báo cáo thiết kế hệ thống cơ điện tử thiết kế máy giặt dân dụng

THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Lời nói đầu
thống cơ đ n tử n
ng
ng
ng c ơng n đ
cơ
M n c “T
thống cơ đ n tử”
n cg
c
n
nc
ống
c c n
c c nhiều n c n
Nguyên lý máy,
kỹ thuậ đ ều khi n tự đ ng đ ng lực h c đ ều khi n, đ ều khi n
đ ng
g p cho sinh viên có th tổng hợp ki n th c về c c n ực cơ
đ n,
lập trình... c n c
c
đ n và luận ăn ố ng
n
T

T ng g

nc
n c nhóm
đ ợc g
n
máy giặt dân
d ng, m t sản ph đã q q n
c trong cu c sống hàng ngày. T ng q
n
đ n
i ựg
đ ận n c
Nguyễn Tấn Ti n, chúng
đã
n
n đ ợc đề
đ ợc giao
đ
nđ
n đ
g nc
n n n ng q
n
ng
n
n ng
nc n
n cả ơn n ng
n đ ng g c c c
ng
n

Nhóm sinh viên

1


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

MÔN HỌC : THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ ĐIỆN TỬ
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

G

n

ng dẫn : PGS.TS Nguyễn Tấn Tiến

Sinh viên thực hi n:
Nguyễn Văn Phi

21002373

Hồng Triệu Phú

21002416

Phạm Anh Quân

21002626

Phạm Trường Sơn

21002773

2


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

I. TỔNG QUAN VỀ MÁY GIẶT
1. NGUYÊN LÝ CỦA MÁY GIẶT.
- Lực ma sát cơ khí làm cho đồ vật giặt bị đảo lên, biến dạng đi và như vậy dung
dịch giặt dễ di chuyển trong sợi vải, chà sát lên đồ vật do đó phát huy hết tác dụng
của nó là làm chất bẩn rời khỏi đồ vật giặt.
- Nguyên lí cơ bản về tẩy bẩn của máy giặt là mô phỏng việc giặt bằng tay mà phát
triển lên, tức là qua các bước đảo đồ vật giặt trong chậu giặt, xát, vò chải trong
nước và dưới tác dụng hoạt hoá bề mặt của dung dịch giặt làm cho vết bẩn trên đồ
vật mất đi.
2. LỊCH SỬ HÌNH THÀNH MÁY GIẶT
- Máy giặt đầu tiên xuất hiện từ thế kỷ XVII. Tất nhiên, nó không có chút gì giống
với máy giặt mà chúng ta sử dụng ngày nay, ngoại trừ cùng một mục đích, giặt
quần áo dơ. Chính xác hơn, các bằng sáng chế đầu tiên thuộc về máy giặt và vắt
("Washing and Wringing Machines") được chế tạo vào năm 1691, tại Anh. Ngoài
ra, bản thiết kế của loại máy giặt này lần đầu tiên xuất hiện trong năm 1752 trong
một tạp chí của Anh “The Gentlemen's Magazine”.

Hình 1. Máy giặt năm 1860.
-

-

Vào năm 1851, James King thiết kế máy giặt hiện đại đầu tiên. Máy giặt sử dụng
một thiết bị trống. Máy giặt King vẫn cần điện cầm tay. Tuy nhiên, phát minh của
ông là một bước đi đúng hướng đối với một máy giặt máy.
Trong thế kỷ 19, hai cải tiến lớn đã được thực hiện với máy giặt từ James
King. Vào năm 1858, Hamilton Smith tạo ra máy giặt tự quay đầu tiên. Gần 20
năm sau, William Blackstone tạo ra máy giặt chạy bằng máy đầu tiên và ông đã
trình bày sáng tạo của mình với vợ mình như một món quà sinh nhật. Hai phát
minh này là bước đầu để tạo nên máy giặt hiện đại như ngày nay.

