基于ANSYS Workbench的蜗轮模态分析

为了研究电解加工机床主轴的平稳性,以机床主轴箱减速器传动部件蜗轮为对象,在PROE中建模,利用无缝连接将模型导入ANSYS Workbench,对蜗轮进行模态分析,得出固有频率和前六阶振型图。结果表明:蜗轮前六阶固有频率主要集中在4500Hz和18800Hz之间,变化范围较大;当传动系统其他零部件尺寸已固定无法做出改变时,可采用减重方法改变蜗轮质量和质量分布,避免蜗轮固有频率与其他零部件固有频率一致。     

基于振动速度与噪音的横梁动态特性优化

针对某型小五轴高精密数控机床加工精度不高的问题,对其横梁的动态性能进行研究.采用锤击模态测试实验与有限元模拟计算相结合的方法,对横梁的固有频率进行研究;测量主轴不同转速下的振动速度和振动噪音,通过赋权处理,建立振动评价指标方程,得到优化目标;对所研究横梁进行形状优化.试验与仿真所得固有频率最大误差为5.76%;基于主轴振动情况确定83~117 Hz的频率范围,作为横梁设计时需要避开的低阶固有频率范围.经过形状优化后,横梁的一阶固有频率为139 Hz,相较于原横梁增加了约20.870%,横梁的动态性能得到改善.     

液压电机叶片泵的振动模态分析

对液压电机叶片泵内部的激振源和振动传递路径进行分析,通过对其结构进行适当假设和等效,建立液压电机叶片泵的虚拟样机模型,采用有限元法对液压电机叶片泵进行模态分析,获得其固有频率及对应振型.结果表明:动压支撑结构使得液压电机叶片泵的固有频率得到一定提高,有利于液压电机叶片泵的减振降噪;电机转子是产生振动的主要部件,低阶模态下电机转子与叶片泵可能存在共振现象.仿真结果为液压电机叶片泵的结构设计与减振降噪提供理论参考.     

全陶瓷主轴-轴承单元的动力学研究

目的研究全陶瓷电主轴预紧力与固有频率的关系,为优化预紧力提供软件分析模型.方法应用赫兹理论计算出在全陶瓷角接触球轴承预紧后的接触应力,接触变形和静接触刚度的数值解,同时在改进传统的弹簧阻尼式主轴动力学软件仿真分析模型的基础上,计及轴承预紧后轴承的静接触刚度,以全陶瓷主轴-轴承单元为研究对象进行有限元结构分析,所得结果通过赫兹计算分析的数值解矫正,分析其动力学特性.结果全陶瓷主轴-轴承单元模型通过模态分析所得三阶固有频率和振型与模态实验分别相差19.59%、1.27%、16.06%;而电主轴传统分析模型所得三阶固有频率和振型与锤击实验分别相差24.39%、14.47%、33.78%.结论通过实验数据验证,全陶瓷主轴-轴承单元模型在分析全陶瓷电主轴动力学特性上更接近模态实验的结果,能够得到更为准确的固有频率和振型.     

圆孔锯锯片的模态分析

以圆孔锯锯片为研究对象,利用ANSYS有限元软件,建立圆孔锯锯片的有限元计算模型,对不同消音槽圆孔锯锯片进行模态分析,得到锯片前20阶固有频率与模态,分析了圆孔锯锯片振动特点;为圆孔锯锯片的动态优化设计提供理论依据。计算结果表明,消音槽对锯片的固有频率与模态影响较大。底盘带流线型消音槽圆孔锯锯片能撕裂节直径振动模态,减振降噪效果好。为圆孔锯锯片减振降噪提供了理论依据。     

烟叶分拣装置机架振动特性分析及优化

为分析烟叶分拣装置中机架的振动特性,利用Workbench软件对机架进行了模态分析,提取了1~4阶机架固有频率和振型,以提高低阶固有频率和降低低阶振型模态位移为目标,优化了机架结构。仿真结果表明:支架梁的壁厚由3 mm增至5 mm,分拣装置的1阶模态固有频率由55.179Hz提高到66.641Hz,机架1阶振型位移由155.95 mm下降至109.1 mm,2阶横振型位移由176.53 mm下降至146.73 mm,提高了机架低阶固有频率,降低了低阶振型位移。该研究为烟叶分拣装置的减振设计提供了参考。     

一平移两转动三自由度减振平台的动力学分析

为了提高机械电子等产品在多自由度振动工况下的高精度动态特性,设计出一种安装上述产品的新型3自由度(一平移两转动)多维并联减振平台.首先对该平台的雅克比矩阵进行了理论分析,并取特定实例计算;结合雅克比矩阵的计算结果,对并联减振平台系统进行模态分析,得到该平台系统的理论固有频率;其次建立多雏并联减振平台的三维模型,利用Adams软件得到该平台的仿真固有频率;最后制作一台多维减振系统样机并完成试验测试,测得样机的实际固有频率.经过分析与试验,得到该平台的理论、仿真、试验固有频率分别为4.089 2,4.219,4.6 Hz左右,其误差在允许的范围内,表明一平移两转动减振平台设计理论和分析方法是正确可行的.     

