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文檔簡介
1、<p><b> 第一章 緒 論</b></p><p> 1.1全自動洗衣機的現(xiàn)狀及發(fā)展方向</p><p> 19世紀(jì)90時代脫穎而出的第一個新興家用電器產(chǎn)品是洗衣機。70年代初年全國產(chǎn)量僅百臺,70年代末年達(dá)到萬臺,到80年代年全國產(chǎn)量百萬臺,產(chǎn)量居世界之冠。這一時期以我國以自主研發(fā)洗衣機為主,生產(chǎn)企業(yè)也以國營和集體企業(yè)為主體,產(chǎn)品品種和質(zhì)量水平
2、與國際水平相差甚遠(yuǎn)。</p><p> 隨著我國改革開放的力度進一步加大,從而推動了家用全自動洗衣機發(fā)展行業(yè)的快速發(fā)展。到1985~1986年,已經(jīng)達(dá)到空前未有的規(guī)模,幾乎所有的專業(yè)廠都引進了國外的技術(shù)。當(dāng)時日本技術(shù)是我國引進的主要對象,其中松下、東芝、三洋、夏普、日立技術(shù)都是引進的主要廠家。通過技術(shù)及生產(chǎn)設(shè)備的引進,大大加快了行業(yè)發(fā)展步伐,產(chǎn)品品種和質(zhì)量大幅度提高。1988年全國總產(chǎn)量突破了一千萬臺大關(guān),19
3、89年達(dá)到最高峰的1046.7萬臺。此時,我國家用電動洗衣機產(chǎn)品仍以雙桶洗衣機為主,同時套桶全自動洗衣機開始嶄露頭角,但全自動滾筒式洗衣機只有一家企業(yè)生產(chǎn)。到1990年全國共有59個家用電動洗衣機專業(yè)生產(chǎn)廠,除西藏以外的各省均有生產(chǎn)企業(yè),家用電動洗衣機生產(chǎn)達(dá)到了空前的規(guī)模,生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量和產(chǎn)量在世界上都是第一,產(chǎn)品質(zhì)量也達(dá)到國外八十年代初期水平。</p><p> 而現(xiàn)在的洗衣機真的是多種多樣,在上海這樣的大城市
4、,雙缸洗衣機購買的人已經(jīng)是越來越少了,滾筒洗衣機和波輪洗衣機將成為市場的主流,使用洗衣機就是圖個方便省力,現(xiàn)在的全自動洗衣機都符合人們的要求。那么洗衣機還會怎樣進步或發(fā)展呢?歸納起來,有如下幾個趨勢。</p><p> 高度自動化:現(xiàn)在洗衣機越來越高度自動化,只要衣服放入洗衣機,簡單的按兩個鍵,就會自動注水,一些先進的電腦控制洗衣機,還能自動的感覺衣物的重量,自動的添加適合的水量和洗滌劑,自動的設(shè)置洗滌的時間和
5、洗滌的力度,洗滌完以后自動的漂洗甩干,更有些滾筒洗衣機還會將衣物烘干,整個洗衣的過程完成以后還會用動聽的音樂聲提醒用戶,用戶可以在洗衣的過程做其它的事,節(jié)省了不少的時間。總之,每一項技術(shù)的進步部極大地推動了洗衣過程自動化程度的提高。 </p><p> 健康化:現(xiàn)代人對健康格外的重視,對洗衣機也提出了更高的要求,有的洗衣機廠家采用納米內(nèi)桶,減少污垢附著,有的洗衣機設(shè)置有改進型漂洗程序,徹底漂凈衣物上殘留的洗滌劑
6、,防止對人體的侵害。還有一些洗衣機采用臭氧進行殺菌,達(dá)到徹底滅菌的目的。</p><p> 節(jié)能:節(jié)能也是用戶選擇洗衣機時考慮的問題,有些洗衣機具有洗滌劑循環(huán)利用系統(tǒng),可以將在外桶到排水泵之間濃度較高的洗滌劑通過循環(huán)水流帶回外桶內(nèi),循環(huán)使用可以節(jié)約20%的洗滌劑。有的洗衣機采用專利的無孔內(nèi)桶省水,普通的波輪洗衣機在注水的時候,內(nèi)桶與外桶之間也有大量的水,洗滌的時候內(nèi)桶外的水就浪費了,而無孔內(nèi)桶只有內(nèi)桶有水,這樣
7、可以充分的利用洗衣機內(nèi)的水,注水的時候比其它洗衣機少使用40%的水量,同時也可以節(jié)省洗滌劑和省電。</p><p> 大容量和微型化:現(xiàn)代人居家總希望有寬敞的空間,因此各廠家都推出了超小型或超薄型的 洗衣機,比較有代表性的有小鴨的迷你滾筒洗衣機,海爾的小小神童波輪洗衣機,惠爾浦的維納斯系列上開門立式滾筒洗衣機,西門子的40厘米超薄滾筒洗衣機滿足了人們對占地空間的要求。</p><p>
8、 品種多樣化:從洗滌形式上分波輪式、滾筒式洗衣機,從洗滌容量上自2公斤到7公斤有很多等級,高中低檔洗衣機在功能上,還有很多不同,品種多樣化的洗衣機滿足了不同偏好的消費者的需求。</p><p> 現(xiàn)在已經(jīng)有廠家開發(fā)出了不需要使用洗滌劑的洗衣機,還有的廠家開發(fā)出了更迷你的旅行洗衣機,小到可以在出外旅行的時候隨身攜帶,為了更方便的操作有的廠家還開發(fā)出了可以遠(yuǎn)程控制的洗衣機,有的國家還正在研究新的洗滌機理的洗衣機,例
9、如超聲波式、電磁式、高溫泡沫式、真空式、噴射式等,并取得了一些成功,但距離實現(xiàn)定型批量生產(chǎn)還得努力。</p><p> 1.2 波輪式全自動洗衣機的總體結(jié)構(gòu)</p><p> 目前在我國生產(chǎn)的洗衣機中,波輪洗衣機占80%以上。早期生產(chǎn)的波輪式洗衣機波輪較小,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,其中又以蝶形波輪應(yīng)用最廣,波輪直徑約為3
10、00mm,轉(zhuǎn)速約為120~300r/min。</p><p> 一般來說,波輪式全自動洗衣機具有洗滌、脫水、水位自動控制,以及根據(jù)不同衣物選擇洗滌方式和洗滌時間等基本功能,其結(jié)構(gòu)主要由洗滌和脫水系統(tǒng)、進排水系統(tǒng)、電動機和傳動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、支承機構(gòu)等5大部分組成,如下圖所示。波輪全自動洗衣機多采用套筒式結(jié)構(gòu),波輪裝在內(nèi)桶的底部,內(nèi)桶為帶有加強筋和均布小孔的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),并可繞軸旋轉(zhuǎn)。外桶彈性懸掛于機箱外殼上,主