3


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Đến năm 1908, Alva J. Fisher người Mỹ đã tạo ra máy giặt chạy bằng điện đầu
tiên. Các thiết kế của Fisher từ máy giặt trước đây là động cơ điện Fisher cài đặt
trong máy.
3. CÁC PHƯƠNG PHÁP GIẶT.
-

Hiện nay có 2 phương pháp giặt phổ biến : giặt nước và giặt khô
a. Giặt nước.
Qu n

+ N c + Hóa chất giặ n
vắ
N c đ ợc thải b .

c

Máy giặ n

c. Sau giặt, máy xả, qu n

đ ợc

 Ư
 N
-

đ m:
Dung môi nước dễ tìm,an toàn.
Cấu tạo thiết bị và quá trình vận hành đơn giản hơn giặt khô.
Thông dụng với các loại vải thông thường.
ợc đ m :
Không giữ được chất lượng ban đầu khi giặt các loại vải đặc biệt như: làm co rút
vải (chất liệu chứa các sợi được làm từ lông), làm mất các nếp trên vải.
b. Giặt khô
Qu n
+ ng
(P c H
c
n …) + H c ất giặt khô
Máy giặt khô. Sau

giặt, máy xả, vắt và sấy khô qu n áo. Dung
đ ợc tách chất b n c ng cất hoặc qua b
phận l c đ thu h i dung môi s ch tái sử d ng.
 Ư đ m:
- Là một phương phá p giặt tẩy lý tưởng các loại vết bẩn như chất béo, dầu mỡ…
với hiệu quả cao và không làm bạc màu, mất nếp trên đồ vải như khi giặt nước.
- Dung môi có thể tái sử dụng.
- Có thể giặt được những loại vải đặc biệt: Loại vải nhạy cảm với nước, vấn đề corút vải (như vải bông,len,..).
 N ợc đ m :
- Cấu tạo thiết bị và quá trình vận hành lại phức tạp.
- Sử dụng dung môi độc hại là Perc có thể gây hại cho con người.
 P ơng
g ặ n c c cơ cấu vận n
đơn g ản, thích hợp v i các lo i vải
ng
ng. Do vậy chúng ta sử d ng
ơng
g ặ n c.
4. CÁC KIỂU MÁY GIẶT
a. Lồng đứng: là loại có nắp mở rộng, máy giặt lồng đứng phù hợp với gia đình có vị trí
đặt máy chật hẹp.

4


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Hình 2. Máy giặt lồng đứng

 Ư đ m:
- Thuận tiện cho thao tác người sử dụng.
- Giá thành máy không cao.
- Máy giặt lồng đứng phù hợp với gia đình có vị trí đặt máy chật hẹp.
 N ợc đ m :
- Tiêu thụ nhiều nước, tiếng ồn lớn.
- Cần phải hòa tan bột giặt trước khi cho vào máy giặt.
b. Lồng ngang : Cấu tạo của máy giặt lồng ngang phù hợp với những gia đình có vị trí
đặt máy rộng, thuận tiện cho cánh cổng mở/đóng.

Hình 3. Máy giặt lồng ngang

5


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

 Ư đ m:
- Tiết kiệm nước,bột giặt,
- Giảm thiểu tiếng ồn, có hệ thống cân bằng và tự vận hành tiếp tục khi đột ngột mất
điện.
- Có thể bỏ trực tiếp bột giặt vào không cần hòa tan trước.
 N ợc đ m :
- Kết cấu phức tạp, độ giặt sạch thấp.
- Giá thành cao.
5. CÁC KIỂU TRUYỀN ĐỘNG
- Dựa trên hệ thống truyền động ta phân làm 2 loại : truyền động gián tiếp và truyền
động trực tiếp

- Hiện nay hầu hết các gia đình đều sử dụng loại máy giặt truyền động bằng dây
curoa mà ít dùng đến máy giặt truyền động trực tiếp.
a. Máy giặt truyển động trực tiếp
-

Là kết hợp động cơ của máy giặt, đai truyền động (dây cuaroa) và puli vào thành
một bộ máy duy nhất, yên tĩnh và chắc chắn gắn trực tiếp vào tang trống (thùng
giặt).

-

Máy giặt với bộ truyền động trực tiếp không sử dụng dây cua roa làm trung gian
để truyền sự chuyển động từ động cơ sang tang trống mà truyền trực tiếp sang
thùng giặt, giúp giảm độ rung ồn, tiết kiệm điện năng trong khi hiệu suất vẫn đạt
mức tối ưu. Ngoài ra, với máy giặt truyền động trực tiếp tốc độ vòng quay cũng
cao hơn do có một hệ thống đồng nhất ổn định nên thời gian phơi sấy của quần áo
giảm đáng kể.

