毕业设计（论文）
文 献 综 述
洗衣机减速离合器综述
1 引言
随着洗衣机质量不断提高和居民购买能力的增强，洗衣机行业迎来了成熟期之后市场需求的提升，人们在注重产品品质和价格的同时，对产品外观和功能的要求也越来越高，目前，国内大部分洗衣机的外观都相差不大， 只有中外合资企业LG、三星、松下、惠而浦、东芝、夏普等的外观较为独特。近年来，许多新技术和新工艺应用于洗衣机上，例如：离心原理应用、无离合器技术、波轮与内桶一体化技术、无孔内桶技术等等[1]。
2 国内外现状
德国人最早提出摆线针轮行星齿轮传动原理，三十年代后期日本开始研制生产这种传动，由于当时工艺条件落后，齿形2ha-精度很低，因而产量不高，直到六十年代摆线磨庆的出现，从工艺上保证了摆线齿形的精度，才促进了这种传动的发展，摆线针轮传动是少齿差传动中应用最广泛、最基本的一种类型，在此基础上还发展了二齿差传动，复合齿形、行星轴承与偏心套合并等新结构。摆线针轮传动承载能力高，运转平稳，效率高，寿命长。但加工精度要求高，结构复杂。
后来的渐开线少齿差传动，其原理与摆线少齿差基本相同，主要区别在于其内外齿轮的齿廓曲线，轮齿结构简单、啮合接触应力小，承载能力高，可以采用软齿面，加工也容易得多。虽然苏联学者在1949年从理论上解决了实现一齿差传动的几何计算问题，但直到六十年代以后，随着电子计算机的普及运用，渐开线少齿差传动才得到了较专迅速的发展。目前有柱销式、零齿差、十字滑块、浮动盘等多种形式。
在六十年代，国外就开始探讨圆弧少齿差传动，到七十年中期，日本已开始乾地圆弧少齿差行星减速器的系列化生产。这种传动的特点在于行星轮的齿廓曲线凹圆弧代替了摆线，轮齿与针齿在啮合点的曲率方向相同，形成两凹凸圆弧的内啮合，从而提高了轮齿的接触强度和啮合效率，其针齿不带齿套，并采用半埋齿结构，既提高了变曲强度又简化了针齿结构[2]。
近几十年来，又相继出现了一些新的少齿差传动形式，其中发展较快的有活齿少齿差传动、锥齿少齿差传动、双曲柄输入式少齿差传动以及利用弹性变形来传递运动的谐波传动。实践表明，少齿差传动与适用工况相同的其它机械传动形式相比较，具有许多显著优点：体积小、重量轻、结构紧凑、传动比范围大、效率高等[3]。
2.2 我国对少齿差行星齿轮传动的研究
我国是从上世纪五十年代开始研究少齿差传动的。1958年开始研制摆线针轮减速器，1956年我国著名的机械学家朱景梓教授根据双曲柄机构原理提出了一种新型少齿差传动机构，其特点是当输入轴旋转时，行星轮不是作摆线运动(高速公转与低速自转的合成)，而是通过双曲柄机构导引作圆周平动。这种独特的“双曲柄输入少齿差传动机构”得到当时国内外同行的高度评价。
1963年朱景梓教授在太原工学院学了上发表了“齿数差Zd=l的渐开线K-H—V型行星齿轮减速器及其设计”一文，详细阐述了渐开线少齿差传动的原理和设计方法，为少齿差行星齿轮传动在我国的推广应用起了重要的指导作用[4]。六十年代少齿差行星传动投入工业化生产，制定
了相应的标准，并广泛用于各类机械设备中。l960年制成第一台二齿差渐开线行星齿轮减速器，其传动比37.5，功率为16KW，用于桥式重机的提升机构中。双曲柄输入少齿差传动的优点是能使行星轴承的载荷下降，而且当内齿板作为行星轮时，行星轴承的径向尺寸可不受限制，从而提高了行星轴承的寿命。另外，这种传动不需要输出机构，还可实现平行轴传动，结构简单，效率高，适用性强。
