基于ANSYS Workbench的盘式制动器动力学分析

对某品牌汽车的单活塞盘式制动器进行了动力学分析。首先在CATIA中建立该制动器的三维模型,然后利用ANSYSWorkbench对其进行有限元分析,主要是为了研究制动器主要零部件间的共振问题,以及制动器发生共振时,制动盘的应力状况。主要对制动器装配体以及主要零部件做了模态分析以及基于模态叠加法的谐响应分析。最后分析结果为零部件间不会发生共振,摩擦衬块与支架的固有频率接近制动器尖叫频率2100Hz。在发生共振的情况下,制动盘上的应力超过了材料强度极限。     

考虑预应力的鼓式制动器制动鼓模态分析

鼓式制动器被广泛应用于现代汽车的制动系统,其制动可靠性直接反映出汽车制动系统的性能。以支撑销式领从蹄制动器作为模型,对制动鼓的预应力模态进行分析。通过前10阶模态分析可知,此鼓式制动器满足道路试验的800 Hz频程范围内的噪声要求,且其500～1 000 Hz为制动噪声的主要研究范围。     

枸杞植株的动力学特性研究

为进行振动式枸杞采收装置的研发,需寻求枸杞植株动力学特性。通过田间调研获得枸杞植株基本参数和树形结构,利用Solid Works软件进行植株的三维模型的简化和建立,并利用ANSYS Workbench对植株进行了模态分析和谐响应分析,由模态分析获得植株前10阶固有频率。由谐响应分析可知:当激振频率为23Hz时植株能获得最大加速度响应;提取激振不同位置时各关键点的最大加速度值并进行曲线拟合,获得枸杞植株一侧枝条的动态传递规律模型,通过输入关键点代号,确定施加力的大小,选取对应激振条件,即可得到该关键点在激振条件下的最大加速度。     

镗缸孔数控机床主轴部件静动态性能分析

为改善镗缸孔数控机床主轴的静动态特性,提高机床的加工精度。基于赫兹理论研究预紧参数对轴承刚度的影响,并计算出主轴轴承的径向刚度。对主轴部件进行适当简化,运用ANSYS软件建立其有限元模型。进行静力学分析计算出主轴静刚度并校核主轴强度;通过模态分析得出主轴部件的固有频率和模态振型;通过谐响应分析确定主轴的不同部位在特定激振力下位移随频率的响应。分析结果表明:主轴的静刚度为579N/μm,最大应力为22MPa,二者均满足设计要求;主轴的第1、2阶固有频率为801.79Hz,其临界转速为48 107r/min远高于主轴的工作转速,有效地避开共振区域;特定激振力下的谐响应峰值出现在3、4阶固有频率892.08Hz处,而主轴前端在工作频率300Hz处的振动位移仅为0.32μm,不会对主轴造成影响。     

机械振动式红枣收获的动力学研究

利用有限元分析软件对枣树模型机械振动机理进行动力学仿真分析。首先,对不同年限枣树建模三维模型并进行模态分析,结果显示不同生长年限枣树在第3、4阶模态时具有较为理想的模态响应,由此确定机械振动力传递分布较好的频率范围为12~20 Hz;其次,在模态响应分析基础上对枣树模型进行谐响应分析,结果显示3年生、5年生和8年生枣树所施加激振力的最佳激振频率分别为18、14、12 Hz。本研究可为机械振动式红枣收获机激振频率范围选择提供理论依据。     

粗纤维压缩打捆机构模态与谐响应分析

针对机械式压缩打捆机构在工作过程中因机械振动而发生疲劳失效的问题,采用模态分析理论,利用分块兰索斯法求解得到打捆压缩机构的固有频率和振型,以及偏置式曲柄滑块机构的较大形变区域。同时,提取该区域内的关键点进行谐响应分析,获得各关键点最大谐峰值及共振点的频率。其模态与谐响应分析结果表明:在压缩推进器两侧挡板、连杆中部和压缩打捆机构中的减速器动力输出曲柄与连杆铰接处最可能产生共振并发生较大形变,压缩打捆机构在116.89、130.31、508.36、621.49、750.35Hz频率时易产生共振现象。为此,提出在易发生变形的薄弱环节采取焊接加强板及增添连接螺栓等方式,避开其共振点频率,为传动方式选用和整机结构改进提供理论依据。     

