（機械制造及其自動化專業(yè)論文）滾筒洗衣機動態(tài)性能研究.pdf

中文摘要 論文結(jié)合小鴨集團(tuán)產(chǎn)品滾筒洗衣機實際工程需求，在建立系統(tǒng)動力學(xué)模型 的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了關(guān)鍵零部件參數(shù)的動態(tài)優(yōu)化設(shè)計方法，最后通過商用c a e 軟件和實驗驗證了該方法的有效性。論文取得了以下結(jié)論與成果： ( 1 ) 根據(jù)滾筒洗衣機結(jié)構(gòu)，并考慮實際工況，利用矢量法建立了洗衣機的六自由 度動力學(xué)模型。在此基礎(chǔ)上，分析了洗衣機中各關(guān)鍵零部件參數(shù)對外筒振幅 的影響規(guī)律，研究了系統(tǒng)運動過程中的兩種平衡方式( 液壓平衡與固體平衡 器) ，并最終遴選出最佳平衡方案。 ( 2 ) 根據(jù)虛擬樣機設(shè)計過程流程，在商用軟件平臺p r o e 與m s c a d a m s 上運 用多體動力學(xué)理論進(jìn)行滾筒洗衣機整機建模，分析了系統(tǒng)的動態(tài)特性與振動 機理。 ( 3 ) 在對各關(guān)鍵零部件參數(shù)靈敏度分析的基礎(chǔ)上，揭示出各部件參數(shù)對外筒振幅 的影響規(guī)律。利用虛擬樣機技術(shù)，以滾筒洗衣機外筒徑向振動幅值均方根值 為目標(biāo)，采用線性規(guī)劃方法對參數(shù)化樣機模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。 ( 4 ) 基于s i m u l i n k 和m s c a d a m s 軟件建立了滾筒洗衣機的機電一體化聯(lián)合仿 真模型，并在s i m u l i n k 環(huán)境中完成了聯(lián)合仿真計算，研究了不同工況和運 動狀態(tài)下的控制器參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)特性的影響規(guī)律。 ( 5 ) 以p c + n iu s b 9 2 3 3 數(shù)據(jù)采集卡為關(guān)鍵部件搭建實驗硬件平臺，以圖形化語 言l a b v i e w 為平臺搭建系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件。在該實驗平臺上，驗證了上述 理論與方法的正確性和有效性。 上述研究成果，不僅對滾筒洗衣機關(guān)鍵部件的參數(shù)設(shè)計具有一定的指導(dǎo)作 用，而且還將對物理樣機的維修提供了很好的理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞：滾筒洗衣機動力學(xué)模型虛擬樣機模型機電一體化模型 a b s t r a c t i na c c o r d a n c ew i t ht h ed e m a n df r o mx i a oy ag r o u pc o l t d ，t h i sd i s s e r t a t i o n d e a l sw i t ht h ed y n a m i cd e s i g no far o l l i n gw a s h i n gm a c h i n ef o rt h ev i b r a t i o na n d n o i s er e d u c t i o n t h ep a r a m e t e r sa f f e c t i n gt h ed y n a m i cc h a r a c t e r i s t i c so ft h es y s t e m a r eo p t i m i z e da n di t se f f e c t i v e n e s si sv e r i f i e dv i ac o m p u t e rs i m u l t a t i o na n d e x p e r i m e n t s t h em a i n sa c h i e v e m e n t sa n dc o n c l u s i o n sa r es u m m a r i e da sf o l l o w s a c c o r d i n gt ot h es t r u c t u r eo fr o l l i n gw a s h i n gm a c h i n g ，i t s6 - d o fd y n a m i cm o d e l i sf o r m u l a t e du s i n gt h ev e c t o rm e t h o dw i t ht h ec o n s i d e r a t i o no fr e a lw o r k i n g c o n d i t i o n t h ev i b r a t i o na m p l i t u d eo fo u t e rb a r r e lo fw a s h i n gm a c h i n ei s a d o p t e da ss p e c i f i c a t i o nt oi n v e s t i g a t et h el a wo fk e yp a r t so ni t t h et w o b a l a n c i n gw a y sa r ea l s od i c u s s e dh e r ei nt h er u n n i n gs t a t e ，a n dt h eo p t i m a l b a l a n c i n gf o r m a ti sc h o s e nb yt h ec o m p a r i s o n t h ev i r t u a lp r o t o t y p et e c h n i q u ei si n t r o d u c e d ，a n dp r o c e s sa n a l y s i so ni ti sa l s o s t u d i e dh e r e t h ef l o wc h a r ti sd r a w na n dm u l t i b o d ym o d e l i n gt h e o r e mi s e x p l a i n e di nt h en e x tw h i c hu s e di nt h ec o m m e r c i a lm s c a d a m ss o