洗碗机传动系统设计与研究

徐方孟

摘要：家用洗碗机主要用于日常生活中家庭餐具的清洁，小型喷洒式洗碗机的结构主要由箱体、喷水管、水箱、碗篮、进排水阀和水泵及电动机等组成。本次设计将使用V带传动，简化洗碗机中的机械部分，以降低成本，方便节能。

关键词：家用洗碗机；清洁；V带；碗篮

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672—3198（2014）10—0190—01

1前言

学校，酒店，企业早已普及洗碗机的今天，家用洗碗机的普及也开始崭露头角。家用洗碗机一直是家用电器里比较特别的产品，尤其是在中国，因为中国的餐具和餐饮文化与其他国家的差异性，使得家用洗碗机更是非常具有中国特色。外国的很多产品设计并不真正符合中国的生活需求，无法做到实用与清洁。随着科技的发展，中国菜正在发生变化。而近年来，中国的厨具市场发展非常快。因此，中国家庭厨房用具设计，特别是对于中国城市家庭，吸引了越来越多的国内和国外公司。市面上有些洗碗机的价格过高，其原因是某些零部件的制造成本过高。如果在设计上作出一些深入设计与优化，将能大大地减少制造成本。

2洗碗机的传动设计

洗涤装置主要由旋转喷臂、清洗水泵等构成，如图1（传动示意图）所示。清洗水泵安装在机座的底部，由清洗机与叶轮泵构成，清洗水泵安装在机座的底部，由清洗电机与叶轮泵构成。清洗电机直轴驱动叶轮泵，把水进行加压，通过喷臂的喷水孔从三维方向喷出具有一定压力的热水流，从而对餐具进行冲洗。本设计主要是靠三角皮带和传送轮传递动能，用行星减速器辅助，使机械效率增加，同时降低了制造成本，降低洗碗机的市场价格。

2.1摩擦型带传动的选择

三角皮带属于V带传动，而V带传动是摩擦型带传动中应用最广的一种。摩擦型带传动装置通常是由主动轮，从动轮和张紧在两轮上的环形传动带组成的。传动带在静止时受预拉力的作用，带与带轮接触面间产生正压力。当主动轮转动时，靠带与主、从动轮接触面间的摩擦力，拖动从动轮转动，实现传动。摩擦型带除了V带，还有平带，多楔带和圆带。们根据洗碗机的作用和功能，分析它平时的工作机制，以及零部件方便更换的原则，选择生活中比较普及和常见的普通V带。

2.2V带的类型与标准

V带的种类有普通V带，窄V带，宽V带，大楔角V带，齿形V带，汽车V带，联组V带和接头V带等。根据V带的规格和尺寸，我们可以选择相对较小，可以放在洗碗机机身内部的长度较小的Y型。

2.2.1V带的功率

考虑原动机和每天适时转动的时间等原因，我们可以根据公式：

Pc=kAP（1）

kA为工况系数，可查表取值，P为所需传递的功率。查表可得工况系数kA=1，故Pc=1×360=360W，n1=1440r/min，选择Y型带。

2.2.2确定带轮的基准直径d1和d2

（1）初选小轮直径d1，d2=80mm。

（2）验算带速v。

计算公式为v=πd1n160×1000，即是3.14×80×144060×1000=602m/s

若带速v太高，则离心力过大，使带轮与带轮之间的正压力过小，传动能力弱，易打滑；若带速v太低，则要求有效拉力F过大，使带的根数过多。对于z型V带，速度v一般在5～25m/s之间，传动能力可以得到充分利用。

若v过高或过低，可调整d1或n1，因此它符合要求。

（3）计算大轮直径d2。

d2=n1 d1/n2=i1d1=i1d1=1.68×80=134mm（2）

d2应取标准值，查标准取d2=140mm。

（4）确定中心距a和带长Ld和小轮包角α。

带传动的中心距a的大小，直接关系到传动尺寸和带在单位时间内的绕转次数。中心距a大，则传动尺寸大，但在单位时间内的绕转次数减少，可增加带的疲劳寿命，同时使包角a1增大，提高传动能力。

一般中心距a0为0.7（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2），即是154≤a0≤440。

由于要让结构紧凑，而且传送的力不大。故a0=160

初选带长Lc≈2 a0+π（dd1+dd2）2 +（dd1—dd2）4a0（3）

Lc≈2×160+3.14×（80+140）/2+（140+80）24×160（4）

Lc≈671.02mm

因为选取基准长度不同于计算长度，实际中心距a需要重新确定：

a≈a0+（Ld-Lc）2≈160+（710-671.02）/2≈180mm（5）

验算小包角α1≈180-dd2-dd1a×57.3≈180-140-80180×57.3≈161。α1>120°，因此它满足要求。

由于z=1，v=6.07m/s，ka=0.92，q=0.06kg/m，可根据式（6）确定初拉力：

F0=500Pc（2.5-ka）kazv+qv2（6）

即：

F0=500×0.36×（2.5-0.92）1×6.07×0.92+6.072×0.06=53N

因此，可得到带对轴的压力FQ为：

FQ=2z F0sin1612≈2×1×53sin80≈103.8N（7）

2.3轴的转速及功率计算

由于电动机输出功率P1=360W，可计算轴2的输出功率为：

P2=0.95 p1=0.95×360=342W（8）

轴3的输出功率：

P3=0.97 p2=0.97×342=331.7W（9）

各级转速：n1=1440r/min

发动机与轴2的传动比为i1=140/80=1.75

n2=n1/n2=1440/1.75=822.8 r/min（10）

n3= n2/n1=822.8/5.2=158.2 r/min（11）

3总结

因为本身洗碗机就是通过一个简单的原理来洗碗，在机器里面用大量水流来冲洗被放置在架子上的碗碟。于是，通过一系列的改善，简化V带传动后，系统的结构将变得更加简单明了，便于检查和维修，同时也降低了生产成本，使其在市场上价格趋于优惠，也便于打开市场。时代进步科技生产力的提高，借此让人们享受科技便利，节省时间，节约体力。

参考文献

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[8]王昊.基于AT89C52的洗碗机自动控制系统设计[J].电子设计工程，2012，（20）.