刮板式花生脱壳机机架的模态分析

为了研究刮板式花生脱壳机机架的动态特性,以其机架为研究对象,利用SolidWorks对脱壳机机架进行了三维实体建模,然后导入到有限元软件ANSYS Workbench中对其进行了固定模态分析,得到了花生脱壳机机架的前6阶固有频率和振型,为进行花生脱壳机机架的谐响应分析、瞬态响应分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计奠定了基础.同时,分析了刮板式花生脱壳机工作时的零部件对机架固有频率和振型的影响.结果表明,脱壳机的工作频率和皮带传动引起的振动频率都远离其第1阶固有频率,不会对脱壳机机架的共振产生影响.模态分析的结果可为刮板式花生脱壳机机架的结构和性能改善提供必要的参考依据.     

果园割草机垄面切割装置振动特性分析

针对果园垄面割草机作业时振动剧烈从而导致割茬高度稳定性差、机械寿命短、作业效率低等问题,通过运用ANSYS Workbench软件对垄面切割装置进行基础模态分析和振动动力学分析。在模态分析的基础上针对切割装置各关键特征节点的振动位移进行响应分析,从而探究其工作状态下激振频率对切割装置各特征节点加速度载荷值的影响。对比分析结果表明切割装置1阶模态频率对应的极限转速远低于其危险转速范围;经过加速度载荷值数据的比对,得出工作状态下的Z向主要振动传递路径;对切割装置进行谐响应分析,得出在180 Hz时甩刀顶端的径向振幅达到最大值,为12.3 mm;在250 Hz时,花键套与刀盘连接处的径向振幅达到峰值,为7.7 mm;通过田间试验得出平均切割高度偏移最大值为28 mm,与切割装置的一阶振动偏移量32.43 mm接近,数据可靠;改进后田间试验数据显示平均割茬高度与设定高度最大差值为10 mm,有效的保证了割茬高度的稳定性。通过振动分析和田间试验表明,在作业前将拖拉机提前启动并维持稳定动力输出进行作业可有效避开切割装置自身的共振频率,采用更换加厚甩刀和在花键套与主轴的连接处加设橡胶垫圈的方法,可降低切割装置的振动,保证割茬高度的稳定,研究结果可为果园割草机垄面切割装置减振措施的研究提供数据基础和新思路。     

进浇口共振破断设备振动系统的谐响应分析

为了确定某种压铸件在去除进浇口时的激振频率,以进浇口共振破断设备的振动系统为研究对象,采用Pro/E对振动系统进行三维建模以及简化。通过有限元ANSYS对振动系统进行模态分析,得到前12阶的模态振型和固有频率。根据模态分析结果对振动系统进行谐响应分析,得到进浇口处的应力和应变响应情况,以此确定了进浇口共振破断设备在分离进浇口时的最佳激振频率。最后通过试验进行了验证。将其作为进浇口破断的理论依据,对其余小型压铸件在破断分离时找到最佳激振频率,获得良好破断效果具有指导意义。     

喷杆喷雾机机架动态特性分析与减振设计

在Pro/E中建立了喷杆喷雾机机架的三维模型,在Hypermesh中建立了机架的有限元模型,并导入到ANSYS中进行了自由模态分析,并通过模态实验分析了机架的振动特性并验证了有限元模型的准确性.结合模态分析结果,分析了外部激励对机架动态特性的影响,发现发动机1、2阶往复惯性力的频率会导致机架共振.通过谐响应分析得到机架的振动情况,提出了避免机架与发动机共振的方案,对比了减振前、后的机架位移响应幅值.结果表明,安装橡胶减振元件后机架的动态特性得到明显改善,提高了整机的操纵舒适性.     