f t w a r e b a s e do nt h ea b o v e ，t h ep r o ea n dm s c a d a m si sa d o p t e dt ob u i l dt h ev i r t u a l p r o t o t y p eo fw a s h i n gm a c h i n ef o r t h er e s e a r c ho ni t sd y n a m i cc h a r a c t e r i s i t i c s t h es e n s i t i v i t ya n a l y s i si si n v e s t i g a t e di no r d e rt oa c h i e v et h ei n f l u e n c i n gd e g r e e o fd i f f e r e n tp a r a m e t e r so nv i b r a t i o na m p l i t u d eo fo u t e rb a r r e lo fr o l l i n gw a s h i n g m a c h i n e f u r t h e r m o r e i t sm e a ns q u a r er o o tv a l u eo fv i b r a t i o ni su s e da sc o s t f u n c t i o n ，a n dl i n e a rp r o g r a m m i n gm e t h o di sa c q u i r e dt oo p t i m i z et h ep a r a m e t e r s o fk e yp a r t s t h em e c h a t r o n i cm o d e lo fr o l l i n gw a s h i n gm a c h i n ei se s t a b l i s h e du s i n gt h e c o m m e r c i a lm a t l a b s i m u l i n ka n dm s c a d a m ss o f t w a r ef o rf u t h e r i n v e s t i g a t i o no fi t sq u a li t y t h ec o s i m u l a t i o ni st h e nf i n i s h e di nt h es i m u li n k e n v i r o n m e n tt oa c h i e v et h el a wo fc o n t r o l l e r p a r a m e t e r s o n d y n a m i c c h a r a c t e r i s t i c so fs y s t e m t h ep c + n iu s b 9 2 3 3a c q u r i n gb o a r di su t i l i z e df o rh a r d w a r ep l a t f o r mo f e x p e r i m e n t ，a n dg r a p h i cl a n g u a g el a b v i e wi su s e df o ra c q u i r i n gs o f t w a r e b a s e do nt h i sp l a t f o r m ，t h ea b o v et h e o r ya n da p p r o a c h e sa r ev a li d a t e d t h ea b o v er e s e a r c h e s ，n o to n l yg i v eg u i d et op a r a m e t e rd e s i g no fk e yp a n so f - i v - 、歹、，、，、，、， 0 q 0 r o l l e rw a s h i n gm a c h i n e ，b u ta l s oo f f e rg o o dt h e o r yg i s tf o rt h ed e v e l o p m e n to f p h y s i c a lp r o t o 夠p e k e yw o r d s ：r o l l e rw a s h i n gm a c h i n e ，d y n a m i cm o d e l ，v i r t u a lp r o t o t y p e ， m e c h a t r o n i cm o d e l 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表 或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得丕鲞盤堂或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證 書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中 作了明確的說明并表示了謝意。 學(xué)位論文作者 簽字日期：二馘年p 月華日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解苤盜盤鱟有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。 特授權(quán)苤盜盤堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢 索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校 向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明) 學(xué)位論文作者簽磊蕊! f 新始鉑 新簽名：1 諺 簽字日期夕孑年g ! 月午日 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 1 1 洗衣機發(fā)展概述 1 1 1 洗衣機的發(fā)展歷程 第一章緒論 從古到今，紡織品的洗滌過程一直是難于逃避的勞動，手工操作不僅增加了 人們的勞動負(fù)擔(dān)，而且洗衣過程中藥量越來越大化學(xué)試劑也將會對人的皮膚造成 越來越大的傷害。因此，機器代替手工操作成為必然。洗衣機的歷史可以追溯到 1 9 世紀(jì)。l8 7 4 年美國人比爾布萊克斯發(fā)明了木制手搖洗農(nóng)機，如圖1 - 1 所示。 