基于ANSYS的龙门式数控雕铣机的动态特性研究.pdf

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1、基于ANSYS的龙门式数控雕铣机的动态特性研究木口莫翔明口尹辉俊口金剑1．柳州福臻车体实业有限公司广西柳州5450052．广西工学院机械系广西柳州545006摘要：以自主研发的大型汽车覆盖件专用消失模泡沫模样加工机床为研究对象，采用UG软件建立了该机床的整机模型，并利用有限元分析软件ANSYS对所建立的模型进行了动态分析，得到了其l2阶的固有频率和振型，为机床的设计和分析提供了参考。关键词：ANSYS机床动态分析中图分类号：TH164文献标识码：A文章编号：1000—4998(2012)05—0022—03汽车

2、覆盖件消失模泡沫模样的加工设备目前普遍由于多自由度系统的各个主振型间是有一定联系使用金属加工数控设备，其设备使用效能低，设备价格的，这种联系反映为主振型的正交性。即可以任意选择高，不利于企业的发展。而使用汽车覆盖件消失模专用系统两个不同的振型{A‘}和{A‘}，其相应的固有频龙门式数控铣床后．其加工性价比将得到大幅度的提率为O3和，多自由度系统无阻尼自由振动的运动高。方程为：由于机床是一个多自由度的振动系统⋯，因而就[m]{}+[k]{}={0}(1)有多个固有振型，并有其相应的频率。因此，有必要对式中：[m]

3、为质量矩阵；[k]为刚度矩阵。该机床的整机进行动态分析，得到其相应的振型和频设方程的解为：率，从中了解到机床的薄弱部位，为设计提供参考。{}={A}e(2)1理论基础式中：{A}为系统自由振动时的振幅向量(列阵)；为系统的固有频率。模态分析是将线性定常系统振动微分方程组中将式(2)及其对时间的二阶导数代入式(1)，消去的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组{因子e后得：以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。在模态分析时，只考虑固有频率、振型[k]{A}--O3：[J，1]{A}(

4、3)等参数有关的量．而施加在模型上的力、压力、加速度求解方程(3)的问题称为特征值问题，要得到式等荷载将被忽略。(3)的振动解(非零解)，必须{A}系数行列式等于零，模态分析中多自由度系统是指包括其自由度数即：多于一个、但又不属于连续弹性体的所有系统，实际机△((D：)=det[k]-to：[m]=0(4)械或结构的振动问题。大多数都需要简化为具有多个式(4)称为特征方程或频率方程，将特征式A(：)自由度的动力学模型。因此，处理多自由度系统问题的展开后得到一个∞：的n阶多项式，求解式(4)可以得理论和方法。在动

5、力学分析中占有重要的地位。多自由度系统的运动需要多个微分方程来描述，到n个根：：。，：：，⋯，(,Onn，称为特征值，将特征值分别其所需要的方程的数目应等于系统自由度的数目。如开方后求得的n个∞(r=1，2，⋯)称为系统的n个固果系统的自由度数较多，特别是当系统具有阻尼并受有频率，按大小顺序排列：∞≤∞n2≤⋯≤，分别为l到复杂激振的作用时，按一般求解微分方程组的方法阶固有频率、2阶固有频率、⋯阶固有频率。求解是相当困难的。在实际工程中，目前广泛应用模态2机床的模态分析分析方法来求解系统的固有频率和主振型。因此

6、，本文以模态分析为中心，介绍处理多自由度系统问题的基模态分析主要是研究机械系统的固有频率和主振本理论和方法。型，并且它们只与系统的结构刚度特性和质量分布有广西科学研究与技术开发计划项目(编号：桂科攻0992002—6)关，而与外界因素无关。所以就可以通过研究系统的自收稿日期：2011年11月由振动来得到其固有频率。由于床身结构为混凝土且2012／5机械制造50卷第573期