)zB=57。 </p><p>　　計(jì)算行星輪齒數(shù) 由于洗衣機(jī)工作扭矩不大，選擇齒輪模數(shù)為1mm，如選4個(gè)行星輪對(duì)稱布置，則可計(jì)算出行星齒輪齒數(shù)為： </p><p><b>　　===19</b></p><p>　　最終確定中心輪齒數(shù)zA為19，內(nèi)齒圈齒數(shù)zB為57，行星齒輪齒數(shù)zx為19，實(shí)際傳動(dòng)比i

84、BAX為4，洗衣轉(zhuǎn)速為l80r／min。 </p><p>　　6.棘爪與棘輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　由于外桶尺寸已定(因內(nèi)桶直徑已知)，在方案設(shè)計(jì)時(shí)初定位于外桶底部的出水口位置，則排水電磁閥銜鐵中心與出水口中心位于同一直線上。根據(jù)選定的排水電磁閥的行程和初定的棘輪頂圓直徑來設(shè)計(jì)棘爪機(jī)構(gòu)。要求在洗滌時(shí)，棘爪要伸人棘輪棘齒高度的三分之二，脫水時(shí)棘爪脫離棘輪l.5mm以上。棘爪與棘輪機(jī)構(gòu)

85、的詳細(xì)設(shè)計(jì)可參考相關(guān)書籍。 </p><p>　　2. 6、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　電腦式全自動(dòng)洗衣機(jī)上使用的微控制器主要是4位或8位的單片機(jī)。</p><p>　　本例中控制電路的微控制器選用MCS-5l系列的單片機(jī)AT89C2051，該單片機(jī)是AT-MEL公司8位單片機(jī)系列產(chǎn)品之一，內(nèi)含2K字節(jié)可反復(fù)擦寫的程序存儲(chǔ)器以及128字節(jié)的RAM單元，具有15

86、條可編程控制的I／O線，5個(gè)中斷觸發(fā)源，其指令與MCS-51系列完全兼容。選用AT89C205l作CPU，可使洗衣機(jī)的控制電路大大簡(jiǎn)化。 </p><p>　　1.全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能要求</p><p>　　(1)強(qiáng)、弱洗滌功能　要求強(qiáng)洗時(shí)，正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)間各為4s，間歇時(shí)間為1s；弱洗時(shí)，正、反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)間各為3s，間歇時(shí)間為2s。</p><p>　　(2)4種洗

87、衣工作程序 即標(biāo)準(zhǔn)程序、經(jīng)濟(jì)程序、單獨(dú)程序和排水程序。</p><p>　　1)標(biāo)準(zhǔn)程序動(dòng)作順序是：“進(jìn)水→洗滌或漂洗→排水→脫水”，如此循環(huán)三次。每循環(huán)一次，洗滌或漂洗時(shí)間比上一循環(huán)同一環(huán)節(jié)減少2min，也即：第一循環(huán)內(nèi)的洗滌時(shí)間定為6min，第二循環(huán)內(nèi)的漂洗時(shí)間減為4min，第三循環(huán)內(nèi)的漂洗時(shí)間減為2min；排水時(shí)間采用動(dòng)態(tài)時(shí)間法確定．脫水時(shí)間規(guī)定為2min。</p><p>　　2

88、)經(jīng)濟(jì)程序與標(biāo)準(zhǔn)程序一樣，只是循環(huán)次數(shù)定為二次。</p><p>　　3)單獨(dú)程序是“進(jìn)水→洗滌(規(guī)定為6min)→結(jié)束(留水不排不脫)”。</p><p>　　4)排水程序是“排水→脫水→結(jié)束”，時(shí)間確定與上述程序相應(yīng)環(huán)節(jié)相同。</p><p>　　(3)進(jìn)、排水系統(tǒng)故障自動(dòng)診斷功能 洗衣機(jī)在進(jìn)水或排水過程中，若在一定的時(shí)間范圍內(nèi)進(jìn)水或排水未能達(dá)到預(yù)定的水位，就

89、說明進(jìn)、排水系統(tǒng)有故障，此故障由控制系統(tǒng)檢測(cè)后通過相應(yīng)程序發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒操作者進(jìn)行人工排除。 </p><p>　　(4)脫水期間安全保護(hù)和防振動(dòng)功能 脫水期間若打開機(jī)蓋，洗衣機(jī)就會(huì)立即停止脫水操作；若出現(xiàn)衣物纏繞引起脫水桶重心偏移而不平衡，洗衣機(jī)電會(huì)自動(dòng)停止脫水，以免振動(dòng)過大，待人工處理后恢復(fù)工作。</p><p>　　(5)間歇驅(qū)動(dòng)方式　脫水期間采取間歇驅(qū)動(dòng)方式，以便節(jié)能。本系