該洗衣機結(jié)構(gòu)非常簡單在木筒里簡單的裝上6 塊葉片，手柄和齒輪作為傳動裝 置，衣服便可在筒內(nèi)翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到“凈衣”的目的。該裝置雖然結(jié)構(gòu)簡單，且洗 滌效果及質(zhì)量也不好，但是布萊克斯的洗衣機開發(fā)構(gòu)思使得人們對洗衣機的改進(jìn) 進(jìn)程大大加快。 固1 - 1 第一臺洗農(nóng)機( 草圖) 在第一次工業(yè)革命后，1 8 8 0 年美國出現(xiàn)了蒸氣洗衣機，蒸氣作為動力開始 取代人工。此外，水力和內(nèi)燃機也作為動力在洗衣機裝置中得一嘗試，但旨因動 力不穩(wěn)定且使得裝置龐大，致使性價比低而遭到淘汰。1 9 1 0 年，美國人菲舍爾 試制成功世界上第一臺電動洗衣機。電動洗衣機的問世，標(biāo)志著人類家務(wù)勞動自 動化的開端。 進(jìn)入電氣化時代之后，洗衣機的功能日益增強。電動洗衣機幾經(jīng)完善，在 第一章緒論 1 9 2 2 年迎來一種嶄新的洗衣方式，即攪拌式。攪拌式洗衣機由美國瑪依塔格公 司研制成功，該洗衣機的特點是在筒中心裝上一個立軸，在立軸下端裝有攪拌翼， 電動機帶動立軸，進(jìn)行周期性的正反擺動，使衣物和水流不斷翻滾，相互摩擦， 以此滌蕩污垢。1 0 年后，美國本德克斯航空公研制成功第一臺前裝式滾筒洗衣 機，洗滌、漂洗、脫水在同一個滾筒內(nèi)完成。這意味著電動洗衣機的型式躍上了 一個新臺階，其自動化程度又前進(jìn)了一大步。直至今日，滾筒式洗衣機在歐美國 家乃至全世界仍得到了廣泛應(yīng)用。 與此同時，英國還研制推出了一種噴流式洗衣機，它是靠簡體一側(cè)的運轉(zhuǎn)波 輪產(chǎn)生的強烈渦流，使衣物和洗滌液一起在筒內(nèi)不斷翻滾，洗凈衣物。1 9 5 5 年， 在引進(jìn)英國噴流式洗衣機的基礎(chǔ)之上，日本研制出獨具風(fēng)格、并流行至今的波輪 式洗衣機。至此，波輪式、滾筒式、攪拌式在洗衣機生產(chǎn)領(lǐng)域三分天下的局面初 步形成。 2 0 世紀(jì)6 0 年代以后，洗衣機在一些發(fā)達(dá)國家的消費市場開始形成系列，家 庭普及率迅速上升，其中日本的洗衣機行業(yè)發(fā)展最為典型。6 0 年代的日本出現(xiàn) 了帶干桶的雙桶洗衣機，被稱之為“半自動型洗衣機”。7 0 年代，波輪式套桶全 自動洗衣機開始出現(xiàn)在家庭中。7 0 年代后期，微電腦控制的全自動洗衣機橫空 出世。到8 0 年代，“模糊控制”的應(yīng)用使得洗衣機操作更簡便，功能更完備，洗 衣程序更隨人意，外觀造型更為時尚。進(jìn)入9 0 年代，由于電機調(diào)速技術(shù)的提高， 洗衣機實現(xiàn)了寬范圍的轉(zhuǎn)速變換與調(diào)節(jié)，誕生了許多新水流洗衣機。此后，隨著 電機驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展與提高，日本生產(chǎn)出了電機直接驅(qū)動式洗衣機，省去了齒輪 傳動和變速機構(gòu)，引發(fā)了洗衣機驅(qū)動方式的巨大革命。 洗衣機的誕生和發(fā)展，本身就是科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的產(chǎn)物。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)和 控制技術(shù)的不斷發(fā)展，有理由相信洗衣機的發(fā)展會更加迅速，它必將給人類的生 活帶來全新的感受i 卜3 | 。 1 1 2 洗衣機的分類與發(fā)展趨勢 自從1 9 1 0 年美國菲舍爾發(fā)明第一臺電動洗衣機以來，各國的技術(shù)人員不斷 開拓進(jìn)取，研制出許多不同洗滌方式的洗衣機。這些洗衣機各具所長，各有所短， 相互之間彼此競爭與融合，逐漸形成當(dāng)今流行的三大類型滾筒式洗衣機、波 輪式洗衣機和攪伴式洗衣機。除此以外，雖然也出現(xiàn)過噴流式洗衣機、噴射式洗 衣機、電磁式洗衣機、振動式洗衣機、高壓式洗衣機等其它類型，但由于種種原 因目前市場上已難覓蹤影。 各種洗衣機各有特色，下面對其中三大主要類型洗衣機的功能特點，即滾筒 式、攪拌式、波輪式，進(jìn)行對比討論。 天律大學(xué)博士學(xué)位論文 ( 1 ) 波輪洗衣機 俗稱日本式，流行于日本、中國、東南亞等地區(qū)。洗衣筒底部波輪帶動衣物 正反向轉(zhuǎn)動( 標(biāo)準(zhǔn)洗滌時波輪轉(zhuǎn)動大于3 6 0 0 r p m ) ，由于相互搓揉力較大，濕的衣 物壓在高速旋轉(zhuǎn)的波輪上，故損衣率較高，洗滌均勻性較差，纏繞率也較大。如 圖1 - 2 ( a ) 所示i ?！?。 ( 2 ) 攪拌式洗衣機 俗稱美國式，流行于美洲地區(qū)。立軸，攪拌葉作原動力，帶動衣物正反向擺 動( 小于2 7 0 0 r p m ) ，互相搓揉。由于洗衣簡底不轉(zhuǎn)動，洗凈度、損衣率等性能居 中f i b l 2 1 。 ( 3 ) 滾筒洗衣機 發(fā)源于歐洲的洗衣機是模仿棒錘擊打衣物原理設(shè)計，利用電動機的機械做功 使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)衣物在滾筒中不斷地被提升捧下，再提升再摔下，做重復(fù)運動，加 h 洗衣粉和水的共同作用使衣物洗滌干凈。但洗衣時，需用熱水才能洗凈衣物， 耗電量大、損衣率低。若用冷水洗農(nóng)。洗凈度則會受到影響。如圖1 2 ( b ) 所, t j l3 + 】。 ( a )( b ) 圖i 一2 滾筒洗衣機與波輪洗衣機 各種洗衣機特點不同，各有優(yōu)缺點。波輪式洗衣機的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、工作 可靠、洗凈率高、洗滌時間短，省電但存在對衣物磨損大、用水量多、纏繞率高、 洗凈的均勻性差等缺點。由于適合我國國情，在國內(nèi)市場中占主導(dǎo)地位6 】。 攪拌式洗衣機發(fā)源于美國，在美國流行，但在中國市場上也己出現(xiàn)，國內(nèi)廠 家只有海爾、榮事達(dá)推出過這種洗衣機，但反響并不很好。倚而言之，攪拌式洗 衣機與渡輪洗衣機最大的區(qū)別就是渡輪旋轉(zhuǎn)只有2 7 0 度，不像波輪洗衣機的渡輪 是旋轉(zhuǎn)3 6 0 度所以攪拌式洗衣機的各項性能介于滾筒洗衣機與波輪洗衣機之 間。 