一种洗衣机的皮带轮和洗衣机的制作方法

1.本实用新型涉及洗衣机技术领域，具体涉及一种洗衣机的皮带轮和洗衣机。


背景技术：

2.洗衣机作为日常家用生活必不可少的工具，其使用舒适度影响着我们的日常。目前洗衣机对人们生活影响的主要方面是振动噪声，现有技术中的洗衣机由于皮带轮的部件在运行过程中的固有频率较低，则会导致其刚度低，并且导致电机、皮带、皮带轮及主轴组成的传动系统的稳定性低，则会带来洗衣机整机的振动噪声较大，严重影响了洗衣机的品质，使得用户舒适度降低。
3.由于现有技术中的洗衣机存在由于皮带轮的影响而导致洗衣机整机噪声较大，严重影响了洗衣机的品质，使得用户舒适度降低等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种洗衣机的皮带轮和洗衣机。


技术实现要素：

4.因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的洗衣机存在由于皮带轮的影响而导致洗衣机整机噪声较大，严重影响了洗衣机的品质，使得用户舒适度降低的缺陷，从而提供一种洗衣机的皮带轮和洗衣机。
5.为了解决上述问题，本实用新型提供一种洗衣机的皮带轮，其包括：
6.环形盘和环形圈，所述环形盘包括位于其轴向一端的第一轴向端面和位于其轴向另一端的第二轴向端面，所述环形圈连接在所述环形盘的所述第二轴向端面的径向外周，且所述环形盘包括位于其中心的中心孔；
7.在所述中心孔的径向外侧与所述第一轴向端面的径向内侧之间设置有与所述中心孔10同心的环形凸起，在所述环形凸起的径向外侧与所述第一轴向端面的径向内侧之间还设置有第一压型，所述第一压型包括第一环形凹台面和第二斜坡面，所述第一斜坡面连接于所述第一轴向端面与所述第一环形凹台面之间，且所述第一环形凹台面相对于所述第一轴向端面朝所述第二轴向端面的方向凹陷第一高度h1。
8.在一些实施方式中，
9.h1＝4～5mm；
10.所述第一环形凹台面沿径向方向的宽度w1＝6～22mm；
11.所述第一斜坡面与所述第一环形凹台面的径向外周相接，所述第一斜坡面与所述第一轴向端面之间夹设第一角度α1，α1＝70
°
～80
°
。
12.在一些实施方式中，h1＝5mm，w1＝18mm，α1＝75
°
。
13.在一些实施方式中，在所述第一压型的径向内侧与所述环形凸起的径向外侧之间还设置有第二压型，所述第二压型包括第二环形凹台面和第二斜坡面，所述第二斜坡面连接于所述第二环形凹台面与所述第一环形凹台面之间，且所述第二环形凹台面相对于所述第一轴向端面朝所述第二轴向端面的方向凹陷第二高度h2。
14.在一些实施方式中，所述第二环形凹台面的径向内侧还设置有第五斜坡面，所述第五斜坡面上的与所述第二环形凹台面相接的边为第一环形边，所述第五斜坡面上的远离所述第二环形凹台面的边为第二环形边，其中所述第一环形边的高度小于所述第二环形边的高度。
15.在一些实施方式中，h2＝4～5mm；
16.所述第二环形凹台面沿径向方向的宽度w2＝6～22mm；
17.所述第二斜坡面与所述第二环形凹台面的径向外周相接，所述第二斜坡面与所述第一轴向端面之间夹设第二角度α2，α2＝70
°
～80
°
。
18.在一些实施方式中，h2＝4mm，w2＝18mm，α2＝75
°
。
19.在一些实施方式中，在所述中心孔的径向外侧与所述环形凸起的径向内侧之间设置有第三斜坡面，且在所述第三斜坡面上与其径向外周相接的位置还设置有第三压型，所述第三压型包括第三环形凹台面和第四斜坡面，所述第四斜坡面连接于所述第三环形凹台面的径向外周，且所述第三环形凹台面相对于所述第一轴向端面朝所述第二轴向端面的方向凹陷第三高度h3。
20.在一些实施方式中，h3＝1.5～5mm；
21.所述第三环形凹台面沿径向方向的宽度w3＝6～22mm；
22.所述第四斜坡面与所述第一轴向端面之间夹设第三角度α3，α3＝70
°
～80
°
。
23.本实用新型还提供一种洗衣机，其包括前任一项所述的洗衣机的皮带轮。
