基于ANSYS铳刀头座体模态研究探究摘要：文章通过用PROE建立铢刀头座体的三维模型，导入ANSYS中，对座体进行模态分析，得到座体的6阶固有频率和相应的振型。关键词：铳刀头；座体；ANSYS；模态分析中图分类号：TG714文献标识码：A文章编号：1009-2374(2012)26-0006-02铳刀头是专用铳床上的一个部件，供安装铳刀盘用，同时，将动力由电动机经过铳刀头传递到铳刀盘上，从而进行对工件的铳削加工。模态分析用于确定结构或机器部件的振动特性即固有频率和振型。固有频率和振型是受动力荷载结构设计中的重要参数，也是其他动力学分析一一瞬态动力学分析、谐响应分析等的起点。本文从模态分析的角度，利用ANSYS软件对某一小型铢刀头的座体进行了模态分析，为铳刀头的深入分析研究做一些基础工作。该小型铳刀头是由座体、转轴、皮带轮、端盖、滚动轴承、键、销、螺钉、毡圈等组成，如图1所示。其工作原理是电动机的动力通过V型带带动皮带轮，带轮通过键把动力和运动传递轴，轴将动力通过键传递给铳刀盘。图1中“透明”的零件就是座体，图2所示的为座体的三维模型。1模态分析的基本理论典型的无阻尼模态分析求解的基本方程是经典的特征值问题：2模态分析的一般步骤模态分析的步骤包括建模、施加载荷、求解、扩展模态和查看结果等几个过程。建模过程包括定义单元类型、定义单元常实数、定义材料特性、建立几何模型和划分网格；施加载荷和求解包括指定分析类型、指定分析选项、施加约束、设置载荷选项，并进行固有频率的求解；扩展模态包括激活扩展处理及其选项、指定载荷选项、扩展处理等；查看结果包括查看对象的频率、振型、相对应力和位移等。3座体的模态分析过程和结果第一，根据座体的零件图在PROE中进行建立座体的三维模型，保存为igs格式，然后导入到ANSYS中，为了使导入的模型能被ANSYS所识别，在建立模型时，对于零件上的小倒角、小圆角等细小结构去掉，否则，模型中的一些线和面不被识别，而不能进行后续的操作；第二，定义单元类型为可用于三维实体结构模型的solid45单元，根据座体零件的材料为HT200,查阅相关资料，弹性模量E=120GPa，泊松比u=0.25,密度P=7340kg/m3,设置材料特性为各向同性并输入相应的材料属性参数；第三，导入座体的igs文件，对其进行网格划分，得到26460个单元和图3所示的网格模型；第四，指定分析类型为"modal",方法为“BlockLanczos”，设置为5阶扩展模态，施加约束为底板的下底面和底板上的4个安装孔及4个台阶孔的台阶面，为“ALLDOF”类型；第五，求解并查看结果，如图4所示，得到座体的6阶固有频率。4结语利用ANSYS软件对座体的模态分析得到了座体的6阶固有频率和相应的振型；通过对各阶振型的动态模拟可以看出：座体的圆筒上部中间位置、左右两个端面的相对位移比较大，可以为座体结构进一步优化提供一些参考。参考文献[1]任重.ANSYS实用分析教程[M].北京：北京大学出版社，2003.[2]高耀东.ANSYS机械工程应用精华30例[M].北京:电子工业出版社，2010.[3]北京科技大学，东北大学.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2009.作者简介：陈鹏飞（1974-）,男，陕西渭南人，陕西理工学院讲师，研究方向：图学教育及机械CAD。（责任编辑：王书柏）