第一章緒論 滾筒洗衣機的一個突出優(yōu)點是洗衣范圍廣，能夠洗滌羊毛、絲綢之類的高檔 衣物，洗好的衣物不纏繞，對衣物磨損??；轉(zhuǎn)速快，最高每分鐘可達(dá)1 0 0 0 轉(zhuǎn)以 上：同時利用特有的減振、平衡系統(tǒng)，將噪聲降到了最低，因為技術(shù)先進(jìn)、做工 精湛，使用壽命大約是波輪洗衣機的2 倍。另外，滾筒洗衣機相比攪拌式與波輪 式洗衣機，不僅能節(jié)省一半以上的水，還能節(jié)約大量洗滌劑，減少生活污水的排 放。滾筒式洗衣機的缺點是耗電量大，價位相對較高，而且一旦前端關(guān)閉，洗衣 過程中將無法打開。 從世界的發(fā)展趨勢來看，滾筒洗衣機日漸成為洗滌行業(yè)的主流，且有如下幾 個發(fā)展趨判1 7 。2 4 1 。 智能化。傳統(tǒng)的洗衣機只有進(jìn)水一漂洗一出水一甩干這幾個工作過程，并通 過合理組合來進(jìn)行工作。而智能洗衣機除了實現(xiàn)上述的功能之外，還能對洗滌衣 物的衣質(zhì)、衣量、衣物的污臟性質(zhì)以及污濁度進(jìn)行識別，并根據(jù)具體的情況選擇 合適的洗滌劑、水量和水流狀態(tài)進(jìn)行有針對性的洗滌。甚至滾筒洗衣機還會將衣 物烘干，整個洗衣的過程完成以后還會用動聽的音樂聲提醒用戶，用戶可在洗衣 的過程做其它工作，從而節(jié)省大量時間。洗衣機智能化技術(shù)有賴于微處理器和傳 感器的發(fā)展。 高效節(jié)能。不可再生能源的日益減少和人類對能源要求量日益增加的矛盾， 決定了節(jié)能成為整個社會活動的趨勢。對于洗衣機行業(yè)來說，要在保證洗凈度的 基礎(chǔ)上實現(xiàn)省電、節(jié)水。高效節(jié)能已經(jīng)成為洗衣機行業(yè)發(fā)展必然的趨勢。 靜音。噪音容易使人疲勞，造成神經(jīng)系統(tǒng)緊張，從而影響睡眠、休息和工作。 減少噪音污染對提高生活質(zhì)量具有相當(dāng)?shù)闹匾浴Ｉ钏降奶岣?，家用電器?益增多，家用電器的噪音已經(jīng)成為提高生活質(zhì)量的一個負(fù)面因素。所以，靜音洗 衣機也是洗衣機行業(yè)發(fā)展的一個必然趨勢。 健康化。現(xiàn)代人對健康格外的重視，對洗衣機也提出了更高的要求，有的洗 衣機廠家采用納米內(nèi)桶，減少污垢附著，有的洗衣機設(shè)置有改進(jìn)型漂洗程序，徹 底漂凈衣物上殘留的洗滌劑，防止對人體的侵害。還有一些洗衣機采用臭氧進(jìn)行 殺菌，達(dá)到徹底滅菌的目的。 大容量和微型化。為獲得寬敞的空間，推出了超小型或超薄型的洗衣機，比 較有代表性的有小鴨的迷你滾筒洗衣機，海爾的小小神童波輪洗衣機，惠爾浦的 維納斯系列上開門立式滾筒洗衣機，西門子的4 0 厘米超薄滾筒洗衣機滿足了對 占地空間的要求。 品種多樣化。從洗滌形式上分波輪式、滾筒式洗衣機，從洗滌容量上自2 公 斤到7 公斤有很多等級，高中低檔洗衣機在功能上，還有很多不同，品種多樣化 的洗衣機滿足了不同偏好的消費者的需求。 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 現(xiàn)在已經(jīng)有廠家開發(fā)出了不需要使用洗滌劑的洗衣機，還有的廠家開發(fā)出了 更迷你的旅行洗衣機，小到可以在出外旅行的時候隨身攜帶，為了更方便的操作 有的廠家還開發(fā)出了可以遠(yuǎn)程控制的洗衣機。方便、加節(jié)能、個性化將是洗衣機 行業(yè)的一個重要發(fā)展方向。 1 2 洗衣機減振降噪技術(shù)國內(nèi)外研究概況 隨著社會物質(zhì)文明的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量日益提高，家電產(chǎn)品的高品位已 成為人們生活追求的熱點。其中，對洗衣機的要求具體表現(xiàn)在，要求洗衣機在洗 凈率高的同時，還要求整機裝配安全可靠、運行自動化程度高，工作狀態(tài)下的振 動、噪音更小【2 5 - 2 9 。 全自動滾筒洗衣機是依靠熱力、機械力、化學(xué)力去除衣物上的灰塵，以其特 有的洗滌方式、對衣物較小的損傷和可以加熱消毒等優(yōu)勢而深受消費者喜愛，但 其較大的振動一直是困擾洗衣機生產(chǎn)廠家的一個難題【14 1 。由于洗滌衣物在滾筒中 的不均勻分布，形成旋轉(zhuǎn)偏心負(fù)載，便產(chǎn)生了周期作用的激振力，從而導(dǎo)致洗衣 機產(chǎn)生振動。尤其是在高速脫水階段，洗衣機的振動問題更加突出。這個問題直 接影響了洗衣機質(zhì)量的提高，限制了洗衣機進(jìn)一步向高轉(zhuǎn)速發(fā)展 3 0 - 3 4 1 。 減小滾筒洗衣機振動的最終目的也就是減少洗衣機外箱體的振動【3 5 3 7 1 。根據(jù) 以往生產(chǎn)與設(shè)計經(jīng)驗，主要包括以下三方面的工作：一是減少內(nèi)筒的不平衡，及 其他各項干擾因素，控制內(nèi)外筒總成的振動；二是采用振動隔離技術(shù)，切斷振動 波的傳遞路徑，避免內(nèi)外筒總成的振動傳遞給外箱體；三是改進(jìn)外箱體的設(shè)計， 提高外箱體的抗振能力，控制振動的響應(yīng)，減輕內(nèi)外筒總成的振動對它的影響。 具體方法有1 3 8 - 4 1 】： ( 1 ) 減小衣物的偏心量； ( 2 ) 減少衣物的含水量，快速通過共振區(qū)； ( 3 ) 分段進(jìn)行脫水； ( 4 ) 增加內(nèi)外筒總成的重量，配平衡； ( 5 ) 增加平衡環(huán)； ( 6 ) 內(nèi)外筒總成與箱體之間采用彈簧連接； ( 7 ) 內(nèi)外筒與箱體之間加裝阻尼減振器； ( 8 ) 內(nèi)外筒總成與外箱體隔離； ( 9 ) 優(yōu)化設(shè)計門密封圈及進(jìn)排水管，減少其它部件對箱體振動的影響； ( 1 0 ) 加強外箱體本身的剛性； ( 1 1 ) 箱體內(nèi)部粘貼吸振材料； 第一章緒論 ( 1 2 ) 增加箱體底腳與地面的摩擦。 根據(jù)我國對洗衣機行業(yè)振動和噪音水平提出的新要求，依據(jù)g b 4 2 8 8 9 2 標(biāo) 準(zhǔn)的規(guī)定，洗衣機在額定工作狀態(tài)下運轉(zhuǎn)達(dá)到穩(wěn)定時，用測振儀測量箱體前后左 右各側(cè)面中央部位，其振幅應(yīng)滿足：額定洗滌容量5 k g 和5 k g 以下應(yīng)不大于 0 8 m m ；洗滌容量5 k g 以上應(yīng)不大于1 0 m m ；洗衣機上蓋中央部位，其振幅應(yīng)滿 足：額定洗滌容量5 k g 和5 k g 以下應(yīng)不大于l0 m m ，洗滌容量5 k g 以上應(yīng)不大于 1 2 m m 。 