24.本实用新型提供的一种洗衣机的皮带轮和洗衣机具有如下有益效果：
25.本实用新型通过在皮带轮的环形盘的第一轴向端面与环形凸起之间设置相对于第一轴向端面凹陷的第一压型，且第一压型包括第一环形凹台面和第一斜坡面(优选为环形倒角)，能够提高皮带轮的固频特性及刚度，其中第一阶固有频率能够得到有效明显的提高，进一步能够提高皮带轮传递系统的稳定性，降低传递系统振动幅度及噪声；传递系统影响内筒组件的稳定性，从而降低整机的振动噪音，提高产品的使用寿命和舒适性。同样的通过在环形盘的第一压型与环形凸起之间设置的第二压型，且第二压型包括第二环形凹台面和第二斜坡面(优选为环形倒角)，提高皮带轮的固频特性及刚度，其中第一阶固有频率能够得到有效明显的提高，进一步能够提高皮带轮传递系统的稳定性，降低传递系统振动幅度及噪声；传递系统影响内筒组件的稳定性，从而降低整机的振动噪音，提高产品的使用寿命和舒适性。同样的通过在环形盘的第三斜坡面的径向外周部处设置的第三压型，且第三压型包括第三环形凹台面和第四斜坡面(优选为环形倒角)，能够提高皮带轮的固频特性及刚度，其中第一阶固有频率能够得到有效明显的提高，进一步能够提高皮带轮传递系统的稳定性，降低传递系统振动幅度及噪声；传递系统影响内筒组件的稳定性，从而降低整机的振动噪音，提高产品的使用寿命和舒适性。
26.本发明通过改变皮带轮的压型提高动刚度和静刚度，能够提高洗衣机传动系统的稳定性，提升洗衣机系统的稳定性，降低内筒组件的振动，提升洗衣机声品质特性及使用舒适度。
附图说明
27.图1为本实用新型的洗衣机的皮带轮的俯视结构图；
28.图2为图1中的皮带轮的正视结构图；
29.图2a为图2中a部分的局部放大图；
30.图2b为图2中b部分的局部放大图；
31.图3为本实用新型的洗衣机的皮带轮的第一阶频率随压型深度的变化曲线图；
32.图4为本实用新型的洗衣机的皮带轮的第一阶频率随压型宽度的变化曲线图；
33.图5为本实用新型的洗衣机的皮带轮的第一阶频率随压型角度的变化曲线图。
34.附图标记表示为：
35.1、环形盘；10、中心孔；11、第一轴向端面；12、第二轴向端面；2、环形圈；3、环形凸起；4、第一压型；41、第一环形凹台面；42、第一斜坡面；5、第二压型；51、第二环形凹台面；52、第二斜坡面；53、第五斜坡面；53a、第一环形边；53b、第二环形边；6、第三斜坡面；7、第三压型；71、第三环形凹台面；72、第四斜坡面。
具体实施方式
36.如图1-5所示，本实用新型提供一种洗衣机的皮带轮，其包括：
37.环形盘1和环形圈2，所述环形盘1包括位于其轴向一端的第一轴向端面11和位于其轴向另一端的第二轴向端面12，所述环形圈2连接在所述环形盘1的所述第二轴向端面12的径向外周，且所述环形盘1包括位于其中心的中心孔10；
38.在所述中心孔10的径向外侧与所述第一轴向端面11的径向内侧之间设置有与所述中心孔同心的环形凸起3，在所述环形凸起3的径向外侧与所述第一轴向端面11的径向内侧之间还设置有第一压型4，所述第一压型4包括第一环形凹台面41和第一斜坡面42，所述第一斜坡面42连接于所述第一轴向端面11与所述第一环形凹台面41之间，且所述第一环形凹台面41相对于所述第一轴向端面11朝所述第二轴向端面12的方向凹陷第一高度h1(即深度，下同)。
39.本实用新型通过在皮带轮的环形盘的第一轴向端面与环形凸起之间设置相对于第一轴向端面凹陷的第一压型，且第一压型包括第一环形凹台面和第一斜坡面(优选为环形倒角)，能够提高皮带轮(洗衣机包括与电机转动连接的主动轮、和与波轮或滚筒转动连接的驱动轮，本发明尤其是针对驱动波轮或滚筒转动的驱动轮而做出的改进)的固频特性及刚度，其中第一阶固有频率能够得到有效明显的提高，进一步能够提高皮带轮传递系统的稳定性，降低传递系统振动幅度及噪声；传递系统影响内筒组件的稳定性，从而降低整机的振动噪音，提高产品的使用寿命和舒适性。本实用新型极大提高了提高洗衣机的声品质，针对洗衣机皮带轮这种旋转部件进行压型设计，提高其固有频率及刚度和电机、皮带、皮带轮及主轴组成的传动系统的稳定性，从而影响洗衣机整机的振动噪声，提高洗衣机声品质及用户舒适度。
