4 結(jié)果分析與對(duì)比
為了驗(yàn)證結(jié)果報(bào)告的合理性，對(duì)其進(jìn)行分析和對(duì)比。
4.1洗衣機(jī)振動(dòng)模型
洗衣機(jī)的數(shù)字模型和實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ腿鐖D16所示，其中在數(shù)字模型頂蓋設(shè)置了四個(gè)marker用來(lái)模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ拖鄳?yīng)位置的加速度計(jì)。
圖16 波輪洗衣機(jī)模型
4.2靜態(tài)分析
由于該模型為變頻機(jī)，電機(jī)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(zhǎng)度一致。從圖17可以看出桶頂部的四個(gè)傳感器相對(duì)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(jié)果
4.3模態(tài)分析
波輪洗衣機(jī)主要由三種模態(tài)：擺動(dòng)，搖動(dòng)，垂直跳動(dòng)。擺動(dòng)主要由吊桿長(zhǎng)度決定，搖動(dòng)和垂直跳動(dòng)主要由彈簧剛度和吊桿夾角決定。
圖18 模態(tài)分析結(jié)果
4.4瞬態(tài)分析
偏心負(fù)載設(shè)置為1kg，放置于內(nèi)桶的底部。
電機(jī)隨時(shí)間的啟動(dòng)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(shí)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(duì)振動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行階次跟蹤可以得到轉(zhuǎn)速和振幅曲線（如圖21和22），其中圖21為仿真計(jì)算曲線，圖22為實(shí)測(cè)曲線，從圖中可以看出仿真計(jì)算得到的一階固有頻率為100r/min，二階固有頻率為200r/min，與測(cè)試的結(jié)果很接近。
為了檢驗(yàn)洗衣機(jī)運(yùn)行過程中，桶身是否撞擊制動(dòng)桿，可以對(duì)其進(jìn)行碰撞和干涉檢查，如圖23。如果桶身撞擊了制動(dòng)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(lái)的藍(lán)色。
吊桿對(duì)四個(gè)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(jī)啟動(dòng)曲線
圖20 外筒頂部中心時(shí)間位移仿真曲線
圖21 外筒頂部中心幅值與轉(zhuǎn)速仿真曲線
圖22 外筒頂部幅值與轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)測(cè)試曲線
圖23 碰撞及干涉檢查
圖24 角座接觸力
5 結(jié)論
Motionview的模型定義語(yǔ)言MDL可以非常方便的表達(dá)模型拓?fù)潢P(guān)系、模型數(shù)據(jù)以及多體動(dòng)力學(xué)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(qū)動(dòng)Motionview進(jìn)行前處理，求解和后處理的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)把復(fù)雜的系統(tǒng)模型實(shí)現(xiàn)參數(shù)化�；趙eb洗衣機(jī)振動(dòng)分析整合了參數(shù)建模，模型編輯，求解計(jì)算，結(jié)果顯示整個(gè)流程，極大地提高了工作效率。
6 下一步工作
面向洗衣機(jī)振動(dòng)分析專用工具，可以進(jìn)行參數(shù)化建模、自動(dòng)化仿真、結(jié)果可視化的基于web的洗衣機(jī)振動(dòng)數(shù)字實(shí)驗(yàn)室初步建立完成，但是還需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行完善。
6.1液體平衡環(huán)等效數(shù)學(xué)模型
由于波輪洗衣機(jī)平衡環(huán)內(nèi)部一般灌裝的為鹽水，采用球體來(lái)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(dú)拿出來(lái)，用兩相流來(lái)模擬偏心旋轉(zhuǎn)時(shí)液體的離心力force和滯后角alpha（如圖25），進(jìn)而建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，最后應(yīng)用于多體分析中。
圖25 液體平衡環(huán)數(shù)學(xué)模型
6.2減振器數(shù)據(jù)庫(kù)
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(jìn)而建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，形成數(shù)據(jù)庫(kù)。由于實(shí)際減振器和理想的減振器性能有一些出入，可以通過動(dòng)態(tài)拉伸測(cè)試測(cè)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(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正和擬合，提高其準(zhǔn)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(dòng)噪聲分析
噪聲也是洗衣機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)，未來(lái)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(yīng)用于有限元分析進(jìn)行振動(dòng)模擬，箱體振動(dòng)響應(yīng)結(jié)果應(yīng)用于聲學(xué)仿真，對(duì)聲學(xué)仿真的結(jié)果進(jìn)行聲學(xué)響應(yīng)和噪聲值的計(jì)算。
圖28 振動(dòng)聲學(xué)仿真流程
6.4機(jī)械控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真
日常使用的普通洗衣機(jī)，通過固定的旋鈕控制內(nèi)桶旋轉(zhuǎn)速度、起停時(shí)間、脫水時(shí)間等功能，由人進(jìn)行操縱，洗衣機(jī)自身則不能根據(jù)洗滌物的質(zhì)地、數(shù)量及洗滌劑的種類來(lái)自動(dòng)選擇。智能控制洗衣機(jī)內(nèi)部設(shè)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(duì)洗衣程序進(jìn)行控制。各種傳感器相當(dāng)于人的耳，鼻，眼，皮膚等，可自動(dòng)檢測(cè)判斷衣物的重量、質(zhì)料、臟污程度、洗滌液溫度等，并把這些信息傳遞給CPU。CPU對(duì)收到的信息進(jìn)行綜合判斷后，自動(dòng)設(shè)定最佳轉(zhuǎn)速、最佳洗滌時(shí)間和最佳水位，控制各執(zhí)行部件自動(dòng)完成整個(gè)洗衣過程。
而對(duì)這個(gè)過程進(jìn)行分析和設(shè)計(jì)，就需要進(jìn)行機(jī)電一體化仿真，以確定控制系統(tǒng)的一些關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)桶體位移一一傳感器一一控制程序一一電機(jī)一一桶體位移的閉環(huán)控制，如圖29。
圖29 直流無(wú)刷電機(jī)閉環(huán)控制模型
核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標(biāo)題：基于MotionView的波輪洗衣機(jī)振動(dòng)仿真的web開發(fā)(下)
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