五轴义齿加工中心整机模态分析与优化

文章为提高自主设计制造的五轴义齿加工中心的动态性能建立了可信的仿真模型,对该仿真模型和样机分别采用有限元模态分析、模态试验等方法进行研究。对义齿加工中心整机进行了有限元建模与仿真分析,获得了整机模态频率、振型等模态参数;采用多参考点最小二乘复频域法PolyMAX对义齿加工中心进行了整机结构模态试验,获得了相应的整机试验模态参数;通过对仿真数据和试验数据的对比分析,验证了分析模型的正确性;综合考虑模态分析结果和实际工作状况,初步识别出整机结构的薄弱环节,并提出相应的优化方案。实验结果表明,仿真模型与实验结果固有频率误差在11.5%以内,各阶模态之间的MAC值基本在10%以内,优化后关键模态固有频率由343Hz变为445Hz。结构优化使整机固有频率有效避开了设备加工频率,达到了改善其动态性能的目的。     

用模态分析方法研究主轴部件质量分布对动特性的影响

本文讨论了研究主轴部件质量分布对其动特性影响规律的模态分析方法,发现质量分布对不同阶次的固有频率和模态柔度的影响存在着较大差异,指出正确调整主轴部件的质量分布,将有助于均化模态柔度在静柔度中所占比重,从而提高机床的切削稳定性。引用实验结果,初步证实了本文的结论。     

HMC50型卧式加工中心主轴系统固有频率分析

主轴系统是数控机床的重要组成部分,其动态特性是影响机床加工精度的主要原因之一.本文运用有限元分析软件ANSYS对主轴系统进行分析,建立了HMC50型卧式加工中心主轴系统的三维有限元模型并进行模态分析,得到了主轴系统的前七阶固有频率和模态振型,计算了临界转速.验证了主轴系统结构设计的合理性,为今后机床的性能改进提供了理论依据.     

透平发电机组轴系扭转振动特性研究

本文用连续质量法建立了单元透平发电机组轴系扭转振动的数学模型,分析了挠性叶片对轴系扭振特性的影响.在此基础上论述了并列耦合运行机组的扭振特性.     

水流激励对水轮机主轴系统扭振固有频率的影响

以混流式水轮发电机组主轴系统为研究对象,针对主轴系统存在扭振的情形,应用有限元法建立主轴系统动力学方程,利用理论力学和流体力学知识推导转轮内的水流对主轴系统所产生的作用力矩,得到水轮机转轮内水流激励向量,应用振动知识建立主轴系统的扭振频率方程,并根据扭振频率方程研究转轮内水流激励对主轴系统扭振固有频率的影响.研究表明:水轮机转轮内的水流激励不仅与水力参数有关,而且还和主轴系统的扭振有关,在水流激励的作用下,主轴系统扭振固有频率将比其未受到水流激励作用时的扭振固有频率有所降低,其中第一阶扭振固有频率降低幅度最大.最后通过实例对理论分析结果进行验证.     

高造斜井眼轨迹控制工具主轴模态分析与实验研究

高造斜井眼轨迹控制工具是一种新型无极、可调的旋转导向钻井工具,代表着当今高精度定向钻进技术的方向,是导向钻井技术一次质的飞跃。其主轴受到径向载荷、冲击载荷等的作用,无可避免会发生振动,因振动可能会形成结构的共振,从而对工具造成损坏。本文基于哈密顿原理建立主轴的模态有限元模型,完成主轴自振频率的求解,利用u Tek Ma模态分析软件完成主轴的模态分析测试,实验所测结果与数值计算结果相当,验证了模型以及计算的正确性,为主轴的动力学分析提供基础。     

纵轴式掘进机截割系统模态仿真及试验研究

为了研究纵轴式掘进机截割系统动态响应特性,基于Pro/E和ADAMS联合建立了截割系统振动分析动力学模型,并通过施加简谐激励对截割系统进行受迫振动特性分析,得到3处响应敏感的共振频率;采用锤击法对掘进机截割系统施加激振力,进行试验模态研究,选取复模态单自由度拟合法进行数据拟合,得到截割系统在竖直方向上的前5阶试验模态参数。研究结果表明：第1阶、第2阶试验模态固有频率分别与20 Hz、120 Hz仿真共振频率相近,第3阶、第4阶和第5阶试验模态固有频率则没有相近的仿真共振频率与其对应,这说明采用简谐激励进行振动仿真并不能完全激励出截割系统的共振响应频率,而采用试验模态分析法,在验证仿真分析结果的同时,还可获得更为完整的截割系统模态参数。     

