实用标准文案 Ansys应用大作业 空调支架ansys分析 专业：机械电子工程 学号： 姓名：
空调支架ansys分析 在日常生活中，我们到处可以看到空调，由于场地的限制，空调经常要依靠支架悬挂在墙体外表面，由于空调质量大，而且经常外挂于高处，如果因为支架不够牢固而造成空调下落，有可能造成伤亡事故，所以我想拿空调的支架来进行ansys分析，分析它的受力变形状况。 （一）模型的简化 图1 图2 如图1为常见的空调支架实体，图2为我们简化后的模型。 （二）ansys模型的建立 设置单元类型为solid brick 8node 185 如图3 图3 45号钢的弹性模量为210GPa，泊松比为0.3，如图4我们设置材料的属性 图4
先用关键点1（0，0，0）2（0，0.155，0 ）3（-0.540，0.155，0）4（-0.540，0.11，0）生成面，再扩展成厚度为0.005的体，接着用生成块命令生成3个块，4个体再进行相加，如图5所示 图5 （三）进行网格划分与静态分析 根据支架的尺寸，我们设置网格单元大小为0.005，如图6所示，然后进行网格划分，结果如图7所示 图6 图7
我们假设螺钉足够牢固，能把支架牢牢地固定在墙面上，所以我们对支架靠近墙面的面加上各个方向的约束，如图8所示 图8 由于空调由两个支架支撑，而且下底面压在图1所示的340mm 区域内，所以我先把空调的重力转化为在图中所示的340mm 所在的面积的压强 559.831705.880.340.05F P S ?===? 209.811529.410.340.05 F P S ?===? 如图9进行加压强载荷 图9
计算机工程应用技术本栏目责任编辑：贾薇薇 基于Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ的车架结构模态分析 卢立富１，岳玲１，黄雪涛２ （１．泰安东岳重工有限公司技术中心，山东泰安２７１０００；２．中国五征集团汽车设计院，山东日照２６２３００） 摘要：应用Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ分析某中型载货汽车车架的固有频率，验证与外部激励发生共振的可能性，同时得出分析结论。 关键词：Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ；车架结构；有限元 中图分类号：ＴＰ２０２文献标识码：Ａ文章编号：１００９－３０４４（２００８）１２－２０５６９－０２ ＴｈｅＭｏｄａｌＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭｏｂｉｌｅＦｒａｍｅＢａｓｅｄｏｎＨｙｐｅｒｍｅｓｈ ＬＵＬｉ－ｆｕ１，ＹＵＥＬｉｎｇ１，ＨＵＡＮＧＸｕｅ－ｔａｏ２ （１．Ｔａｉ＇ａｎＤｏｎｇｙｕｅＨｅａｖｙＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏ．Ｌｔｄ．ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＣｅｎｔｅｒ，Ｔａｉ＇ａｎ２７１０００，Ｃｈｉｎａ；２．ＣｈｉｎａＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＧｒｏｕｐ５ｌｅｖｙＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｒｉｚｈａｏ２６２３００） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｄｅａｌｓｗｉｔｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｏｆｍｅｄｉｕｍ－ｓｉｚｅｄｌｏｒｒｙｃａｒ，ｉｔｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｒｅｓｐｏｎａｎｃｅｐｏｓｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓｗｉｔｈｔｈｅｅｘｔｅｒｉｏｒｅｎｃｏｕｒａｇｅａｎｄｂｒｉｎｇｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ；ＦｒａｍｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅ；ＦｉｎｉｔｅＥｌｅｍｅｎｔ １概述 Ａｌｔａｉｒ公司研发的ＨｙｐｅｒＷｏｒｋｓ系列产品可以解决工程优化及分析问题，其中的Ｈｙｐｅｒｍｅｓｈ软件可以完成有限元前处理任务，它可以很好的对几何模型数据完整读取，进行有限元的四面体网格和六面体网格的剖分，还有设置完备的网格检查功能，如今Ｈｙ－ｐｅｒｗｏｒｋ已成为航空、航天、汽车等领域ＣＡＥ应用的利器之一。 车架结构模态分析是新车型开发中有限元法应用的主要领域之一，是新产品开发中结构分析的主要内容。尤其是车架结构的低阶弹性模态，它不仅是控制汽车常规振动的关键指标而且反映了汽车车身的整体刚度性能，而且，应作为汽车新产品开发的强制性考核内容。实践证明，用有限元法对车架结构进行模态分析，可在设计初期对其结构刚度、固有振型等有充分认识，尽可能避免相关设计缺陷，及时修改和优化设计，使车架结构具有足够的静刚度，以保证其装配和使用的要求，同时有合理的动态特性达到控制振动与噪声的目的。使产品在设计阶段就可验证设计方案是否能满足使用要求，从而缩短设计试验周期，节省大量的试验费用，是提高产品可靠性的有效方法。 ２车架有限元模型的建立 车架的Ｕｇ模型和有限元模型分别如图１和图２所示。有限元建模在前处理软件ＨｙｐｅｒＭｅｓｈ中进行。为了保证计算结果的正确性和经济性，在建模过程中尽量保持和原始结构一致的同时，也需要进行必要的简化。因为过于细致地描述一些非关键结构，不但增加建模难度和单元数目，还会使有限元模型的单元尺寸变化过于剧烈而影响计算精度。