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20世纪90年代以来,由于激烈的市场竞争,消费者对产品研制开发的时间和更新换代的速度提出了越来越高的要求。同时,在产品创新与升级的问题上,各大制造企业也面临着来自竞争对手的强大压力。产品传统的设计与制造技术已经不能适应日益发展的市场需要,因此新技术的运用已是大势所趋。虚拟样机技术(Virtual Prototyping,VP)就是在这样的大背景下提出并被广泛应用的。当前,虚拟样机技术在缩短产品的研制时间提高产品的研制效率方面正发挥着越来越重要的作用。
我国的滚筒洗衣机制造业经过几十年的发展,已经成为我国家电制造业的重要组成部分,但是我国滚筒洗衣机的研发水平一直落后于西方发达国家和日本,尤其是在虚拟技术上的应用,差距尤为明显。本课题针对这一现状,结合作者在滚筒洗衣机制造厂家的实际调研,将虚拟样机技术应用到滚筒洗衣机产品的设计与研究中。
本课题以XQ1086型号滚筒洗衣机为例,分析了滚筒洗衣机的主要机械结构,工作原理,并对滚筒洗衣机的内筒主轴进行了高速脱水工况下的受力分析,绘制了受力简图,通过计算得出了前后轴承对内筒主轴的作用力,同时对滚筒洗衣机的主要支撑结构——钣金壳体在两层堆码和三层堆码条件下的受力情况进行了分析。
本课题的难点是滚筒洗衣机虚拟样机的建模和组装过程。第一步,作者利用三维建模软件Pro/Engineer建立了滚筒洗衣机虚样机机械结构主要构件的三维模型,同时建立了部分电器构件和辅助构件的三维模型。第二步,在Pro/Engineer的装配环境下,将已建立好的构件组装成功能组件,如钣金壳体总成,内筒总成,外筒总成,减振器总成,轴承总成等。第三步将各个功能组件组装成完整的滚筒洗衣机虚拟样机实体。
本课题利用Pro/Engineer自带的Mechanism模块对滚筒洗衣机的主要运动部分——内筒转动结构在高速脱水工况下运动情况进行了运动仿真和干涉检查,通过Pro/Engineer的“测量”功能得出了内筒关键焊点的瞬间线速度,为内筒破裂现象的研究积累了重要数据。利用有限元分析软件ANSYS对滚筒洗衣机的钣金壳体在两层堆码和三层堆码工况下的受力情况进行了有限元分析,得出了钣金壳体在上述工况下的变形量,解决了堆码工况下微小变形测量困难的问题。
本课题针对XQ1086型号滚筒洗衣机建立的虚拟样机在结构上符合物理样机的实际情况,在运动仿真和有限元分析的结果上符合实际情况,达到了建立该虚拟样机的最初目的。