数控等离子切割机横梁的模态分析及优化.pdf

数控等离子切割机横梁的模态分析及优化.pdf

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1、·17·数控等离子切割机横梁的模态分析及优化王艳晓,丁亚,梅益(贵州大学机械工程学院,贵州贵阳550003)摘要:针对数控等离子切割机横梁在工作中产生复杂振动变形而严重影响切割精度的问题,以横梁为研究对象,基于NX环境建立横梁的有限元模型,应用NASTRAN解算器对横梁结构进行有限元模态分析,分析出横梁的固有频率、总振幅和主振型,并输出各阶频率位移云图。再根据以上数据,参照现行行业标准,对原有的横梁模型进行优化,得出符合标准的最优化横梁模型,对提高数控等离子切割机的精度和可靠性具有重要的工程意义。关键词:横梁模态分析优化N

2、ASTRAN中图分类号:TC483文献标识码:B文章编号:1002—6886(2011)06—0017—04TheFiniteBememModalAnalysisandOptimizingofCNCPlasmaCuttingMachineBeamWANGYanxiao,DINGYa,MEIYiAbstract:CNCplasmacuttingmachinebeamhascomplexvibrationdeformationissuesatwork,andtheissuewildseriouslyde—creasethecu

3、ttingprecision.3Ynearticletakethebeamcaseastheresearchohjeet,setupfiniteelementmodelofthebeambasedOilNXenvironment,dofiniteelementmodalanalysistothebeamcasestructurebyapplicationofNASTRANsolver,analyzethenaturalfrequency,thetotalamplitudeandthevibrationmodeoftheea

4、seandoutputdisplacementofthecloudbandfrequency.Onthebaseoftheanalyzedresultsandwithreferencetothecurrentstandard,theoriginalbeammodelwillbeoptimizedtoanewoneofoptimizing,andthisisimportanttoenhancingtheprecisionandreliabilityofCNCplasmacuttingmachine.Keywords:beam

5、;modalanalysis;optimize;NASTRAN进行优化设计,设计出振动位移小有频率大的最优化横0引言梁,对保证数控等离子切割机的切割精度和可靠性具有重数控等离子切割机横梁是一个多自由度弹性振动系要的工程意义。统,作用于该系统的各种激振力使横梁产生复杂的振动变形,足影响切割精度的主要因素。作用于这个系统的各种激振力就是使横梁产生复杂振动的动力源。根据图1数控等离子切割机工作特点,引起各种激振力的因素可概括为4类:⋯是横、纵向伺服电机与齿条传动齿轮副在工作时产牛的啮合激励,直接作用在横梁上;二是横、纵向伺服电机

6、本身_厂作时引起的简谐激振;三是滚轮和升降体滑块在工作时分别与横、纵向导轨传动的移动副产生激振;四是数控等离子切割机在工作时受到外界的影响产生的激图1数控等离子切割机励。如果这些激振力的激振频率和横梁的某一阶固有频l建立横梁模态分析有限元模型率相吻合或接近时,就会产生共振,导致在横梁某些部位图2是数控产数值很大的共振载荷和位置偏移,影响数控等离子切等离子切割机横割机的切割精度和可靠性。因此,数控等离子切割机横梁梁的截面图,横的动态设计要求横梁具有一定的固有频率和振型,.且应避梁长度为4rn。横、纵I句齿轮齿条传动的啮合频率

7、和外界频率,这样才根据实际工况条能保证横梁具有良好的动态特性。因此,对数控等离子切件,对横梁进行图2教控等离子切割机横梁截面视图及尺寸割机横梁进行模态分析,确定横梁的固有频率和振型以及(总长4n1)理想简化后,利输f各阶频率位移云图,再根据这些数据和相关标准对其·20·态分析[J].机械设计与制造,2010(3):64-656结论[2]许本文,焦群英.机械振动与模态分析基础[M].北京:机械本文建立了数控等离子切割机横梁的有限元模工业出版社.1998.8[3]王方平,梅益,刘巧英.彩棉头锥齿箱有限元模态分析[J].型,应用

8、NASTRAN分析软件对其结构固有特征进行农机化研究,2011(4):36—38数值分析,并根据结果对原有模型进行优化,得出最优[4]刘晓东,昊军.车床主轴箱模态分析[J].机械设计与制造,化模型。通过对原有横梁模型的研究得出:原有横梁2007(2):24-25模犁的各阶固有频率偏低且大多密集在193.

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