3R02型减速器箱体振动特性的数值模拟分析.doc

3R02型减速器箱体振动特性的数值模拟分析 摘要： 为研究3r02型减速器工作振动特性，利用ansys软件对减速器箱体进行有限元建模，并对其进行静力学计算和模态分析。结果表明：工作过程中最大变形出现在最大轴承孔和中间轴承孔的连接处。在箱体x方向，箱体的振动产生的位移从两侧端向最大轴承孔表现出由小到大的趋势。从第六阶模态开始，箱体不易产生共振；而在低频区，当外界的激励频率和其自然频率一致时，箱体会承受较大的应力。箱体在x、z方向存在振动，在优化设计过程中应适当增加刚度和阻尼来抑制此类振动的影响。 abstract: to study the working vibration properties of 3r02 type reducer, finite element mode was established by ansys, statics calculation and modal analysis were taken as well. it indicated that the maximum distortion area appeared at the linkage joint of maximum bearing hole and middle bearing hole during working process. an increasing trend of the vibration displacement of the box was found in x direction. there will be less sympathetic vibration appears from sixth stage modal. the reducer box will suffer lager stress when driving frequency be close to nature frequency in low frequency range. proper rigidity and damp should be increased to pretend vibration in x and z direction during the optimizing design. 关键词： 减速器箱体；数值模拟；振动特性；模态分析 key words: reducer box；numerical simulation；vibration property；modal analysis 中图分类号：tn249 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2012）11-0022-02 0 引言 机械减速器是机器的重要组成部分，主要用于将原动机的运动和动力传递给工作机，并改变原动机运动的速度和形式、力或力矩的大小和方向，使之适应各种工作机的需要，其动力学特性对整个传动系统的动态性能有极大影响[1-3]。本文基于有限元分析技术，对现有的3r02型减速器产品进行静力学计算和模态分析，为动力学修改和优化设计提供了依据。 1 箱体静力学分析 1.1 箱体三维实体建模 本文按照现有变速器箱体的二维cad图纸，用solidwork三维造型软件进行三维实体建模，在建模过程中：1）忽略各处过渡圆角和螺纹孔；2）简化对于静力学分析不产生影响的一些结构，如箱体的吊耳、标牌、用于冷却的油槽孔等，最终得到如图1所示的变速箱装配三维模型，图2为变速器箱体三维模型。 1.2 网格划分和材料属性 本文采用10结点二次四面体solid92单元，根据本文所研究对象的特点，兼顾效率和计算精确度，采用混合网格划分的方法对网格进行划分，即先采用自动网格划分，再进行局部细化。划分后的箱体的有限元网格模型如图3所示。 在有限元分析中，必须定义材料的弹性模量、泊松比和密度。本文箱体材料为ht250，泊松比μ=0.3，杨氏模量e=1.123×105pa，密度为ρ=7.29×103kg·m-3。 1.3 约束条件和载荷施加 根据减速器的实际固定情况，将本计算中的约束将分别加在四个地脚螺栓孔的凹台上，并约束其所有自由度，使箱体不能产生刚体位移和转角。 箱体所受到的力主要是通过轴承传递，受力如图4所示。轴承座处的径向力fr均按余弦函数分布处理，如图5所示。而轴向力按圆周方向均布处理。 q（θ）=cosθ（-60°θ60°） （1） 式中：p—轴承座所受的力； r—轴承座的半径。 1.4 计算结果和分析 施加完载荷和约束后，进行求解。计算后结果见图6-8所示。从图6可知，箱体