Hình 4. Máy giặt truyền động trực tiếp
b. Máy giặt truyền động gián tiếp:

6


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

-

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Hoạt động kém trơn tru hơn do phải chịu thêm sự hoạt động của dây cuaroa và
puli cùng với động cơ và thùng giặt. Đây cũng chính là nguyên nhân gây ra nhiều
tiếng ồn khó chịu do lực ma sát cũng như hao tổn điện năng do nhiều thiết bị được
vận hành cùng lúc.Hơn nữa máy giặt có càng nhiều thiết bị hoạt động thì nguy cơ
hỏng hóc, hao mòn động cơ càng cao, chẳng hạn như dây cuaroa sẽ đảo, chổi than
bị mòn… và như vậy sẽ phát sinh nhiều chi phí sửa chữa, không đảm bảo về mặt
kinh tế cho người sử dụng.

Hình 5. Máy giặt truyền động gián tiếp.
6. PHÂN LOẠI DỰA TRÊN CÁCH GIẶT
a. Máy giặt kiểu mâm giặt có cánh
- Máy giặt mà ở dưới đáy thùng giặt có đặt một mâm giặt có cánh lồi lên. Khi mâm
giặt quay, dung dịch giặt trong thùng bị các cánh khuấy lên nên gọi là máy giặt
kiểu luồng nước xoáy.
 Ưu điểm: là thời gian ngắn, hiệu suất giặt sạch cao, có thể điều chỉnh mức nước giặt,
có nhiều chủng loại thích hợp với việc giặt các loại sợi vải sợi bông, lanh và sợi tổng
hợp.
 Nhược điểm: là dễ làm cho đồ vật giặt bị xoắn lại với nhau ảnh hưởng đến tính đồng
đều trong khi giặt, hệ số mài mòn đồ vật giặt cũng cao hơn.

7


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Hình 6. Máy giặt kiểu mâm giặt có cánh
b. Máy giặt kiểu thùng quay ngang
- Là một thiết bị mà thùng trong là một trụ tròn nằm ngang, trong thùng có 3-4

đường gân nổi. Khi quay theo tâm trục, thùng sẽ kéo đồ vật giặt cùng quay và đảo
đi đảo lại theo chu kỳ trong thùng giặt để đạt mục đích giặt sạch.
 Ưu điểm của hai loại máy giặt này là động tác vò tương đối nhẹ nhàng nên ít mài
mòn vật giặt, đỡ tốn nước và bột giặt hơn, mức độ tự động hoá của máy giặt cao hơn.
 Nhược điểm là thời gian giặt dài hơn, kết cấu phức tạp hơn, độ giặt sạch thấp hơn,
dùng điện nhiều hơn (nhất là loại máy có trang bị bộ gia nhiệt nước giặt), giá thành
cũng cao hơn.

Hình 7. Máy giặt kiểu thùng quay ngang
Máy giặt kiểu trụ khuấy
- Là loại máy giặt mà trên trụ khuấy có cố định các cánh khuấy. Khi động cơ điện
qua truyền động quay cánh khuấy theo chiều thuận, nghịch thì đồ vật giặt trong
nước giặt sẽ không ngừng bị khuấy động.
 Ưu điểm của loại máy này là đồ vật giặt không bị xoắn vào nhau, giặt tương đối đều,
ít bị mài mòn, dung tích giặt đều có thể lớn (đến 8kg).
 Nhược điểm: thời gian dài, kết cấu tương đối phức tạp, giá thành cao.
c.

d.

