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滚筒洗衣机由于其结构上的特点在运输过程中比其他家电产品更容易损坏。笔者在对国内某著名滚筒洗衣机制造厂商的调研中发现,滚筒洗衣机起支撑作用的壳体在运输过程中的损坏尤为严重,究其原因,一方面是因为运输流通过程中的野蛮装卸造成的,另一方面是滚筒洗衣机壳体本身在结构上仍有不足,在强度上仍有加强的空间。而滚筒洗衣机壳体结构的设计一直是滚筒洗衣机生产厂家的难点,本课题就是针对滚筒洗衣机壳体结构上存在的不足而提出的。
本文首先列举了笔者对国内某著名滚筒洗衣机壳体破坏的调研数据(据对海尔滚筒洗衣机的市场反馈调查可以看出,2007年滚筒洗衣机的外损损失高达1372万元,年内的维修率为7200PPM,由于壳体变形引起客户退货的比率占总的退货率的82.9%),综合整机模拟运输包装试验得出的结果(把最严酷的运输环境运用在模拟运输包装上,试验完全后拆机发现定位螺栓与壳体的接触面附近发生变形,壳体两侧面发生鼓包微小变形)。针对破损情况对滚筒洗衣机壳体进行改善(本文主要改进部位有三个:1)壳体两侧面设计的改进;2)壳体后背设计的改进;3)壳体与定位螺栓的接触面设计的改进)。
然后在经典弹性薄壳理论的基础上,以滚筒洗衣机壳体(0.8mm)为研究对象,在做出一些合理性假设的前提下,得出了计算相关部位的应力计算公式。依据变形协调条件运用经典薄壳理论中的弯曲理论计算易损部位即壳体与定位螺栓接触面附近的应力与变形,然后运用三维CAD设计软件Pro/E建模,再以大型CAE软件ANSYS有限元分析为基础,建立包含各设计参数的壳体应力模型。对壳体改进前后进行有限元结构静态分析,找出其应力比较集中的地方,通过分析计算出滚筒洗衣机改进前后的最大应力值:然后通过对滚筒洗衣机的模态分析,找出了壳体的固有频率和模态振型等相关信息,从整体上考虑壳体的刚度和局部强度,以便以后在设计与改进时使壳体的固有频率避开其在使用过程中外部激励频率。
将改进前后的ANSYS分析结果与经过薄壳理论所计算的结果进行比较与分析,其受力变形基本吻合。同时,对改进前与改进后的滚筒洗衣机壳体的ANSYS分析数据进行对比。从应力理论计算结果与ANSYS分析图形显示来看,改进后的滚筒洗衣机壳体的强度比改进前壳体的强度增加了。