对于必要的简化要以符合结构主要力学特性为前提。车架结构中的小尺寸结构，如板簧吊耳、副簧限位件等，对车架的整体振型影响不大，可以忽略不计。而对于链接两个零件的铆钉，则采用刚性单元代替。 图１车架模型在ＵＧ环境下的实现图２车架结构有限元模型车架结构都采用板壳单元进行离散。单元形态以四边形单元为主，避免采用过多的三角形单元引起局部刚性过大；为了使整个车架有限元模型规模不致过大保证计算的经济性，单元尺寸控制在１０～２５ｍｍ。 车架板壳结构的材料参数取：弹性模量Ｅ＝２．１ｅ１１ｐａ，伯松比ｕ＝０．３，密度均取：ρ＝７９００ｋｇ／ｍ３。模型规模：车架单元总数为３６３７８个，节点总数为３９０６４个。 ３车架结构振动分析 在汽车设计领域，伴随着计算技术的迅猛发展，有限元分析在汽车数字化开发过程中获得了广泛的应用，尤其是对轿车承载式车身基本力学性能的分析，已经作为新产品开发设计中结构分析的主要内容。然而对于载货车，由于其非承载式的结构且在行驶过程中悬架系统和挠性橡胶垫较好的缓冲、吸振、吸能作用，故对其强度刚度和振动模态特性的要求要低于承载式车身，目前还没有 收稿日期：２００８－０３－１２ ５６９
1 发动机悬置系统的设计指南
1.1 悬置系统的设计意义及目标简介 现代汽车发动机无一不是采用弹性支承安装的，这在汽车行业称之为“悬置”，在力学及振动工程中则是个隔振问题。如果不用中间弹性元件而直接将发动机刚性地固紧在汽车车架（底盘）上，则当汽车在不平坦的路面上行驶时将导致机身由于车架的变形、冲击而损坏；而当汽车在平坦光滑的路面上行使时来自发动机的振动将导致车架、车身产生令人厌恶的结构噪声。此外弹性悬置还能补偿在发动机安装及运动过程中由车架变形导致的相对位置的不精确。 由此可知，悬置系统的设计目标值： 1) 能在所有工况下承受动、静载荷，并使发动机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其它零部件发生干涉； 2) 能充分地隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室的传递，降低振动噪声； 3) 能充分地隔离由于地面不平产生的通过悬置而传向发动机的振动，降低振动噪声； 4) 保证发动机机体与飞轮壳的连接弯矩不超过发动机厂家的允许值。
1.2 悬置系统的布置方式选择 每个隔振器（悬置系统）不论其结构形状如何都可以看作由三个相互垂直的弹簧组成，按照这三个弹簧的刚度轴线和参考坐标轴线间的相对位置关系，悬置系统弹性支承的布置可以有常见的三种不同方式： 1) 平置式。这是常用的、传统的布置方式，其特征是布局简单、安装容易。在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴各自对应地平行于所选取的参考坐标轴。 2) 斜置式。这是一种目前汽车发动机中用得最多的布置方式。在这种布置方式中，每个弹性支承的三个相互垂直的刚度轴相对于参考坐标轴的布置是：除一个轴平行于参考坐标外，其他两个轴分别与参考坐标轴有一夹角。一般斜置式的弹性支承都是成对地对称布置于垂向纵剖面的两侧，但每对之间的夹角可以不同，坐标位置也可任意。这种布置方式的最大优点是：它既有较强的横向刚度，又有足够的横摇柔度，因此特别适用于象汽车发动机这样既要求有较大的横向稳定性，又要求有较低的横摇固有频率以隔离由不均匀扭矩引起的横摇振动。此外，它还可以通过斜置角度、布置位置以及隔振器两个方向上的刚度比等适当配合来达到横向——横摇解耦的目的，这是平置式较难做到的。 3) 会聚式。这种布置方式的特点是弹性支承的所有隔振器的主要刚度轴均会聚相交于同一点。除了有良好的稳定性外它最大的优点是可以通过调节倾斜角度和布置坐标的关系来获得六种完全独立的
模态分析在发动机托架中的应用 1 概述 由于发动机托架属于底盘的重要组成件，它对车辆的机动灵活性和操纵稳定性有直接影响，因此对发动机托架的设计提出了较高的要求，其中最基本同时也是最重要的属性要求是动刚度性能，必须进行相关的模态分析。通过模态分析不仅可以全面了解结构的动刚度性能，找到薄弱点或者产生刚度偏低的原因，并且可以通过与类似发动机托架的横向对比，找出结构上优缺点的共性，便于从根源上进行弱点分析并得出最优化设计方案。 作为Altair公司力作之HyperMesh，HyperView和OptiStruct，不仅具有强大的实体建模、曲面造型和虚拟装配等设计功能，进行有限元分析；更突出的是，有限元分析后续的优化分析简便快捷，可以在满足以上设计分析要求的情况下，尽量减轻质量，降低材料消耗和大幅缩短分析周期，实现设计分析的合理性和高效性。 2 有限元模型的建立 由于发动机托架的零部件与连接件比较多，现选择其主体部分（前、后、左、右托架）进行有限元分析。基础车发动机托架类同，见图1、2所示。 图1 基础车发动机托架有限元模型图2 发动机托架有限元模型 2.1 网格划分 采用二维单元进行网格划分。结点数和单元数见表1、2。 表1 发动机托架的结点数和单元数
表2 基础车发动机托架的结点数和单元数 2.2 材料与属性 为计算对比方便，所使用的材料参数统一如下： 弹性模量：210GPa 材料密度：7.85e3kg/m3 泊松比：0.3 长度单位为：mm 3 边界条件 发动机托架计算工况为0~70Hz的自由模态，基础车发动机托架与之保持一致。 4 计算结果 分析中自由模态频率开始于0Hz，必然出现6个刚体模态，但是刚体模态不是分析目标所在，因此在结果中舍去。从下表可知，频率截止到70Hz是为了保证截止频率误差对分析结果的影响最小化，兼之分析目标需要，取前4阶模态进行分析。详细结果见表3所示。 表3 发动机托架与基础车发动机托架前4阶自由模态结果
摩托车的故障诊断与排除(doc 9页)