11、要用于盛水,并配有一套進水和排水系統(tǒng),用兩個電磁閥控制洗衣機的進、排水動作。外桶的底部裝有電動機、減速離合器,以及傳動機構(gòu)、排水電磁閥等部件。動力和傳動系統(tǒng)能提供兩種轉(zhuǎn)速,低速用于洗滌和漂洗,高速用于脫水,通過減速離合器來實現(xiàn)兩種轉(zhuǎn)速的切換。</p><p> 1.3 本課題解決的主要問題</p><p> 設(shè)計波輪式全自動洗衣機傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)的組成、電機參數(shù)的選擇、減速離合
12、器的設(shè)計及工作原理;并掌握機械傳動系統(tǒng)設(shè)計計算、傳動方案的設(shè)計、基本參數(shù)的選擇、V帶傳動的設(shè)計計算、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計、行星減速器的設(shè)計。</p><p> 第二章 波輪式全自動洗衣機傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)</p><p> 2.1 傳動系統(tǒng)的組成</p><p> 傳動系統(tǒng)主要由電動機、減速離合器組成。全自動洗衣機使用一臺電動機來完成洗滌和脫水工作。洗滌時,波輪轉(zhuǎn)速較低
13、(120~300 r/min)。而脫水時,脫水桶轉(zhuǎn)速較高(約800r/min)。因此,要對電動機1370r/min的輸出轉(zhuǎn)速進行減速處理,以適應(yīng)兩項工作的不同要求這主要由洗衣機的傳動系統(tǒng)來完成,傳動系統(tǒng)的工作見圖2-1。</p><p> 圖2-1全自動洗衣機傳動系統(tǒng)示意圖</p><p> 2.2電機參數(shù)的選擇</p><p> 電動機是整個洗衣機工作的動力
14、來源。我國現(xiàn)階段生產(chǎn)的套桶式洗衣機大多采用的是電容運轉(zhuǎn)式電動機,產(chǎn)品遵循中華人民共和國機械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T3758——1996《家用洗衣機用電動機 通用技術(shù)條件》。目前常用的電容運轉(zhuǎn)式電動機技術(shù)參數(shù)如表2-1所示。</p><p><b> 表2-1 電機參數(shù)</b></p><p> 2.3 減速離合器的設(shè)計及工作原理</p><p>
15、 早期設(shè)計的小波輪全手動洗衣機的離合器沒有減速功能,故洗滌和脫水轉(zhuǎn)速相同。新型大波輪式全自動洗衣機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:單向軸承式減速離合器與帶制動式減速離合器。</p><p> 2.3.1.單向軸式減速離合器其具體結(jié)構(gòu)如下。如圖2-2所示。</p><p> 圖2-2為全自動洗衣機離合器結(jié)構(gòu)
16、圖</p><p> 1—輸入軸 2—螺母 3—帶輪 4—方絲離合器 5—棘輪 6—棘爪 7—撥叉 8—單向滾針軸承 9—剎車裝置外罩 10—剎車扭簧 11、12—密封圈 13—支架 14—離合器外罩 15—剎車帶 16—剎車盤 17—十字軸套 18—脫水軸 19—支撐架 20—離合套 21—拉桿</p><p> 離合器中部有兩根軸:輸入軸1和脫
17、水軸18。輸入軸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(如圖2-3)。</p><p> 2.3.2 工作原理</p><p> (1)脫水狀態(tài) 脫水狀態(tài)下,排水電磁鐵通電吸合,牽引拉桿移動約13mm,使排水閥開啟,拉桿在帶動閥門開啟的同時,一方面波動旋松剎車
18、彈簧,使其松開剎車裝置外罩,這時剎車盤隨脫水軸一起轉(zhuǎn)動,剎車不起作用;另一方面又推動撥叉旋轉(zhuǎn)致使棘爪脫開棘輪,棘輪被松開,方絲離合彈簧在自身作用下回到自由旋緊狀態(tài),這時也就抱緊了離合套。大帶輪在脫水時是順時針旋轉(zhuǎn)的,由于摩擦力的作用,方絲離合彈簧將會越抱越緊。這樣脫水軸就和離合套聯(lián)在一起,跟隨大帶輪一起做高速運轉(zhuǎn)。</p><p> 圖2-3 減速器機構(gòu)圖</p><p> 1-輸入
19、軸 2-脫水軸 3-密封圈 4-行星輪 5-行星輪軸 6-齒輪圈 7-行星架 8-減速器外罩</p><p> 9-波輪軸 10-減速器底蓋 11-中心輪 12-法蘭盤 13-鎖緊塊</p><p> 由于此時脫水軸做順指針運動,和單向滾針軸承的運動方向一致,因此單向滾針軸承對它的運動無限制。由于脫水軸通過鎖緊塊與法蘭盤聯(lián)接,而內(nèi)桶與行星減速器均固定在法蘭盤上,所以脫水軸帶動內(nèi)桶以及減
20、速器內(nèi)齒圈的轉(zhuǎn)速,與輸入軸帶動減速器中心輪的轉(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)的衣物不會發(fā)生拉傷。</p><p> 脫水狀態(tài)傳動路線是:電動機→小帶輪→ 大帶輪→ 輸入軸→ 離合套→ 方絲離合彈簧→ 脫水軸→ 法蘭盤→ 內(nèi)桶。由于電動機輸出轉(zhuǎn)速只經(jīng)帶輪一級減速,所以內(nèi)桶轉(zhuǎn)速較高,約680~800r/min。</p>
21、<p> (2)洗滌狀態(tài) 洗滌狀態(tài)下,排水電磁鐵斷電,排水閥關(guān)閉,拉桿復(fù)位。這時剎車彈簧被恢復(fù)到自然旋緊狀態(tài)扭簧抱緊剎車裝置外罩,剎車裝置其作用;同時撥叉回轉(zhuǎn)復(fù)位,棘爪伸入棘輪,將棘輪撥過一個角度,方絲離合彈簧被松開,其下端與離合套脫離,這時離合套只是隨輸入軸空轉(zhuǎn)。大帶輪帶動輸入軸轉(zhuǎn)動,經(jīng)過行星輪減速器減速后,帶動波輪軸轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)洗滌功能。輸入軸波輪軸的傳動稱為二級減速,其工作過程為:輸入軸通過中心輪驅(qū)動行星輪,行