90、統(tǒng)要求驅(qū)動(dòng)5s，停止2s，間歇期間靠慣性力使脫水桶保持高速旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　(6)暫停功能　不管洗衣機(jī)工作在什么狀態(tài)，當(dāng)按下暫停鍵時(shí)，洗衣機(jī)必須立即停止工作，待起動(dòng)鍵按下后，洗衣機(jī)又能按原來所選擇的工作方式繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　(7)聲光顯示功能　洗衣機(jī)各種工作方式的選擇和各種工作狀態(tài)均伴有聲、光提示或顯示。</p><p><b>　

91、　2.硬件電路設(shè)計(jì)</b></p><p>　　洗衣機(jī)需要控制的工作部件主要有進(jìn)水閥、排水閥和電動(dòng)機(jī)。進(jìn)、排水閥僅有開啟和關(guān)閉兩種狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)則有正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止三種狀態(tài)。根據(jù)功能要求和AT89C2051芯片的性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出洗衣機(jī)的電氣控制電路如圖　15　所示。電路中選用AT89C2051的P1.0～P1.3共4根I／0線通過4塊SPlllO型固態(tài)繼電器，分別直接驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)的進(jìn)水閥、排水閥，以及電動(dòng)

92、機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。SPlll0是一種交流固態(tài)繼電器，內(nèi)置發(fā)光二極管和光觸發(fā)雙向可控給硅，10～50mA輸人電流即可使雙向可控硅完全導(dǎo)通，輸出端通態(tài)電流為3A(平均值)，浪涌電流15A(不重復(fù))。選用交流固態(tài)繼電器，既簡(jiǎn)化了電路，又使強(qiáng)、弱電完全隔離，保證了主板的安全。 　　</p><p>　　圖中的74LS05為反相器，用做中間緩沖器，其中4個(gè)通道分別驅(qū)動(dòng)4個(gè)SPl110固態(tài)繼電器，另外兩個(gè)通道用于驅(qū)動(dòng)指示燈LED

93、5和LED6。</p><p>　　圖中的74LSl39為雙“2-4”譯碼器，選用它可解決CPU中I／0線數(shù)量不足的問題,從功能要求可知，洗衣機(jī)有4種洗衣工作程序，需要用4種不同的顯示來加以區(qū)別。74LSl39只要CPU的P3.0和P3.l兩根線即可提供4種不同顯示的驅(qū)動(dòng)。其邏輯關(guān)系是：P3.0、P3.l為“11”時(shí)，LEDl亮，指示標(biāo)準(zhǔn)程序；為“10”時(shí)，LED2亮，指示經(jīng)濟(jì)程序；為“0I”時(shí),LED3亮，指示

94、單獨(dú)程序；為“00”時(shí)，LED4亮，指示排水程序。</p><p>　　洗衣機(jī)的暫停功能(暫停鍵S6)、安全保護(hù)與防振功能(蓋開關(guān)S3)均采用中斷方式處理。這兩個(gè)中斷分別對(duì)應(yīng)CPU的外部中斷0 (P3.2腳)和外部中斷1(P3.3腳)。中斷請(qǐng)求信號(hào)通過TC4013BP雙D觸發(fā)器的兩個(gè)Q端，分別加到CPU的P3.2和P3.3，并由觸發(fā)器鎖存，直到CPU響應(yīng)結(jié)束為止。開蓋(安全保護(hù))或不平衡(防振動(dòng))中斷信號(hào)(都會(huì)引

95、起蓋開關(guān)S3的閉合)，通過由v1和v2組成的反相器送至TC4013BP的CLK端，經(jīng)觸發(fā)器的Q端加到CPU的P3.3。 </p><p>　　為了充分利用CPU的I／O口線，P3.4和P3.5采用分時(shí)復(fù)用技術(shù)，每根線具有兩個(gè)功能。在洗衣機(jī)未進(jìn)入工作狀態(tài)或洗衣機(jī)處于暫停狀態(tài)期間，P3.4為輸入線，用于監(jiān)測(cè)起動(dòng)鍵的狀態(tài)；當(dāng)起動(dòng)鍵按下時(shí)，洗衣機(jī)即進(jìn)入工作狀態(tài)或從暫停狀態(tài)恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)；當(dāng)洗衣機(jī)暫停導(dǎo)致CPU響應(yīng)中

