CATIA的煙稈清理機架模態分析范文

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《福建農機雜志》2014年第二期

1catia模態分析

將煙稈清理機機架三維實體模型導入CATIA模態分析平臺進行模態分析，步驟如下[7]：1）為了減小計算量，將煙稈清理機機架三維實體模型進行適當簡化；2）賦予材料屬性，如圖1所示；3）進入CATIA【分析與模擬】模塊中的【基本結構分析】子模塊，選擇分析類型為自由頻率分析；4）利用【分析依附】工具條中的【一般分析連接】創建各零件的連接關系，并通過【修剪面連接性質】中的【系緊連接】來賦予連接關系的特性，如圖2所示；5）對機架進行網格劃分，采用四面體線性棱邊單元，適當調整網格大小；6）設置模態分析階數為10階；7）檢查模型，計算求解。

2模態分析結果

網格劃分如圖3所示，節點總數為21353個，單元總數為62707個。模態求解后，采用【米賽斯應力】來顯示仿真結果。前10階模態振型如圖4所示，前10階模態固有頻率如表1所示。從圖4和表1中可以看出，由于是自由模態分析，在機架的模態振型中，前6階為剛體模態，固有頻率約為0Hz，主要是x、y、z方向的移動和轉動，應力主要集中在底盤傳動箱、掛接框架、扶手架、限深輪架，且應力較小。從第7階到第10階振型，機架的變形和應力較大：第7階模態振型為扶手架的應力變形；第8階模態振型為右側傳動箱的應力變形；第9階和第10階模態振型為扶手架和限深輪架的應力變形。

3共振檢驗

煙稈清理機在田間工作時，其機架受到發動機和田地激振。煙稈清理機機架在額定工作狀態，即發動機轉速3600r/min下的振動工作頻率為f0=3600/60=60Hz。根據要求，工作頻率要遠離固有頻率±10%[6]。從表2中可知，第7階的固有頻率最接近60Hz，故選其進行分析。工作頻率與固有頻率的比較結果如表2所示，從表3中可以看出，工作頻率與第7階固有頻率的相差率遠大于10%，故不會引起共振。田間工作時，輪胎對振動的高頻部分有衰減作用，故從田地傳到煙稈清理機機架的振動主要是0~15Hz的低頻隨機振動[9]。煙稈清理機刀具設計轉速低于350r/min，在工作行走過程中田地對機架產生的激振頻率也遠離工作頻率，故田地對煙稈清理機機架的激振不會引起共振。

4結論

通過對煙稈清理機機架進行前10階自由模態分析，發現其前6階為剛體模態，第7階到第10階為機架的主要變形；煙稈清理機機架在田間工作時，受到發動機和田地的激振，通過共振檢驗，煙稈清理機機架在額定狀態工作時不會引起機架共振，符合工作要求；通過煙稈清理機機架前10階模態固有頻率和振型可以直觀的顯示其薄弱環節，為進一步改進機架提供了理論依據。

作者：鄭文鑫方文熙張德暉施火結趙芳偉蔡良錐單位：福建農林大學機電工程學院福建省農業機械鑒定推廣總站