FP2500A型翻抛机关键零件的模态分析_王泽民

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FP2500A型翻抛机关键零件的模态分析王泽民FP2500A 型翻抛机
［1 ］ 是农业部南京农业机械化
研究所研制出的-种新型有机肥翻抛机。作为翻抛
机主要工作部件中的关键零件， 刮板、 主动链轮与驱
动轴的结构必须有足够的静强度与刚度来达到其装
配和使用的要求， 同时还应有合理的动态特性以达到
控制振动与噪声的目的。模态分析主要用于获得现
有设计结构和部件的振动特性， 即该构件固有频率和
振型。它们是动态结构设计中的重要参数， 通过研究
参数可以降低共振引起的系统破坏 ［2］ 。本文应用有
限元分析软件 ANSYS， 对刮板、 主动链轮和驱动轴的
有限元模型进行模态分析， 获得其固有频率及振型特
征， 验证合理性， 并为后续的优化设计提供支持。
1 模态分析的理论基础
模态就是变形体、 多刚体或质点系在做机械运动
时其本身变形或系统内部相互位置发生变化所具有
的特征模式， 或称形态。模态分析就是分析和控制上
述力学系统的动态行为， 建立其数学模型， 最终完成
改进其动态特性的任务。模态参数可以从-个模型
的质量矩阵、 刚度矩阵和阻尼矩阵导出 ［3 ］ 。
在本文中， 假设刮板、 驱动轴和主动链轮为理想
的线弹性体， 即材料为均匀和各向同性的， 且在弹性
收稿日期: 2012 －10 －16
基金项目: 国家科技支撑计划重点项目(2006BAD11A09);中央高校
基本科研业务费专项资金资助项目(KYZ201127)
作者简介: 王泽民(1987 － )， 男， 江苏阜宁人， 硕士研究生， (E － mail)
wzm － water### 163. com。
通讯作者: 张维强(1956 － )， 男， 南京人， 教授， 硕士生导师。
范围内服从胡克定律。
在线性不变条件下， 实际连续的非线性物理结构
可离散为-个具有 N 维自由度的线弹性系统。模态
分析从无阻尼多自由度振动系统的自由响应开始， 描
述系统运动的微分方程 ［4 ］ 为
［ M］ x
. .
［ C］ x
.
［ K］
x

f(t

)
(1)
式中 ［ M］， ［ C］，［ K］-弹性系统的质量矩阵、 阻
尼矩阵和刚度矩阵;
x
· · ， x · ，

x
-节点加速度向量、 速度向量和
位移向量;
f(t) -随时间变化的动激励载荷向量。
如果方程的右端项为 0， 方程的求解变成为特征值