Hình 8. Mâm giặt kiểu trụ khuấy
Máy giặt kiểu phun nước

8


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Mâm giặt của máy giặt kiểu phun nước được lắp ở bên nách thùng. Sau khi khởi
động, động cơ điện, mâm quay sẽ sinh ra một luồng nước mạnh và phun lên đồ vật
giặt, để tẩy cọ cho sạch.
e. Máy giặt kiểu rung
- Trong máy giặt kiểu rung không có mâm quay cũng không có động cơ quay.
Trong thùng giặt lắp một đầu giặt. Đầu giặt này nối với một cuộn dây điện từ. Khi
giặt, cuộn dây điện từ làm cho đầu giặt rung, tần số rung lên đến 25000 lần/s. Đồ
vật giặt cũng sẽ rung theo trong nước, va đập vào thành thùng và nước tạo nên
hiệu quả giặt, ngoài ra nước giặt dưới tác dụng của đầu từ sẽ tạo nên lực xung kích
lên đồ vật giặt làm cho vật giặt thêm sạch.
f. Máy giặt kiểu siêu âm
- Trong máy giặt kiểu siêu âm có lắp một bộ phát sóng siêu âm. Khi sóng siêu âm (
tần số trên 25 000 hz) vào nước thì làm cho những bọt khí nhỏ trong nước theo tần
số siêu âm co giãn, bọt khí khi bị ép thì vỡ ra sinh ra áp suất rất lớn, khi giãn nở
nhanh sẽ sinh ra chân không cục bộ làm cho chất bẩn trên đồ vật giặt rã ra đồng
thời các vi khuẩn trên đồ vật giặt cũng chết theo. Loại máy giặt này có hiệu quả
giặt tương đối cao.
-

9


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

II.

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

ĐẶT VẤN ĐỀ

1. MỤC ĐÍCH
Thiết kế một hệ thống tự động giặt quần áo qua ba quá trình giặt, giũ, vắt với các thông số cho
trước là:
-

Khối lượng giặt : 7 kg
Quy trình giặt: ngâm, giặt, giũ, vắt.
Tốc độ vắt: 1400 vòng/phút

V
ng đò
i cao về chấ ợng giặt, công suất giặ cũng n đ n đ
ng đ ng trong quá
trình giặ
đ đ đơn g ản, ta ch n máy giặt l ng đ ng ki u mâm giặt có cánh, ki u truyền
đ ng gián ti p.
Hiện nay có rất nhiều thuật toán điều khiển được các nhà nghiên cứu sử dụng để giải quyết bài
toán cân bằng như: điều khiển PLC, bộ điều khiển máy giặt ứng dụng vi xử lý… Và trong đó
thuật toán điều khiển máy giặt ứng dụng vi xử lý được sử dụng khá phổ biến.
2. CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
a. Về cách truyền động
PHƯƠNG ÁN 1: truyền đ ng đ
 Ưu điểm:
- Truyền động giữa hai trục cách xa nhau
- Ngăn cản sự phá vỡ các chi tiết máy khi quá tải (trượt)
- Làm việc êm
- Giá thành rẻ
 Nhược điểm:
- Kích thướt lớn hơn so với các bộ truyền cùng công suất.
- Tỷ số truyền không ổn định

- Lực tác dụng lên trục và ổ lớn
PHƯƠNG ÁN 2: truyền đ ng xích.
 Ưu điểm:
- Kích thước nhỏ, khả năng tải lớn.
- Tỷ số truyền ổn định.
- Hiệu suất cao.
- Tuổi thọ cao.
 Nhược điểm:
- Chế tạo phức tạp, yêu cầu cao về độ chính xác.

10


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

-

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Làm việc ồn ở vận tốc cao.
Có thể phá vở các kết cấu khi quá tải.

PHƯƠNG ÁN 3: truyền đ ng

n

ăng

Ưu điểm và nhược điểm: giống như bộ truyền xích, tuy nhiên bộ truyền bánh răng có kích thước
nhỏ hơn.

 Do ho đ ng c a máy giặt không yêu c u cao về đ chính xác c a tỷ số truyền. Mặt
khác, khi ho đ ng máy giặt c n giả đ ợc đ
ng đ ng, ti ng n đ ng th i khi quá tải
c n đảm bảo an toàn cho các chi ti
đ
c n truyền đ ng bằng đ
b. Về điều khiển
PHƯƠNG ÁN 1: sử d ng b đ ều khi n PLC
 Ưu điểm:
- Phần cứng gọn nhẹ, thiết kế chắc chắn, độ ổn định cao.
- Khả năng mở rộng thông số đầu vào/ra đơn giản.
- Lập trình và sửa đổi đơn giản.
- Dễ giám sát và phát hiện lỗi.
 Nhược điểm:
- Cần tích hợp giao diện người-máy.
- Kiến trúc đóng kính, khó tích hợp sản phẩm ngoài.
- Khả năng xử lý yếu.
PHƯƠNG ÁN 2: sử d ng

