波轮洗衣机瞬态振动抑制方法研究.pdfVIP

摘要

摘要

洗衣机已成为不可缺少的家用电器，其中波轮洗衣机在亚洲地区占有较大的市场份

额。该类洗衣机在脱水启动过程中往往伴随着剧烈的瞬态振动，严重影响了用户的使用

体验。针对这一问题，提出了两种新型瞬态振动抑制结构：侧向阻尼支撑和平面变阻尼

结构，对其减振效果进行了系统的理论分析与实验验证。

首先，建立了波轮洗衣机的动力学模型。将波轮洗衣机的主要部件进行分类，推导

了各类型刚体的动能、势能以及悬挂系统广义力表达式，描述了平衡环液体作用力模型

和球体近似模型，进而运用Lagrange方程建立了波轮洗衣机整机动力学模型。

其次，创新设计了一种新型侧向阻尼支撑结构。阐述了其工作原理，分析了其作用

力描述并建立了其广义力模型。讨论了在侧向阻尼支撑作用下，侧向阻尼系数、球铰阻

尼系数、轴向阻尼系数和弹簧刚度等关键参数对瞬态振幅的影响，验证了新型侧向阻尼

结构对瞬态振动的抑制作用。在此基础上，分析了新型阻尼结构对波轮洗衣机自身稳定

特性的影响情况，利用分岔理论分别讨论了侧向阻尼支撑结构对洗衣机整体悬挂结构和

平衡环稳定性的影响，确定了系统参数的稳定区域，并进行了数值仿真验证，结果表明，

新型阻尼结构在对系统瞬态振动抑制的同时，可增强系统的稳定性。制作了带有侧向阻

尼支撑的新型物理样机，分别针对定质量偏心与衣物负载偏心进行了实验，验证了新型

侧向阻尼支撑结构对于系统瞬态振动与稳定性的改善与提高。

然后，创新设计了一种新型变阻尼结构。介绍了其结构原理与变阻尼实现方式，通

过数值仿真，验证了其对波轮洗衣机瞬态振动的抑制效果。在此基础上，分析了其对波

轮洗衣机自身悬挂结构和平衡环稳定性的影响，结果表明新型变阻尼结构不会影响波轮

洗衣机的自身稳定特性。讨论了关键设计参数对洗衣机稳态振幅和相位的影响，研究了

系统相位变化与稳定性间的关系。制作了带有新型变阻尼结构的物理样机，通过实验确

定了变阻尼结构的最佳脱离转速，分别针对定质量偏心和衣服负载偏心进行了实验，验

证了变阻尼结构对系统瞬态振动的抑制作用。

最后，评估了新型侧向阻尼支撑结构对箱体振动的影响。在有限元软件中建立箱体

模型并获得其前六阶模态的固有频率和振型，通过模态实验，验证了有限元模型的准确

性。在此基础上，建立了整机刚柔耦合模型，分析了侧向阻尼支撑对箱体振动的影响，

进而通过实验验证了相关结论的正确性。

关键词：波轮洗衣机；瞬态振动；振动抑制；阻尼结构；稳定性分析

Abstract

Abstract

Washingmachinehasbecomeanindispensablehouseholdappliance,andthevertical

axiswasheroccupiesalargermarketshareinAsia.Duringthedehydrationprocessofthe

verticalaxiswasher,strongtransientvibrationoftenocurrs,whichreducestheuser’s

experience.Forsolvingthisproblem,twonewdampingstructures,lateraldampingstructure

andplanarvariabledampingstructure,areproposed.Thevibrationsuppressioneffectsof

thesetwostructuresareanalyzedandverifiedthroughexperiments.

Firstly,thedynamicmodeloftheverticalaxiswashingmachineisestablished.Themain

partsofverticalaxiswa