摩托车的故障诊断与排除 第一节发动机的故障诊断与排除 一、发动机不能起动 发动机在环境温度为-5~30℃的情况下，做好起动前的准备工作后，若起动方法正确，而起动时间超过15s，则称为发动机不能起动。 1．发动机不能起动的原因 发动机不起动的原因有：火花塞跳火太弱或不跳火；可燃混合气未能进入气缸；气缸压缩压力不足。 2．诊断与排除方法 诊断这种故障时，首先要判明故障所在系统，然后在该系统进行检查，查明故障所在部位，予以排除。 判明故障所在系统，一般先从点火系统入手（因点火系统故障率较高）。首先检查点火系统的技术状况是否正常。若正常，再检查供油系统是否存在故障， 表1：发动机不能起动的诊断顺序 顺序诊断方法征兆故障原因及检查 1 起动发动机试验1．有发动征兆 2．无发动征兆 1．点火系统高压电路故障 2．拆下火花塞作跳火试验 2 跳火试验1．无火花或火花太弱 2．火花强，仍不能起动 1．点火系统故障或火花间隙太小(0.6~0.7mm) 2．检查供油系统 3 向气缸内滴入少量燃 油后，再作起动试验 1．能起动 2．不能起动 1．供油系统故障 2．检查气缸压缩压力和可燃混合气浓度 4 拆下火花塞察看1．火花塞潮湿淹死 2．火花塞干燥 1．供油系统故障或起动方法不正确 2．检查气缸压缩压力 5 装上气缸压力表压缩压力< 9*105Pa 发动机内部机械故障 表2：火花塞跳火太弱或不跳火的诊断顺序 顺序诊断方法征兆故障原因及检查 1 拆下火花塞跳火试验1．火花较强 2．无火花或火花较弱 1．检查其他系统 2．点火系统故障或火花塞电极间隙太小 2 拆下高压帽用高压线头 作跳火试验 1．火花较帽 2．无火花 1．火花塞炭连或损坏 2．检查低压电路 3 按下电喇叭1．声音清晰宏亮 2．不响或声响微弱 1．从蓄电池至开关间线路无故障 2．蓄电池电量不足或线路有故障 4 蓄电池负极导线搭铁试 验 1．无火花 2．有火花 1．线路无故障 2．电源开关至蓄电池这段导线有故障 5 用导线使点火线圈的低 压接线柱正极搭铁试火 1．有火花 2．无火花 1．线路无故障 2．线路有故障 6 用导线使点火线圈的低 压接线柱负极搭铁试火 3．有火花 4．无火花 1．点火线圈正常 2．点火线圈损坏
基于Workbench 的赛车车架模态分析 摘要：参照中国大学生方程式汽车大赛竞赛规则，利用SolidWorks 软件建立了车架三维模型，在Workbench 中建立车架梁单元模型，并对车架进行模态分析，求取其前阶模态频率，并利用其振型动 画，找到试验模态的最佳激励点和悬挂点，接着通过试验模态的方法对车架 进行模态测试，将试验数据与仿真结果进行对比，前五阶频率误差不超过 2Hz,结果表明，通过梁单元建立的车架模型会有较高的精 度，可以进行后续的优化设计。 关键词：赛车车架；固有频率；模态测试；模态分析车架作为赛车总成最重要的一部分，其上安装着所有的 零部件，承载着来自各个系统的载荷，车架的结构设计在汽车总体设计中显得非常重要。赛车车架承受着来自道路的各种复杂载荷，在行驶时会由于各种不同振动源激励而产生振动。由于全国方程式赛车比赛时在良好道路条件下进行的，因此路面的激励不是主要激励，发动机激励为赛车车架的主要激励源。本文采用有限元软件Workbench 对某赛车车架进行模态分析，并与实际试验数据进行对比，结果表明利用梁单元建立的车架模型具有较高的精度，可以利用此模型进行后续的优化设计。
1.发动机激励分析 发动机激励是整车最为重要的激励源，如果车架的某阶 频率与发动机激励频率接近，车架将会发生严重的振动，从 而影响赛车的平顺性及可靠性。方程式赛车采用CRF-450单缸4 冲程发动机，转速区间900-9500r/min 。发动机2 阶点火激励为最主要的激励，其频率可以表示为： 2.车架模态测试 2.1模态试验原理试验时赛车车架采用自由悬挂方式，赛车车架用四 根弹 簧绳悬挂，模拟自由约束状态。试验原理图如图1 所示，由 于赛车车架质量只有32.6kg,使用激振器不方便安装，试验 过程中容易晃动造成试验数据不准确，所以试验时使用50KN 的冲击力锤产生激励信号。6 个单向加速度传感器，用于测 量各拾振点的振动信号，DH8302 采集系统用于数据采集及 分析。加速度传感器通过磁座安装在车架钢管上。 2.2模态测试测点和激振点选择与布置方案根据赛车车架的结构特 点，对其进行模态测试时，布置 了一个激振点，57 个测点，分别测取x、y、z 三个方向的加取平均值，模态测试测点及激振点布置如图3 所示，其中红色点位测点位置。 速度信号，为提高测试结果的精度，每个测点敲击4 次，求 2.3模态试验结果
悬置系统 发动机本身是一个内在的振动源，同时也受到来自外部的各种振动干扰。引起零部件的损坏和乘坐的不舒适等。所以设置悬置系统，把发动机传递到支承系统的振动减小到最低限度。成功地控制振动，主要取决于悬置系统的结构型式、几何位置及悬置软垫的结构、刚度和阻尼等特性。确定—个合理的悬置系统是一件相当复杂的工作，它要满足—系列静态及动态的性能要求，同时又受到各种条件的约束，这些大大增加了设计的难度。一般来讲对发动机悬置系统有如下要求。 ①能在所有工况下承受动、静载荷，并使发功机总成在所有方向上的位移处于可接受的范围内，不与底盘上的其他零部件发生干涉。同时在发动机大修前，不出现零部件损坏。 ②能充分地隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室的传递，降低振动噪声。 ③能充分地隔离由于路面不平产生的通过悬置而传向发动机的振动，降低振动噪声。 ④保证发动机机体与飞轮壳的连接面弯矩不超过发动机厂家的允许值。 悬置系统的激振源 作用于发动机悬置系统的激振源主要如下： ①发动机起动及熄火停转时的摇动； ②怠速运转时的抖动； ③发动机高速运转时的振动； ④路面冲击所引起的车体振动； ⑤大转矩时的摇动； ⑥汽车起步或变速时转矩变化所引起的冲击； ⑦过大错位所引起的干涉和破损。 作用在发动机悬置上的振动频率十分广泛。按着振动频率可以把振动分为高频振动和低频振动。频率低于30Hz的低频振动源如下： ①发动机低速运转时的转矩波动； ②在发动机低速运转时由于惯性力及其力偶使动力总成产生的振功； ③轮胎旋转时由于轮胎动平衡不好使车身产生的振动； ④路面不平使车身产生的振动； ⑤由于传动系的联轴器工作不佳产生附加力偶和推力，使动力装置产生的振动。 频率高于30Hz的高频振动源如下： ①在发动机高速运转时，由于惯性力及其力偶使动力总成产生的振动； ②变速时产生的振动； ③燃烧压力脉动使机体产生的振动； ④发动机配气机构产生的振动； ⑤曲轴的弯曲振动和扭振； ⑥动力总成的弯曲振动和扭振； ⑦传动轴不平衡产生的振动。 总之，使发动机总成产生振动的主要振源概括起来有两类：一为内振源，主要是由于燃烧脉动、活塞和连杆的运动产生的不平衡力和力矩。二为外振源，主要来源于不平的道路或传动系。这两种振源几乎总是同时作用，使发动机处于复杂的振动状态。 (1) 燃烧激振频率 这是由发动机气缸内混合气燃烧，曲轴输出脉冲转矩，由于转矩周期性地发生变化，导致发动机上反作用