đ ều khi n 8051

 Ưu điểm:
- Tích hợp nhiều modun ngoại vi tích hợp sẵn: PWM,ADC…dễ dàng lập trình điều
khiển ít bị nhiễu, bộ nhớ chương trình lớn từ 512 word đến 32K word
- Tốc độ xử lý cao.
- Giá thành rẻ hơn so với PIC và PLC
- Lập trình tương đối dễ dàng.
 Nhược điểm:
- Làm việc không ổn định.
PHƯƠNG ÁN 3: sử d ng PIC

Ưu điểm: tương tự như 8051, tuy nhiên khả năng làm việc ổn định, tốc độ xử lý nhanh hơn.
 Vì nh ng
đ
n
ốc đ xử lý cao, tính làm vi c ổn đ n cũng n
đ
ử d ng PI đ lậ
n đ ều khi n cho máy giặt.

ễ dàng lập trình,

11


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

III. PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC.
1. TIẾN TRÌNH THỰC HIỆN
Thời gian

Công việc

Tuần 1-2

Tìm hiểu, đề ra những đề tài có thể thực hiện.

Tuần 3-4

Giới thiệu tổng quan về chủ đề đã chọn, chọn phương án có thể thực hiện.
Tìm hiểu và thiết kế phần cơ khí.
Tìm hiểu và thiết kế phần điện.

Tuần 5-12
Tìm hiểu và thiết kế phần mô hình hóa.
Thiết kế hệ thống điều khiển.
Tuần 13-14

Tổng hợp và hoàn thiện báo cáo đề tài.

2. NỘI DUNG THỰC HIỆN
STT

SV Thực hiện

Nội dung

Cụ thể

1

Nguyễn Văn Phi
(Nhóm trưởng)

Thiết kế cơ khí

- Mô tả tổng quan cấu tạo máy giặt
- Thiết kế bộ truyền đai thang.
- Thiết kế bộ truyền bánh răng trong hộp

giảm tốc hành tinh.
- Phân tích cấu tạo của hộp giảm tốc hành
tinh, hệ thống hãm, hệ thống cấp, xả
nước.

2

Hồng triệu Phú

Mô hình hóa

- Tìm hoạt hiểu hoạt động của máy giặt.
- Kiểm tra thông số đầu vào và độ chính
xác của động cơ để chọn phương án điều
khiển.
- Chọn phương pháp khởi động và dừng
cho động cơ.
- Dựa vào hoạt động thực tế của máy giặt
đưa ra giải thuật điều khiển.

3

Phạm Anh Quân

Thiết kế phần
điện

- Chọn động cơ điện.
- Sơ lượt về cấu tạo của động cơ máy giặt.

12


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

- Thiết kế các mạch điều khiển máy
giặt(mạch nguồn, mạch giao tiếp cảm
biến mực nước, hiển thị LCD).
- Công dụng các thiết bị sử dụng.
- Chọn phương pháp khởi động động động
cơ.
4

Phạm Trường Sơn

Thiết kế phần
điều khiển

- Trình bày những yêu cầu khi lập trình vi
điều khiển cho máy giặt.
- Sơ lượt về PIC được sử dụng
(16F877A).
- Mô phỏng bằng phần mềm Proteus và
CCS-C

Sơ đồ phân công tiến trình làm việc:

13

THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

IV.

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

PHẦN CƠ KHÍ

1. SƠ LƯỢT HOẠT ĐỘNG CỦA MÁY GIẶT
 K cấ
g ặ ự đ ng
gặ c c n g 3
ận c n
- Hệ thống giặt, giũ, vắt: thùng giặt, mâm giặt…
- Hệ thống truyền động: động cơ, bộ truyền đai, ly hợp giảm tốc…
- Hệ thống cấp, xả nước.

