CAE仿真助力洗衣机优化噪声和振动

随着时代的进步，洗衣机已经成为人们生活中一种必备的家用电器。人们在生活水平进步的同时对生活质量的要求也越来越高，大多数使用者在使用洗衣机时的要求已不仅仅是洗涤衣物，还要求其能够小振动低噪声的静音运作。

洗衣时，您的洗衣机极可能会产生振动和噪声，这是由于洗衣机内部衣物分布的不均匀和机器的结构属性造成的。以滚筒洗衣机为例，滚筒洗衣机在高速脱水工作中，由于衣物随滚筒做高速旋转运动，使得筒壁受压力载荷而造成变形，并由于衣物产生的偏心力，以变载荷和变方向的惯性激振力形式反作用于滚筒，引起滚筒振动。下面元王将建立一个滚筒洗衣机的多体动力学模型，能够通过仿真来分析这一常见的问题。

洗衣机装配体中的振动模型描述了一个横轴式便携洗衣机。模型几何对应于洗衣机装配体中的不同部件（含外壳），以不同颜色区分显示。在此案例中，假定将外壳模拟为易弯曲的壳层，并使用刚性实体模拟洗衣机的其他部件。此外，假定衣服相对滚筒的位置不变。

洗衣机部件分别表示为以下颜色：

仿真分析结果：

在特征频率分析中，一种模式关注桶的平移，另一种显示了它沿纵轴的旋转。每个特征模式都突出了外壳的对应变形，这些变形相对于桶的运动较小。

下图显示了桶的位移大小，以及整个运行期间不平衡放置衣物的角度。这里，红色和蓝色分别代表了轨迹的最初时间和最终时间。

为确认机器旋转期间在洗衣机外壳中产生的振动，我们可以执行一个瞬态分析，下图描述了右侧壁上的一个点在多个方向上发生的外壳变形。

接下来，我们可以分析右侧壁中部一个点上的外壳法向加速度，以测量侧壁发出的噪声。这些结果在下方左侧的绘图中进行了展示。同时，右侧的绘图描述了该加速度的频谱。

我们可以注意到侧壁振动的频率主要在 0-30 Hz 的范围内，峰值在 1.67 Hz 附近，这可以看作激发频率。这与我们根据滚筒的惯性质量比和设定旋转速度下的载荷推断出的频率相符。但有意思的是，也出现了高于激发频率的侧壁振动频率值，这将发射额外的噪声。出于优化噪音和振动角度考虑，可以将洗衣机进行优化，仅在较低的、人耳捕捉不到的频率发出噪声。

通过上述案例可以看出，应用有限元分析软件对洗衣机进行仿真分析，能够有效对洗衣机噪音和振动问题进行改进优化。同时，通过仿真分析，还能够对材料的优化，在保证洗衣机的结构足够稳固其他各项性能指标达标的基础上，有效降低成本。有限元科技依托十数年来1000多家企业的CAE仿真应用经验，提供全面的CAE仿真应用解决方案。选择有限元科技，为您的企业发展创造无限可能。