為此，國內(nèi)各洗衣機廠商的科技人員都在進(jìn)行洗衣機的振動分析，以及對洗 衣機減振、降噪技術(shù)進(jìn)行研究，相關(guān)領(lǐng)域的研究方法基本可以分為以下三大類。 ( 1 ) 實驗法 文獻(xiàn) 4 2 中，申秀敏、左言言等將現(xiàn)代測試手段與模態(tài)分析技術(shù)相結(jié)合，應(yīng) 用試驗?zāi)B(tài)分析方法對某全自動滾筒洗衣機機箱進(jìn)行了模態(tài)試驗，得到其固有頻 率，模態(tài)振型等模態(tài)參數(shù)，并根據(jù)試驗結(jié)果對機箱做出了一定程度的改進(jìn)。 文獻(xiàn) 4 3 】中，陸國強等從滾筒洗衣機結(jié)構(gòu)與運行過程的力學(xué)特性出發(fā)，結(jié)合 滾筒洗衣機噪聲測量的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了衣物隨機形成的不平衡質(zhì)量是滾筒洗衣機噪 聲測試結(jié)果具有不確定性的原因，并提出了改進(jìn)滾筒洗衣機噪聲測量與評價方法 的建議。但這種優(yōu)化方式必須建立在豐富的實踐經(jīng)驗和大量試驗的基礎(chǔ)上，這勢 必會極大限制洗衣機的研究與開發(fā)周期，而且稍有不慎就將得到錯誤的結(jié)果。 文獻(xiàn) 4 4 】中，鄭紅梅、劉正士等采用實驗的方式，對洗衣機振動信號進(jìn)行頻 譜分析，得出其產(chǎn)生振動的真正原因。并根據(jù)分析結(jié)果，借助于正交理論，以有 效值為指標(biāo)，對洗衣機懸架系統(tǒng)上的吊簧剛度，減振器阻尼系數(shù)，上、下配重質(zhì) 量等各結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而有效地降低了洗衣機甩干時的振動。這種優(yōu)化方 式雖然有效，但未免太繁瑣，而且對試驗經(jīng)驗和準(zhǔn)確性的要求較高，因此很難找 到關(guān)鍵部件的最優(yōu)參數(shù)組合。 文獻(xiàn) 4 5 中，鄧寅晶、陳慧寶等采用分步運行和頻譜分析等方法對全自動洗 衣機噪聲進(jìn)行分析識別，逐一找出噪聲源，并對噪聲源有針對性的改進(jìn)設(shè)計，降 低了噪聲值。該文獻(xiàn)中的實驗方式可行，但不得不提的是所創(chuàng)建的振動模型簡化 太多，較難準(zhǔn)確反映洗衣機的真實振動情況。 文獻(xiàn) 4 6 】中，w e ic h e n h a i 等建立了洗衣機的數(shù)學(xué)模型，研究與分析洗衣機 的動特性。采用實驗與數(shù)值仿真兩種方式，驗證了模型的準(zhǔn)確性。 文獻(xiàn) 4 7 】中，f m e n t e s 等采用實驗的方式，采集洗衣機的振動信號，并對振 動信號進(jìn)行處理，在頻譜中提取信號特征，識別系統(tǒng)的振動源。對減振降噪的有 效措施進(jìn)行了深入研究。 另外，p d m a l l i b a n d 4 引，y y o k o i 4 9 1 ，j c r u c q 5 0 】等人也通過實驗分析的方 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 式對洗衣機的振動做了研究分析。 ( 2 ) 數(shù)學(xué)建模分析法 文獻(xiàn) 1 4 1 d ? ，劉慶亮首先對滾筒洗衣機的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡單描 述與系統(tǒng)分析，在對平面運動情況下三自由度分析方法進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建 了滾筒洗衣機吊裝體系統(tǒng)的六自由度空間運動模型與運動方程，最后對該模型進(jìn) 行了數(shù)值仿真計算。該方法在理論上是完備的，且具備較好的應(yīng)用性，此研究結(jié) 果具備理論與實踐兩方面的意義。 文獻(xiàn)【5 1 5 5 】中，t u r k a y 、k i r a y 等建立了用于優(yōu)化彈簧剛度和阻尼器系數(shù)的滾 筒洗衣機吊裝體系統(tǒng)的動力學(xué)模型，提出了相應(yīng)的動力學(xué)方程，并且進(jìn)行了理論 和實驗分析。 文獻(xiàn)【5 6 】中，b a e 等在研究了液壓平衡器的工作原理和動力學(xué)模型的基礎(chǔ) 上，建立了帶液壓平衡器的波輪式洗衣機的動力學(xué)模型，并分析了影響洗衣機振 動的主要因素。通過對該模型的數(shù)值仿真結(jié)果與實驗結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，該模型能 較準(zhǔn)確的反映洗衣機的工作狀態(tài)。本文擬對帶液壓平衡器的滾筒洗衣機進(jìn)行動力 學(xué)建模，因此，該工作具有很好的借鑒意義。 文獻(xiàn) 5 7 1 中，p a p a d o p o u l o s 等提出了輕便式滾筒洗衣機的一個簡化三維動力 學(xué)模型。該模型對研究洗衣機運行過程中的穩(wěn)定性以及減小振幅方面具有一定的 借鑒意義。 文獻(xiàn)1 5 8 】中，b a g e p a l l i 等研究了垂直軸式波輪洗衣機的振動模型，并對懸掛 系統(tǒng)提出了兩個設(shè)計概念，即無轉(zhuǎn)換固定節(jié)點設(shè)計( n t f n ) 和轉(zhuǎn)換自由節(jié)點設(shè)計 ( t f n ) 。該工作對今后洗衣機的理論研究提供一定的理論依據(jù)。 除以上典型建模方式以外，g u a n g 5 9 1 ，g u1 6 0 1 ，a r g e n t i n i 6 1 ，q i a n 6 2 1 ， k a r s e n 6 3 j 等人的研究成果同樣具有一定的參考價值和借鑒意義。 ( 3 ) 軟件仿真分析法 文獻(xiàn) 6 4 6 5 中，鄭毅、趙國群等采用有限元技術(shù)模擬洗衣機的振動過程，以 洗衣機工作過程的振動為例，研究了彈性固定機構(gòu)的振動規(guī)律。該方法以機械結(jié) 構(gòu)的整體模型為分析對象，綜合考慮結(jié)構(gòu)的振動原因與振動形式，使其分析數(shù)據(jù) 接近系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，從而可以分析研究激勵、結(jié)構(gòu)等因素對振動過程的影 響。 