Hình 9. Cấu tạo máy giặt tự động kiểu mâm giặt

14


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Hình 10. Sơ đồ nguyên lý máy giặt
 Sơ lượt về quá trình giặt:

- Quá trình giặt thường trải qua 4 quá trình: ngâm, giặt, giũ, vắt.
- Khi giặt thùng ngoài chứa đầy dung dịch giặt, khi giũ thì chứa nước sạch, khi vắt thì tích
nước văng ra từ vật giặt để xả ra ngoài. Khi giặt và giũ, thùng trong không quay. Khi vắt
thùng trong và mâm giặt cùng quay theo chiều kim đồng hồ và dùng làm thùng vắt. Trên
vách thùng trong có những lỗ nhỏ. Khi vắt nước trong đồ vật giặt dưới tác dụng của lực ly
tâm sẽ xuyên qua các lỗ đó ra thùng ngoài. Đáy thùng trong có lắp một đĩa tròn bằng sắt.
Đĩa này lắp trên trục vắt nước và trong bulông vặn chặt lại.
- Phía trên thùng trong có lắp một vòng cân bằng. Đó là một vòng rỗng, trong đó chứa nước
muối đậm đặc. Khi thùng giặt quay với tốc độ cao, nước muối trong vòng cân bằng sẽ tự
động chảy đến phía đối xứng với phía đồ vật giặt tích tụ nhiều làm cho thùng vắt cân bằng
động, nhờ vậy giảm rung và ít tiếng ồn.
2. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO.
Tham khảo máy giặt lồng đứng LG 7.8 KG WF-S7617PS [4] ta có các thông số như sau:
Ta ch n ơ
-

các thông số:

Công suất làm việc: P = 200 W
Tốc độ lồng giặt khi vắt: = 700 vòng/phút.
Tốc độ mâm quay khi giặt:
144 vòng/phút.
Tỉ số truyền bộ truyền đai : chọn sơ bộ
=2
Dạng chuyển động: khấy tốc độ cao
Dạng cánh khấy: 6 cánh
Đường kính mâm giặt:

15

THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Từ phần tính chọn động cơ ta tính được các thông số như sau:
Trục

Động cơ

I

II

238

226

202

Công suất (W)

2

Tỉ số truyền

4,76

Số vòng quay (v/ ph)

1370

685

143,9

Momen xoắn (N.mm)

1659

3150

13405,8

3. TÍNH BỘ TRUYỀN ĐAI
3.1 Chọn vật liệu
Dựa vào công suất và số vòng quay trên bánh đai nhỏ
= 238 W
= 1370 v/ph
Tra hình 4.22 trang 153 [1] ta chọn đai thang thường tiết diện A
Tra bảng 4.3 trang 128 [1] ta được các kích thước của đai thang loại A
Loại
đai
B

(mm)
11

(mm)
13

h(mm)
8

(mm)
2,8

A(

)

81

L(mm)
560 4000

(mm)
100 200

Hình 11. Kích thước mặt cắt ngang dây đai thang

16


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

3.2 Đường kính bánh đai nhỏ
= 100 200 (thông số đai A)

Ta có :

Đường kính bánh đai nhỏ :
Theo tiêu chuẩn ta chọn

= 1,2

= 1,2.100 = 120 mm

= 140 mm

3.3 Vận tốc vòng bánh dẫn
=

= 10,04 m/s < [ ] = 25 m/s

=

 Chấp nhận
= 140 mm
3.4 Đường kính bánh đai lớn
Hệ số trược tương đối
=

.

= 0,01

0,02 ,ta chọn

= 0,01

.(1– ) = 2.140.(1–0,01) = 277,2 mm

Theo tiêu chuẩn ta chọn

= 280 mm

3.5 Tính chính xác tỉ số truyền
=

=

= 2,02

Sai lệch với giá trị cho trước :

–

= 2%

(3 5)%

 Chấp nhận
3.6 Chọn khoảng cách trục a
2(

+

)

a

 2(140+280)


840

Chọn sơ bộ a = 1,2

0,55(
a

a

+

)+h

0,55(140+280) + 8
239

= 1,2.280

(*)
360 mm

 Thỏa điều kiện (*)
3.7 Tính chiều dài của đai

L = 2a +

+

= 2.360 +

+

–

17


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

= 1393,5 mm
Để nối đai ta tăng chiều dài dây đai lên một khoảng 100
đai là L

400 mm. Khi đó ta chọn chiều dài dây

1400 mm theo tiêu chuẩn

3.8 Kiểm tra lại số vòng chạy của đai trong 1 s
i=

=

< [ ] = 10

= 7,17

 thỏa điều kiện
3.9 Tính lại chính xác khoảng cách trục a
K=L–
=

= 1400 –
–

=
√

= 70
√

–

a=

= 740,3 mm

–

=

= 363,4 mm

Giá trị a vẫn thõa mãn trong khoảng cho phép
3.10 Góc ôm đai bánh đai nhỏ
= 180 – 57.
=

–

>

= 180 – 57.