22、星輪既繞自己的軸自轉(zhuǎn)又沿著內(nèi)齒圈繞輸入軸公轉(zhuǎn)。因為行星輪固定在行星架上,所以行星輪的公轉(zhuǎn)也將帶動行星架轉(zhuǎn)動;行星架以花鍵孔與波輪軸下端的花鍵相聯(lián)接,帶動波輪軸和波輪轉(zhuǎn)動。行星減速器的減速比i計算公式為i=1+內(nèi)齒圈齒數(shù)/中心輪齒數(shù)。</p><p> 洗滌狀態(tài)轉(zhuǎn)動路線是:電動機→小帶輪→大帶輪→輸入軸→中心輪→行星輪→行星架→波輪軸→波輪。其間,電動機輸出轉(zhuǎn)速經(jīng)帶輪一級減速后,又經(jīng)減速比約為的行星減速器減速,所
23、以轉(zhuǎn)速約為120~300 r/min。</p><p> 第三章 機械傳動系統(tǒng)設(shè)計計算</p><p> 3.1傳動方案的設(shè)計</p><p> 波輪式洗衣機常用布局為輸入軸布置在內(nèi)桶的中心處,整個傳動系統(tǒng)基本上同軸布置,電動機只能偏置一邊,為了保持平衡,可將排水電磁閥和排水管與電動機對稱布置,必要時可加平衡塊。根據(jù)設(shè)計任務(wù)給出的內(nèi)桶直徑為500mm,則外桶直
24、徑約為570mm,電動機軸與洗滌輸入軸之間中心距只能為150mm左右,在此范圍內(nèi)選擇合適的一級降速傳動比和采用帶輪傳動。</p><p> 3.2帶傳動的結(jié)構(gòu)和特點</p><p> 3.2.1帶傳動由主動帶輪1、從動帶輪2和撓性帶3組成,借助帶與帶輪之間的摩擦或嚙合,將主動輪1的運動傳給從動輪2,如圖3-1所示。</p><p> 圖3-1 帶傳動示意圖&l
25、t;/p><p> 3.2.2帶傳動的特點</p><p> a.結(jié)構(gòu)簡單,適宜用于兩軸中心距較大的場合。</p><p> b.膠帶富有彈性,能緩沖吸振,傳動平穩(wěn)無噪聲。</p><p> c.過載時可產(chǎn)生打滑、能防止薄弱零件的損壞,起安全保護作用。但不能保持準(zhǔn)確的傳動比。</p><p> d.傳動帶需張緊在
26、帶輪上,對軸和軸承的壓力較大。</p><p> f.外廓尺寸大,傳動效率低(一般0.94~0.96)。</p><p> 3.3洗衣機的基本參數(shù)</p><p> 根據(jù)上述特點,帶傳動多用于中、小功率傳動(通常不大于100KW);原動機輸出軸的第一級傳動(工作速度一般為5~25m/s);傳動比要求不十分準(zhǔn)確的機械。因為V帶傳動允許的傳動比較大,結(jié)構(gòu)較緊湊,在
27、同樣的張力下,V帶傳動較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力,所以這里選用了最常用的V帶作為第一級降速。參照表3-1。</p><p> 表3-1 波輪式全自動洗衣機基本參數(shù)</p><p> 初步選定電動機功率P為250W,洗衣轉(zhuǎn)速180r/min,脫水轉(zhuǎn)速為720r/min,則傳動比為:</p><p> i = n1/n2
28、 (3-1)</p><p> = 1370/720 =1.9</p><p> 計算功率Pca 由于載荷變動小,因此取工作情況系數(shù)KA = 1.0</p><p> = KAP (3-2)</p>&l
29、t;p><b> = 0.25kW</b></p><p> 選擇帶型 根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速為1370r/min,以及小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1 ,查表3-2和表3-3,選取dd1 = 55mm,大于V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑dmin的要求50mm。</p><p> 表3-2 V帶輪的最小基準(zhǔn)直徑</p><p> 大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2
30、為:</p><p> dd2 = idd1 (3-3)</p><p> = 1.9 × 55mm = 104.5mm</p><p> 圓整為dd2 = 106mm。</p><p><b> 驗算
31、帶的速度v</b></p><p> v =Пdd1n1/60×1000 (3-4) </p><p> =П×55×1370/60×1000 m/s</p><p> =3.95m/s </p><p> 普通V帶vmax = 25
32、~30m/s 故滿足要求。(見表3-4)。</p><p> 表3-4 V帶輪的基準(zhǔn)直徑系列(單位:mm)</p><p> 3.3.1中心距a和帶的基準(zhǔn)長度La</p><p> 0.7(d d1+d d2)<a0 <2(d d1+d d2) (3-5)</p><p> 112.7
33、<a0 <322 </p><p> 根據(jù)洗衣機箱體安裝尺寸,初取a0=140mm,基準(zhǔn)長度:</p><p> L'a= 2a0+П(d d1+d d2)/2 +(d d1-d d2)2/4a0 (3-6)</p><p>
34、=2×140+П(55+106)/2+(106-55)2/4×140 mm</p><p> =538mm </p><p> 選取和538mm相近的標(biāo)準(zhǔn)帶的長度L d為560mm,則實際中心距:</p><p> a≈a0+(La-La')/2
35、 (3-7)</p><p> =140+(560-538)/2</p><p> =151mm </p><p> 在安裝時,在結(jié)構(gòu)上要保持V帶有一定的張緊力,安裝中心距會略有所變化。</p><p> 3.