六自由度变胞振动试验台结构设计与动态特性分析

振动试验台是用于模拟真实振动环境的重要设备,通过建立六自由度变胞振动试验台测试系统、动力学模型及运动方程,应用ANSYS Workbench软件对振动台进行静力学分析,应用模态分析和谐响应分析模块对蛇形板簧与动平台进行动态特性分析,避免薄弱部件固有频率接近振动台工作频率而发生共振。结果表明：蛇形板簧最小共振频率发生于480 Hz附近,动平台最小共振频率发生于450 Hz附近,都远大于振动台正常工作频率：50～60 Hz,满足使用要求,为50～200 Hz机械振动台及超过2 000 Hz的超声波振动时效设备结构设计提供理论依据;并对未来多维振动设备的结构设计及工作性能分析提出展望。     

摩托车振动分析与改进

针对某摩托车手把振动存在的问题,从手把结构动特性和发动机激励间的匹配关系入手,分析与改进摩托车的振动。某125 mL摩托车振动舒适性的道路试验评价表明其手把振动较差,尤其在55 km/h左右时振动剧烈,严重影响了舒适性。路试还揭示了摩托车的高频激励主要表现为发动机的1阶往复惯性力。而结构模态分析表明手把管与56.7 km/h左右时的发动机激励会发生共振。因此修改手把管结构以提高其固有频率,最后进行了实车振动舒适性道路对比试验。结果表明修改后手把振动的共振车速提高了,改善了常用车速下的手把振动。分析结果表明手把管动态特性对手把振动具有重要影响,应避免与发动机激励发生共振。     

冲击振动单边单质量破碎系统的非线性动力学分析

为研究和开发高效振动式破碎机,针对所研究的冲击振动破碎系统建立单边动力学模型,利用牛顿定律建立振动微分方程,进行动力学分析。通过作出幅频曲线、滞回冲击力曲线、能量吸收曲线,分析其对系统响应的影响。利用所得结论用数值分析法解出此系统受迫主共振,求得位移、速度及加速度的时间历程,说明质量块的运动并非简单的简谐运动,非线性冲击力是振动系统中影响较大的一个因素;得到间隙、激振频率对幅频曲线、冲击力和能量吸收的影响规律。研究表明,物料与破碎头之间的间隙值应尽量小,以用更小的激振力达到更好的破碎效果,且系统工作在主共振区时可获得大的冲击力。研究结果为深入分析振动系统的规律及机制提供了参考。     

排气消声器模态分析及降噪性能优化

汽车排气系统的振动和噪声是影响乘坐舒适性的因素之一。为研究排气消声器结构模态和声腔模态对消声器降噪性能的影响规律,建立声学有限元模型计算壳体结构模态和声腔模态,并分析各自振型模态和固有频率之间的关系。结果表明:在低频率范围内,壳体结构模态和声腔模态的固有频率发生耦合共振,导致降噪效果不佳;增加消声器外壳壁厚可提升结构固有频率,降低排气系统振动和辐射噪声水平。     

基于汽轮机模拟叶轮的模态测试实验

为了解决汽轮机叶轮受到汽流等激振作用时产生共振现象造成汽轮发电机组动静碰摩等故障,甚至更为严重的机组事故问题,本文基于共振法原理,对汽轮机模拟叶轮进行调频激振,提出一种以布置于叶轮上的细沙来表示模拟叶轮振型的模态测试实验分析方法,并将实验振型与解析计算和有限元计算结果进行对比分析,验证实验可靠性.研究表明,应用所提的实验方法可以直观准确地反映汽轮机模拟叶轮的振型,分别为轮盘系统的振动特性分析与制造加工提供实验基础与技术支持.     

五柱塞注水泵曲轴模态分析

针对曲轴固有振动特性影响注水泵的工作力学性能与泵效,采用有限单元法,借助现代CAE软件开展了五柱塞注水泵曲轴固有振动特性研究,计算了曲轴前30阶固有频率,获得了每阶固有频率对应的模态特征,给出了固有振型的图形显示。通过计算发现,该曲轴的低阶固有频率较密集,仅有两个可用的激振频率区间,当前激振频率位于可用区间之一即[15,16]阶固有频率区间,另一可用的区间为[23,24]阶固有频率区间。两个可用频率区间的带宽与工程惯用标准相比有一定差距,因此注水泵工作时应严格控制输入转速和负载波动,以避免形成共振而导致内部构件失效。