96、斷時(shí)，P3.4為輸出線，待中斷處理完畢時(shí)，由P3.4發(fā)信將D觸發(fā)器輸出的中斷請(qǐng)求信號(hào)撤銷。在洗衣機(jī)進(jìn)水或排水期間，P3.5被用做輸入線，用于監(jiān)測(cè)水位開關(guān)狀態(tài)，為CPU提供洗衣機(jī)的水位信息；在洗衣機(jī)高速脫水期間，當(dāng)發(fā)生開蓋或不平衡導(dǎo)致CPU響應(yīng)中斷時(shí)，P3.5為輸出線，待中斷處理結(jié)束后，由P3.5發(fā)信將D觸發(fā)器輸出的中斷請(qǐng)求信號(hào)撤銷。 </p><p>　　CPU的P3.7用于驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出各種報(bào)警聲音。CPU的第

97、4、第5腳外接6MHz的晶振。第l腳通過10μF電解電容接到+5V電源，可實(shí)現(xiàn)上電自動(dòng)復(fù)位，S7為強(qiáng)制復(fù)位鍵。</p><p>　　洗衣機(jī)的強(qiáng)、弱洗滌可通過S1鍵進(jìn)行循環(huán)選擇。Sl鍵還具有第二功能，即當(dāng)洗衣機(jī)發(fā)生故障轉(zhuǎn)入報(bào)警程序后，按下S1鍵可以退出報(bào)警狀態(tài)，回到初始待命狀態(tài)。洗衣工作程序可通過S2鍵循環(huán)選擇。</p><p>　　洗衣機(jī)的工作狀態(tài)可通過LED7～LED9進(jìn)行顯示。脫水期間

98、，系統(tǒng)在響應(yīng)開蓋或不平衡中斷后，CPU采取軟件查洵的方式，通過Pl.6腳對(duì)蓋開關(guān)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確定洗衣機(jī)是否繼續(xù)進(jìn)行脫水操作。</p><p><b>　　3.控制程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　根據(jù)全自動(dòng)洗衣機(jī)的功能要求，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的程序流程如圖15所示。 </p><p>　　圖15　 全自動(dòng)洗衣機(jī)控制系統(tǒng)的程序流程</p>

99、;<p>　　從上圖中可以看出程序的基本流程，系統(tǒng)上電復(fù)位后，首先進(jìn)行初始化，默認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)洗衣工作程序和強(qiáng)洗衣方式；然后掃描S1、S2和啟動(dòng)鍵S4,這時(shí)洗衣機(jī)處于待命狀態(tài)。通過S1、S2可分別修改強(qiáng)/弱洗衣方式和洗衣工作程序。掃描過程中當(dāng)發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)鍵S4按下時(shí)洗衣機(jī)即從待命狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)。</p><p>　　洗衣機(jī)進(jìn)入工作程序后，系統(tǒng)首先根據(jù)RAM中57H單元的特征字判斷洗衣機(jī)的洗衣工作程序，若特征字

100、符為00H，則為排水程序（01H為單獨(dú)程序，02H為經(jīng)濟(jì)程序，03H為標(biāo)準(zhǔn)程序），這時(shí)程序直接跳轉(zhuǎn)至排水操作程序段，執(zhí)行單獨(dú)的排水操作，否則進(jìn)入進(jìn)水操作程序。進(jìn)水操作將P1.0置位驅(qū)動(dòng)進(jìn)水閥開啟。進(jìn)水期間系統(tǒng)不斷檢測(cè)水位開關(guān)S5的狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到S5閉合時(shí)，說明進(jìn)水已達(dá)到預(yù)定的水位。若在規(guī)定的4分鐘極限時(shí)間內(nèi)未檢測(cè)到S5閉合，說明進(jìn)水系統(tǒng)發(fā)生故障，此時(shí)洗衣機(jī)退出洗衣工作狀態(tài)，程序跳轉(zhuǎn)到FW為標(biāo)號(hào)地址的故障處理程序段進(jìn)行報(bào)警，其處理方法是：