36、3.2主動輪上的包角a1</p><p> a1=180o-(d d1-d d2)/a×57.5 o (3-8)</p><p> =160.6 o>120 o </p><p> 3.3.3帶的基本參數(shù):帶的根數(shù)z長度系數(shù)KL、包角
37、系數(shù)Ka、單根V帶基本額定功率P0、單根V帶額定功率增量△P0 查表3-5、表3-6、表3-7a和表3-7b。</p><p> 表3-5 V帶的基準(zhǔn)長度系列及長度系數(shù)KL</p><p> 表3-6 包角系數(shù)Ka</p><p> 表3-7a 單根普通V帶的基本額定功率P0 (單位: kW)</p><p> 表3-
38、7b 單根普通V帶的基本額定功率增量△P0 (單位: kW)</p><p> 取KL=0.94、=0.95、P0=0.16kW、△P0=0.02kW。</p><p><b> (3-9)</b></p><p> =0.25/(0.16+0.02)×0.95×0.94</p><p&g
39、t; =1.55 </p><p><b> 取z = 2。</b></p><p> 3.3.4帶的預(yù)緊力Fa 的計算</p><p> V帶單位長度的質(zhì)量查表3-8得q = 0.06kg/m,單根V帶需要的預(yù)緊力為:</p><p>&
40、lt;b> (3-10)</b></p><p> =500×0.25×(2.5/0.95-1)/2×3.95+0.06×3.952N</p><p> =26.75N </p><p> 表3-8 V帶單位長度
41、質(zhì)量</p><p> 3.3.5帶傳動作用在軸上的力FL</p><p> FL=2Fazsin(a1/2) (3-11)</p><p> =2×26.75×2×sin(160.6/2)N=101.7N </p><p
42、> 3.4帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p> 帶輪由三部分組成:輪緣、輪轂、輪輻或腹板(聯(lián)接輪緣與輪轂)。輪緣結(jié)構(gòu)尺寸、帶輪溝槽尺寸取定。V帶帶輪按輪輻結(jié)構(gòu)不同劃分為實心、腹板、孔板和橢圓輪輻四種結(jié)構(gòu)型式。</p><p> 當(dāng)帶輪直徑dd<(5-6)r 時(r為軸半徑),可采用實心式。當(dāng)dd<300 mm時,若d2-d1<100 mm,采用腹板式;若d2-d1
43、>100 mm,采用孔板式。當(dāng)dd>300 mm時,應(yīng)采用橢圓輪輻式。如圖3-6各種型號V帶輪的輪緣寬B、輪轂孔徑d和輪轂長L的尺寸。</p><p> 帶輪應(yīng)具有足夠的剛度,無過大的鑄造內(nèi)應(yīng)力;質(zhì)量小且分布均勻,結(jié)構(gòu)工藝性好;帶輪表面應(yīng)光滑,以減少帶的磨損。V≥25m/s時帶輪應(yīng)進行動平衡。帶輪的材料采用球墨鑄鐵,帶輪的結(jié)構(gòu)形式及腹板厚度的確定可參考有關(guān)手冊。</p><p&g
44、t;<b> 圖3-6帶輪機構(gòu)</b></p><p> 第四章 行星齒輪傳動設(shè)計</p><p> 4.1行星減速器的設(shè)計</p><p> 已知洗衣轉(zhuǎn)速為180r/min,脫水轉(zhuǎn)速為720r/min。由于脫水時行星減速器中心輪與內(nèi)齒圈順時針等速旋轉(zhuǎn),故中心輪與行星架的傳動比為1,波輪與內(nèi)桶順時針等速旋轉(zhuǎn),因此由洗滌狀態(tài)來進行行星減速
45、器的設(shè)計計算。</p><p> 4.1.1洗滌狀態(tài)傳動比。洗滌輸入軸與波輪的傳動比為:</p><p> iH13=z3/z1 (4-1)</p><p> 4.1.2初選中心輪和內(nèi)齒圈齒數(shù)。洗滌時中心輪旋轉(zhuǎn),內(nèi)齒靜止,中心輪與</p
46、><p> 行星架的傳動比i按以下公式計算:</p><p> iAXB=1+zB/zA (4-2)</p><p> 初選中心輪齒數(shù)為za=19,由公式(6-28)計算得內(nèi)齒齒數(shù)zb=57。</p><p> 4.1.3計算行星輪齒數(shù)。由于洗衣機工作扭矩不大,選擇齒輪模數(shù)為1mm,
47、如選3個行星輪對稱布置,則可計算出行星齒輪齒數(shù)zx為:</p><p> zx=(zb-za)/2 (4-3)</p><p> =(63-21)/2 </p><p> =21 </p
48、><p> 最終確定中心輪齒數(shù)za=21,內(nèi)齒圈齒數(shù)zb=63,行星齒輪齒數(shù)zx為21,實際傳動比i為3,洗衣機轉(zhuǎn)速為180r/min。</p><p> 4.2行星齒輪傳動的傳動比和效率計算 </p><p> 4.2.1行星齒輪傳動比符號及角標(biāo)含義為: 1—固定件、2—主動件、3—從動件 </p><p> =1
49、-=1+/=4 (4-4)</p><p> 可得 =1-=1-=-3 </p><p><b> 輸出轉(zhuǎn)速:</b></p><p> =/=n/=1370/4=342.5r/min (4-5)</p><p
50、> 4.2.2行星齒輪傳動的效率計算</p><p> η=1-|-/(-1)* |*</p><p><b> =</b></p><p> 為a—g嚙合的損失系數(shù),為b—g嚙合的損失系數(shù),為軸承的損失系數(shù), 為總的損失系數(shù),一般取=0.025</p><p> 按=1370 r/min、=342.5r
51、/min、=-4可得</p><p> =1-|(1370-342.5)/(-4)*500|*0.025=98.125%(4-6)</p><p> 4.3行星齒輪傳動的配齒計算</p><p> 4.3.1保證多個行星輪均布裝入兩個中心輪的齒間——裝配條件</p><p> 想鄰兩個行星輪所夾的中心角=2π/</p>
