機(jī)械2007年第12期總第34卷設(shè)計與研究新型動力卡盤動力學(xué)分析盧學(xué)玉(江南大學(xué)機(jī)械學(xué)胱,江蘇無錫214122)搞嬰:動力卡盤是機(jī)床上使用的一種重要附件,隨著歉控機(jī)床主秈轉(zhuǎn)速的不翻提高,卡螽的動和噪聲己經(jīng)引起人們足夠的重視。為了保證卡盤具有足夠的附度,保證零件的最終加工精度,必須對卡盤進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析和動棋態(tài)分析從中找出髟響卡盤刖度的主要環(huán)節(jié)。釆用三維CAD建立了動力卡盤的實(shí)體模型、利用有隈元分析軟件對卡體進(jìn)行動力學(xué)分析遁過棋態(tài)分析確定結(jié)構(gòu)在無尼、自鹵動條件下的阓有頻率和有型。最后根據(jù)棋態(tài)分析結(jié)票提出了姞構(gòu)改進(jìn)方素關(guān)鍵詞:新型動力卡盤;有限元;棋態(tài)分析中圖分類號:O347文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-0316(2007)12-0037-38Dynamic analyse of new style power chuckLU Xueg, Jiang Nan University, wuxi 214122, China)Abstract: Power chuck is an important accessory in machine tool. when spindle speed of machine tool is improved, quake andrumble already create enough attention we must run statical analysis and vibrating modal analysis for chuck so as to assure itnough stiffness and final working accury of parts. we can find key link affecting chuck's stiffness. This article uses 3D CADbuild up the modal of the power chuck and dynamic emulation analysis is run by FEA software program, using modal analysisto determine natural frequency and mode in condition of undamp and free quake. At last, the improved design is presented basedon the object of modal analysKey words: the new style power chuck; finite element; modal analysis振動現(xiàn)象是機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)常遇到的問題之一。盤體的構(gòu)造比較復(fù)雜,如何構(gòu)造其有限元計算大部分結(jié)構(gòu)系統(tǒng)都不希望有振動現(xiàn)象發(fā)生,振動會模型,并能較為精確地計算出其固有頻率和相應(yīng)的造成結(jié)構(gòu)疲勞而破壞。然而結(jié)構(gòu)本身具有某種程振型顯得尤為重要,對盤體進(jìn)行模態(tài)分析,為盤體度的剛性,故其固有振動頻率及模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)的動態(tài)響應(yīng)和動力修改提供可靠的動力學(xué)模型,如計必須了解的特性之一。模態(tài)是機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振圖1所示。動特性,每一個模態(tài)具有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型2。進(jìn)行模態(tài)分析就是求出結(jié)構(gòu)的固有振動特性,避免外力頻率和結(jié)構(gòu)固有頻率相同,防止共振現(xiàn)象隨著對卡盤研究的進(jìn)一步深人,機(jī)床主軸高速轉(zhuǎn)動情況下,卡盤的振動和噪聲已經(jīng)引起人們足夠圖1盤體簡化前后模型的重視。卡體作為卡盤的一個重要部件,對其進(jìn)行模態(tài)分析研究有著重要的意義。在模態(tài)分析中,由1中國煤化工于高頻振動模態(tài)對結(jié)構(gòu)運(yùn)動的貢獻(xiàn)很小而被忽略,HCNMHG三維幾何模型。因此,在工程應(yīng)用中只考慮若干低階模態(tài)。動力卡盤盤體是具有一個對稱面的結(jié)構(gòu),三個工字收稿日期:2007-08-02數(shù)轄玉(1974-),女,講師,主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計與理論。設(shè)計與研究機(jī)被2007年第12期總第34卷槽對稱分布,以2對稱面為界取結(jié)構(gòu)的1/3建立有到卡體的自由振動頻率表1所示,卡體的振型如圖限元模型,大大降低模型規(guī)模,減小工作量,節(jié)省3所示時間。定義周期對稱分析選項(xiàng)。定義材料屬性:彈表1頻率分析結(jié)果性模量E=210GPa,比重p=7.9×103kg/m3?？?SET TIME/FREQ LOAD STEL" SUBSTEP CUMULATIVE慮到卡體的真實(shí)形狀和在實(shí)際中起支撐作用,在模型中使用三維殼單元來計算,對其實(shí)體模型進(jìn)行網(wǎng)3格劃分,建立其有限元模型如圖2所示。節(jié)點(diǎn)總數(shù)12360為24521,單元總數(shù)為11597345678901220.4581l1lll123.932由于卡體所受載荷的頻率一般較低,卡體的振動是低階模態(tài)起主導(dǎo)作用,而高階模態(tài)對機(jī)體的振圖2卡體實(shí)體單元網(wǎng)格模型動影響較小,因此取幾階低階模態(tài)進(jìn)行分析。結(jié)果2加載井求解表明卡體頻率較低,屬于剛度薄弱部件,在外界低頻激勵的激勵下,可能激起其振動,因此應(yīng)加強(qiáng)其選擇類型為模態(tài)分析,利用蘭索斯法求解,得剛度。最后確定選擇40C(a)第一階振型(b)第二階振型(c)第三階振型圖(d)第四階振型wYSI(e)第五階振型(f)第六階振型(g)第七階振型(h)第八階振型(i)第九階振型(j)第十階振型(k)第十一階振型(1)第十二階振型圖3卡體振型圖本文論述的卡體有限元模態(tài)分析模型可用于產(chǎn)中國鐵道出版社,200品的振動分析、頻率分析、噪聲分析以及卡體的響2H孫大應(yīng)分析和老產(chǎn)品的改進(jìn)設(shè)計中。CTYH中國煤化工業(yè)出社:200[3]王官動控制CNMHG的皮用聲與參考文獻(xiàn)4陳正宗,林信立,等.有限元分析與工程實(shí)例臺北:北門出版]陳精一,蔡國忠電腦輔助工程分析: ANSYS使用指南M]北京:社,1996