一种洗衣机支架、使用该支架的洗衣机及结构优化方法与流程

本发明涉及洗衣机领域，尤其涉及一种洗衣机支架、使用该支架的洗衣机及结构优化方法。

背景技术：

洗衣机支架是用于支撑洗衣机的内筒，同时用于传递旋转轴的运动输出到内筒上。

洗衣机支架由于需要承受内筒的压载以及扭载，需要足够的结构强度才能达到一定的寿命要求。传统的支架截面为“几”字形结构或工字型结构，这类结构的洗衣机支架虽然满足一般的需求，但若洗衣机长期以超高容量运行，则可能出现支架断裂的问题。又例如在满足1400rpm转速的情况下，未留有足够的设计余量，长期运行时也会存在产品可靠性降低的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的缺陷，提供一种洗衣机支架、使用该支架的洗衣机及结构优化方法，以提高洗衣机支架的可靠性。

本发明采用的技术方案是，一种洗衣机支架，用于支撑洗衣机内筒，包括：至少两个支撑臂，所述支撑臂包括第一支撑板以及连接板，所述连接板的第一端与所述第一支撑板第一面连接；其中，所述第一支撑板与所述连接板的连接处设有过渡结构。

优选为，还包括与所述第一支撑板相对设置的第二支撑板，所述第二支撑板的第一面与所述连接板的第二端连接。

优选为，所述第二支撑板与所述连接板的连接处也设置有所述过渡结构。

优选为，所述过渡结构为设置在所述第一支撑板与所述连接板处的曲面结构。

优选为，所述第一支撑板的第二面设置有第一凹槽，所述第一凹槽的位置对应所述连接板的位置设置。

优选为，所述洗衣机支架还包括与所述第一支撑板相对设置的第二支撑板，所述第二支撑板的第一面与所述连接板的第二端连接，所述第二支撑板的第二面也设置有第二凹槽，所述第二凹槽的位置对应所述连接板的位置设置。

优选为，所述第一凹槽和/或所述第二凹槽由所述支架中心向外延伸的方向深度递减。

优选为，所述第一凹槽和/或所述第二凹槽为v形槽。

优选为，所述洗衣机支架还包括与所述第一支撑板相对设置的第二支撑板，所述第二支撑板的第一面与所述连接板的第二端连接，所述第一支撑板与所述第二支撑板在所述支撑臂的末端处通过一连接部连接。

优选为，所述支撑臂的末端位置设置有一贯穿第一支撑板和第二支撑板的通槽。

优选为，所述通槽的形状与所述支撑臂末端的形状相适应以使得所述支撑臂的末端材料分布趋于均匀。

优选为，所述通槽设置有一朝向所述支架中心部位的凹部。

优选为，所述凹部呈三角形状结构。

优选为，所述洗衣机支架还包括与所述第一支撑板相对设置的第二支撑板，所述第二支撑板的第一面与所述连接板的第二端连接，所述第一支撑板的宽度小于所述第二支撑板的宽度。

优选为，所述第一支撑板和所述第二支撑板的中部区域呈收腰状结构。

优选为，所述第一支撑板的收腰状结构的收腰幅度大于第二支撑板的收腰幅度。

优选为，所述连接板由中心向外的方向高度递减。

优选为，所述支撑臂的数量为三个或三个以上，所述洗衣机支架还包括与所述第一支撑板相对设置的第二支撑板，所述第二支撑板的第一面与所述连接板的第二端连接，其中，相邻的两个所述支撑臂之间的第一支撑板顺滑过渡衔接，相邻的两个所述支撑臂之间的第二支撑板顺滑过渡衔接，在所述相邻的两个所述支撑臂之间的第一支撑板和第二支撑板的衔接处设置有一隔板。

优选为，所述第一支撑板的宽度小于所述第二支撑板的宽度，所述隔板呈楔形结构以与所述第一支撑板、第二支撑板的宽度相对应。

本发明同时还提供一种洗衣机，包括上述支架和内筒，所述支架与所述内筒的后端连接体连接。

本发明同时还提供一种洗衣机支架的结构优化方法，包括以下步骤：

s1,获取原始支架的原始模型，在极限载荷工况下对所述原始模型进行有限元分析；

s2，根据分析结果进行原始特征模型构造；

s3，进行拓扑优化；

s4，根据优化结果完成新模型的三维构造；

s5，对新模型的三维构造进行有限元分析验证。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明通过在第一支撑板与连接板的连接处设置了过渡结构，该过渡结构减小了第一支撑板与连接板连接处的应力集中，提高了支撑臂的强度，降低了断裂的概率。