52、<p> 中心輪a相應(yīng)轉(zhuǎn)過角,角必須等于中心輪a轉(zhuǎn)過個(整數(shù))齒所對的中心角,</p><p><b> 即</b></p><p> =*2π/ (4-7)</p><p> 式中2π/為中心輪a轉(zhuǎn)過一個齒(周節(jié))所對的中心角。</p><p&
53、gt; =n/=/=1+/ (4-8)</p><p> 將和代入上式,有 </p><p> 2π*//2π/=1+/ (4-9)</p><p> 經(jīng)整理后=+=(21+63)/2=42</p><p> 滿足兩中心輪的齒數(shù)和應(yīng)為行星輪數(shù)目的整數(shù)倍的裝配
54、條件。</p><p> 4.3.2保證相鄰兩行星輪的齒頂不相碰——鄰接條件</p><p> 在行星傳動中,為保證兩相鄰行星輪的齒頂不致相碰,相鄰兩行星輪的中心距應(yīng)大于兩輪齒頂圓半徑之和,如圖1—2所示</p><p><b> 圖4-1 行星齒輪</b></p><p> 可得
55、 l=2*> (4-10)</p><p> l=2*2/m*(+)*sin=39/2m</p><p><b> =d+2=17m</b></p><p><b> 滿足鄰接條件。</b></p><p> 4.4行星齒輪傳動的幾何尺寸和嚙合參數(shù)計算&l
56、t;/p><p> 按齒根彎曲強度初算齒輪模數(shù)m</p><p> 齒輪模數(shù)m的初算公式為</p><p><b> m=</b></p><p> 式中 —算數(shù)系數(shù),對于直齒輪傳動=12.1;</p><p> —嚙合齒輪副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩,N*m ; </p><
57、;p> =/=9549/n=9549×0.25/3×1370=0.5808N*m (4-11)</p><p> —使用系數(shù),由《參考文獻二》表6—7查得=1;</p><p> —綜合系數(shù),由《參考文獻二》表6—5查得=2;</p><p> —計算彎曲強度的行星輪間載荷分布不均勻系數(shù),由《參考文獻二》公式6—5得
58、=1.85;</p><p> —小齒輪齒形系數(shù),圖6—22可得=3.15;,</p><p> —齒輪副中小齒輪齒數(shù),==21;</p><p> —試驗齒輪彎曲疲勞極限,按由《參考文獻二》圖6—26~6—30選取=120</p><p><b> 所以 </b></p><p>
59、 =0.821 (4-12) </p><p><b> 取m=0.9</b></p><p> 4.4.1分度圓直徑d</p><p> =m*=0.9×21=18.9mm
60、 (4-13)</p><p> =m*=0.9×21=18.9mm (4-14)</p><p> =m*=0.9×63=56.7mm (4-15)</p><p> 4.4.2 齒頂圓直徑</p><p> 齒頂高:外嚙合
61、=*m=m=0.9</p><p> 內(nèi)嚙合=(-△)*m=(1-7.55/)*m=0.792 </p><p> =+2=18.9+1.8=20.7mm (4-16)</p><p> =+2=218.9+1.8=20.7mm (4-17)</p><p> =
62、-2=56.7-1.584=55.116mm (4-18)</p><p> 4.4.3齒根圓直徑</p><p> 齒根高=(+)*m=1.25m=1.125</p><p> =-2=18.9-2.25=16.65mm (4-19)</p><p> =-2=18.9-2.25
63、=16.65mm (4-20)</p><p> =+2=56.7+2.25=58.95m (4-21)</p><p><b> 4.4.4齒寬b</b></p><p> 《參考三》表8—19選取=1</p><p> =*=1×18.9=18.
64、9mm (4-22)</p><p> =+5=18.9+5=23.9mm (4-23)</p><p> =18.9+(5-10)=13.5-5=13.9mm (4-24)</p><p><b> 4.4.5中心距a</b><
65、/p><p> 對于不變位或高變位的嚙合傳動,因其節(jié)圓與分度圓相重合,則嚙合齒輪副的中心距為: </p><p> 1、a—g為外嚙合齒輪副</p><p> =m/2(+)=0.9/2×(21+21)=18.9mm (4-25)</p><p> 2、b—g為內(nèi)嚙合齒輪副</p><p&g
66、t; =m/2(+)=0.9/2×(63-21)=18.9mm (4-26)</p><p> 4.5行星齒輪傳動強度計算及校核</p><p> 4.5.1行星齒輪彎曲強度計算及校核</p><p> ?。?)選擇齒輪材料及精度等級</p><p> 中心輪a選選用45鋼正火,硬度為162~217HBS,選
67、8級精度,要求齒面粗糙度1.6</p><p> 行星輪g、內(nèi)齒圈b選用聚甲醛(一般機械結(jié)構(gòu)零件,硬度大,強度、鋼性、韌性等性能突出,吸水性小,尺寸穩(wěn)定,可用作齒輪、凸輪、軸承材料)選8級精度,要求齒面粗糙度3.2。</p><p><b> ?。?)轉(zhuǎn)矩</b></p><p> =/=9549/n=9549×0.25/3
68、15;1370=0.5808N*m=580.8N*mm (4-27)</p><p> ?。?)按齒根彎曲疲勞強度校核</p><p> 由《參考文獻三》式8—24得出 如【】則校核合格。</p><p><b> ?。?)齒形系數(shù)</b></p><p> 由《參考文獻三》表8—12得=3.15,=2.7
69、,=2.29;</p><p><b> ?。?)應(yīng)力修正系數(shù)</b></p><p> 由《參考文獻三》表8—13得=1.49,=1.58,=1.74;</p><p><b> ?。?)許用彎曲應(yīng)力</b></p><p> 由《參考文獻三》圖8—24得=180MPa,=160MPa ;&l
70、t;/p><p> 由表8—9得=1.3 由圖8—25得==1;</p><p> 由《參考文獻三》式8—14可得</p><p> =*/=180/1.3=138MPa</p><p> =*/=160/1.3=123.077MPa</p><p> =2K/b*=(2×1.1×298.