第31卷第6期电子科技大学学报V ol.31 No.6 2002年12月Journal of UEST of China Dec. 2002 薄壳支架的模态分析* 陈波**杜平安 (电子科技大学机械电子工程学院成都 610054) 【摘要】利用有限元理论，对某承受动态载荷产品中的关键支撑件——支架建立了有限元模型，并进行模态分析，计算了前六阶模态参数(固有频率和模态振型)。通过与试验模态分析的方法获得的模态参数相比较，证明计算结果是合理的，提出了对结构的修改意见以提高结构的动态特性。 关键词模态分析; 有限元; 动态性能; 支架 中图分类号TH113.1 Modal Analysis of Supporting Bracket Chen Bo Du Pingan (College of Mechanical and Electronics Engineering, UEST of China Chendu 610054) Abstract According to the theory of finite element,the finite element model of the bracket ,a key supporting part in a product subjected to dynamic load, is established for modal analysis and the first six order modal parameter,including natural frequencies and viberation modes, is caculated.By comparing the caculated result with the experimental result,the caculated result is proved to be reasonable.Finally, some structure modifications are made to improve the dynamic behaviour of the bracket. Key words modal analysis; finite element method; dynamic behaviour; bracket 在现代结构的的设计过程中，不仅要考虑结构的静态特性还要考虑其动态特性。对于高速重载的机械产品，比如飞机、汽车、高速列车等，其支撑结构件的动态性能是决定整个产品质量和寿命的重要因素。产品运行中振动、噪音、动应力和动变形的大小都取决于这些关键结构件动态特性的优劣。 本文讨论的支架是某产品中的重要支撑件，产品在10～170 Hz频率区域内随机振动，功率密度很高。由于支架是薄壳结构，它的抗扭和抗弯刚度都很差，为提高支架动态性能，应先对其进行模态分析，根据分析结果，决定结构改进措施。 1 支架有限元模型的建立 1.1 网格划分 有限元建模的中心任务就是结构的离散[1]，即划分网格。此支架由U形支架和三角形支架构成，他们都是薄壁件，且壁厚均匀，因此可用四边形薄壳单元离散。具体过程是根据支架实体模型提取各个薄板的中面，再将这些中面缝合在一起，进行自由边检查，定义壳单元的物理特性和材料特性，最后用壳单元自动分网。有限元模型如图1所示。 2002年6月27日收稿 * 四川省学术与技术带头人培养基金资助项目，编号：2200104 ** 男29岁硕士
第３６卷第２期２０１９年２月机一一电一一工一一程ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ.３６Ｎｏ.２Ｆｅｂ.２０１９ 收稿日期:２０１８－０８－３０基金项目:２０１７浙江省新苗人才计划项目(２０１７Ｒ４０５０７５)?宁波大学人才工程资助项目(４２１８０６９２０) 作者简介:何海涛(１９９３－)?男?江苏淮安人?硕士研究生?主要从事结构物仿真与测试方面的研究?Ｅ￣ｍａｉｌ:２７４１７１７７０３＠ｑｑ.ｃｏｍ 通信联系人:陈振雷?男?教授?博士生导师?Ｅ￣ｍａｉｌ:ｃｈｅｎｚｈｅｎｌｅｉ＠ｎｂｕ.ｅｄｕ.ｃｎＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４５５１.２０１９.０２.０１４ 基于整体车架模态分析的悬置支架优化设计研究? 何海涛１?陈振雷１??廖俊雄１?李坚成１?赵一北２ (１.宁波大学海运学院?浙江宁波３１５８００?２.三一重机有限公司?江苏昆山２１５３００) 摘要:针对某挖掘机发动机悬置系统振动放大问题?通过采用试验测试和计算机仿真的方法?评估并优化了其隔振性能?分析了对应的加速度频谱及该悬置系统在２９０Ｈｚ等频段的共振问题?采用整车架模态分析方法实现了故障再现?根据仿真结果?对悬置支架和车架进行了优化设计?并对该优化方案进行了试验验证?研究结果表明:有问题的悬置３点振动传递率得到优化?达到了减振目标?悬置２点传递率出现略有升高的情况?而该位置的振动加速度峰值在优化后得到大幅降低?传递率升高是整体加速度略有增加引起的? 关键词:悬置支架?振动加速度?模态分析?优化设计 中图分类号:ＴＨ１２２?ＴＨ１１３.１?Ｕ４６１.