荸荠采收船挖掘器的模态及谐响应分析

介绍了荸荠采收船的工作原理,利用Solid Works建立了挖掘器的实体模型,导入Workbench中进行模态分析,得到了挖掘器的前6阶固有频率和振型。最后,对挖掘器进行谐响应分析,根据分析结果重新确定了挖掘器的工作频率为70.53Hz,并对偏心块重新进行了设计。     

锥篮离心机转鼓结构有限元仿真与模态分析

建立了锥篮离心机转鼓的三维有限元模型并进行了力学仿真,得到了转鼓的径向和轴向变形、应力分布、最大应力点以及振动模态,并对薄膜应力和局部应力进行了进一步的应力分析。结果表明:在静力作用下转鼓大端发生最大位移,最大应力点位于转鼓大端第1圈孔的上边沿;原设计转鼓的刚度和强度均满足要求;转鼓系的第1阶固有频率为32.95Hz,发生第1阶模态振动时,转鼓整体绕主轴往复旋转,其固有频率比转鼓系的工作频率26.7Hz高,在正常运行条件下,离心机不会发生共振现象。     

蓝莓植株的振动特性分析与试验研究

【目的】采用机械振动式采摘方式进行蓝莓采摘,获得最佳采摘激振频率,以提高蓝莓采摘效率。【方法】在分析蓝莓植株生长形态后对蓝莓植株进行了物理建模,同时通过有限元仿真软件对蓝莓植株进行了模态分析与谐响应分析,并利用电动振动采摘试验台进行了激振频率为1 Hz、2 Hz、3 Hz的振动试验,获得不同侧枝前1 s～3 s的加速度。【结果】1）蓝莓植株的固有频率与阶数成正比关系,前12阶固有频率为2.08 Hz～5.04 Hz;2）蓝莓植株的各个侧枝加速度不同,同一侧枝的二级枝加速度大于一级枝加速度,所施加的最佳激振频率为1.9 Hz;3）蓝莓植株最佳采摘激振频率为1.8 Hz～1.9 Hz,验证了蓝莓植株最佳激振频率与仿真分析的一致性。【结论】本研究可为机械振动式蓝莓采摘机激振频率范围选择提供理论依据,并为振动式蓝莓采收装置的设计提供理论基础。     

压缩打捆机构及曲柄模态与谐响应分析

本文针对压缩打捆机构及曲柄因振动容易产生疲劳损坏等问题,应用模态分析理论和谐响应分析相结合的方法,分析打捆机压缩曲柄滑块机构及曲柄的振动特性及振型特点,并通过仿真对打捆机构及曲柄进行变形分析,提取变形关键点,应用谐响应分析的方法获取关键点的最大峰值和共振点频率范围。分析结果显示:在曲柄上下端面及与连杆交界处易发生较大变形,当振动频率为100.81 Hz、126.11 Hz、278.6 Hz时,曲柄易发生共振现象。针对问题提出解决方案:可采用在铰接处焊接加强板或加固螺栓的方法避开共振频率,为整机设计提供理论依据。     

基于ANSYS软件的496ZQ柴油机曲轴结构性能研究

利用ANSYS软件研究496ZQ柴油机危险载荷下曲轴的应力、应变及其分布,研究不同重叠度对曲轴的应力的影响,并对曲轴进行模态分析。研究表明,曲轴的应力和应变满足设计要求,不会发生弯曲疲劳破坏。但是,在主轴颈尺寸为72 mm、连杆轴颈尺寸为63 mm、重叠度为1.16时,连杆轴颈和主轴颈圆角处的最大应力都比较小。自由模态下,最大相对位移量1.03出现在第9阶振型上,对应的频率为1 306 Hz,避开了曲轴的固有频率,曲轴在工作时不会发生共振;约束模态下,曲轴的最大相对位移偏移量1.717出现在第8阶振型上,对应的频率为8 478 Hz,曲轴工作时,应该避开此频率,避免发生扭转疲劳破坏。     