71、4/13.5××15)×3.15×1.49=16.34Mpa< =138MPa (4-28)</p><p> =*/=18.78×2.7×1.587/3.15×1.74=162.72<=123.077MPa 齒根彎曲疲勞強度校核合格。</p>&l
72、t;p> 4.5.2齒輪齒面強度的計算及校核</p><p><b> (1)齒面接觸應(yīng)力</b></p><p><b> =</b></p><p><b> =</b></p><p><b> =</b></p>&l
73、t;p> (2)許用接觸應(yīng)力為</p><p> 許用接觸應(yīng)力可按下式計算,即</p><p><b> =*</b></p><p><b> ?。?)強度條件</b></p><p> 校核齒面接觸應(yīng)力的強度條件:大小齒輪的計算接觸應(yīng)力中的較大值均應(yīng)不大于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力為,即
74、 </p><p> 或者校核齒輪的安全系數(shù):大、小齒輪接觸安全系數(shù)值應(yīng)分別大于其對應(yīng)的最小安全系數(shù),即 ></p><p> 查《參考文獻二》表6—11可得 =1.3</p><p> 所以 >1.3</p><p&
75、gt; 4.5.3有關(guān)系數(shù)和接觸疲勞極限</p><p><b> (1)使用系數(shù)</b></p><p> 查《參考文獻二》表6—7 選取=1</p><p><b> ?。?)動載荷系數(shù)</b></p><p> 查《參考文獻二》圖6—6可得=1.02</p><p&
76、gt; ?。?)齒向載荷分布系數(shù)</p><p> 對于接觸情況良好的齒輪副可取=1</p><p> ?。?)齒間載荷分配系數(shù)、</p><p> 由《參考文獻二》表6—9查得 ==1.1 ==1.2</p><p> (5)行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)</p><p> 由《參考文獻二》式7—13
77、得=1+0.5(-1)</p><p> 由《參考文獻二》圖7—19 得=1.5 </p><p> 所以 =1+0.5(-1)=1+0.5×(1.5-1)=1.25</p><p> 仿上 =1.75</p><p><b> ?。?)節(jié)點區(qū)域系數(shù)</b></p><
78、p> 由《參考文獻二》圖6—9查得=2.06</p><p><b> (7)彈性系數(shù)</b></p><p> 由《參考文獻二》表6—10查得=1.605</p><p><b> ?。?)重合度系數(shù)</b></p><p> 由《參考文獻二》圖6—10查得=0.82</p&g
79、t;<p><b> ?。?)螺旋角系數(shù)</b></p><p><b> ==1</b></p><p> ?。?0)試驗齒的接觸疲勞極限</p><p> 由《參考文獻二》圖6—11~圖6—15查得 =520Mpa</p><p> (11)最小安全系數(shù)、</p>
80、;<p> 由《參考文獻二》表6-11可得=1.5、=2</p><p> (12)接觸強度計算的壽命系數(shù)</p><p> 由《參考文獻二》圖6—11查得 =1.38</p><p> ?。?3)潤滑油膜影響系數(shù)、、</p><p> 由《參考文獻二》圖6—17、圖6—18、圖6—19查得=0.9、=0.952、=0
81、.82</p><p> ?。?4)齒面工作硬化系數(shù)由《參考文獻二》圖6—20查得 =1.2</p><p> ?。?5)接觸強度計算的尺寸系數(shù)</p><p> 由《參考文獻二》圖6—21查得 =1</p><p><b> 所以 </b></p><p> ==2.95
82、 (4-29)</p><p> ==2.95×=3.5 ==2.95×=4.32 (4-30)</p><p> =*=520/1.3×1.38×0.9×0.95×0.82×1.2=464.4
83、 (4-31)</p><p> 所以 齒面接觸校核合格</p><p> 4.6行星齒輪傳動的受力分析</p><p> 在行星齒輪傳動中由于其行星輪的數(shù)目通常大于1,即>1,且均勻?qū)ΨQ地分布于中心輪之間;所以在2H—K型行星傳動中,各基本構(gòu)件(中心輪a、b和轉(zhuǎn)臂H)對傳動主軸上的軸承所作用的總徑向力
84、等于零。因此,為了簡便起見,本設(shè)計在行星齒輪傳動的受力分析圖中均未繪出各構(gòu)件的徑向力,且用一條垂直線表示一個構(gòu)件,同時用符號F代表切向力。</p><p> =/=9549/n=9549×0.25/3×1370=0.5808N*m (4-32)</p><p> 可得 =*=1.7424 N*m</p><p> 式中
85、 —中心輪所傳遞的轉(zhuǎn)矩,N*m;</p><p> —輸入件所傳遞的名義功率,kw;</p><p><b> 圖5-2傳動簡圖</b></p><p> ?。╝)傳動簡圖 (b)構(gòu)件的受力分析</p><p> 按照上述提示進行受力分析計算,則可得行星輪g作用
86、于中心輪a的切向力為 =2000/=2000/=2000×0.5808/18.9=61.5N (4-33)</p><p> 而行星輪g上所受的三個切向力為</p><p> 中心輪a作用與行星輪g的切向力為</p><p> =-=-2000/=-61.5N </p><p> 內(nèi)齒輪作用于行星輪g
87、的切向力為</p><p> ==-2000/=-61.5N </p><p> 轉(zhuǎn)臂H作用于行星輪g的切向力為</p><p> =-2=-4000/=-123N </p><p> 轉(zhuǎn)臂H上所的作用力為</p><p> =-2=-4000/=-123N </p><p> 轉(zhuǎn)臂
88、H上所的力矩為 </p><p> ==-4000/*=-4000×1.7424/18.9×18.9=-6969.0 N*m (4-34)</p><p> 在內(nèi)齒輪b上所受的切向力為</p><p> =-=2000/=61.5N (4-35)</p>&
89、lt;p> 在內(nèi)齒輪b上所受的力矩為</p><p> =/2000=/=1.7424×18.9/18.9=1.7424 N*m (4-36)</p><p> 式中 —中心輪a的節(jié)圓直徑,㎜</p><p> —內(nèi)齒輪b的節(jié)圓直徑,㎜</p><p> —轉(zhuǎn)臂H的回轉(zhuǎn)半徑,㎜</p>