附图说明

图1为本发明洗衣机支架与洗衣机内筒的配合结构分解示意图。

图2为本发明洗衣机支架与洗衣机内筒的配合结构底面视图。

图3为本发明洗衣机支架的支撑臂截面视图。

图4为本发明洗衣机支架的上端截面视图。

图5为本发明洗衣机支架的第一视角示意图。

图6为本发明洗衣机支架的第二视角示意图。

图7为本发明洗衣机支架的流体流动方向示意图。

图8为本发明洗衣机支架的结构优化设计流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

如图1及图2所示，本发明提出了一种洗衣机支架100，用于支撑洗衣机内筒200，支架100通过其支撑臂110设置于洗衣机内筒200的后端连接体210，具体的，可以通过支撑臂110上的螺丝孔（图中未标示）利用螺钉连接到后端连接体210上。如图3至7所示，该支架100包括：至少两个支撑臂110，例如可以是两个，也可以是4个、5个等，只要洗衣机内筒的后端连接体与之相匹配即可。其中，本实施例以具有三个支撑臂110的支架100为例进行说明。所述支撑臂110包括第一支撑板111以及连接板113，所述连接板113的第一端与所述第一支撑板111第一面连接；其中，所述第一支撑板111与所述连接板113的连接处设有过渡结构114。该过渡结构减小了第一支撑板111与连接板113连接处的应力集中，提高了支撑臂110的强度，降低了断裂的概率。

作为本实施例的进一步改进，支架100还包括与所述第一支撑板111相对设置的第二支撑板112，所述第二支撑板112的第一面与所述连接板113的第二端连接，第二支撑板112的设置提供了更好的底部支撑，避免连接板113受力过于集中，使得支架100具有更强的结构强度。此外，本实施例中，所述第二支撑板112与所述连接板113的连接处也设置有所述过渡结构114。

作为本实施例的一种选择，所述过渡结构114为设置在所述第一支撑板111与所述连接板113处的曲面结构，曲面结构具有良好的应力分散作用，从而提高了连接处的强度。当然，作为其它可替代的结构，过渡结构114也可以是非曲面的平面结构，例如，可以是类似于45度角左右或其它角度的过渡平面。而第二支撑板112与连接板113之间的过渡结构也采用相同的结构以提高整体的结构强度。

作为本实施例的进一步改进，所述第一支撑板111的第二面设置有第一凹槽115a，所述第一凹槽115a的位置对应所述连接板113的位置设置，具体的，连接板113由支架100中心向外延伸，而第一凹槽115a的位置也是对应连接板113的起始位置开始向外延伸一直至连接板113的末端，当然，并非一定要使第一凹槽115a起始于连接板113的延伸起始位置，也并非一定要第一凹槽115a结束于连接板113的延伸结束位置。

同样的，在第二支撑板112的第二面也设置有第二凹槽115b，所述第二凹槽115b的位置也对应所述连接板113的位置设置，与在第一支撑板111上的设置方式相同，或者，也可以采用长度不同的方式设置，例如，若第一凹槽115a的长度较短，则第二凹槽115b的长度可以设置得更长，以起到使得底部承受更大的受力。

以第一凹槽115a、第二凹槽115b的长度与连接板113的长度相同的方式为例，这样的结构使得支撑臂110的结构整体呈类似于“χ”的形状，使得支撑臂各部分结构的材料分布均匀，有效的避免应力在某个部位过于集中，提高了支撑臂110的结构强度，进一步降低断裂的概率。

作为本实施例的进一步改进，所述第一凹槽115a或第二凹槽115b由所述支架中心向外延伸的方向深度递减，又或者，第一凹槽115a、第二凹槽115b均由所述支架中心向外延伸的方向深度递减。在本实施例中，连接板113由支架100中心向外延伸过程中，其高度递减，因而，第一凹槽115a或第二凹槽115b深度也有支架100中心向外延伸过程中其深度递减，从而使得在支撑臂110不同位置的截面材料分布均匀，厚度趋于一致，有利于提高支撑臂110的抗弯强度，同时，本实施例中，若采用铸铝铸造件制造时，面料厚度均匀度高的话有助于内部散热固化均匀，减少出现铸造气孔的概率。

作为一种选择，所述第一凹槽115a或第二凹槽115b可为v形槽，或者，第一凹槽115a、第二凹槽115b都为v形槽，当然，本实施例中所述的v形槽并非绝对的v形，而是如图3所示，其v形底部是平滑的曲面过渡，而两侧也是凸部相对的曲面平滑过渡到第一支撑板111和第二支撑板112的第二面上，这样使得整个截面的材料分布更加均匀，抗弯强度更好。当然，第一凹槽115a、第二凹槽115b也可以是u形或w形状，可根据过渡结构114的设置而设置，已达到材料分布均匀的目的。

如图3和图4所示，所述第一支撑板111与所述第二支撑板112在所述支撑臂110的末端处通过一连接部116进行连接，该连接部116提供了第一支撑板111与第二支撑板112的边缘支撑，保证了支撑臂110末端的结构强度。

作为本实施例的进一步改进，如图4所示，所述支撑臂110的末端位置设置有一贯穿第一支撑板111和第二支撑板112的通槽117。相对于传统的支架而言，由于传统支架的支撑板端部多为w形状或“几”字形状，渣渍容易堆积，而这种封闭的设计使得流体不能冲刷到位，对此，本实施例中通槽117的设置支架100在转动时，流体可以流动通过，借助水力可以冲刷槽内及槽口的渣渍，提高支架100的表面清洁度。