文獻(xiàn) 6 6 】中，楊曉文，趙曉明等針對滾筒式洗衣機復(fù)雜非線性振動特點，結(jié) 合洗衣機結(jié)構(gòu)的設(shè)計，以洗衣機工作過程的振動為研究對象，采用a n s y s 有限 元技術(shù)分析滾筒式洗衣機在工作過程中的振動情況，獲得洗衣機模型振動模態(tài)的 數(shù)據(jù)。在此基礎(chǔ)上，將模態(tài)仿真分析結(jié)果與實際測試值比較，具有很好的符合性。 該研究為滾筒式洗衣機振動分析提供了一種有效可行的理論分析方法。 第一章緒論 文獻(xiàn) 6 7 】中，左言言、申秀敏等結(jié)合實驗?zāi)B(tài)與有限元理論模態(tài)分析，對全 自動滾筒洗衣機的機箱進(jìn)行了動態(tài)特性研究。首先，在p r o e 中建立機箱的三維 實體模型；然后導(dǎo)入a n s y s 中進(jìn)行網(wǎng)格劃分，得到其有限元模型；再采用蘭索 斯迭代法進(jìn)行模態(tài)求解，得到前5 0 階計算模態(tài)參數(shù)。另外，用脈沖激勵法在實驗 室對機箱進(jìn)行模態(tài)實驗，得到實驗?zāi)B(tài)參數(shù)。通過對理論模態(tài)與實驗?zāi)B(tài)參數(shù)的 進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，二者結(jié)果吻合較好。該研究對滾筒洗衣機機箱振動特性的改善提 供了一定的參考依據(jù)。 文獻(xiàn) 6 8 】中，h o m s i 等采用a n s y s 軟件創(chuàng)建了某型號工業(yè)洗衣機的有限元模 型，對其結(jié)構(gòu)特性和動力學(xué)特性進(jìn)行了分析計算，并結(jié)合實驗數(shù)據(jù)驗證了該模型 的準(zhǔn)確性。 文獻(xiàn) 6 9 7 0 】中，顧力強，曹群豪等針對某型號工業(yè)洗衣機的結(jié)構(gòu)特點，運用 n a s t r a n 軟件建立洗衣機的有限元模型，對洗衣機在高速脫水工況下偏心激振 力的大小和分布規(guī)律進(jìn)行分析。計算所得結(jié)構(gòu)瞬態(tài)響應(yīng)分析結(jié)果，與振動測試結(jié) 果對比吻合較好。 文獻(xiàn)【7 1 】中，張建明，徐飛等采用三維制圖軟件p r o e 與多體動力學(xué)軟件m s c a d a m s 建立了洗衣機的虛擬樣機。在m s c a d a m s 環(huán)境中，對該虛擬樣機進(jìn)行 動力學(xué)仿真分析，并對不同的彈性剛度和阻尼系數(shù)分別進(jìn)行了仿真，最后得出了 設(shè)計的合理參數(shù)選擇?？梢?，采用m s c a d a m s 建立的洗衣機虛擬樣機模型， 可以方便的對其進(jìn)行仿真計算，進(jìn)一步分析樣機的各方面性能，從而為優(yōu)化設(shè)計 提供依據(jù)。 文獻(xiàn) 7 2 】中，s h e l l e y 和t o m 詳細(xì)闡述了m s c a d a m s 軟件在洗衣機設(shè)計中的 成功應(yīng)用案例。文獻(xiàn) 7 3 中，h u t c h i n s o n 等利用a n s y s 軟件仿真分析的方式，成 功解決了洗衣機的減速問題。 1 3 本文的主要研究內(nèi)容 本文緊密結(jié)合小鴨集團(tuán)對滾筒洗衣機減振降噪及可靠性的需求，從理論、虛 擬樣機和實驗三個方面開展洗衣機系統(tǒng)動特性的研究，文章章節(jié)安排如下。 第一章闡述洗衣機的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀，綜述國內(nèi)外在滾筒洗衣機振動研究 領(lǐng)域的進(jìn)展，并提出主要研究內(nèi)容。 第二章利用矢量法建立洗衣機的六自由度動力學(xué)模型，分析系統(tǒng)的振動響 應(yīng)特性與振動機理，并研究影響其振動的關(guān)鍵因素。此外，理論上探討液壓平衡 與固體平衡兩種平衡方式的可行性。 第三章采用三維造型軟件p r o i s 和多體動力學(xué)軟件m s c a d a m s 創(chuàng)建滾筒 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 洗衣機的虛擬樣機模型。通過模型仿真，分析系統(tǒng)的動態(tài)特性，研究其振動機理， 確定影響振動的關(guān)鍵因素。 第四章在a d a m s v i e w 環(huán)境中建立滾筒洗衣機的參數(shù)化樣機模型，對該模 型中各關(guān)鍵部件參數(shù)的靈敏度進(jìn)行計算，以確定各部件參數(shù)對外筒振幅的影響規(guī) 律。在此基礎(chǔ)上，對整個系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化分析，提出關(guān)鍵部件參數(shù)的最優(yōu)整定方案。 第五章借助前兩章已建立的虛擬樣機模型，在m a t l a b 中創(chuàng)建洗衣機的機電 一體化模型。在s i m u l i n k 仿真環(huán)境中，通過控制軟件接口實現(xiàn)機電一體化模型 的聯(lián)合仿真。 第六章開發(fā)用于洗衣機信號檢測的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采用圖形化語言軟件 l a b v i e w 開發(fā)采集系統(tǒng)的軟件部分，以p c + n iu s b 9 2 3 3 數(shù)據(jù)采集卡為關(guān)鍵部 件搭建實驗硬件平臺。 第七章采集洗衣機洗滌及甩干工作狀態(tài)下的振動信號，然后對振動信號進(jìn) 行數(shù)據(jù)處理，獲取系統(tǒng)的幅頻特性曲線，并分析了實驗現(xiàn)象。 第八章匯總?cè)闹饕Y(jié)論，并提出今后工作展望。 各章均以引言開始，簡要介紹本章研究內(nèi)容和目的；以小節(jié)結(jié)尾，簡要歸納 該章所得結(jié)論。 第二章滾筒洗衣機動力學(xué)建模及仿真 2 1 引言 第二章滾筒洗衣機動力學(xué)建模及仿真 本章首先以某型號全自動滾筒洗衣機為例，簡要描述滾筒洗衣機的機械結(jié)構(gòu) 和工作原理，然后利用矢量法建立系統(tǒng)的六自由度動力學(xué)模型，進(jìn)而分析各零部 件參數(shù)對內(nèi)筒振幅的影響規(guī)律。