SolidWorks频率分析(模态)

用Soli dworks和ANS Y S对微硬盘悬臂梁进行建模及模态分析周丹(攀枝花学院机电工程系,四川攀枝花617000)摘　要:用S olid works和ANSYS软件对微硬盘悬臂梁进行了建模、模态分析,利用理论分析和软件仿真相结合的方式对4.57cm微硬盘悬臂梁进行振动模态分析,通过对各阶固有频率下的振型的计算,找出微硬盘悬臂梁中的具有整体弯曲和大摆动的频率点,在进行结构设计和控制方面要避免这些频率点,从而提高微硬盘悬臂梁的整体性能。

关键词:ANSYS;有限元分析;微硬盘悬臂梁;模态分析中图分类号:TP391 文献标志码:B 文章编号:167125276(2009)0620180204M oda l Ana lysis and M odeli n g of M i cro Hard D isk D r i ver Suspen si on,Usi n g ANSY S and Soli dworksZHOU Dan(Pa nzh i hua I n s titu te,Pa nzh i hua617000,C h i na)Abstract:The Mo de li ng&Moda l a na l ys is of the m i c r o ha rd d isk d ri ve su spe n si o n w e re m a de by u s i ng So li dwo rks&AN SYS soft2 w a re,the a utho r com b i ne d the theo ry a na l ys is a nd the F i n ite E l em e n ts a na l ys is t o s tudy the vi bra ti o n Mo da l ana l ys is of the su sp en2 s i o n o f the1.8i nch m i c r o ha rd disk dri ve.B a sed o n the m ode shap e o f the na ti o na l freque ncy,f o r the sa ke of e nha nc i ng the w ho l e cap ab ility of the m i c r o ha rd d isk d ri ve,the a utho r f o und o ut the fre quency w h i ch have w ho l e be nd a nd gre a t sw i ng,a nd avo i de d th is fre que ncy i n con struc ti o n a nd co ntr o l of the e ngi nee ri ng p r o j e c t.Key words:AN S YS;F i n ite E l em e nt Ana l ys is(FEA);m i c r o ha rd d isk d ri ve r su sp en s i o n;f o unda ti o n0　前言随着便携式笔记本电脑的发展,越来越多的笔记本电脑已经走进日常生活。

9.1 模态分析实例——航模飞机机翼分析在Workbench中通过Engineering Data定义材料属性，它是每项工程分析的必要条件，作为分析项目的开始，Engineering Data可在单独窗口打开并设置。

9.1.1启动SolidWorks并建立分析项目双击桌面上的【SolidWorks】图标，单击，弹出【打开文件】对话框，选择……，单击【打开】按钮，打开要分析的模型文件，如图2-1所示。

图2-1 打开分析文件带支撑的频率分析创建算例选择下拉菜单【Simulation】|【算例】命令，弹出【算例】属性管理器，在【名称】文本框中输入Modal with support，在【类型】中选择作为分析类型，如图2-1所示。

单击【确定】按钮完成，如图2-1所示。

图2-1 【算例】属性管理器图2-1 创建的频率分析算例选择算例树中选中【Modal with support（默认）】项，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【属性】命令，如图2-1所示。

系统弹出【热力】对话框，选择【求解类型】中的【频率数（N）】为6，在【解算器】中选中【自动】单选按钮，如图2-1所示。

图2-1 右键快捷命令图2-1 【热力】对话框定义材料单击应用，再单击关闭施加载荷与边界条件单击【Simulation】工具栏上的【夹具顾问】|【固定几何体】命令，弹出【夹具】属性管理器，在图形区选择机翼端面，单击【确定】按钮，如图2-1所示。

图2-1 定义固定面划分网格选择下拉菜单【Simulation】|【网格】|【生成】命令，弹出【网格】属性管理器，单击【确定】按钮，弹出【网格进展】对话框显示进度，完成网格划分，如图2-1所示。

