机械设计的一个可用典型案例浅析

摘 要：“行动导向”教学需要合适的教学案例，典型案例应符合典型性、新颖性、适用性和可操作性。洗衣机减速离合器具有结构新颖、应用广泛、技术成熟，可作为机械设计的典型教学案例。

关键词：行为导向；教学；案例；洗衣机；减速器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.026

根據人才市场对毕业生的综合能力要求，及创建示范高职院校不断深入，教育教学改革势在必行。“行为导向”教学法是教学改革的方向之一，“行动导向”理论中的项目教学法、案例教学法以及模拟教学法都需要合适的教学项目（案例）。

教学案例（项目）是教学任务的载体，应具备以下特点：（1）适用性，案例应符合专业（课程）人才培养目标；（2）新颖性，案例应具有一定的新颖和先进性，能激发学生的学习兴趣和获取知识的欲望；（3）典型性，（4）可操作性，案例应具有较丰富的参考资料，技术较为成熟，难度适中，学生通过努力可完成任务。洗衣机在城市已经普及，乡村正在普及（机电产品下乡的产品之一），减速离合器是波轮式自动洗衣机的关键传动部件之一，减速离合器传动原理和结构都具有机械设计的典型性。

1 波轮式洗衣机减速离合器的工作原理

波轮式全自动洗衣机传动系统主要由电动机和减速离合器组成。目前各种大波轮新水流套桶洗衣机普遍采用减速离合器，它在洗涤、漂洗时波轮的转速较慢，而脱水时离心桶的转速较快。

减速离合器能满足新水流套桶洗衣机的要求，即洗涤时波轮低速旋转，脱水时离心桶高速旋转。减速离合器采用了行星减速器。洗涤轴分成洗涤主动轴和洗涤被动轴（齿轮轴），同在一条轴线上。洗涤被动（传动）轴下端用花键插入行星机构的传动盖，上端与波轮固定。

脱水轴由下半轴、中半轴和上半轴组成，下半轴、中半轴、下半轴分别与行星机构、刹车盘连接成一根整体。脱水轴上端（上半轴上端）与脱水桶固定。

减速离合器的工作过程是，洗衣机处于洗涤状态时，排水电磁阀断电关闭。排水电磁阀的衔铁释放而使棘爪拨叉在拨叉弹簧的作用下复位，固定在棘爪拨叉下端的棘爪拨动棘轮转过一个角度，方丝离合器中的抱簧下端因嵌在棘轮内壁的小孔内而被拔松，这样便使脱水轴下部（下半轴）与离合套不能啮合。由于此时脱水轴（中半轴）已经被扭簧与刹车带（制动带）制动，即内齿轮固定不动，所以当洗涤主动轴（恒星齿轮）顺时针转动时，行星齿轮一边作逆时针自转，同时绕恒星齿轮顺时针公转，从而带动传动架和洗涤被动轴作顺时针旋转。这时为周转轮系传动，洗涤主动轴转动约5周，被动轴才转动一周。同理，当洗涤主动轴逆时针高速转动时，被动轴也做逆时针低速转动。

洗衣机处于脱水状态时，排水电磁阀通电开启。衔铁在带动阀门开启的同时，还使刹车带（制动带）放松刹车盘，并使拨叉带动棘爪放松棘轮。当离合套作顺时针高速转动时，正好使抱簧旋紧，从而将脱水轴（下半轴）与离合套啮合。这时因内齿轮也随脱水轴高速转动，所以行星轮绕恒星齿轮公转的转速与恒星齿轮、内齿轮的转速是相同的，此时波轮与脱水桶无相对转动，即洗涤主动轴、脱水轴及洗涤被动轴作同步高速运转，而且因这种顺时针转动正好是扭簧被拔松的方向，所以扭簧对脱水轴无制动的作用。

2 传动系统的主要参数

（1）减速器速比计算。行星减速器洗涤时大波轮（洗涤被动轴）转速nH为160～180r/min；电机功率260W，同步转速为1500r/min， 电机皮带传动速比为1：1.76，因此，电机输出与洗涤被动轴转速的总速比应为：

（2）主要齿轮的齿数和直径计算。

由减速离合器的结构工作原理和主要参数计算可知：

减速离合器传动原理典型，方丝单向离合器目前是生产厂家的设计新型专利，目前教课书中还没有涉及，行星减速器速比计算可作为行星齿轮传动计算的典型例题和习题。

减速离合器结构新颖、紧凑，体积小，重量轻，适合学生做拆装及测绘实训等实操技能训练。

减速离合器整体设计可作为机械设计专业毕业设计课题，通过查找专利、产品等相关资料和设计计算，可提高学生分析问题和解决问题的能力。“项目教学技术”有利于学生独立工作能力的形成。学生独立地获取资料信息，独立地制订方案，独立地作出决案，独立地实施方案，独立地反馈信息，独立地评价成果，通过训练，有利于学生创新能力和承受能力的形成，每当碰到新的问题、新的任务时，就不再会束手无策了。

其零部件可作为冲压工艺及模具设计课题。

参考文献：

[1]金国砥等.洗衣机维修入门[M].浙江科学技术出版社，2004.

[2]刘午平，幸坤涛.小家电与洗衣机修理从入门到精通[M].国防工业出版社，2006.

作者简介：汪沛（1985-），男，安徽芜湖人，助理实验师，主要从事机房管理、维护和相关实训教学工作。