90、<p> 根據(jù)《參考文獻二》式(6—37)得</p><p> -/=1/=1/1-=1/1+P</p><p><b> 轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)矩為</b></p><p> =-*(1+P)= -1.7424×(1+3)=-6.889 N*m</p><p><b> 仿上</b
91、></p><p> -/=1/=1/1-=p/1+P</p><p> 內(nèi)齒輪b所傳遞的轉(zhuǎn)矩,</p><p> =-p/1+p*=-3/4×(-6.889)=5.167 N*m</p><p> 第五章 行星輪架與輸出軸間齒輪傳動的設(shè)計</p><p> 已知:傳遞功率P=150w,齒輪軸
92、轉(zhuǎn)速n=1600r/min,傳動比i=5.2,載荷平穩(wěn)。使用壽命10年,單班制工作。 </p><p> 5.1輪材料及精度等級</p><p> 行星輪架內(nèi)齒圈選用45鋼調(diào)質(zhì),硬度為220~250HBS,齒輪軸選用45鋼正火,硬度為170~210HBS,選用8級精度,要求齒面粗糙度3.2~6.3。</p><p> 5.2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計</p
93、><p> 因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪,可應(yīng)用《參考文獻四》式10—22求出值。確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)。</p><p><b> 5.2.1轉(zhuǎn)矩</b></p><p> = =/=9549/n=9549×0.25/3×1370=0.5808N*m (5-1)</p><p><b>
94、 5.2.2荷系數(shù)K</b></p><p> 查《參考文獻四》表10—11 取K=1.1</p><p> 5.2.3齒數(shù)和齒寬系數(shù)</p><p> 行星輪架內(nèi)齒圈齒數(shù)取11,則齒輪軸外齒面齒數(shù)=11。因單級齒輪傳動為對稱布置,而齒輪齒面又為軟齒面,由《參考文獻四》表10—20選取=1。</p><p> 5.2.4
95、許用接觸應(yīng)力 </p><p> 由《參考文獻四》圖10—24查得 =560Mpa, =530 Mpa</p><p> 由《參考文獻四》表10—10查得 =1</p><p> 由《參考文獻四》圖10—27可得==1.05。</p><p> 由《參考文獻四》式10—13可得<
96、;/p><p> =/=1.05×560/1=588Mpa</p><p> =/=1.05×530/1=556.5Mpa</p><p> 5.3按齒根彎曲疲勞強度計算</p><p> 由《參考文獻四》式10—24得出,如則校核合格。</p><p> 確定有關(guān)系數(shù)與參數(shù):</p&g
97、t;<p><b> 5.3.1齒形系數(shù)</b></p><p> 由《參考文獻四》表10—13查得 ==3.63 </p><p> 5.3.2應(yīng)力修正系數(shù)</p><p> 由《參考文獻四》表10—14查得 ==1.41</p><p> 5.3.3許用彎曲應(yīng)力</p><
98、p> 由《參考文獻四》圖10—25查得 =210Mpa, =190Mpa</p><p> 由《參考文獻四》表10—10查得 =1.3</p><p> 由《參考文獻四》圖10—26查得 ==1</p><p> 由《參考文獻四》式10—14可得 </p><p> =/=210/1.3=162Mpa</p>
99、;<p> =/=190/1.3=146Mpa</p><p><b> 故 =0.58</b></p><p><b> (5-2)</b></p><p> =2K/b=×3.63×1.41=27.77MPa<=162Mpa</p><p>&l
100、t;b> (5-3)</b></p><p> =/=27.77MPa<=146Mpa (5-4)</p><p> 齒根彎曲強度校核合格。</p><p> 由《參考文獻四》表10—3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=1</p><p><b> 5.4主要尺寸計算</b&g
101、t;</p><p> ==mz=1×11mm=11mm</p><p> ===1×11mm=11mm</p><p> a=1/2m(+)=1/2×1×(11+11)mm=11mm</p><p> 5.5驗算齒輪的圓周速度v</p><p> v=/60×
102、;1000=×11×1370/60×1000=0.788m/s (5-5)</p><p> 由《參考文獻四》表10—22,可知選用8級精度是合適的。</p><p> 第六章 行星輪系減速器齒輪輸入輸出軸的設(shè)計</p><p> 6.1減速器輸入軸的設(shè)計</p><p> 6.1.1選擇軸的
103、材料,確定許用應(yīng)力</p><p> 由已知條件 選用45號鋼,并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理,由《參考文獻四》表14—4查得強度極限=650MPa,再由表14—2得許用彎曲應(yīng)力=60MPa</p><p> 6.1.2按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑</p><p> 根據(jù)《參考文獻四》表14—1 得C=118~107。又由式14—2得</p><p> d=(1
104、18~107)=6.69~6.07</p><p><b> 取直徑=8.5mm</b></p><p> 6.1.3確定各軸段的直徑</p><p> 軸段1(外端)直徑最少=8.5mm,</p><p> 考慮到軸在整個減速離合器中的安裝所必須滿足的條件,初定:=9.7mm, =10mm,</p>
105、;<p> =11mm, =11.5mm, =12mm, =15.42mm, =18mm。</p><p> 6.1.4確定各軸段的長度</p><p> 齒輪輪廓寬度為20.5mm,為保證達(dá)到軸于行星齒輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個減速離合器中所必須滿足的安裝條件,初定:L=107mm, =3.3mm, =2mm, =44.2mm, =4mm, =
106、18.5mm, =1.5mm, =16.3mm。</p><p> 按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖:</p><p> 圖6-1 輸入軸簡圖</p><p><b> 5.校核軸</b></p><p><b> a、受力分析圖</b></p><p> 圖6-2