–

=

= 2,76 rad

=

3.11 Tính số đai z
z

[

]

Ta có :


Hệ số xét đến ảnh hưởng của góc ôm đai

–

= 1,24.(1–

–

) = 1,24.(1–

) = 0,928

18


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN



Hệ số xét đến ảnh hưởng của tỉ số truyền



Hệ số xét đến ảnh hưởng của chiều dài đai



Hệ số xét đến ảnh hưởng của số dây đai, ta chọn



Hệ số xét đến ảnh hưởng của chế độ tải trọng



Hệ số xét đến ảnh hưởng của vận tốc

= 1 – 0,05(0,01

– 1) = 1 – 0,05(0,01 .

= 1,12 (u = 2)
=√

=√

= 0,97

= 1 (giả sử z = 1)
= 0,85 (tải trọng va đập nhẹ)

– 1) = 0,99

= 140 mm và v = 10,04 m/s ta chọn [ ] = 2,5 kW

Dựa vào hình 4.21a ứng với
Do đó : z

= 0,07

Ta chọn z = 1 (thỏa giả sử z = 1)
3.12 Tính chiều rộng và đường kính ngoài của bánh đai
 Chiều r ng
 Đ

n đ

: B = (z – 1)t + 2e = (1 – 1).15 + 2.10 = 20 mm

ng n ng

n đ
=
=

t, e,

+2
+2

= 140 + 2.3,3 = 146,6 mm
= 280 + 2.3,3 = 286,6 mm

tra bảng 4.21[2]

3.13 Tính lực tác dụng lên trục
Lực căn

nđ u

Lực căn ỗ
Lực vòng có ích
Lực vòng mỗ

= z.A.
đ

:

=

=
đ

= 1.81.1,5 = 121,5 N
= 121,5 N
=

:

=

Lực tác d ng lên tr c và ổ

1,5 (đai thang)

với

= 14,9 N
= 14,9 N

3

( ) = 3.121,5.

(

) = 357,83 N

19


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

3.14 Ứng suất lớn nhất trong dây đai
=

+

=

+

=

+

+

+

+ 1200.

+
.

=
+

+

+

.

+

.E

.100 = 6,37 Mpa

: ứng suất do lực căn phụ gây ra

Với :

: ứng suất uốn
Chọn
Chọn E

= 1200 Kg/

: Khối lượng riêng của đai

100 Mpa : môđun đàn hồi

3.15 Tuổi thọ dây đai
(

)

=

=

(

)

= 3075,9 giờ

Đai thang
(W)
150

(v/ph)
1370

(N)

(0)

(N)

121,5

14,9

u
2,02

z

(mm)

(mm)

a(mm)

L(mm)

B(mm)

1

140

280

363,4

1400

20

4. HỘP GIẢM TỐC BÁNH RĂNG HÀNH TINH
Trong máy giặt, vận tốc quay của mâm giặt là tương đối nhỏ so với vận tốc của động cơ. Chuyển
động của mâm giặt và chuyển động của thùng giặt (thùng trong) trong quá trình giặt, giũ và vắt
không giống nhau, do đó ta cần dùng bộ ly hợp giảm tốc với hợp giảm tốc bánh răng hành tinh.
4.1 Cấu tạo
Cấu tạo của hộp giảm tốc bánh răng hành tinh trong máy giặt bao gồm:
-

Bánh răng trung tâm (bánh răng mặt trời)
Hệ thống các bánh răng hành tinh
Cần dẫn được nối với trục giặt
Bánh răng bao được nối với trục ngoài (trục ngoài nối với trục răng qua bộ li hợp)

20


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Hình 12. Cấu tạo bánh răng hành tinh
4.2 Nguyên lý hoạt động
Bằng cách thay đổi chuyển động cho bánh răng mặt trời có thể thực hiện chức năng, tuy nhiên
trong máy giặt ta sử dụng hai chức năng đó là: giảm tốc và truyền động trực tiếp.