图2-1 划分网格求解和分析结果单击【Simulation】工具栏上的【运行】按钮，系统【Modal with support】对话框，显示求解进度，如图2-1所示。

图2-1 【Modal with support】对话框选择【结果】文件夹，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择【列举共振频率】命令，弹出【列举模式】对话框，列表显示各阶模态频率，如图2-1所示。

基于SolidWorks软件对工业机器人机械臂的结构优化设计和受力、模态分析作者：王永丽来源：《今日自动化》2021年第08期[摘要]随着现在软件技术的发展，三维建模、仿真软件越来越普及化，SolidWorks软件由其界面操作简单、功能强大被机械设计行业广泛应用，采用SolidWorks软件对某工业机器人机械臂的三维模型结构进行拓扑优化设计，采用SolidWorks simulation软件对机械臂进行静力学、模态仿真分析，几何清理和网格划分，通过计算，设计出较合理的肘关节减速机传动齿轮;达到了工业机器人机械臂高精度柔性运动，机械臂高强度、刚度、最小安全系数和减小应力集中的效果，解决了工业机器人机械臂的优化设计。

[关键词]SolidWorks;工业机器人;机械臂; 仿真分析; 优化设计[中图分类号]V279 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（2021）08–0–03[Abstract]With the development of software technology， three-dimensional modeling and simulation software are becoming more and more popular. SolidWorks software is widely used in mechanical design industry because of its simple interface operation and powerful function. SolidWorks software is used to optimize the topology of the three-dimensional model structure of anindustrial robot manipulator， and SolidWorks simulation software is used to optimize the statics and dynamics of the manipulator Through modal simulation analysis， geometric cleaning and mesh generation， a more reasonable transmission gear of elbow reducer is designed through calculation; It achieves the effect of high-precision flexible motion， high strength， stiffness， minimum safety factor and reducing stress concentration of industrial robot manipulator， and solves the optimization design of industrial robot manipulator.[Keywords]SolidWorks; industrial robot; robot arm; simulation analysis; optimal design工业机器人机械手臂由三部分组成，分别是机械部分、传感部分、控制部分。

