滚筒洗衣机振动特性分析与仿真

论文摘要

在水资源和能源日益重要的今天,节能节水基础上的高洗净比是洗衣机行业的发展方向,滚筒式洗衣机凭借其独特优势(洗净比高,耗水量和耗电量极小)正越来越受到我国家庭的青睐。洗衣机作为最普及的家用电器之一,其工作运转,尤其是脱水甩干时的振动,一直是个突出问题,长期以来困扰着人们。随着计算机技术的发展,特别是仿真技术的发展,现代家电产品的开发优化越来越依赖于计算机,本文运用ADAMS虚拟样机技术,以滚筒洗衣机为例进行了滚筒洗衣机高速脱水时的振动分析。以期找出影响滚筒洗衣机振动的主要设计参数和滚筒洗衣机减振机构的作用机理,为滚筒洗衣机设计人员提供一定参考,为滚筒洗衣机的减振降噪提供依据。本文基于ADAMS环境建立了某型号滚筒洗衣机的参数化模型,避免了从其他软件导入模型过程中数据丢失等问题,同时使得模型的更改变的简单易行。建立了悬挂系统的数学模型,为ADAMS模型的分析和优化提供了理论基础。本文通过该参数化模型,采用轨迹法对滚筒洗衣机高速脱水时振动特性进行了分析,运用赋权相对灵敏度解决了不同量纲之间的比较难题并找出了影响系统振动的主要设计因数。对于某状态下滚筒洗衣机系统就悬挂系统和配重块分别进行了优化,结果表明,悬挂系统主要影响振动的瞬态和稳态特性,而配重块影响的主要是振动时的动平衡中心线。最后通过有限元技术构建了滚筒洗衣机的刚柔耦合模型,运用模态(振型)叠加法分析了滚筒洗衣机箱体在高速脱水时的振动情况,通过时域和频域的幅值分析,说明通过箱体的结构设计改变其固有频率,使得固频远离工作频率,可以有效的防止箱体的振动。总之,本文利用ADAMS进行了滚筒洗衣机振动特性分析与仿真。找出了对振动影响最大的某些设计变量以及减振机构改善振动特性的原因。通过对整机建模的过程和分析,验证了基于ADAMS的滚筒洗衣机虚拟样机可以替代物理样机,就滚筒洗衣机振动的有关特性进行分析和研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 滚筒洗衣机振动特点概述
• 1.2.2 国内的研究情况
• 1.2.3 国外的研究情况
• 1.3 虚拟样机技术概述
• 1.3.1 虚拟样机技术的概念
• 1.3.2 虚拟样机设计方法的优点
• 1.4 论文主要研究内容与意义
• 第二章 滚筒洗衣机悬挂系统的数学模型
• 2.1 滚筒洗衣机悬挂系统的数学建模与分析
• 2.1.1 数学建模理论分析
• 2.1.2 滚筒洗衣机悬挂系统数学模型的建立
• 2.1.3 数学模型的分析与结论
• 2.2 本章小结
• 第三章 滚筒洗衣机的刚体参数化模型
• 3.1 ADAMS 求解器算法介绍
• 3.1.1 ADAMS 数值算法简介
• 3.1.2 微分－代数（DAE）方程求解的三种积分格式比较
• 3.1.3 求解器的特点比较
• 3.1.4 刚性问题求解算法选择
• 3.2 滚筒洗衣机参数化模型的简化和参数确定
• 3.2.1 滚筒洗衣机系统的物理抽象
• 3.2.2 滚筒洗衣机模型的参数确定
• 3.2.3 滚筒洗衣机底部与地面的碰撞约束及接触力
• 3.3 滚筒洗衣机参数化模型的建立
• 3.3.1 洗衣机模型参数化
• 3.3.2 参数化模型实现
• 3.4 滚筒洗衣机参数化模型与实体模型比较
• 3.5 本章小结
• 第四章 滚筒洗衣机减振装置的分析与研究
• 4.1 振动轨迹法分析对象和边界条件
• 4.2 滚筒洗衣机悬挂系统的阻尼分析
• 4.2.1 阻尼的分类
• 4.2.2 阻尼的区间分析
• 4.3 滚筒洗衣机悬挂系统弹簧力的分析
• 4.4 滚筒洗衣机配重块的作用机理
• 4.4.1 质量代换理论
• 4.4.2 参数化模型中的实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 滚筒洗衣机振动灵敏度分析
• 5.1 滚筒洗衣机振动灵敏度的概念
• 5.2 相对灵敏度的概念
• 5.3 赋权相对灵敏度的提出与分析
• 5.3.1 启动阶段振动灵敏度分析
• 5.3.2 稳定运行时振动灵敏度分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 滚筒洗衣机振动性能优化研究
• 6.1 非线性最优化方法选择与概述
• 6.2 滚筒洗衣机悬挂系统的优化
• 6.3 滚筒洗衣机配重块的优化
• 6.4 本章小结
• 第七章 箱体振动频率与模态分析
• 7.1 箱体的有限元模型分析
• 7.2 动力学模型中箱体的柔性化
• 7.3 箱体的动力响应
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录一 数学方程中的系数
• 附录二 滚筒洗衣机参数设定
• 附录三 相对灵敏度分析的初值设定
• 附录四 箱体主要频率及其模态
• 附录五 攻读硕士学位期间发表的论文