-

Giảm tốc
Đầu vào: Bánh răng bao
Đầu ra: Cần dẫn
Cố định: Bánh răng mặt trời

Bánh răng bao được nối với trục sơ cấp từ động cơ qua bộ ly hợp, còn trục thứ cấp đang nối với
cần dẫn, bánh răng trung tâm đang bị khóa để không thể chuyển động. Như vậy khi động cơ quay
thì bánh răng bao quay, những bánh răng hành tinh sẽ di chuyển dọc trên bánh răng trung tâm
(đang bị giữ cố định) làm cho cần dẫn quay, dẫn đến trục thứ cấp cũng quay cùng hướng với trục
sơ cấp, nhưng ở một tốc độ thấp hơn.

21


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Hình 13. Nguyên lý giảm tốc
 Nối trực tiếp
- Đầu vào: Bánh răng mặt trời, bánh răng bao
- Đầu ra: Cần dẫn
Khi bánh răng bao không bị khóa, trục sơ cấp truyền động thì bánh răng mặt trời và bánh răng
bao quay cùng hướng và cùng 1 tốc độ là cho cần dẫn cũng quay theo cùng hướng và tốc độ.

Hình 14. Nguyên lý nối trực tiếp
5. THIẾT KẾ BÁNH RĂNG
5.1 Chọn vật liệu

22


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Chọn vật liệu: thép 40X, tôi cải thiện đạt độ rắn HB 230 có

,

5.2 Xác định giá trị ứng suất tiếp xúc và ứng suất uốn cho phép
5.2.1 X c đ nh ng suất ti p xúc cho phép
- Theo công thức (6.5[2]) và bảng 6.3 [2];

-

Theo 6.85 và 6.86 [2]:

c=4 số bánh răng vệ tinh

Với:

: tổng thời gian làm việc

= 2,66
Vì:

>

-

nên

=

=

=1

Xác định giá trị ứng suất tiếp xúc cho phép
[

]

[

] =

.

=

.1 = 481,8 Mpa

Trong đó:
=1,1 : hệ số an toàn đối tra bảng 6.2

5.2.2 X c đ nh ng suất uốn cho phép
- Công thức xác định ứng suất uốn cho phép:

[

] =

.

Trong đó:
Hệ số an toàn đối với ứng suất uốn

= 1,75

23


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

Hệ số xét đến ảnh hưởng khi quay 2 chiều
(Răng làm việc 1 phía),

=1 (quay 1 chiều)
(Răng làm việc 2 phía)

và
>

, nên

Thay thế các giá trị tìm được vào công thức xác định [

[

] =

[

] =

[

] =

] ,ta có :

.1 = 236,6 Mpa
.1 = 177,4 Mpa
.1 = 236,5 Mpa

5.2.3

Ứng suất cho phép khi ch u lực quá tải

[

]

= 2,8HB = 2,8.550 = 1540 Mpa

[

]

= 0,85

= 0,85.550 = 467.5 Mpa

5.3 Tính các bộ truyền
5.3.1 T n
n ăng ăn
p trong
5.3.1.1 Tính toán các thông số
 Xác định đường kính vòng lăn bánh nhỏ
√[

]

Với răng thẳng

;u=

Theo bảng 6.26,

=

= 2681 Nmm

Số bánh răng vệ tinh c = 4, dùng bánh răng tâm tùy động, do đó
Với truyền động A, chọn

(bảng 6.28),

√

(hình 6.5)

= 16 mm

 Xác định các thông số ăn khớp

24


THIẾT KẾ MÁY GIẶT DÂN DỤNG

Lấy
-

Chiều rộng vành răng:

=

GVHD: PGS.TS NGUYỄN TẤN TIẾN

.

= 0,7.16 = 11,2

= 12 mm
Modun: m =

0,8…1

=

Theo tiều chuẩn ta chọn m = 1mm
-

Khoảng cách trục:

Theo tiêu chẩn ta chọn
-

Tổng số răng:

răng

-

Số răng bánh răng trung tâm 1 và bánh răng vệ tinh 2:
16 răng
răng

-

Tính lại tỉ sô truyền :
=

-

Đường kính vòng lăn:
mm
mm

-

-

Đường kính chia:
=

.m = 16.1 = 16 mm

=

.m = 24.1 = 24 mm

Vận tốc vòng bánh dẫn

B6.13/106 ta chọn CCX 9
5.3.1.2 Ki m nghi m
 Ki m nghi

đ bền ti p xúc

Ứng suất tiếp xúc trên mặt răng làm việc

25