洗衣机悬挂系统实验及其仿真研究

论文摘要

振动和噪声的大小是洗衣机性能的重要指标,而悬挂系统的优劣对于洗衣机的振动问题有着直接的影响。本文搭建了一套悬挂系统性能测试的试验系统,包括悬挂系统的改造、辅助夹具的设计、传感器的选择与安装、激振系统的使用和数据采集分析仪的确定。进行了大量的正交实验,研究了阻尼孔、振动频率、振动幅值和振动起始位置等因素对悬挂系统性能的影响;并对两种常用的悬挂系统进行了静态、动态特性的实验研究。研究发现,悬挂系统的阻尼特性主要取决于其库仑摩擦阻尼,空气阻尼的影响很小。为此,对应用比较广泛的含阻尼孔式悬挂系统进行了进一步的理论研究。根据悬挂系统的工作原理、阻尼产生的原因,建立了悬挂系统物理数学模型。数学模型中,详细阐述了悬挂系统中主要零部件参数与悬挂系统阻尼特性之间的关系;并利用实验结果证明了物理数学模型的正确性。在物理数学模型基础上,研究了等效粘性阻尼随着工作时振动幅值和起始位置的变化规律。通过建立洗衣机的ADAMS仿真计算模型,研究了悬挂系统的优化问题。模型中将阻尼力直接代入计算,而不是传统的假设一个大概的常数阻尼系数。根据仿真结果的分析比较,可得到悬挂系统的优化参数。其结果将会对洗衣机悬挂系统的实际设计提供有力的支持,可避免盲目实验,减少工作量,大大缩短产品的设计开发周期。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 洗衣机振动问题的研究
• 1.2.1 洗衣机振动特性的研究
• 1.2.2 其他领域对悬挂系统的研究
• 1.3 课题研究目的和主要内容
• 1.3.1 研究目的
• 1.3.2 研究的主要内容
• 第二章 悬挂系统结构分析
• 2.1 洗衣机悬挂系统的发展
• 2.2 3608 型含阻尼孔式悬挂系统的主要参数
• 第三章 悬挂系统静态特性实验研究
• 3.1 实验的材料和仪器设备
• 3.2 实验的设计与步骤
• 3.3 3608 型悬挂系统正交实验研究
• 3.3.1 前悬挂系统
• 3.3.2 后悬挂系统
• 3.3.3 实验结果的分析
• 3.3.4 等效粘性阻尼系数分析
• 3.4 对东芝吊杆的试验设计
• 3.4.1 前悬挂系统
• 3.4.2 后悬挂系统
• 3.4.3 实验结果的分析
• 3.4.4 等效粘性阻尼系数分析
• 3.5 低速运动情况下3608 型与东芝悬挂系统的阻尼特性比较
• 3.6 本章小结
• 第四章 悬挂系统动态特性实验研究
• 4.1 实验的材料和仪器设备
• 4.1.1 MTS322 液压伺服材料实验机
• 4.1.2 DASP 信号采集与分析系统
• 4.1.3 压电式传感器
• 4.2 实验系统的建立
• 4.3 实验的设计与步骤
• 4.3.1 前悬挂系统
• 4.3.2 后悬挂系统
• 4.4 实验结果的分析
• 4.4.1 加速度信号的处理方法
• 4.4.2 减振器示功图和速度图
• 4.4.3 频率对阻尼特性的影响
• 4.4.4 阻尼孔状态对阻尼作用的影响
• 4.4.5 振动幅值对阻尼作用的影响
• 4.4.6 将吊杆整体行程动态测量结果与静态测量结果进行比较
• 4.5 对东芝悬挂系统的实验设计
• 4.5.1 前悬挂系统
• 4.5.2 后悬挂系统
• 4.6 对实验结果的分析
• 4.6.1 频率对阻尼作用的影响
• 4.6.2 振幅对阻尼作用的影响
• 4.6.3 橡胶圈对阻尼作用的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 悬挂系统数学模型的建立
• 5.1 库仑摩擦阻尼
• 5.2 弹簧底座受力分析
• 5.3 张紧弹簧圈
• 5.4 弹簧座橡胶圈分析
• 5.5 弹簧底座的综合分析
• 5.5.1 无张紧弹簧作用部分的理论分析
• 5.5.2 有张紧弹簧作用部分的理论分析
• 5.6 数学模型的验证
• 5.6.1 张紧弹簧圈的性质
• 5.6.2 阻尼力数学模型的效核
• 5.6.3 等效半径法的效核
• 5.7 等效粘性阻尼系数分析
• 5.8 本章小结
• 第六章 悬挂系统优化仿真
• 6.1 ADAMS 软件概述
• 6.2 模型的基本假设
• 6.3 模型的建立方法
• 6.4 模型的建立
• 6.4.1 模型的结构设计
• 6.4.2 悬挂系统的设计
• 6.5 悬挂系统对各参数的优化设计
• 6.5.1 悬挂系统套桶内部倾斜度的优化
• 6.5.2 弹簧底座材料的弹性模量的优化
• 6.5.3 弹簧底座外径的优化
• 6.5.4 张紧弹簧圈的优化
• 6.6 本章小结
• 第七章 全文工作总结和展望
• 7.1 本文工作总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文清单
• 参考文献