分體落地式空調典型結構案例分析

丘曉宏 潘龍騰

（珠海格力電器股份有限公司家用空調技術部 廣東珠海 519070）

分體落地式空調典型結構案例分析

丘曉宏 潘龍騰

（珠海格力電器股份有限公司家用空調技術部 廣東珠海 519070）

成功的產品，首先要有一個成功的設計。好的設計需要有獨特的設計構想，突顯其產品的個性。本文以“H”系列分體落地式空調產品左右側板結構設計為例，通過與“M”系列分體落地式空調產品左右側板結構設計對比，經過理論分析、ANSYS分析模擬等過程，最終選擇出最優方案。

對比法；理論分析；ANSYS分析

近年來，隨著國家經濟的快速發展，人們生活水平日益提高，對分體落地式空調的要求，也從傳統的滿足制冷、制熱需要，向更加具有藝術性、美觀、時尚、舒適轉移。據互聯網空調行業調查報告，分體落地式空調的關注度由09年的30.4%提高到12年的34%。尤其是近2年，對于外觀更美觀的落地式空調關注度更高，彰顯出人們在追求更高生活質量上的一種轉變。新外觀設計的分體落地式空調產品，變化多在整體造型（從方形轉變為圓型、曲線造型）上，尤其是面板、外觀顯示變化較多，這些比較顯眼的地方，直接面對消費者，提供給消費者第一印象，會直接影響顧客的選購。

本文以市場上的“H”系列分體落地式空調典型結構設計為例，說明相關結構方面的優化，通過結構的優化最終實現時尚曲線外觀。

1 初步結構設計方案及結果分析

針對左右側板，作為落地式空調產品主要的支撐結構件，起到空調骨架的作用，同時又直接影響到運動部件的使用，因此涉及到間隙、強度方面，需重點考慮，最終設計為鈑金結構件。初步結構方案通過采用比對方法進行ANSYS應力應變分析時，發現左右側板的中部應力集中變形量太大（如圖1、表1所示），需要進行結構調整。根據分析的結果，基于經驗的設計方法顯然無法精準解決料厚選型與結構布局優化的問題。

表1 “H”左右側板與“M”變形對比分析

表2 對比分析

圖1 ANSYS變形分析

圖2 應力應變模型

圖3 側板模型及橫截面

圖4 截面質量屬性分析結果

圖5 側板模型及橫截面

圖6 截面質量屬性分析結果

2 對比法

對比法，也叫對比分析法或者比較分析法，是通過對同類事物進行對比，分析其異同，進而判斷其優劣的研究方法。任何事物的質和量的確定都是以一定的參照物為基礎的，只能通過比較才能對事物進行定性或定量的測定。在信息分析研究的過程中，對比法是研究一切事物的普遍邏輯方法，是進行分析、綜合和推理等其他方法的基礎。

采用對比法不是單純地模仿，而是創造性地借鑒。通過深入的思考、研究，集眾家之長，開展技術創新，實現產品性能的提升。為了更好地開展對比法，應當建立有關的數據庫，并不斷更新。對比法在美國已經有廣泛的應用和明顯的成效。

本文采用對比法，通過理論分析與ANSYS模擬分析進行對比，通過與已量產機型“M”系列分體落地式空調左右側板的強度、變形對比分析，并通過最終實際生產驗證，確定最優的“H”系列新開發左右側板解決方案。

3 理論分析

通過施加外力來分析其受力變形量來分析該鈑金件的結構，通過對其變形量（最大撓度）的比較來分析，最大變形量分析應力應變模型如圖2所示。

受力F作用下（優化結構分析取值1000N），其最大變形量（撓度）發生在中間位置：

Wmax=-FL3/48EI

圖7 側板模型及橫截面

圖8 截面質量屬性分析結果

其中F=1000N，L為鈑金件長度值，E為材料的剛度值，左右側板鈑金件為熱鍍鋅板，材料為普通碳素結構鋼Q235，其值范圍為196～216(GPa)，I為桿件橫截面的X方向慣性矩。因此，在F、L、E不變的情況下，慣性矩I越大，變形量越小。用AUTOCAD軟件的截面質量屬性功能可以快速計算出慣性矩I。

（1）“M”系列分體落地式空調側板

模型及橫截面如圖3所示（0.95mm厚），用CAD對截面質量屬性進行分析，結果如圖4所示。

（2）“H”系列分體落地式空調側板

模型及橫截面如圖5所示（原方案0.95mm厚），用CAD對截面質量屬性進行分析，結果如圖6所示。

（3）“H”系列分體落地式空調側板

模型及橫截面如圖7所示（優化方案0.95mm厚），用CAD對截面質量屬性進行分析，結果如圖8所示。

根據上述理論分析，三種截面的X方向慣性矩是：IB＜IA＜IC；三種截面的X方向慣性矩是：IB＜IA＜IC。

理論分析結論：（3）方案的變形量是最小的，可以滿足產品設計要求。

4 ANSYS分析模擬

設計兩種不同截面、不同料厚的四種優化方案進行ANSYS模擬變形分析，通過與成熟機型I柜機側板的分析結果比對，確認最終定型方案。對比分析見表2所示。ANSYS分析見圖9所示。

根據理論分析、ANSYS分析結果，“H”系列分體落地式空調側板選擇優化方案4的截面和料厚。根據實際開模生產出來的零件驗證，“H”系列分體落地式空調側板的強度和變形量是滿足產品要求的。

圖9 ANSYS分析(優化方案4)

5 結論

空調產品結構的設計是一個不斷完善的過程，克服設計過程中遇到的問題就是設計的方向。因而在產品結構設計過程中，必須注意以下幾點，才可以保證結構設計的準確和快捷：

（1）設計前期必須充分利用理論知識對結構進行初步的分析，確保設計方向的準確。例如，在空調產品結構設計中，結構強度是最主要的因素之一，因而在設計前期需從力學角度對零件進行多方面的分析，如斷裂和屈服等失效形式，先確定設計的方向，然后再進行初步設計。

（2）完成初步設計后需要運用ANSYS等分析軟件進行詳細的仿真分析，對設計的零件提前判斷是否滿足要求，如分析出不滿足要求則需及時調整結構。

只有通過這種理論分析和科學分析相結合的做法，才能更有效地避免設計走彎路，讓設計開發工作真正做到精準、高效，從而設計出結構合理、具有創新的產品。

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Typical case analysis of structure of floor-standing air conditioner

QIU Xiaohong PAN Longteng
(GREE Electric Appliances, Inc. of Zhuhai Zhuhai 519070)

It must be needed a good design for every successful product. A prefect design has special idea to show the character of product. Structure design of right and left side panel of I-Crown will be as a example in this article. Using methods of theory analysis and ANSYS simulation to compare with I Poem. Finally, getting a best, precise and high effective design from different cases.

Comparison; Theory analysis; ANSYS simulation