40.在一些实施方式中，h1＝4～5mm；
41.所述第一环形凹台面41沿径向方向的宽度w1＝6～22mm；
42.所述第一斜坡面42与所述第一环形凹台面41的径向外周相接，所述第一斜坡面42与所述第一轴向端面11之间夹设第一角度α1，α1＝70
°
～80
°
。这是本实用新型的第一压型的优选尺寸范围和结构形式，通过将第一压型设置到上述的数值范围能够进一步有效提高第一阶固有频率，如图3-5所示。
43.本实用新型设计了一种具有某种压型的皮带轮及旋转部件的洗衣机，通过以第一阶固有频率最大化为目标进行皮带轮压型设计，同时根据材料成型工艺要求进行二次优化。
44.利用本发明的一种具有某种压型的皮带轮及旋转部件的洗衣机可以提高皮带轮的固频特性及刚度，其中第一阶固有频频提高25％；能够提高皮带轮传递系统的稳定性，降低传递系统振动幅度及噪声；传递系统影响内筒组件的稳定性，从而降低整机的振动噪音，提高产品的使用寿命和舒适性。
45.在一些实施方式中，h1＝5mm，w1＝18mm，α1＝75
°
。这是本实用新型的第一压型的优选尺寸范围和结构形式，通过将第一压型设置到上述的数值范围能够最大化第一阶固有频率，如图3-5所示。
46.在一些实施方式中，在所述第一压型4的径向内侧与所述环形凸起3的径向外侧之间还设置有第二压型5，所述第二压型5包括第二环形凹台面51和第二斜坡面52，所述第二斜坡面52连接于所述第二环形凹台面51与所述第一环形凹台面41之间，且所述第二环形凹台面51相对于所述第一轴向端面11朝所述第二轴向端面12的方向凹陷第二高度h2。
47.同样的通过在环形盘的第一压型与环形凸起之间设置的第二压型，且第二压型包括第二环形凹台面和第二斜坡面(优选为环形倒角)，提高皮带轮的固频特性及刚度，其中第一阶固有频率能够得到有效明显的提高，进一步能够提高皮带轮传递系统的稳定性，降低传递系统振动幅度及噪声；传递系统影响内筒组件的稳定性，从而降低整机的振动噪音，提高产品的使用寿命和舒适性。
48.在一些实施方式中，所述第二环形凹台面51的径向内侧还设置有第五斜坡面53，所述第五斜坡面53上的与所述第二环形凹台面51相接的边为第一环形边53a，所述第五斜坡面53上的远离所述第二环形凹台面51的边为第二环形边53b，其中所述第一环形边53a的高度小于所述第二环形边53b的高度。通过该第五斜坡面的设置也提高皮带轮的固频特性及刚度，提高第一阶固有频率，进一步能够提高皮带轮传递系统的稳定性，降低传递系统振动幅度及噪声。
49.在一些实施方式中，h2＝4～5mm；
50.所述第二环形凹台面51沿径向方向的宽度w2＝6～22mm；
51.所述第二斜坡面52与所述第二环形凹台面51的径向外周相接，所述第二斜坡面52与所述第一轴向端面11之间夹设第二角度α2，α2＝70
°
～80
°
。这是本实用新型的第一压型的优选尺寸范围和结构形式，通过将第一压型设置到上述的数值范围能够进一步有效提高第一阶固有频率，如图3-5所示。
52.在一些实施方式中，h2＝4mm，w2＝18mm，α2＝75
°
。这是本实用新型的第一压型的优选尺寸范围和结构形式，通过将第一压型设置到上述的数值范围能够最大化第一阶固有频率，如图3-5所示。
53.在一些实施方式中，在所述中心孔10的径向外侧与所述环形凸起3的径向内侧之间设置有第三斜坡面6，且在所述第三斜坡面6上与其径向外周相接的位置还设置有第三压型7，所述第三压型7包括第三环形凹台面71和第四斜坡面72，所述第四斜坡面72连接于所述第三环形凹台面71的径向外周，且所述第三环形凹台面71相对于所述第一轴向端面11朝所述第二轴向端面的方向凹陷第三高度h3。
54.同样的通过在环形盘的第三斜坡面的径向外周部处设置的第三压型，且第三压型包括第三环形凹台面和第四斜坡面(优选为环形倒角)，能够提高皮带轮的固频特性及刚度，其中第一阶固有频率能够得到有效明显的提高，进一步能够提高皮带轮传递系统的稳定性，降低传递系统振动幅度及噪声；传递系统影响内筒组件的稳定性，从而降低整机的振动噪音，提高产品的使用寿命和舒适性。