此外，還將探討液壓與固體兩種平衡方式。本章 目的旨在為滾筒洗衣機的參數(shù)設(shè)計和減振降噪提供奠定理論基礎(chǔ)。 2 2 滾筒洗衣機機械結(jié)構(gòu)及工作原理簡介 2 2 1 滾筒洗衣機的機械結(jié)構(gòu) 圖2 - i 滾筒洗袁機內(nèi)外筒裝配圖 滾筒洗衣機的基本結(jié)構(gòu)如圖2 - 1 所示，圖中l(wèi) 吊裝體( 內(nèi)外筒合成體) 、2 前 門、3 排水管、4 進(jìn)水管、5 配重塊、6 吊簧支架、7 皮帶輪、8 電機、9 減振器。 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 吊裝體通過吊簧與減振器與箱體連接，外筒的下面固定有電動機，上面和前 面固定有配重塊，外筒前蓋通過密封圈與洗衣機前門相連，洗衣機外筒用鋼板或 塑料制成；自來水通過洗滌劑盒和內(nèi)進(jìn)水管進(jìn)入洗衣機外筒：洗滌劑盒用來盛放 洗滌劑和香料；減振器將洗衣機外筒與箱體底部連在一起；洗衣機外筒中的廢水 經(jīng)內(nèi)排水管和排水泵及外排水管排出。 吊裝體上的配重塊固定在外筒上，起到平衡和增加重量的作用；內(nèi)筒放置在 外筒中，用不銹鋼板制成，筒上有小孔和提升筋，內(nèi)筒中裝被洗滌的衣物；電動 機通過大小皮帶輪帶動內(nèi)筒在外筒中旋轉(zhuǎn)；內(nèi)簡鉚接中的主軸由兩個軸承支撐并 通過螺釘與外叉、皮帶輪緊固在一起。 2 2 2 滾筒洗衣機的工作原理 ( a )( b ) 圖2 - 2 滾筒洗衣機工作原理示意圖 滾筒洗衣機是將被洗衣物裝在一個多孔的滾筒( 即內(nèi)筒) 內(nèi)，內(nèi)筒置于浸放洗 滌液的外桶里。洗滌時，洗滌液液面低于內(nèi)筒半徑的1 2 高度，由于內(nèi)筒壁上有 許多小孔，內(nèi)筒和外筒的洗滌液是相通且液面高度一致。 ，洗滌的機械作用是靠內(nèi)筒作周期性的正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)。在內(nèi)筒的內(nèi)壁沿長度方向 裝置有三條筋，稱為舉升筋。內(nèi)筒轉(zhuǎn)動的時候，由于衣物與帶小孔的筒壁及舉升 筋之間的摩擦，使得衣服與筒壁及舉升筋貼近的部分同較遠(yuǎn)部分發(fā)生相對運動， 見圖2 2 ( a ) ，產(chǎn)生與手工洗滌的搓揉動作極為相似的效果。 當(dāng)滾筒以一定速度旋轉(zhuǎn)，如圖2 - 2 ( b ) 所示時，當(dāng)舉升筋和衣物升高到快要接 近頂端的時候，由于內(nèi)筒的轉(zhuǎn)速比較慢，產(chǎn)生的離心力不足以克服衣服收到的重 力，所以衣服斜著落下來，這種跌落會產(chǎn)生錘擊作用，把衣服里面所含的水，以 較高的速度擠出來，使洗滌液與衣服纖維之間有較大的相對運動。衣服在旋轉(zhuǎn)到 內(nèi)筒底部時，又重新吸進(jìn)較多的洗滌液，舉升筋又將衣服帶起來。如此反復(fù)循環(huán)。 第二章滾筒洗衣機動力學(xué)建模及仿真 洗滌液中的化學(xué)物質(zhì)溶解了織物上的污垢，洗滌劑的效力越高，去污能力越 強，污垢就越容易剝落。另外，滾筒洗衣機裝有加熱器，可對洗滌液自動加溫， 最高溫度可達(dá)9 0 。c 。洗滌液溫度的提高加速了分子的運動速度，加強了洗滌劑 溶解污垢的化學(xué)作用?？傊?，滾筒洗衣機充分利用了機械力、化學(xué)力、熱力三種 力的作用達(dá)到了洗凈衣物的目的。 脫水的時候，內(nèi)簡往一個方向做高速旋轉(zhuǎn)，靠慣性離心力的作用，衣服里的 水往外甩出，經(jīng)內(nèi)壁上的小孔拋散到外筒里，達(dá)到脫水的目的。 2 3 滾筒洗衣機系統(tǒng)動力學(xué)建模與分析 2 3 1 系統(tǒng)描述 滾筒洗衣機吊裝體系統(tǒng)主要由內(nèi)筒、外筒、吊簧以及減振器等組成，其結(jié)構(gòu) 簡圖如圖2 3 所示。 ( a )( b ) 圖2 - 3 洗衣機吊裝體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 圖中m 6 為內(nèi)筒質(zhì)量，m ，為外筒質(zhì)量( 包括水) ，m 。為不平衡質(zhì)量( 衣物) ， k 為吊簧的剛度，c 為減振器的阻尼系數(shù) 該系統(tǒng)的外筒通過吊簧和減振器與箱體連接，外筒下面固定有電動機，外筒 前蓋通過門密封圈與洗衣機前門相連。內(nèi)筒通過連接主軸與外筒連接定位，被置 于外筒中。內(nèi)筒與電動機通過皮帶傳動連接，受電動機驅(qū)動，進(jìn)行洗衣或脫水操 作。 通過上節(jié)的分析可知，造成系統(tǒng)振動的主要原因是內(nèi)外筒和衣物的不平衡， 由于電機驅(qū)動內(nèi)筒旋轉(zhuǎn)時，內(nèi)外筒不僅會產(chǎn)生3 個方向的平動，還會產(chǎn)生3 個方 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 向的轉(zhuǎn)動，因此實際運行過程中將會有哥氏力的產(chǎn)生，另外還將會產(chǎn)生3 平動和 3 轉(zhuǎn)動之間以及各自身之間的相互耦合。因此，坐標(biāo)系的建立和位置坐標(biāo)表示對 動力學(xué)模型以及動力學(xué)方程的建立至關(guān)重要。 2 3 2 坐標(biāo)系與動力學(xué)建模 圖2 4 滾筒洗衣機吊裝體系統(tǒng)動力學(xué)模型 以洗衣機箱體坐下點為坐標(biāo)系原點d 建立固定坐標(biāo)系，x 軸豎直向上，墨 軸( 水平方向) 垂直指向洗衣機前面板，x ，軸垂直x ，d x 3 面。以內(nèi)筒的質(zhì)心位 置為坐標(biāo)原點o 。建立隨體( 轉(zhuǎn)動) 坐標(biāo)系，坐標(biāo)系同內(nèi)筒一起運動，黽軸( 水平方 向) 指向洗衣機前面板，五o 。x ，面垂直矗軸。 在此坐標(biāo)系中，建立滾筒洗衣機的振動模型如圖2 4 所示。圖中，h ，為在隨 體坐標(biāo)系下不平衡質(zhì)量質(zhì)心到面五o 。x ，的距離，尺。為不平衡質(zhì)量質(zhì)心到x ，的 距離。 