4 結果分析與對比

    為了驗證結果報告的合理性，對其進行分析和對比。

4.1洗衣機振動模型

    洗衣機的數(shù)字模型和實驗模型如圖16所示，其中在數(shù)字模型頂蓋設置了四個marker用來模擬實驗模型相應位置的加速度計。

圖16 波輪洗衣機模型

4.2靜態(tài)分析

    由于該模型為變頻機，電機安裝在外筒底部中心，不存在偏心，因此四根吊桿的彈簧剛度和長度一致。從圖17可以看出桶頂部的四個傳感器相對于其初始位置在x和y方向位移均小于1mm，為靜平衡狀態(tài)。

圖17 靜態(tài)分析結果

4.3模態(tài)分析

    波輪洗衣機主要由三種模態(tài)：擺動，搖動，垂直跳動。擺動主要由吊桿長度決定，搖動和垂直跳動主要由彈簧剛度和吊桿夾角決定。

圖18 模態(tài)分析結果

4.4瞬態(tài)分析

    偏心負載設置為1kg，放置于內(nèi)桶的底部。

    電機隨時間的啟動速度曲線如圖19所示，內(nèi)桶在200r／min保持15s，然后加速到600r/min。

    內(nèi)桶頂部中心位移的時域仿真曲線如圖20所示，瞬態(tài)最大位移為30mm，穩(wěn)定位移為6mm。對振動系統(tǒng)進行階次跟蹤可以得到轉速和振幅曲線（如圖21和22），其中圖21為仿真計算曲線，圖22為實測曲線，從圖中可以看出仿真計算得到的一階固有頻率為100r/min，二階固有頻率為200r/min，與測試的結果很接近。

    為了檢驗洗衣機運行過程中，桶身是否撞擊制動桿，可以對其進行碰撞和干涉檢查，如圖23。如果桶身撞擊了制動桿，那么其顏色將變紅，如果沒有發(fā)生碰撞，那么該部件將保持原來的藍色。

    吊桿對四個角座的接觸力如圖24所示，可用于后續(xù)的噪音分析。

圖19 電機啟動曲線

圖20 外筒頂部中心時間位移仿真曲線

圖21 外筒頂部中心幅值與轉速仿真曲線

圖22 外筒頂部幅值與轉速實驗測試曲線

圖23 碰撞及干涉檢查

圖24 角座接觸力

5 結論

    Motionview的模型定義語言MDL可以非常方便的表達模型拓撲關系、模型數(shù)據(jù)以及多體動力學求解器求解需要的控制信息，利用Tcl腳本命令可以很方便驅動Motionview進行前處理，求解和后處理的自動化，實現(xiàn)把復雜的系統(tǒng)模型實現(xiàn)參數(shù)化。基于web洗衣機振動分析整合了參數(shù)建模，模型編輯，求解計算，結果顯示整個流程，極大地提高了工作效率。

6 下一步工作

    面向洗衣機振動分析專用工具，可以進行參數(shù)化建模、自動化仿真、結果可視化的基于web的洗衣機振動數(shù)字實驗室初步建立完成，但是還需要在以下幾個方面進行完善。

6.1液體平衡環(huán)等效數(shù)學模型

    由于波輪洗衣機平衡環(huán)內(nèi)部一般灌裝的為鹽水，采用球體來等效有一定的局限性。而采用較為精確的流體和多體直接耦合仿真，目前軟件的求解能力還有限。因此將液體平衡環(huán)單獨拿出來，用兩相流來模擬偏心旋轉時液體的離心力force和滯后角alpha（如圖25），進而建立相應的數(shù)學模型，最后應用于多體分析中。

圖25 液體平衡環(huán)數(shù)學模型

6.2減振器數(shù)據(jù)庫

    根據(jù)減振原理，減振器的類型一般有：摩擦阻尼，粘彈性阻尼，磁阻尼，磁流體阻尼，液壓阻尼。不同阻尼類型有不用的滯回曲線（如圖26），進而建立相應的數(shù)學模型，形成數(shù)據(jù)庫。由于實際減振器和理想的減振器性能有一些出入，可以通過動態(tài)拉伸測試測量阻尼力在不同頻率、行程、溫度下隨位移和速度的變化曲線，然后對數(shù)據(jù)庫相應的數(shù)據(jù)進行校正和擬合，提高其準確性。

圖26 各種阻尼器的滯回曲線

圖27 減振器特性

6.3振動噪聲分析

    噪聲也是洗衣機的一個重要指標，未來可以加入噪聲分析模塊。具體流程為（圖28）：經(jīng)過多體分析的載荷應用于有限元分析進行振動模擬，箱體振動響應結果應用于聲學仿真，對聲學仿真的結果進行聲學響應和噪聲值的計算。

圖28 振動聲學仿真流程

6.4機械控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真

    日常使用的普通洗衣機，通過固定的旋鈕控制內(nèi)桶旋轉速度、起停時間、脫水時間等功能，由人進行操縱，洗衣機自身則不能根據(jù)洗滌物的質地、數(shù)量及洗滌劑的種類來自動選擇。智能控制洗衣機內(nèi)部設置有微控制器和多種精確的智能傳感器，能模仿人類的感知能力及思維對洗衣程序進行控制。各種傳感器相當于人的耳，鼻，眼，皮膚等，可自動檢測判斷衣物的重量、質料、臟污程度、洗滌液溫度等，并把這些信息傳遞給CPU。CPU對收到的信息進行綜合判斷后，自動設定最佳轉速、最佳洗滌時間和最佳水位，控制各執(zhí)行部件自動完成整個洗衣過程。

    而對這個過程進行分析和設計，就需要進行機電一體化仿真，以確定控制系統(tǒng)的一些關鍵參數(shù)，實現(xiàn)桶體位移一一傳感器一一控制程序一一電機一一桶體位移的閉環(huán)控制，如圖29。

圖29 直流無刷電機閉環(huán)控制模型

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本文標題：基于MotionView的波輪洗衣機振動仿真的web開發(fā)(下)

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