使用 SolidWorks Simulation 进行分析 模拟对象为机架 1模拟对象为 机架日期: 2012年7月28日 设计员: Solidworks 算例名称: 频率分析 分析类型: 频率Table of Contents说明 .................................................... 1 假设 .................................................... 2 模型信息 ............................................... 2 算例属性 ............................................... 4 单位 . (4)材料属性 ............................................... 5 载荷和夹具 ............................................ 5 接头定义 ............................................... 5 接触信息 ............................................... 6 网格信息 ............................................. 12 传感器细节 .......................................... 13 算例结果 ............................................. 14 结论 .. (20)说明无数据假设模型信息模型名称: 机架当前配置: 默认实体文档名称和参考引用视为容积属性 文档路径/修改日期 凸台-拉伸1实体 质量:353.969 kg 体积:0.0453807 m^3 密度:7800 kg/m^3 重量:3468.9 NC:\Users\fucangmin\Deskt op\有限元分析\有限元分析\机架模态分析\机架零部件\工字钢.SLDPRT Jul 21 14:54:19 2012 凸台-拉伸1实体质量:353.969 kg 体积:0.0453807 m^3 密度:7800 kg/m^3 重量:3468.9 NC:\Users\fucangmin\Deskt op\有限元分析\有限元分析\机架模态分析\机架零部件\工字钢.SLDPRT Jul 21 14:54:19 2012凸台-拉伸6实体质量:79.6405 kg体积:0.0102103 m^3 密度:7800 kg/m^3 重量:780.477 NC:\Users\fucangmin\Deskt op\有限元分析\有限元分析\机架模态分析\机架零部件\横档.SLDPRT Jul 21 18:50:09 2012 凸台-拉伸6实体质量:79.6405 kg 体积:0.0102103 m^3 密度:7800 kg/m^3 重量:780.477 NC:\Users\fucangmin\Deskt op\有限元分析\有限元分析\机架模态分析\机架零部件\横档.SLDPRT Jul 21 18:50:09 2012 凸台-拉伸2实体质量:486.318 kg 体积:0.0623485 m^3 密度:7800 kg/m^3 重量:4765.92 NC:\Users\fucangmin\Deskt op\有限元分析\有限元分析\机架模态分析\机架零部件\立柱.SLDPRT Jul 21 19:21:25 2012 凸台-拉伸2实体质量:486.318 kg 体积:0.0623485 m^3 密度:7800 kg/m^3 重量:4765.92 NC:\Users\fucangmin\Deskt op\有限元分析\有限元分析\机架模态分析\机架零部件\立柱.SLDPRT Jul 21 19:21:25 2012 凸台-拉伸2实体质量:486.318 kg 体积:0.0623485 m^3 密度:7800 kg/m^3 重量:4765.92 NC:\Users\fucangmin\Deskt op\有限元分析\有限元分析\机架模态分析\机架零部件\立柱.SLDPRT Jul 21 19:21:25 2012 凸台-拉伸2实体质量:486.318 kg 体积:0.0623485 m^3 密度:7800 kg/m^3 重量:4765.92 NC:\Users\fucangmin\Deskt op\有限元分析\有限元分析\机架模态分析\机架零部件\立柱.SLDPRT Jul 21 19:21:25 2012算例名称频率分析分析类型频率网格类型实体网格频率数 6解算器类型FFEPlus软弹簧: 关闭不兼容接合选项自动热力选项包括温度载荷零应变温度298 Kelvin包括 SolidWorks Flow Simulation 中的液压效应关闭结果文件夹SolidWorks 文档 (E:\比赛\有限元分析\机架模态分析)单位单位系统: 公制 (MKS)长度/位移mm温度Kelvin角速度弧度/秒压强/应力N/m^2模型参考属性零部件名称:普通碳钢模型类型: 线性弹性同向性默认失败准则: 最大 von Mises 应力屈服强度: 2.20594e+008 N/m^2张力强度: 3.99826e+008 N/m^2质量密度: 7800 kg/m^3弹性模量: 2.1e+011 N/m^2泊松比: 0.28热扩张系数: 1.3e-005 /Kelvin SolidBody 1(凸台-拉伸1)(工字钢-1),SolidBody 1(凸台-拉伸1)(工字钢-2),SolidBody 1(凸台-拉伸6)(横档-1),SolidBody 1(凸台-拉伸6)(横档-2),SolidBody 1(凸台-拉伸2)(立柱-1),SolidBody 1(凸台-拉伸2)(立柱-2),SolidBody 1(凸台-拉伸2)(立柱-3),SolidBody 1(凸台-拉伸2)(立柱-4)曲线数据:N/A载荷和夹具夹具名称夹具图像夹具细节固定-1 实体: 4 面类型: 固定几何体接头定义无数据接触接触图像接触属性相触面组-1 类型:接合相触面组实体: 3 面相触面组-2 类型:接合相触面组实体: 3 面相触面组-3 类型:接合相触面组实体: 3 面相触面组-4 类型:接合相触面组实体: 2 面相触面组-5 类型:接合相触面组实体: 2 面相触面组-6相触面组-7类型: 接合相触面组 实体: 2 面相触面组-8类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-9类型: 接合相触面组 实体: 2 面相触面组-10类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-11类型: 接合相触面组 实体: 2 面相触面组-12相触面组-13类型: 接合相触面组 实体: 2 面相触面组-14类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-15类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-16类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-17类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-18相触面组-19类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-20类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-21类型: 接合相触面组 实体: 2 面相触面组-22类型: 接合相触面组 实体: 2 面相触面组-23类型: 接合相触面组 实体: 2 面相触面组-24相触面组-25类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-26类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-27类型: 接合相触面组 实体: 3 面相触面组-28类型: 接合相触面组 实体: 3 面全局接触类型: 接合 零部件: 1 零部件 选项: 兼容网格网格信息网格类型实体网格所用网格器: 基于曲率的网格雅可比点 4 点最大单元大小0 mm最小单元大小0 mm网格品质高重新网格使带不兼容网格的零件失败关闭网格信息 - 细节节点总数30637单元总数15451最大高宽比例127.82单元 (%)，其高宽比例 < 3 19.2单元 (%)，其高宽比例 > 10 24.7扭曲单元(雅可比)的 % 0完成网格的时间(时;分;秒): 00:00:16计算机名: FUCANGMIN-PC传感器细节无数据算例结果名称类型最小最大位移1 URES:合位移图解对于模式形状:1(数值 = 41.6766 Hz) 0 mm节: 23633159.457 mm节: 10341机架-频率分析-位移-位移1名称类型最小最大位移2 URES:合位移图解对于模式形状:2(数值 = 42.4875 Hz) 0 mm节: 23633165.054 mm节: 902机架-频率分析-位移-位移2名称类型最小最大位移3 URES:合位移图解对于模式形状:3(数值 = 61.6518 Hz) 0 mm节: 2363356.9915 mm节: 983机架-频率分析-位移-位移3名称类型最小最大位移4 URES:合位移图解对于模式形状:4(数值 = 64.3535 Hz) 0 mm节: 23633154.372 mm节: 10393机架-频率分析-位移-位移4名称类型最小最大位移5 URES:合位移图解对于模式形状:5(数值 = 66.5126 Hz) 0 mm节: 23633172.872 mm节: 954机架-频率分析-位移-位移5名称类型最小最大位移6 URES:合位移图解对于模式形状:6(数值 = 74.8131 Hz) 0 mm节: 23633178.435 mm节: 9847机架-频率分析-位移-位移6模式清单频率数弧度/秒赫兹秒1 261.86 41.677 0.0239942 266.96 42.487 0.0235363 387.37 61.652 0.016224 404.34 64.353 0.0155395 417.91 66.513 0.0150356 470.06 74.813 0.013367质量参与(正规化)模式数频率(赫兹)X 方向Y 方向Z 方向1 41.677 0.05821 1.5007e-011 2.3611e-0112 42.487 1.6212e-006 6.6161e-007 2.2597e-0053 61.652 0.55752 2.5797e-013 1.97e-0074 64.353 0.0017032 1.4719e-009 2.7066e-0095 66.513 1.1276e-006 8.838e-008 0.00017887结论。