101、將P1.0-P1.3位全部置“0”，終止洗衣機(jī)的各種操作，然后蜂鳴器以響1秒、2秒的規(guī)律不斷地發(fā)出報(bào)警信號(hào)，直到人工干預(yù)即按下S1鍵后為止(按下S1后，程序跳轉(zhuǎn)回主程序起始地址，洗衣機(jī)又回到待命的初始狀態(tài))。</p><p>　　在正常情況下，進(jìn)水期間檢測(cè)到S5閉合時(shí)，說明進(jìn)水已達(dá)到預(yù)定水位，這時(shí)洗衣機(jī)進(jìn)入下一程序即洗滌工作。因?yàn)殡姍C(jī)在洗滌或漂洗工作時(shí)有正、反轉(zhuǎn)和間歇三種狀態(tài)，所以用P1.2、P1.3兩線才能實(shí)現(xiàn)

102、對(duì)電機(jī)這三種狀態(tài)的控制。其邏輯關(guān)系是：P1.3、P1.2為“00”時(shí)電機(jī)間歇，為“01”時(shí)正轉(zhuǎn)為“10”時(shí)反轉(zhuǎn)。洗滌時(shí)間為6分鐘。洗滌結(jié)束后，系統(tǒng)通過一條判斷指令，判斷是否排水。由控制要求可知，若不排水則為單獨(dú)程序，這時(shí)程序直接跳到結(jié)束報(bào)警程序段，報(bào)警三聲后跳回主程序，洗衣機(jī)進(jìn)入初始待命狀態(tài)，單獨(dú)洗衣工作程序結(jié)束，否則，進(jìn)入排水進(jìn)程。</p><p>　　排水時(shí)間采用動(dòng)態(tài)時(shí)間法確定，其原理是：根據(jù)常用的空氣壓力水

103、位開關(guān)的特性（即在進(jìn)水中當(dāng)水位達(dá)到預(yù)定水位時(shí)，水位開關(guān)就接通；在排水中當(dāng)桶內(nèi)水位下降11厘米后，水位開關(guān)才斷開），在排水中若從開始到開關(guān)斷開這段時(shí)間所需時(shí)間為D，則整個(gè)排水所用的時(shí)間為2D+50秒。若在規(guī)定的1分鐘極限時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)檢測(cè)不到水位開關(guān)S5斷開，說明排水系統(tǒng)有故障，程序跳轉(zhuǎn)至故障處理程序段發(fā)出警告信號(hào)，其處理方法與進(jìn)水系統(tǒng)故障相同。</p><p>　　排水結(jié)束后，洗衣機(jī)接著執(zhí)行脫水操作，P1.1維持置

104、位狀態(tài)，保持排水閥開啟，P1.2按5秒置位、2秒清零的規(guī)律連續(xù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)2分鐘，然后脫水結(jié)束。</p><p>　　脫水結(jié)束后系統(tǒng)通過一條判斷指令判斷整個(gè)洗衣工作是否結(jié)束。其原理是：洗衣機(jī)在每次洗滌或漂洗工作環(huán)節(jié)結(jié)束后，系統(tǒng)工作程序標(biāo)志57H單元減1一次，在脫水工作環(huán)節(jié)結(jié)束后，系統(tǒng)即對(duì)該單元進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到57H單元為0值時(shí)說明整個(gè)洗衣工作結(jié)束，洗衣機(jī)報(bào)警三聲后，即返回初始待命狀態(tài)。若洗衣工作尚未結(jié)束，洗

105、衣機(jī)再次執(zhí)行進(jìn)水操作，進(jìn)入下一環(huán)節(jié)，直至洗衣工作結(jié)束。</p><p>　　第3章 課程設(shè)計(jì)總結(jié)</p><p>　　隨著這學(xué)期末的到來，課程設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過幾周的奮戰(zhàn)我的課程設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做課程設(shè)計(jì)以前覺得課程設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做課程設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次

106、課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。</p><p>　　在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我

107、的同學(xué)。</p><p>　　在此要感謝我們的指導(dǎo)老師*老師對(duì)我們悉心的指導(dǎo)，感謝老師們給我們的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過

108、程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 尹志強(qiáng)，機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 .機(jī)械工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[2] 王冠熙，全自動(dòng)洗衣機(jī)原理與維修[M].電子工業(yè)出版

109、社，2003</p><p>　　[3] 高偉， AT89單片機(jī)原理及應(yīng)用. 國防工業(yè)出版社.2008</p><p>　　[4] 金洲， 洗衣機(jī)的PC智能控制[D].南通：南通職業(yè)大學(xué)電子，2004</p><p>　　[5] 朱喜林，張代治。機(jī)電一體化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M] .北京科學(xué)出版社，2004</p><p>　　[6] 趙松年，李恩