２一一一一文献标志码:Ａ文章编号:１００１－４５５１(２０１９)０２－０１８５－０５Ｍｏｕｎｔｉｎｇｂｒａｃｋｅｔｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎｉｎｔｅｇｒａｌｆｒａｍｅ ｓｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ ＨＥＨａｉ￣ｔａｏ１?ＣＨＥＮＺｈｅｎ￣ｌｅｉ１?ＬＩＡＯＪｕｎ￣ｘｉｏｎｇ１?ＬＩＪｉａｎ￣ｃｈｅｎｇ１?ＺＨＡＯＢｅｉ２ (１.ＦａｃｕｌｔｙｏｆＭａｒｉｔｉｍｅａｎｄＴｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ?ＮｉｎｇｂｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ?Ｎｉｎｇｂｏ３１５８００?Ｃｈｉｎａ?２.ＳＡＮＹＨｅａｖｙＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏ.?Ｌｔｄ.?Ｋｕｎｓｈａｎ２１５３００?Ｃｈｉｎａ) Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｓｏｌｖｅｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｓｓｕｅｉｎｔｈｅｐｏｗｅｒｔｒａｉｎｍｏｕｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆａｇｉｖｅｎｅｘｃａｖａｔｏｒ?ｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｗａｓｅｖａｌｕａｔｅｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｃｃｅｌｅｒａ￣ｔｉｏｎｓｐｅｃｔｒｕｍａｎｄｒｅｓｏｎａｎｃｅｏｆｔｈｅｍｏｕｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｎ２９０Ｈｚａｎｄｏｔｈｅｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｂａｎｄｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄ.Ｔｈｅｒｅａｓｏｎｏｆｔｈｅｆａｕｌｔｗａｓｃａｐｔｕｒｅｄｂｙｔｈｅｗｈｏｌｅｆｒａｍｅｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ.Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ?ｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｏｆｔｈｅｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｒａｃｋｅｔａｎｄｆｒａｍｅｓｕｇｇｅｓｔｅｄｂｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗａｓｖｅｒｉｆｉｅｄｂｙｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅ＃３ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｇｅｔｓｏｐｔｉ￣ｍｉｚｅｄａｎｄｒｅａｃｈｅｓｔｈｅｔａｒｇｅｔｏｆｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎ.Ａｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅ＃２ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓｗｏｒｓｅｓｌｉｇｈｔｌｙ?ｔｈｅｐｅａｋｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎａｔｔｈｅ＃２ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｓｇｒｅａｔｌｙｒｅｄｕｃｅｄｂｙｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ.Ｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｒａｔｅｏｆｔｈｅ＃２ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｉｓｄｕｅｔｏｔｈｅｔｉｎｙｒａｉｓｅｏｆｔｈｅｏｖｅｒａｌｌａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｂｒａｃｋｅｔ?ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ?ｍｏｄａｌａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｐｔｉｍｕｍｄｅｓｉｇｎ ０一引一言 液压挖掘机结构复杂?相对应的振动和噪声源也 较多?其中动力总成产生的振动噪声是挖掘机振动噪 声的主要来源之一[１]?挖掘机由于其工作的特殊性? 工作过程中振动较大?缩短了发动机及其他附件的使 用寿命?同时也严重影响驾驶员驾乘舒适性[２￣３]?为解决挖掘机工作过程中振动过大的问题?发动机悬置系统受到关注?在悬置系统中?悬置起到支承发动机二衰减和隔离发动机振动的重要作用?国内外学者对悬置系统减振方面已经做了广泛研究?杨武森等[４]用有限元软件建立单个悬置支架的有限元模型?对其模态进行了分析?并根据模态分析结
发动机缸体
