基于ANSYS的滚简洗衣机内简模态分析

引言

滚筒洗衣机洗涤效果比波轮洗衣机要好,目前在市场上非常热销,但是其结构较为复杂,产品开发过程繁琐、效率较低。利用虚拟化设计软件,可以对滚筒洗衣机的内筒进行虚拟设计,进而进行产品的振动特性分析、机构运动仿真等。

UG是一款大型的CAD/CAM/CAE软件,具有强大的虚拟化设计功能,在设计与制造领域得到了广泛的应用;ANsYs软件是一款专业的分析软件,可以进行受力、模态等分析。利用它们可进行滚筒洗衣机内筒零件的虚拟设计和分析,本文针对某型号荣事达滚筒洗衣机的内筒进行虚拟设计,然后运用ANsYs进行模态分析,得到其振动特性。

1洗衣机内筒的虚拟化设计

测量滚筒洗衣机内筒,可得到零件的有关几何尺寸,运用UG软件进行虚拟设计,如图1所示。筒的直径为455mm,筒的高度为390mm,端部加强肋距离为10mm,底部凸起距离为8mm。根据内筒的结构建立三维模型:绘制草图,然后拉伸生成内筒本体;绘制凸起的草图,拉伸生成凸起,对凸起边进行倒圆角;绘制凹槽草图,然后拉伸求差生成凹槽;对本体抽壳,生成内筒壳体;对内筒周围进行打孔,生成一个圆孔,对圆孔进行阵列;绘制加强肋的草图,拉伸后与其他部分求和,最终完成内筒的虚拟设计,如图1所示。

图1内筒的虚拟设计

为了确保后续有限元模型的建立,并保证整体质量及其分布以及网格的质量,需要对虚拟模型进行简化处理,如图2所示。

图2简化后的内筒

2模态分析

2.1模态分析基础

模态分析是研究结构动力特性的一种方法,一般应用在工程振动领域。其中,模态是指机械结构的固有振动特性,每一个模态都有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。分析这些模态参数的过程称为"模态分析"。按计算方法,模态分析可分为计算模态分析和试验模态分析,本文采用的是计算模态分析。模态分析最终目标在于识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。

2.2网格划分

打开ANsYs18.2软件,右击"Geometry"弹出下拉菜单,选择"ImportGeometry"一"browse",弹出"打开"对话框,选择模型,双击"Model",弹出"Mechanical"界面。

在ANsYs18.2模态分析之前,要对三维模型划分网格。单击"sizing"一"Relevancecenter",设置类型为"coarse";设置"smoothing"类型为"high";设置平滑比率为0.171,最大层数为3,生长速率为1.3。设置好参数以后,单击"GenerateMesh"按钮生成网格,如图3所示。

2.3模态分析后处理

右击在"Mechanical"窗口中左侧的"P0tline"中的"Modal"选项,在弹出的下拉菜单中选择"solve"命令求解,完成后得出结果。选择"P0tline"窗口中的"sol0tion"选项,接着选择"Deuormation"中的"Total"选项,会在"P0tline"中出现"TotalDeuormation"选项。右击"TotalDeuormation"选项,在弹出的下拉菜单中选择"Eval0ateAllRes0lts",在图形区会出现1～12阶的模态图形,在图形区也会出现一个表格,在该表格中列出1～12阶的固定频率,如图4所示。

从固定频率的表格可以看出:第1阶和第2阶的固定频率等于0,第3阶到第6阶的频率都要乘以10-3,所以结果数值很小,可以忽略不计:从第7阶一直到第12阶,数值正常,比较切合实际,所以只比较第7阶到第12阶的固定频率及变形云图,如图5～图10所示。

由于洗衣机工作时最高转速为1980r/min,对应频率为33Hz,该频率与固定频率不重叠,不会引起共振。

3结语

本文以某型号荣事达滚筒洗衣机内筒为研究对象,运用UG软件进行虚拟设计,再运用ANsYs18.2分析软件对内筒进行模态分析,得到从第7阶到第12阶的固定频率及变形云图,通过这些变形云图可以看出内筒的振动特性,从而可以优化内筒结构,达到减小洗衣机振动的目的,对荣事达滚筒洗衣机的减振和降噪具有一定的参考意义。