2 3 3 系統(tǒng)的運動學(xué)和動力學(xué)分析 2 3 3 1 運動參數(shù)的向量描述 向量x 和矽分別表示在世界坐標(biāo)系下的平移和旋轉(zhuǎn)向量，上標(biāo)b 、t 、甜、s ，、 c ，分別表示內(nèi)筒、外筒、不平衡質(zhì)量、減振器( 彈簧) 與外筒的位置結(jié)點，減振器 ( 彈簧) 與箱體的位置結(jié)點。 假定運動較小，由外筒質(zhì)心、不平衡物體質(zhì)心坐標(biāo)變換關(guān)系為： 第二章滾筒洗衣機動力學(xué)建模及仿真 x 。= x o + q r x 。= x “+ q r ” 廠1繡一破 卟l 一彳- j 式中，r = k 7 巧r ，r ”：【r 。c o s o 兄s i n 秒 示從隨體坐標(biāo)系到世界坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)變換矩陣。 內(nèi)筒和外筒的角速度可表示為： 、i ，“= q 毒+ 中= q 毒 式中，= 【o 0 6 r 為內(nèi)筒相對外筒角速度。 2 3 3 2 動力學(xué)方程描述 ( 2 - 1 ) ( 2 - 2 ) ( 2 3 ) 九r ，r u 、吃已知。其中，q 表 ( 2 4 ) ( 2 - 5 ) 丁= r o b 護(hù)1 1 2 + 扣u 戈，1 1 2 + 吉m p 沁“) t i 。、j ，“+ 抄) t i 。、i ，( 2 - 6 ) 式中，i 。和i 。分別表示內(nèi)、外筒的轉(zhuǎn)動慣量。不平衡質(zhì)量( 衣物) 隨著內(nèi)筒一起旋 轉(zhuǎn)，因此旋轉(zhuǎn)慣量應(yīng)包含衣物。 系統(tǒng)的重力勢能表達(dá)： 名= b 。x ? + 腳，x ；+ 歷。x ? k( 2 。7 ) 彈簧和阻尼器產(chǎn)生的外力為： = 耋m 參一蚤2 叩，參( j ：1 ，2 ，3 ) ( 2 - 8 ) 一= 塾巧參一著2 吼研o l , ( i = l ，2 ，3 ) ( 2 - 9 ) 式中，三，- - h “一x “4 ，4 = 三，一三d ，_ = 戈盯p ，后，和c ，分別為彈簧強度和阻尼 系數(shù)，三。，為彈簧( 阻尼器) 的初始長度和終了長度：p 為阻尼器( 彈簧) 單元 方向向量。 利用拉格朗日方磐易得洗衣機系統(tǒng)的動力學(xué)方程為： 耕象卜萬cotdto + 篝：，( j = l ，2 3 )(2-10)x o xi 獻(xiàn)? j ? 。? 1 鼢， u1 一 畢叫w 瓢暑1 - 石c o t + 著o v ：b - 一( j = 1 1 ，2 ，3 ) ( 2 11 dt ) 一i i 一一+ 工= fi = 氣1，、 8 幣j ) a 妒j8 妒j 乩嗲 。一、h 。 寫成矩陣形式：a j = b 1 4 ( 2 1 2 ) 式中， x = i x ：戈：b x ；氟歡九r 為 元素如下為： 狀態(tài)向量。矩陣a 是一個對稱矩陣，各 qj2 口2 22 朋 + m ，+ m u 1 2 3 32 聊 + 晰，+ m h 0 1 22q 32a 1 420 u 52 研，巧+ 肋。吃 q 1 62 一m ，一m 。r 。s i n 0 3 2 32a 2 520 a 2 4 2 - 口1 5 2 2 62 m ，吖+ m 。r 。c o s l 9 7 3 42 - - 0 1 6 a 3 52 - a 2 6 吩6 = 0 = 脅，艇) 2 + ) 2 + 0 ：s i n ：秒+ 貿(mào)) + ， ( 1 4 5 = 一m t r i r i - - m 。r 。2c o s o s i n 0 一i n 口4 62 一一一聊。r 吃e o s o - , 3 口5 ，= 聊，如) 2 + g 守 + q ：c 。s z 秒+ 貿(mào)) + ： 口5 65 7 色吃一聊。r 九s i n o - t 2 = 聊，亨+ ) 2 ) + 硝+ 1 , 3 向量b 各元素為： b ，1 = f s , g x ，+ m u 見夠2 ，2 元寶+ 九矽) c ? s 秒+ ( _ 織痧2 + 0 ，) s i n 口) 一 。+ 聊，+ 聊。) 6 z2 ：棚。r 。黻矽2 一痧) c o s 鄉(xiāng)+ p z + 2 a p + 蓯幽n p “ 6 ，2 m ，u 色敞矽2 + 2 j 0 + 辦痧) c o s 秒+ ( - 辦矽z + 2 灰矽+ 矽，痧) s i n 鄉(xiāng) 6 = 糾一l 了，+ 歷。月。s i no g + m 。r 吃缸疙痧2 + 痧) c 。s 秒一p z + 2 z 矽+ 以痧) 。i n 秒 - m 。s 們?nèi)纾何? + 2 蔬痧+ 秭矽) c o s 口+ ( - 辦痧z + 2 元矽+ 矽：粕n 、秒 ”7 6 s2 聲島礦2 + m ，t r l t + 聊n r “c o s 秒捃+ 聊。r 。吮始2 + 2 元矽+ 織痧) c o s 0 一侈，痧2 一痧) s i n 秒 + 聊“砰c o s 9 敞痧2 + 2 荔矽+ 琺痧) c o s 秒+ ( _ 。矽z + 2 ：矽+ 矽，痧) s i n 秒 。 b s = ，南。+ 腳。礙( 織矽2 一痧) 一，。痧 。 1 5 第二章滾筒洗衣機動力學(xué)建模及仿真 2 4 考慮液壓平衡器的系統(tǒng)動力學(xué)建模與分析 2 4 1 系統(tǒng)描述 液壓平衡器 圖2 - 5 考慮液壓平衡器的吊裝體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖 圖中聊6 為內(nèi)筒質(zhì)量，所，為外筒質(zhì)量( 包括水) ，聊。為不平衡質(zhì)量( 衣物) k 為吊簧的剛度，c 為減振器的阻尼系數(shù) 圖2 5 為系統(tǒng)靜態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。 2 4 2 坐標(biāo)系與動力學(xué)建模 x 圖2 - 6 考慮液壓平衡器時吊裝體系統(tǒng)動力學(xué)模型 x 3 方法同上節(jié)，分別建立世界坐標(biāo)系與隨體坐標(biāo)系。考慮液壓平衡器，所創(chuàng)建 1 6 天津大學(xué)博士學(xué)位論文 的滾筒洗衣機吊裝體系統(tǒng)動力學(xué)模型如圖2 - 6 所示。 2 4 3 液壓平衡器結(jié)構(gòu)分析 2 4 3 1 平衡器工作原理簡介 目前常用的平衡方式主要有兩種，一種是液壓平衡器，一種是固體平衡器。 前者為盛有一定液體的圓環(huán)，安裝在內(nèi)筒上，后者是兩個大的質(zhì)量塊分別安裝外 筒的兩端。 圖2 7 液壓平衡器的轉(zhuǎn)動模型 液壓平衡器的減振原理【