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发动机缸体 [摘要]缸体是汽车发动机乃至汽车中最重要的零件之一，发动机的加工质量直接影响发动机的质量，进而影响到汽车整体的质量，因此发动机缸体的制造加工长期以来一直受到国内外汽车生产企业的重视。[缸体的简单介绍］发动机缸体是发动机的基础零件和骨架,同时又是发动机总装配时的基础零件。缸体的作用是支承和保证活塞、连杆、曲轴等运动部件工作时的准确位置；保证发动机的换气、冷却和润滑;提供各种辅助系统、部件及发动机的安装。汽车发动机的缸体和上曲轴箱常铸成一体，称为缸体——曲轴箱。缸体上部的圆柱形空腔称为气缸,下半部为支承曲轴的曲轴箱，其内腔为曲轴运动的空间。在缸体内部铸有许多加强筋,冷却水套和润滑油道等。根据缸体与油底壳安装平面的位置不同，通常把缸体分为以下三种形式。（1)一般式缸体：其特点是油底壳安装平面和曲轴旋转中心在同一高度。这种缸体的优点是机体高度小，重量轻,结构紧凑，便于加工，曲轴拆装方便;但其缺点是刚度和强度较差(2）龙门式缸体：其特点是油底壳安装平面低于曲轴的旋转中心。它的优点是强度和刚度较好,能承受较大的机械负荷；但其缺点是工艺性较差，结构笨重，加工较困难。(3)隧道式缸体：这种形式的缸体曲轴的主轴承孔为整体式，采用滚动轴承，主轴承孔较大，曲轴从缸体后部装入。其优点是结构紧凑、刚度和强度好，但其缺点是加工精度要求高，工艺性较差，曲轴拆装不方便。为了能够使缸体内表面在高温下正常工作,必须对缸体和缸盖进行适当地冷却。冷却方法有两种，一种是水冷,另一种是风冷。水冷
车架的模态分析
Frame模型的模态分析 班级：T943-1 姓名：王子龙 学号：20090430124
Frame模型的模态分析 T943-1-24王子龙20090430124 一、模型问题描述 1、如图所示1，机架为一焊接件，材料为结构钢，在两根长纵梁的八个圆孔内表面采用Cylinder Support约束，分析结构的前6阶固有频率。 2、在短纵梁2另一侧增加一短纵梁，使其于短纵梁1对称，分析新结构的前6阶固有频率，并与 原结构对比。 短纵梁 短纵梁 图1 机架模型 二、模型分析 （一）无预紧力情况 1、导入模型：打开ANSYS Workbench，从左侧工具栏中双击Modal（ANSYS），右击A3项，右键选择 Import Gemetry→Browse，找到文件Frame.x_t点击打开，然后双击A4栏，打开Mechanical窗口。 2、施加约束：选择左侧结构树中的Modal，选择两根长纵梁的八个圆孔内表面，右键选择Insert→ Cylindrical Support，如图2所示。
图2 八圆孔内表面施加约束 3、在solution（A6）中插入Toal Deformation，点击Solve求解，求解结果如图3所示。
图3 无应力时的变形图及6阶频率 （二）有预紧力情况 1、回到Workbench界面，从左侧工具栏中的Static Structural(Ansys)拖至A4栏，如图4所示，双 击B5栏，进入Mechanical窗口。 图4 拖拽Static Stuctual(ANSYS)到A4 2、按住“shift”键，选择A5分支中Cylindrical Support，右键选择Copy，右键单击B5项，选择 Paste。 3、在Static Structual（B5）中施加载荷：选择焊接件底面insert→Force，Force=4000N，如图5所 示。
0引言 振动是一种常见的物理现象，由于振动或冲击而产生的共振、疲劳破坏等危害到航空航天、仪器仪表、机械性能、交通运输以及军事防御等各个领域。模态分析用于振动测量和结构动力学分析，可测得比较准确的固有频率、模态振型等参数，它们对机械结构的安全性有重要意义，也有助于设计工程师们可以避开这些频率或最大限度的减小对这些频率上的激励，从而消除过度振动 和噪声[1] 。 电机支架连接构件的整体性能好坏对电机的性能和寿命有很大的影响。电机支架是支撑结构中的主要承载构件，电机支架针对不同的场合使用有不同的类型，本文利用有限元对其中一种工字连接构件进行模态分析，得到其固有频率和振型，可避免工字连接件在工作过程中与其他部件发生共振，造成事故。 1模态分析原理 模态直接反映机械结构的固有振动特性，每个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。一般地，对于多自由度阻尼系统的运动微分方程为 ： （1） 式中：[M]—系统的质量矩阵；[C]—系统的阻尼矩阵；[K]—系统的刚度矩阵；{X}—系统的位移向量；{F （t ）}—系 统的激阵力向量。 在没有外力作用时，可以得到系统的自有振动方程，但通常情况下，又由于阻尼对模态分析影响不大，从而得到无阻尼的自由运动方程 ：（2）其对应的特征值方程为： （3） 因为系统{X}≠{0}，即 ： （4） 解出ωn 即为多自由度系统各阶固有频率，将ωn 解出后代入到方程（3）中求得{X}，即为各阶固有频率的振型。 2工字连接件结构分析 工字连接件其截面为工字型的钢材，选用尺寸为250mm ×118mm ×10mm 方钢，结构图如图1所示，材料参数如表1所示。 图1工字连接 件结构图 表1材料参数 参数名称 参数值 杨氏模量泊松比密度200000/（GP ） 0.37890/（kg （m 3）-1 ） 2.1建模及网格划分利用CATIA 软件建立工字连接件的三维模型，再通过其与ANSYS Workbench 之间的软件接口将支架模型导 入ANSYS Workbench ， 导入后的模型如图2所示。依据模型的几何结构，进行网格划分是有限元模态分析中非常重要的一步，同时，网格的质量也对计算结果的准 确性有重要影响。在ANSYS Workbench 中，对于三维几何体， 提供了多种网格划分方法，包括Automatic 、Multizone 、Tetrahedron 、Hex Dominant 、Swept meshing 、Cutcell 。