波轮式全自动洗衣机刚柔耦合模型的建立

陈海卫，张秋菊，曹 毅

波轮式全自动洗衣机脱水过程常伴有剧烈振动。这种振动可追溯至其自身结构的不稳定性。文献［1］对其自身结构稳定性进行了讨论，指出了其在脱水振动中的Hopf分岔现象。为抑制振动，该类洗衣机常采用液体平衡环机构。由于建模复杂，对液体平衡环的处理常等效为离心力或采用离散的方法，其中前者只适用于脱水稳态阶段。文献［2］将环内液体等效为一与偏心相对的作用力，进而对脱水振动进行了仿真分析。文献［3］分析了平衡环内液体分布情况，并借助反正切函数，描述了液体等效质心与系统偏心距间的关系。在该模型的基础上，文献［4］提出了一种新的稳态响应的分析方法，进而讨论了脱水稳态阶段系统所受离心力的分布情况，并给出了一种取得工作单元较小摆角的设计方法。由于液体平衡环与球体平衡环工作机理相同，为便于讨论，可将平衡环内液体离散为若干刚性小球以近似其作用。文献［5］将环内液体离散为三球模型，并对其稳态阶段的作用力进行了分析。文献［6］采用双球模型，讨论了平衡环机构对脱水振动稳定性的影响，指出了悬挂系统轴向阻尼较小时，脱水过程中失稳区域M与N。

以上文献的研究多以刚性模型为基础，波轮式全自动洗衣机工作单元内部有许多柔度较大的部件，典型的如盛水桶，其可有效缓冲脱水过程中桶体与外壳间的撞击。由于盛水桶的结构设计有待于系统刚柔耦合模型的建立，因而本文将对波轮式全自动洗衣机刚柔耦合建模问题进行初步的研究。……