機械設計的一個可用典型案例淺析

摘 要：“行動導向”教學需要合適的教學案例，典型案例應符合典型性、新穎性、適用性和可操作性。洗衣機減速離合器具有結構新穎、應用廣泛、技術成熟，可作為機械設計的典型教學案例。

關鍵詞：行為導向；教學；案例；洗衣機；減速器

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

根據人才市場對畢業生的綜合能力要求，及創建示范高職院校不斷深入，教育教學改革勢在必行。“行為導向”教學法是教學改革的方向之一，“行動導向”理論中的項目教學法、案例教學法以及模擬教學法都需要合適的教學項目（案例）。

教學案例（項目）是教學任務的載體，應具備以下特點：（1）適用性，案例應符合專業（課程）人才培養目標；（2）新穎性，案例應具有一定的新穎和先進性，能激發學生的學習興趣和獲取知識的欲望；（3）典型性，（4）可操作性，案例應具有較豐富的參考資料，技術較為成熟，難度適中，學生通過努力可完成任務。洗衣機在城市已經普及，鄉村正在普及（機電產品下鄉的產品之一），減速離合器是波輪式自動洗衣機的關鍵傳動部件之一，減速離合器傳動原理和結構都具有機械設計的典型性。

1 波輪式洗衣機減速離合器的工作原理

波輪式全自動洗衣機傳動系統主要由電動機和減速離合器組成。目前各種大波輪新水流套桶洗衣機普遍采用減速離合器，它在洗滌、漂洗時波輪的轉速較慢，而脫水時離心桶的轉速較快。

減速離合器能滿足新水流套桶洗衣機的要求，即洗滌時波輪低速旋轉，脫水時離心桶高速旋轉。減速離合器采用了行星減速器。洗滌軸分成洗滌主動軸和洗滌被動軸（齒輪軸），同在一條軸線上。洗滌被動（傳動）軸下端用花鍵插入行星機構的傳動蓋，上端與波輪固定。

脫水軸由下半軸、中半軸和上半軸組成，下半軸、中半軸、下半軸分別與行星機構、剎車盤連接成一根整體。脫水軸上端（上半軸上端）與脫水桶固定。

減速離合器的工作過程是，洗衣機處于洗滌狀態時，排水電磁閥斷電關閉。排水電磁閥的銜鐵釋放而使棘爪撥叉在撥叉彈簧的作用下復位，固定在棘爪撥叉下端的棘爪撥動棘輪轉過一個角度，方絲離合器中的抱簧下端因嵌在棘輪內壁的小孔內而被拔松，這樣便使脫水軸下部（下半軸）與離合套不能嚙合。由于此時脫水軸（中半軸）已經被扭簧與剎車帶（制動帶）制動，即內齒輪固定不動，所以當洗滌主動軸（恒星齒輪）順時針轉動時，行星齒輪一邊作逆時針自轉，同時繞恒星齒輪順時針公轉，從而帶動傳動架和洗滌被動軸作順時針旋轉。這時為周轉輪系傳動，洗滌主動軸轉動約5周，被動軸才轉動一周。同理，當洗滌主動軸逆時針高速轉動時，被動軸也做逆時針低速轉動。

洗衣機處于脫水狀態時，排水電磁閥通電開啟。銜鐵在帶動閥門開啟的同時，還使剎車帶（制動帶）放松剎車盤，并使撥叉帶動棘爪放松棘輪。當離合套作順時針高速轉動時，正好使抱簧旋緊，從而將脫水軸（下半軸）與離合套嚙合。這時因內齒輪也隨脫水軸高速轉動，所以行星輪繞恒星齒輪公轉的轉速與恒星齒輪、內齒輪的轉速是相同的，此時波輪與脫水桶無相對轉動，即洗滌主動軸、脫水軸及洗滌被動軸作同步高速運轉，而且因這種順時針轉動正好是扭簧被拔松的方向，所以扭簧對脫水軸無制動的作用。

2 傳動系統的主要參數

（1）減速器速比計算。行星減速器洗滌時大波輪（洗滌被動軸）轉速nH為160～180r/min；電機功率260W，同步轉速為1500r/min， 電機皮帶傳動速比為1：1.76，因此，電機輸出與洗滌被動軸轉速的總速比應為：

（2）主要齒輪的齒數和直徑計算。

由減速離合器的結構工作原理和主要參數計算可知：

減速離合器傳動原理典型，方絲單向離合器目前是生產廠家的設計新型專利，目前教課書中還沒有涉及，行星減速器速比計算可作為行星齒輪傳動計算的典型例題和習題。

減速離合器結構新穎、緊湊，體積小，重量輕，適合學生做拆裝及測繪實訓等實操技能訓練。

減速離合器整體設計可作為機械設計專業畢業設計課題，通過查找專利、產品等相關資料和設計計算，可提高學生分析問題和解決問題的能力。“項目教學技術”有利于學生獨立工作能力的形成。學生獨立地獲取資料信息，獨立地制訂方案，獨立地作出決案，獨立地實施方案，獨立地反饋信息，獨立地評價成果，通過訓練，有利于學生創新能力和承受能力的形成，每當碰到新的問題、新的任務時，就不再會束手無策了。

其零部件可作為沖壓工藝及模具設計課題。

參考文獻：

[1]金國砥等.洗衣機維修入門[M].浙江科學技術出版社，2004.

[2]劉午平，幸坤濤.小家電與洗衣機修理從入門到精通[M].國防工業出版社，2006.

作者簡介：汪沛（1985-），男，安徽蕪湖人，助理實驗師，主要從事機房管理、維護和相關實訓教學工作。