由于该基于ANSYS 的电机支架结构的模态分析 Modal Analysis of Motor Bracket Structure Based on ANSYS 杨舒婷YANG Shu-ting （重庆交通大学机电与车辆工程学院，重庆400074） （College of Electrical and Mechanical and Vehical Engineering ，Chongqing Jiaotong University ，Chongqing 400074，China ） 摘要:利用CATIA 软件对电机支架的连接构件即工字连接件进行参数化实体建模，将模型通过软件接口导入ANSYS Workbench ，对连接件进行有限元分析，得到工字连接件各阶固有频率和振型。分析结果表明，连接件低阶模态频率和振动幅度都较小，满足设计要求，为工字连接件的设计和改进提供了方法和依据。 Abstract:The parametric solid model of the connecting component of the motor bracket,I -type connector,is modeled by CATIA software.The model is imported into the ANSYS Workbench through the software interface,and the finite element analysis of the connection is carried out by using the Model module,and the natural frequencies and vibration modes of each order are obtained.The analysis results show that the low order modal frequency and vibration amplitude of the connectors are small,which meets the design requirements and provides a method and basis for the design and improvement of the I-type connectors. 关键词:工字连接件；有限元分析；固有频率；振型Key words:I-type connector ；finite element analysis ；natural frequency ；vibration modes —————————————————————— —作者简介:杨舒婷（通讯作者）（1993-），女，硕士生，主要研究方向为机电一体化。
1)自由和约束模态分析只是边界条件不同的两种模态分析而已； 2)在实际工程问题中，自由和约束两种边界条件均广泛存在，如飞机、火箭、导弹等为自由边界条件，而机床架、高层建筑等为约束边界。 3)解决工程问题的最终有限元模型分析应与工程实际的边界条件相同（或向近似）！如飞机用自由模态分析其动力学稳定问题，以便确定飞行品质。机床架用约束模态分析其动响应问题。 4)但有限元模型不是凭空而来的，更不是一经建立便与实际结构固有特性相吻合，它必须是建立在结构设计数据和结构试验数据基础之上的。其模型修改过程的模态分析方式应与试验边各界条件相吻合或近似。 5)结构的模态是与结构本身的特性和约束有关的，至于需要求解自由模态还是约束模态，完全取决于工作的需要，模态分析时的约束方式应与实际工作条件下一致，当然，如果工作时结构没有约束，如飞机、火箭等，则需要进行自由模态分析。 6)在进行自由模态分析时，可能会得出前几阶固有频率为0，这些为0的固有频率为刚体模态。 7)自由模态和约束模态不能被认为是“带约束的模态是自由模态的子集，约束后，模态数变少”，模态数与系统的自由度数量有关，与约束无关，自由模态和约束模态并没有什么谁包含谁的概念。 8)自由模态和工作模态的作用完全一样，都用于结构的模态分析，自由模态分析的对象主要是无约束的结构，如火箭、飞机等；约束模态分析的对象是有约束的结构。 需要纠正的是“自由模态分析在于了解你设计的结构自身的一些固有特性，而约束模态分析是你这个结构用于工程时实际的约束边界”这句话是错误的！ 对于一些结构系统实验或计算很难模拟实际自由状态，那么不得不增加的约束也是尽量的对实际状态产生较小的影响。比如飞机、火箭等本来就是自由状态的，采用子结构实验时通常是需要人为的增加约束边界，模拟时当然也需要加。 如果试验频率和分析模型频率接近，是不是分析模型就正确？ 你有对比过模态振型吗？这非常重要，需要讨论。 这是另一个经常让人们混淆的领域。多数时候，人们开发有限元模型，并希望开发出来的模型是合适的。经常，进行实验模态测试的唯一目的是为了检验有限元模型的准确性。 开发出来的有限元模型有许多假设，涉及到许多方面的问题： —怎样建立结构模型； —使用的材料属性是多少； —连接和接触是怎样建模的； …这样的清单举不胜举。
第32卷第3期 2 0 1 7年8月 青岛大学学报（工程技术版） JOURNAL OF QINGDAO UNIVERSITY (E&T) V ol. 32 No. 3 A u g.2 0 17 文章编号：1006 - 9798(2017)03 -0140 - 05; DOI:10.13306/j.1006 - 9798.2017.03.026 EA888型发动机缸体模态分析 王楠1，张洪信1，赵清海2，尹怀仙1，张铁柱2 (1.青岛大学机电工程学院，山东青岛266071; 2.青岛大学动力集成及储能系统工程技术中心，山东青岛266071) 摘要：为了避免共振并满足发动机缸体的强刚度要求，本文以E A888发动机缸体为研究对象，对 发动机缸体进行模态分析。分别利用C A T I A和有限元软件H y p e r m e s h l l. 0建立了发动机缸体 实体模型和有限元模型，然后进行网格划分及模态计算，最后利用L M S振动模态分析系统对缸体 的模态进行实验分析，并与有限元计算模态结果进行对比。