在本实施例中，所述通槽117的形状与所述支撑臂110末端的形状相适应以使得所述支撑臂110的末端材料分布趋于均匀。如图中所示，通槽117的形状类似于两个“c”形相对连接形成的形状，使得端部两侧，以及端部一侧的材料分布区域均匀，保证端部的结构强度，同时，通槽117的周壁结构起到了很好的应力分散作用。

在本实施例中，结合图4及图6所示，所述通槽117设置有一朝向所述支架中心部位的凹部118，作为一种凹部118的结构方式，所述凹部118可以呈三角形状结构，进一步的提高了端部结构材料的均匀性。

另外，结合图7所示，在第一支撑板111、第二支撑板112及连接板113的结构布置下，形成了流体旋转槽，通槽117的朝向支架100中心方向的内凹（或三角形状结构）在流体从旋转槽流出的过程中具有很好的流场导向作用，流场更加顺畅，降低了流场风阻，cop（coefficientofperformance，性能系数）功率系数上升。

在本实施例中，所述第一支撑板111的宽度小于所述第二支撑板112的宽度，其截面整体类似梯形分部，这样使得支架100的结构更加轻量化，同时也满足支架与内筒后端面的特征配合。

作为本实施例的进一步改进，如图6所示，所述第一支撑板111和所述第二支撑板112的中部区域呈收腰状结构121a、121b，使得支撑臂110平滑的向外延伸，提高其抗弯强度。其中，所述第一支撑板111的收腰状结构121a的收腰幅度大于第一支撑板112的收腰幅度。第一支撑板111收腰幅度大于第二支撑板112收腰幅度，使得其可以更好的与内筒下端部连接，同时第二支撑板112较小的收腰幅度保证了其具有更好的支撑强度。

在本实施例中，所述连接板113由中心向外的方向高度递减，使得支架100可以更好的与内筒200连接，同时，具有更好支撑效果。

在本实施例中，所述支撑臂110的数量为三个或三个以上，其中，相邻的两个所述支撑臂110之间的第一支撑板111顺滑过渡衔接，相邻的两个所述支撑臂110之间的第二支撑板112顺滑过渡衔接，在所述相邻的两个所述支撑臂110之间的第一支撑板111和第二支撑板112的衔接处设置有一隔板119。本实施例中，通过仿真分析结果显示，相邻的支撑臂110之间的第一支撑板111的衔接处以及第二支撑板112的衔接处应力较大，当隔板119在第一支撑板111和第二支撑板112之间的设置时，具有很好的力传递作用，尤其是当支架100承受抗扭载荷时，抗扭强度得到了很好的改善。

如图5及图6所示，所述第一支撑板111的宽度小于所述第二支撑板112的宽度（由支架中心向外延伸的截面宽度），所述隔板119呈楔形结构以与所述第一支撑板111、第二支撑板112的宽度相对应，楔形的隔板具有很好的力传递作用，均匀的将受力分散到第二支撑板112上。

本实施例中，支架100采用铝材与刚性旋转轴101一体铸造成型，保证了支架100与旋转轴101的连接强度。

本实施例中提供的洗衣机支架通过有限元分析验证，相对于传统的支架而言，在压载条件下具有良好的应力改善，在扭载条件下同样也具有良好的应力改善。本实施例中提供的洗衣机支架结构简单，材料需求更少，更加符合轻量化的需求。

在本实施例中，在第一支撑板111与第二支撑板112之间，还可设置第三支撑板，形成“王”字形支撑结构，但这样的支架结构整体质量更重，不适宜轻量化的需求。

参考图1及图2所示，本发明同时还提供一种洗衣机，该洗衣机采用了本实施例中所述的支架100，该支架100具有支撑臂110，支撑臂110上设置有螺丝孔，因此，可通过螺丝将支撑臂110与内筒200的后端连接体210进行连接，当然，与内筒的连接方式并不限于通过螺丝进行连接的方式。

本发明同时提供了一种洗衣机支架的结构优化方法，如图8所示，包括步骤：

s1，获取原始支架的原始模型,在极限载荷工况下对所述原始模型进行有限元分析；

s2，根据分析结果进行原始特征模型构造；

s3，进行拓扑优化，优化过程中根据支架的工作概况，进行条件设置，包括目标函数的设置、约束条件的设置以及载荷工况的设置；

s4，根据优化结果完成新模型的三维构造；

s5，对新模型的三维构造进行有限元分析验证；

s6，根据有限元分析结果与原始模型的有限元分析结果进行对比，若不符合则进一步进行优化；

s7，若符合要求并确认结果更优后，可进行手板制作，之后可利用手板进行相关的实验验证。

本发明通过有限元分析技术，实现了分别对原始模型和新模型在同一压载、扭载下的模拟，节约前期开发的开模成本，避免投入开模成本后产品不满足试验测试要求。

上述实施例仅用于说明本发明的具体实施方式。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和变化，这些变形和变化都应属于本发明的保护范围。