设计题目：全自动滚筒洗衣机设计院系名称：机械工程学院
专业：机械电子工程
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1．设计目的
本次设计的题目是全自动滚筒洗衣机。初始设计参数：最多洗衣质量5kg，脱水转速750r/min，洗涤转速200r/min。
2．方案论证
全自动滚筒洗衣机主要由外观支持部分、给排水部分、传动阻尼部分、电器控制部分和操作部分组成。外观支持部分主要指洗衣机的外观支撑部分，为洗衣机的框架；给排水部分主要指洗衣机的进水系统和排水系统；传动阻尼系统主要指洗衣机的滚筒传动部分和洗衣机的减震系统；电器控制部分指洗衣机的各电器控制元件，来控制洗衣机的各种运行状态[1]。
一、滚筒洗衣机的传动系统方面：
方案1：用V带进行传动，V带较平带结构紧凑，而且V带是无接头的传动带[2]，见图1。通过大小两个皮带轮带动带的传动，小皮带轮和电动机连接，通过电动机带动小皮带轮的转动，大皮带轮和轴连接，带动滚筒的转动，见图2。
图1 V带
图2 皮带轮传动简图
方案2：用链传动，它是利用链与链轮轮齿的啮合来传递动力。电动机带动一个链轮的转动，链轮带动链条运动，从而带动另一个链轮的转动，然后实现滚筒的转动[3]，如图3所示。
图3 链传动框图
方案3：用平带传动，通过一大一小两个带轮带动皮带运动，从而带动轴的转动[4]，平带的简图见图4。
图4 平带
方案1的V带传动相对对于平带传动而言，传动摩擦力大，可以传递较大功率，与链传动相比，链传动制造复杂，成本高，磨损快，易伸长，只能用于两轴平行的场所，综上所述，选择方案1，V带传动。
二、从动力源方面：
方案1：用步进电机，步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元件。在非超载的情况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角[5] [11]。其系统控制图见图5。
图5 步进电机系统简图
方案2：用双速电机，属于异步电动机变极调速，是通过改变定子绕组的连接方法达到改变定子旋转磁场磁极对数，从而改变电动机的转速[6]。其定子两种不同接线图见图6。 图6 定子接线简图（左为高速时绕组接法，右为低速时）
方案2的双速电机相对于步进电机具有防护等级高，适用电压宽，绝缘
等级高，使用寿命长和高效率等优点，同时它的变速功能很好的适用于洗衣机的低速洗衣和高速脱水环节，所以选择方案2的双速电动机。
三、从控制系统方面：
方案1：单片机控制，是把中央处理器、存储器、定时/计数器（Timer/Counter）、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机[7] [12]。其控制电路图见图7。
图7 单片机控制洗衣机系统简图
方案:2：PLC控制，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC），它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程[8] [13]。其控制电路图见图8。
图8 PLC控制洗衣机系统简图[9]
方案1中的单片机与PLC相比，具有体积小应用灵活，功耗小，功能全面，控制系统更智能化等优点。所以全自动滚筒洗衣机选择方案1单片机控
制[10]。
3．最终设计方案
采用单片机控制，双速电动机作为动力源，V带进行传动。
图9 滚筒洗衣机工作流程简图
4．结论
全自动滚筒洗衣机的设计主要分为机械设计和电气控制。设计满足要求的方案需要各方面都能有机协调的结合起来。机械部分的V带传动系统及电动机的选择都要符合要求，还有单片机控制系统的有效控制，只有这些完美的结合在一起，才能让它的功能完全的实现。
5．参考文献
1魏玉东.滚筒洗衣机动态性能研究[D].天津大学，2008：44-53.
2 张少军.复杂环境下V带和齿轮传动设计优化理论与方法研究[D].中南大
学，2012：22-40.
3 冉绍伯.链传动动态特性参数测试及实验研究[J].西南交通大学.2011，06：13-44.
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5 张明.步进电机的基本原理[J].科技信息.2007,03:9-27.
6 萨力夫.单绕祖双速异步电机设计分析[J].2006,07:11-28.
7 张明德.基于单片机的全自动洗衣机系统设计[D].2010,09:8-40.
8张明金.基于PLC的全自动洗衣机控制系统的设计[J].机电技术.2012,10:12-33.
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10 吕虎.浅谈单片机控制系统的可靠性[C].第二次“科协文化—中关村论坛”论文集，
中国会议.2013,11.
11 R.Marino,S.Peresada.Autonatica.Elsevier[J],1995,31(11):1595-1604.
12 Wenbiao Zhou,Dake liu.Energy Procedia[J],2011,13:1973-1977.
13 Yuko Harada,Hironori Edamatsu,Tohru Kataoka. Biochemical and Biophysical
Research Communications[J],2011,414(1):106-111