55.在一些实施方式中，h3＝1.5～5mm；
56.所述第三环形凹台面71沿径向方向的宽度w3＝6～22mm；
57.所述第四斜坡面72与所述第一轴向端面11之间夹设第三角度α3，α3＝70
°
～80
°
。这是本实用新型的第一压型的优选尺寸范围和结构形式，通过将第一压型设置到上述的数值范围能够进一步有效提高第一阶固有频率，如图3-5所示。
58.在一些实施方式中，h3＝1.5mm，w3＝6mm，α3＝75
°
。这是本实用新型的第一压型的优选尺寸范围和结构形式，通过将第一压型设置到上述的数值范围能够最大化第一阶固有频率，如图3-5所示。
59.洗衣机的传动系统影响着整机的振动噪声，一个平稳的传递系统能够极大的提高洗衣机的声品质及使用舒适度，洗衣机传动系统主要有电机、皮带、皮带轮及主轴三脚架构成，其中皮带轮作为传动系统的“接力棒”，对传动系统的稳定性有着极大的影响力，因此对皮带轮进行优化是提高洗衣机整机振动噪音的关键因素，不平衡的传动系统会导致滚筒组件的动平衡较差，然后通过阻尼器及弹簧传递给箱体导致洗衣机的整机振动噪声不符合人们使用的舒适度。本发明专利通过对皮带轮进行压型优化设计，提高其固频特性及刚度，优化传动系统的可靠性及平稳度，来提高洗衣机的声品质特性及使用舒适度。
60.具体的压型优化设计的具体步骤如下：
61.现有设计的皮带轮的形貌结构只有简单的压型(包括环形凸起和第三斜坡面)，针对要设计的皮带轮，首先要分析是减小质量还是提高固频特性，这里为了提高皮带轮的刚度，以皮带轮第一阶固有频率为目标进行优化，以模态仿真为基础进行结构形貌优化。首先要做的就是通过实验测试不断的修正仿真模型来提高模态仿真的精确度，在高精度模态仿真的基础上进行形貌优化提高皮带轮的固频特性。
62.在模态分析的基础上进行结构形貌优化，得到结构的最优解。传统的零部件设计流程是通过工程师大量的设计经验设计出来的，通过有限元仿真的手段应用到设计开发的前期能够很好的缩短开发周期。
63.先对现有的皮带轮进行中面抽取，然后几何处理和网格划分再进行模态分析，在模态分析的基础上进行结构形貌优化。结构形貌优化的设计变量是对壳单元中面的节点的扰动，设计目标是最大化第一阶固有频率，约束条件压型的尺寸和布局。划分皮带轮的设计区域和非设计区域，非设计区域一般为载荷和约束的位置；定义优化变量设置扰动单元参数主要有最小宽度、扰动角度、扰动高度；设置约束条件及载荷，以第一阶固有频率最大化为目标进行优化，初次优化的结构如图2所示。由于皮带盘结构是旋转部件并不能像简单的板结构那样进行优化，施加的模式组约束略微复杂，模式组约束实际上是各种对称模式的约束，对设计空间施加对称约束可以生产对称设计。对皮带轮进行周向循环及一平面对称，在周向循环对称的基础上对每扇区域指定一个对称平面从而保证每个扇区的优化结果同一个平面对称，设置变量压型参数压型高度4～5mm，宽度为6～22mm，角度为70～80度，通过
单一变量的方法进行优化，如图3-5其中优化之一结构如图3，最终优化得到图1其中第一压型4为高度5mm，宽度18mm，角度为75度,第二压型5为高度4mm，宽度18mm，角度为75度，第三压型7为高度1.5mm，宽度6mm，角度为75度。图1优化的压型是否满足设计要求，需要将皮带轮原模型的固有频率与优化最终模型固有频率进行比较。形貌优化后的固有频率较大，因此皮带轮优化模型固频特性及刚度提升。
64.综上所述，本发明能够提高洗衣机传动系统的稳定性，通过改变皮带轮的压型提高动刚度和静刚度，提升洗衣机系统的稳定性，降低内筒组件的振动，提升洗衣机声品质特性及使用舒适度。
65.本实用新型还提供一种洗衣机，其包括前任一项所述的洗衣机的皮带轮。
66.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。