1985年，冶金工业部重庆钢铁设计院陈宗源高级工程师提出了平行轴式少齿差内齿行星齿轮传动——三环减速器，并于同年以“三环式减速(或增速)传动装置” 申请了国家发明专利。按这种原理设计出来的减速器，一根曲轴上要安状三片内齿板，不得不制成偏心套结构、结构复杂，加工分度精度要求高，而且在工作过程中，偏心套受交变扭矩的作用，在与曲轴联结的表面产生微动磨损，导致发热：另外，三套互为120。相位差的双曲柄机构之间存在多次过约束，由于加工及装配误差容易导致附加冲击载荷，引起振动和噪声。1993年重庆大学博士研究生催建昆提出一种新型轴销式少齿差行星齿轮传动，并对其进行了理论分析。
2.3 三环减速器
三环减速器是重庆钢铁设计研究院于80年代末在国内首先研制出的一种特殊的少齿差内齿行
星齿轮传动减速器,其结构主要有两种型式。图2.1所示,为对称型三环减速器；图2.2所示，为偏置型三环减速器。其实这两种结构本质上是一致的，但对称型的三环减速器动力学性能比偏置型三环减速器动力学性能要好[5]。
三环减速器主要由输入轴、支承轴、输出轴、内齿板和偏心套组成。三环减速器
3个内齿板互成120°布置。
图2.1 对称型三环减速器
图2.2 偏置型三环减速器
3 洗衣机减速离合器的结构原理
洗衣机减速减速器的结构如下图3.1所示。减速器的齿轮轴（输入轴）13中下部套装着离合套12和大皮带轮15，用紧固螺母14紧固。离合套12上部是外套轴17，其外径上套装着方丝离合弹簧（简称方丝簧）16.方丝簧结构如图2所示。它的内径在自由状态时比离合套和外套轴的外径小，自由端套在外套轴17上，定端套在离合套12上，定端与棘轮6的下部联接。这样，棘轮转动时就会带动方丝簧的一端（固定端〕转动, 使方丝簧受力，径发生变化。
刹车带7包在减速器外壳（即刹车盘）上。其固定端以螺钉固定在离合器壳体19上，动端套
在制动杠杆4下部。在电磁铁连杆（图中未标）上的档套J带动下转动。当制动杠杆（图1上箭头方向，洗衣机上面看则为顺时针方向）旋转时就放松刹车带；当制动杠杆在制动扭簧10的作用下返回原位时就拉紧刹车带。此过程还推动调节螺钉1，继而带动离合杆2绕其销轴转动，使棘爪3脱离棘轮6；当制动杠杆4返回原位时，在离合扭簧11作用下，离合杆2即回复原位[6]。
这就是通过推移或放开制动杠杆实现了离合器工作状态的转换。
图3.1 减速器结构
4 洗衣机减速离合器的减振降噪技术
离合器是波轮式套桶全自动洗衣机中电机实现洗涤和脱水的转换机构。现在, 普遍应用的离合器都具有洗涤减速功能，也称为减速离合器各种类型离合器的结构和工作原理大致相同，是控制方式有所不同。减速离合器是波轮式全自动洗衣机的心脏，洗衣机的质量有决定性影响[7]。它的噪声大小将在相当程度上影响整机的工作噪声。另一方面，于噪声是反映减速离合器制造质量的一个综合指标，而这一指标的好与坏将在很大程度上决定机器的机械寿命。给大家介绍几种独特的洗衣机减振降噪方法，供参考[8，9]。 （1）噪声源分析
1）确定振动源
对于全自动洗衣机，源无非是电机和减速离合器，对于AW-SXE1全自动洗衣机来说到底那个是主振源，个是次振源，此我们将洗衣机在有皮带和无皮带两种状况下进行空载运转，别测试绘制出噪声频谱曲线。
比较两条曲线，难发现其噪声响应的最高峰值都在100Hz处，其余各峰值出现的频率也相似，明电机是主振源。为了进一步证明这一点，做无皮带电机空转时的加速度频谱曲线。可以看出它与噪声频谱相差无几,说明电机空转时整机的噪声是由电机振动造成的。（也可以作相干函数曲线, 更进一步说明此关系, 本文从略），电机是关键振源，对整机进行降噪，须先在减小电机振动上下功夫。
2）响应、放大和传递环节
