投影机系统模态分析.pdf

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1、第３期（总第１９６期）机械工程与自动化Ｎｏ．３２０１６年６月ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ＆ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＪｕｎ．文章编号：１６７２-６４１３（２０１６）０３-００７１-０２投影机系统模态分析牟志然，俞晓峰（太原学院机电工程系，山西太原０３００３２）摘要：为了研究投影机系统的固有频率，通过Ｃｒｅｏ建立了投影机的三维模型，并且利用ＡＮＳＹＳＷｏｒｋｂｅｎｃｈ计算出了投影机系统的固有频率。计算结果表明：投影机系统工作在安全频率范围内。该研究为投影机系统的设计及安装提供了理论指导。关键词：投影机；固有频率；模态分析中图分类

2、号：ＴＰ３９１.７∶ＴＢ８文献标识码：Ａ0引言频率下所对应的振型，固有频率和振型是零件承受动在多媒体课堂里，投影机系统是必不可少的重要态载荷结构设计过程中的关键参数。通过对产品的模部件，系统的稳定性直接关系着投射在幕布上的图像态分析，可以为所设计的产品选择合理的方案，并对结的稳定性。投影机系统图像显示效果除了受到机器自构的可行性进行验证，大大节约了设计时间和设计成［３－５］身影响外，投影机的安装、调试、参数设置以及使用环本。［１－２］境和方法都会影响投影机系统的显示效果。如外界环境对投影机系统的影响就较大，当教室内电扇的转动频率接近或

3、等于投影机系统的固有频率时，投影机将处于共振状态，长时间处在共振状态会影响投影效果，造成图像抖动，进而影响学生的上课效率；此外投影机长时间处于共振状态，还会使投影机内部电子元器件受损，降低投影机系统的安全使用寿命。因此，为确保投影机系统工作在安全的频率范围内，对投影机系统进行模态分析显得颇为重要。1投影机系统三维模型的建立１－投影机；２－连接杆１；３－连接杆２投影机系统的二维结构简图如图１所示。图１投影机系统二维结构简图图２投影机三维结构图连接杆１与投影机用螺栓固连在一起，连接杆１２．１投影机系统模态计算与连接杆２之间可以有相对运动，

4、主要用来调节投影将建好的投影机系统三维模型导入到ＡＮＳＹＳ机的位置，待位置调节合理之后，再用螺栓将二者固Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中进行模态分析计算，具体步骤如下：连，连接杆２与天花板固连。（１）定义材料属性。投影机结构由投影机和连接利用三维建模软件Ｃｒｅｏ建立投影机系统的三维杆组成。为简化计算，将投影机的质量看作是均匀分模型，如图２所示。２３布，投影机的密度为３．１３×１０ｋｇ／ｍ，弹性模量为为简化计算，对所建立的三维模型作如下简化：①９１．８０×１０Ｐａ，泊松比为０．１。连接杆的材质为钢材，将投影机质量看作均匀分布；②忽略螺栓连接对系统３

5、３１１密度为７．８５×１０ｋｇ／ｍ，弹性模量为２．０６×１０Ｐａ，模态的影响。泊松比为０．３。投影机的长为４５０ｍｍ，宽为２７４ｍｍ，高为１１４ｍｍ，（２）将建立好的三维投影机系统模型导入Ｗｏｒｋ-质量为４．４ｋｇ。ｂｅｎｃｈ后，采用程序自动创建接触对。接触对主要有2投影机系统模态分析两个，一个是投影机与连接杆１构成的接触对，另一个模态分析可以计算出一个结构的固有频率和不同是连接杆１与连接杆２构成的接触对。收稿日期：２０１５-０８-１７；修订日期：２０１６-０４-１１作者简介：牟志然（１９８８-），男，内蒙古赤峰人，助教，硕士，主要研

6、究方向为机械故障诊断。・７２・机械工程与自动化２０１６年第３期（３）对导入的三维模型进行网格划分，如图３所示。天花板之间的固定关系。（５）设定求解参数，求解前６阶模态，同时选择Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ下面的ＴｏｔａｌＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，用以观察投影机的主振型。（６）进行求解计算。２．２模态分析仿真结果经过计算，查看模态分析仿真结果，得到投影机系统的前６阶固有频率见表１，前６阶模态所对应的主振型图如图４所示。图３投影机系统网格划分结果表１投影机系统固有频率（４）对连接杆２的上表面施加约束ＦｉｘｅｄＳｕｐ-模态１阶２阶３阶４阶５阶６阶频

7、率（Ｈｚ）２６．１０２７．１７５６．５７１０７．５７１５８．３６４７９．７１ｐｏｒｔ，限制上表面的全部自由度，用以模拟连接杆２与图４投影机系统主振型图3结果分析扇正常工作过程中不会出现共振现象，投影机系统在在教室中所安装的吊扇，一般情况下有５档转速，安全的频率范围内运行。该研究结果为投影机系统的分别为７０ｒ／ｍｉｎ、１４０ｒ／ｍｉｎ、２１０ｒ／ｍｉｎ、２８０ｒ／ｍｉｎ、设计及安装提供了理论依据。３７０ｒ／ｍｉｎ。这５档转速所对应的频率见表２。参考文献：表２风扇转动频率［１］林众，冯瑞琴．多媒体教学中的认知机制［Ｊ］．教育研究，档位１档

8、２挡３挡４挡５档２００６（７）：６２-６６．频率（Ｈｚ）１．１７２．３３３．５０４．６７６．１７［２］张建设．影响多媒体投影机图像显示效果的因素分析［Ｊ］．天津电大学报，２０１１，１５（２）：５７-５９．表２中的风扇转动