艾本德Thermomixer 5355型要求其整机国产化替代全进口。研究发现振动系统是液体混匀关键,系统中电机产生偏心力作用在弹性塑料梁上,偏心质量使得振动平台在X和Y方向产生往复交替的位移振动,从而试管液体产生混匀。由于塑料梁热处理工艺复杂,因此设计新振动系统使用金属弹性材料代替,并对原振动系统进行研究和新系统的振动仿真分析,基于新系统样机对比分析。要求新系统液体混匀效果和振动参数与原进口混匀仪振动系统一致并有所提高。首先对5355原系统进行混匀测试,在不同液体样品、液体容积和不同电机速度全面配合下,得到测试结果。分析得知液体容积即振动负载、电机速度即振动频率显著影响混匀结果。其次搭建5355混匀仪振动特性测试系统,分析数据发现液体容积即振动负载越大,振动位移也随之增大。辨识系统振动状态属于简谐稳态受迫振动,系统处于惯性状态。设计新振动系统,采用弹簧钢片和X、Y方向的振动块装配。考虑POM弹性梁刚度的不易测量和振动负载的影响,因此钢片选用不同钢片材料和厚度,和系统不同偏心质量。在ADAMS以弹簧钢片为柔性体,振动块为刚性体的刚柔耦合模型进行振动仿真。利用正交实验设计和综合平衡法分析得到新振动系统,并进行振动仿真分析与对比,经过上述分析所得新系统振动特性总体上与原进口混匀仪振动系统相同。针对新振动系统,根据振动学估算其固有频率。在ANSYS软件中模态分析,得到振型特征、固有频率,计算系统频率比和幅频响应曲线证明系统无共振风险。最后基于上述分析制作新振动系统样机,对新系统混匀效果和振动特性开展了测试分析与对比,发现新振动系统混匀效果明显优于原进口混匀仪振动系统,并扩展振动负载在高频振动下,从原来2ml负载扩大至50ml负载。验证了刚柔耦合模型和仿真数据正确性,实现了国产化新振动系统的目标。