将电机拆下来单独做电机的噪声频谱曲线，将它与以上测得曲线进行比较，以看出，机后测得的噪声谱中的100Hz的峰值特别突出，以肯定在整机运行时电机的振动，别是100Hz被某个环节放大。
电机振动的传递过程是：电机→集水桶→吊杆→箱体环节中吊杆为抗拉细杆，其又串有减振弹簧，固有频率较低无放大100Hz振动的可能，样只有详细分析集水桶和箱体了。对集水捅和箱体分别进行敲击拾振，分别做出其固有频谱曲线，图上可以看出，水桶在100Hz处和箱体在100.5Hz处都有峰值，且这两峰值与电机的100Hz振动很近，易共振。由此看来这两零件的现状恶劣，须进行改进。
（2）减振降噪措施
1）减小振动源
从以上的分析已经知道电机是主振源，电机的振动，其一来源转子不平衡而产生的周期性的振动。电机额定转速为1470rpm时，动频率f=n/60=1470/60=24.5。其二是电机铁芯的磁致伸缩而产生的100Hz的振动。从曲线中看到也的确是这两频率及其倍频的产生的噪声。对于24.5的振动可以通过调校转子的动平衡而使之减小，但对于100Hz的振动与电机铁芯的材料性能有关，很难有较大改善，但应避免其它环节的响应。对电机端盖敲击拾振，固有频率特性曲线图4.1，发现其最大值在94.4处，在100Hz处虽不是尖峰但也相当高，来该电机设计也有很大的问题，须更换较好的电机，更换后的电机是铸铝端盖的低噪声电机，这种电机加工、装配的精度较高, 而且铸铝的阻尼系数较大，可以减小各种振动，但100Hz的振动仍然存在, 只是减小了而已[10]。
图4.1 电机固有频率特性曲线
图4.2 解决方法图
2）降低传动环节的放大
降低集水桶的放大：对集水桶桶底的刚度进行调整，以使固有频率特性中的峰值远离100Hz，于涉及较大的集水桶模具的修改，且此项作试验难度较大。我们通过大量试验, 到了一个较简单可行的办法，原来固定在集水桶底的两条槽形骨架改成整体框架，对集水桶
桶底刚性加强，频谱特性曲线中的峰值上移，小了集水桶对电机100Hz振动的放大。
降低箱体的放大：对箱体曾做了振动模态分析，按模态振形在箱体内侧贴上阻尼材料条，措施可将整机噪声降低2dB，该措施批生产的工艺性差，本加大。其后我们采取了另外一个措施仍能达到同样的效果——将原来箱上压的筋由深0.6变为深1.2，使箱体刚性增强,固有频谱特性曲线峰值上移，远离100Hz处。
3）隔振
对于电机因其在洗衣机中使用，批生产限制，可能用较大的代价使之振动很小，我们可以采用隔振措施，电机传给集水捅的振动减小。如果将电机下电机垫的材料改为软橡胶，样虽然电机空载的噪声、振动减小，当电机加载后，声仍很大，且电机支撑刚性差，皮带无法张紧，对电机既要减振，要保证刚性。为解决这一矛盾，们通过探索采用了如图4.2结构。
5 少齿差行量齿轮的传动原理及其优势
（1）齿轮的传动原理
少齿差行星齿轮传动是行星传动中的一种，由1个外齿轮与1个内齿轮组成一对于内牙齿咬紧齿轮副，内外齿轮的齿数相差很小，故简称为少齿差传动。一般所讲的少齿差行星齿轮传动是专指渐开线少齿差行星齿轮传动而言的。渐开线少齿差行星齿轮传动以其合用于一切功率、速率范围和一切T作条件，受到了世界列国的广泛关注。成为世界列国在机械传动方面的重点研究方向之一。
（2）星齿轮传动的独特的地方
加工便利，制造成本较低。渐开线少齿差传动的独特的地方是用普通
的渐开线齿轮刃具和齿轮机床就能够加工齿轮，不需要特殊的刃具与专用设备，质料也可采用普通齿轮质料料。
速比范围大，单级速比为10～1000以上。
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