分析结果表明，两者所得固有频率吻合 性较高，验证了有限元分析结果的正确性。该研究为缸体振动特性分析和结构优化奠定了基础。 关键词：发动机缸体；有限元模态分析；实验模态分析；振动特性 中图分类号：U464. 13 文献标识码：A 随着经济和社会的发展，环境问题越来越严重，汽车发动机产生的振动也受到人们的关注[1]。发动机的振动 不仅损坏机器本身，而且其发出的噪声会危害人们的健康[2]。因此，在发动机的设计阶段进行模态分析，控制 发动机缸体的振动、降低噪声成为发动机设计研究的一个重要方向[3]。高艳霞等人[4]利用A n s y s软件建立发动 机缸体的有限元模型，并进行了计算模态分析以及振动响应分析，对发动机缸体的设计以及生产有一定的指导作 用；石勇等人[5]利用有限元分析软件A B A Q U S对某柴油机缸体进行了自由模态计算分析，得到了发动机缸体的 前10阶固有频率和振型，利用D A S P系统对其进行了试验模态分析，并对有限元结果和试验模态结果进行对比，计算得到固有频率和试验值最大相差5. 7%，一定程度上验证了仿真模型的准确性。但以上研究只对比了前 10阶固有频率，而没有对比振型结果。基于此，本文以E A8888发动机缸体为研究对象，建立了发动机缸体的有 限元仿真计算模型。基于L M S振动模态分析系统的Pre- T e s t模块，以有限元模型的模态分析为基础，以各个 点的相关性最小为原则确定测点布置方案；利用L M S软件振动模态[6]分析系统进行了缸体的模态实验分析，得 到模态置信矩阵，各个点的频响函数、相干函数和稳态图等指标验证了试验模态的准确性。最后与有限元计算模 态结果对比分析，两者所得固有频率吻合性较高，验证了有限元分析结果的正确性。该研究为缸体振动特性分析 和结构优化奠定了基础。 1缸体有限元模型的建立 发动机缸体是铸造的箱类零件，形状和结构都很复杂[7]。气缸机是整个发动机的最主要的部件，它将发动机 的各个气缸和曲轴箱连接在一起，是安装曲轴、活塞以及其他零部件的支承骨架[8]。本文利用C A D法国达索公 司的C A T I A建立发动机缸体的三维实体模型。 在计算缸体结构固有振动特性时，网格划分应均勻。由于气缸体固有频率和振型与它本身质量和刚度分布 有关，气缸体不存在应力集中现象，因此采用相对较均勻的四面体网格划分，对于气缸体结构的质量和刚度矩阵 的分布元素相差不大，分析的实体固有频率和振型较准确[9]。采用S〇lid45计算实体自由模态，单元大小为4 m m，每个单元有8个节点，每个节点有三个方向自由度，适合不规则模型网格划分[1°]。该缸体由灰铸 铁铸成，设置材料相关参数为：弹性模量￡=1〇〇 G P a，泊松比M=0.3,密度^0=7 OCX)k g/m3。划分后缸体节点数 为139 452,单元数为586 700。 收稿日期：2017 - 01 -03;修回日期：2017 - 04 - 20 作者筒介：王楠（1988 -)，男，山东省惠民县，硕士研究生，主要研究方向为节能与新能源汽车。 通讯作者：赵清海（1985 -)，男，博士，主要研究方向为车辆新型动力传动技术及其电子化。Email:zqhbit@https://www.doczj.com/doc/f513848302.html,
发动机振动特性分析与试验 作者：长安汽车工程研究院来源：AI汽车制造业 完善的项目前期工作预示着更少的项目后期风险，这也是CAE工作的重要意义之一。在整机开发的前期（概念设计和布置设计阶段），由于没有成熟样机进行NVH试验，很难通过试验的方法预测产品的NVH水平。因此，通过仿真的方法对整机NVH性能进行分析甚至优化显得十分重要。 众所周知，发动机NVH是个复杂的概念，包括发动机的振动、噪声以及个体对振动和噪声的主观评价等。客观地说，噪声与振动也相互联系，因为发动机一部分噪声由结构表面振动直接辐射，另一部分由发动机燃烧和进排气通过空气传播。除此之外，发动机附件（如风扇）也存在噪声贡献。本文仅考虑发动机结构振动问题，即在主轴承载荷、燃烧爆发压力和运动件惯性力的作用下，对发动机结构振动进行分析以及与试验的对比。发动机结构噪声的激励源主要包括燃烧爆发压力、气门冲击、活塞敲击、主轴承冲击、前端齿轮/链驱动和变速器激励等，这些结构振动又通过缸盖罩、缸盖、缸体和油底壳等传出噪声。 发动机结构振动分析方法简介 图1 发动机结构振动分析方法 如图1所示，发动机结构噪声分析方法包括以下几个步骤： 1. 动力总成FE建模及模态校核 建立完整的短发动机和变速器装配的有限元模型；对该有限元模型进行模态分析，通过分析结果判断各零件间连接是否完好；通过分析结果判断动力总成整体模态所在频率范围是否合理，零部件的局部模态频率是否合理，若存在整体或局部模态不合理的情况，需要对结构进行初步更改或优化。
2. 动力总成模态压缩 缩减有限元模型，得到动力总成的刚度、质量、几何以及自由度信息，用于多体动力学分析。 3. 运动件简化模型建立 发动机中的部分动件不用进行有限元建模，可作简化处理，形成梁-质量点模型，用于多体动力学分析。其中包括：活塞组、连杆组和曲轴及其前后端。 4. 动力总成多体动力学分析 在定义了动力总成各零部件间连接并且已知各种载荷的情况下，对动力总成进行时域下的多体动力学分析，并对得到的发动机时域和频域下的动态特性进行评判，同时，其输出用于结构振动分析。 5. 动力总成结构振动分析 基于多体动力学分析结果，对整个动力总成有限元模型进行强迫振动分析，得到发动机本体、变速器以及各种外围件的表面振动特性，进行评判和结构优化。 实例分析 1. 分析对象 以一款成熟的直列四缸1.5L发动机为平台，针对其结构振动问题，对其进行结构振动CAE 分析，并与其台架试验结果相比较。发动机的部分参数如下：缸径75mm，冲程85mm，缸间距84mm，最大缸压6MPa。 2. 坐标定义 为了便于以后叙述，对动力总成进行了坐标定义（见图2）。