107、 受力分析</p><p> 水平面彎矩圖 (b)垂直面內(nèi)的彎矩圖 (c)合成彎矩圖 (d)轉(zhuǎn)矩圖</p><p> 圓周力:==2×580.8/18.9=61.5N </p><p> 徑向力:==61.5×tan=22.4N</p><p> 法向力:=/cos=61.5/ cos=65.4N</p
108、><p> b、作水平面內(nèi)彎矩圖(7-2a)。支點反力為: =/2=30.75N</p><p> 彎矩為:=30.75×77.95/2=1198.5</p><p> =30.75×29.05/2=446.6 </p><p> c、作垂直面內(nèi)的彎矩圖(7-2b),支點反力為:=/2=11.2N</p>
109、<p> 彎矩為:=11.2×77.95/2=436.7</p><p> =11.2×29.05/2=162.7</p><p> d、作合成彎矩圖(7-2c):===1275.6 </p><p><b> ===475.3 </b></p><p> e、作轉(zhuǎn)矩圖(7-2
110、d):</p><p> T=9549/n=9549×0.25/1370=1742.4 </p><p><b> f、求當(dāng)量彎矩</b></p><p><b> ===1649.3</b></p><p><b> ==1148.4</b></p&g
111、t;<p><b> g、校核強度</b></p><p> =/W=1649.3/0.1=1649.3/0.1×=9.54Mpa</p><p> =/W=1148.4/0.1=1148.4/0.1×=8.63Mpa</p><p> 所以 滿足=60Mpa的條件,故設(shè)計的軸有足夠的強度,并有一定裕
112、量。</p><p> 6.2行星輪系減速器齒輪輸出軸的設(shè)計</p><p> 1、選擇軸的材料,確定許用應(yīng)力</p><p> 由已知條件: 齒輪軸選用45鋼正火,由《參考文獻四》表14—4查得強度極限=600MPa,再由表14—2得許用彎曲應(yīng)力=55MPa</p><p> 2、按扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑</p><
113、p> ==0.25×98.125%=0.2453kw</p><p> 根據(jù)《參考文獻四》表14—1 得C=118~107。又由式14—2得 </p><p> d=(118~107)=6.65~6.03d</p><p><b> 取直徑=8.9mm</b></p><p> 3、確定各軸段的
114、直徑</p><p> 軸段1(外端)直徑最少=8.9m</p><p> 考慮到軸在整個減速離合器中的安裝所必須滿足的條件,初定:=12mm,</p><p> ==11.3mm, == =12mm。</p><p> 4、確定各軸段的長度</p><p> 齒輪輪廓寬度為20.5mm,為保證達(dá)到軸于行星齒
115、輪安裝的技術(shù)要求及軸在整個減速離合器中所必須滿足的安裝條件,初定:L=136.5mm, =19.2mm, =1.1mm, =74.5mm, =1.5mm, =15.8mm, =1.2mm, =23.2mm。</p><p> 按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖:見圖6-3</p><p><b> 5、校核軸:</b></p><p>
116、; a、受力分析圖 見圖 </p><p> 圖6-4 受力分析圖</p><p> (a)水平面內(nèi)彎矩圖 (b)垂直面內(nèi)的彎矩圖 (c)合成彎矩圖 (d)轉(zhuǎn)矩圖</p><p> 圓周力:==2×580.8/11=105.6N</p><p> 徑向力:==105.6×tan=38.4N</p&
117、gt;<p> 法向力:=/cos=105.6/ cos=112.3N</p><p> b、作水平面內(nèi)彎矩圖(7-4a)。支點反力為: =/2=52.8N</p><p> 彎矩為:=52.8×68.25/2=1801.8</p><p> =52.8×33.05/2=871</p><p>
118、c、作垂直面內(nèi)的彎矩圖(7-4b),支點反力為:=/2=19.2N</p><p> 彎矩為:=19.2×68.25/2=655.2 </p><p> =19.2×33.05/2=317.28 </p><p> d、作合成彎矩圖(7-4c):===1917.2</p><p><b> ===926.
119、9 </b></p><p> e、作轉(zhuǎn)矩圖(7-4d):</p><p> T= -=*(1+P)= 1.7424×(1+3)=696.96N*mm</p><p><b> f、求當(dāng)量彎矩</b></p><p> ===1962.2 Nmm</p><p>&l
120、t;b> ==1016Nmm</b></p><p><b> g、校核強度</b></p><p> =/W=1962.2/0.1=1962.2/0.1×=11.35Mpa</p><p> =/W=1016/0.1=1016/0.1×= 5.88Mpa</p><p>
121、 所以 滿足=55Mpa的條件,故設(shè)計的軸有足夠的強度,并有一定裕量。</p><p><b> 第七章 總結(jié)</b></p><p> 經(jīng)過三個多月的努力,洗衣機相互運動結(jié)構(gòu)的設(shè)計論文終于完成了。在整個的設(shè)計過程中,我主要進行了全自動洗衣機傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、傳動系統(tǒng)的組成、電機參數(shù)的選擇、減速離合器的設(shè)計;并掌握機械傳動系統(tǒng)設(shè)計計算、傳動方案的設(shè)計、基本參數(shù)的選
122、擇、V帶傳動的設(shè)計計算、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計、行星減速器的設(shè)計。在寫作過程中,也碰到了很多難處,尤其是對V帶傳動方面,所以針對V帶傳動查閱了很多資料,并做了很詳細(xì)的設(shè)計和計算,加深自身V帶傳動的理解。從最初剛寫論文時的認(rèn)識到最后能夠?qū)υ撛O(shè)計有深刻的認(rèn)識,我體會到實踐對于學(xué)習(xí)的重要性,以前只是明白理論,沒有經(jīng)過實踐考察,對知識的理解不夠明確,通過這次的畢業(yè)設(shè)計,真正做到理論實際相結(jié)合。</p><p> 總之,通過畢業(yè)
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