基于模态规划法的履带拖拉机车架振动分析与优化

为优化拖拉机车架振动参数,改善驾驶舒适性,本文基于模态规划法对履带拖拉机车架进行振动分析与优化。现场测试了履带拖拉机田间行驶工况下车架X、Y、Z方向的时域振动参数,采用傅里叶分析法获取振动的线性自功率谱参数,数据表明加速度峰值对应频率为8.125 Hz、21.25 Hz、42.5 Hz和85.625 Hz。建立车架有限元模型并进行模态求解,第2阶固有频率23.98 Hz、第4阶固有频率85.00 Hz与振动激励峰值频率之间的差值均小于3 Hz。采用模态规划法和响应面法优化车架模态参数,获取了各个因素对目标参数的影响规律,当两根支撑梁之间间距、支撑梁壁厚、支撑梁边长分别为149.90 mm, 5.01 mm和65.00 mm时,第2阶和第4阶模态频率最优。通过有限元仿真对最优解进行验证,仿真结果表明,第2阶固有频率和第4阶固有频率分别为48.53 Hz和89.97 Hz,对应的误差率分别是1.99%和1.03%,具有较好的优化效果。本文的研究方法和结论可推广至其他农业机械的振动优化分析。     

针式仿生耕作机的频率响应分析

设计一种针式仿生耕作机具,为对仿生耕齿进行优化设计,运用有限元分析软件MSC Nastran对仿生耕齿进行静力学分析、频率响应分析与正则约束模态分析。静力分析结果表明仿生耕齿强度与刚度满足要求;频率响应分析,表明仿生耕齿的作业速度在满足其他条件的情况下,越低越好;约束模态分析得到其前六阶模态,最低阶约束模态主频率为105.5Hz,各阶模态远大于该仿生耕作机的激励源频率,表现出良好的振动特性。该研究为针式仿生耕作技术与机具的优化提供了理论依据。     

温室三七收获机有限元分析

根据三七种植新农艺的要求,设计了一款应用于温室种植模式的三七收获机。为提高其工作性能,利用ANSYS有限元软件进行有限元分析,获取在静载荷作用应力、变形的大小及分布情况。结果表明:应力集中发生在电机安装位置及车架纵梁连接处,最大变形发生在车尾处,机架强度符合要求。对机架进行模态分析,获得其固有频率并进行谐响应分析,分析可知:在频率15Hz时电机安装位置处可能发生共振,此时电机安装位置处应力和位移达到最大,最大应力为4.34MPa,最大位移为2.03mm,机架满足激励载荷下的强度要求。对挖掘铲进行静力学分析,得到挖掘阻力5 000N,挖掘铲最大变形量为1.334 4mm,最大应力为20.894MPa。本文为后续温室三七收获机的减振以及机架、挖掘铲优化提供了理论依据。     

预应力下微耕机扶手振动响应仿真及试验研究

针对微耕机在作业过程中扶手振动强烈的问题,采用预应力下的谐响应分析及振动测试试验,研究其振动响应,克服了仅通过自由模态分析扶手振动响应特性与实际作业情况相比误差较大的缺点。利用有限元法对扶手进行考虑人体手臂对扶手作用力的静力学分析及约束模态分析,并对扶手的把手处进行强迫激励下的谐响应分析,获得把手处加速度最大谐峰值及其对应频率,最后进行扶手把手处振动测试田间试验。结果表明:试验与仿真结果一致,在2、4阶固有频率处的振动响应对扶手的把手处振动贡献较大,这主要来自发动机混合气燃烧激振力及发动机二阶惯性力。这一结论为微耕机扶手减振提供了理论依据。     

基于ANSYS对振动果树枝干“Y”型响应的研究

以机械振动采收果树为研究对象,利用ANSYS Workbench软件对机械振动采收果树枝干进行动力学研究。通过Pro/E 5.0参数化方法建立果树枝干三维实体模型,将模型简化处理后导入ANSYS Workbench中进行仿真分析[1],对果树枝干进行10阶模态分析,得到果树枝干的固有频率和振型;对其进行谐响应分析,计算出果树枝干产生共振的频率、共振幅值和共振幅度最大的位置。进行室内冲击试验,找到共振频率,与有限元分析结果进行比较,表明有限元分析法可以为撞击式收获机的优化和设计提供理论依据。