承蒙Sanarus Medical 提供图片频率分析模态分析长沙凯士达信息技术开发有限公司CAE工程师谢莉2?? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。

学习要点频率分析的相关知识案例分析3?? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。

频率分析的相关知识什么是振动固有频率固有振动模态共振4?? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。

频率分析的相关知识什么是振动–钟摆和秋千的摆动是我们身边最典型的振动现象。

–乐器的弦振动而发出声音。

–小提琴用弓拉弦吉他用手指或拨片拨弦在钢琴上敲击琴键则小锤打击琴弦而使琴弦振动起来。

–洗衣机在脱水时也会突突突地产生很大的振动现象。

–按摩机是机械的振动地震则是大地的振动。

–如果在不平整的地上或公路上开车的话也会感到让人心情变坏的烦人的振动。

为便于理解振动现象我们从了解固有频率固有周期固有模态共振等表示振动特有现象的术语开始5?? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。

频率分析的相关知识固有频率以钟摆为例–摆动钟摆则钟摆以一定的周期和一定的频率有规律地振动起来了。

–振动的幅度振幅大也好小也好周期和频率总是一定的。

–振动频率是单位时间里摆动的次数。

–1秒钟内的次数用Hz赫兹来表示。

–周期摆动1次所需要的时间。

–钟摆的形状长度决定了其固有的数值。

–钟摆越长周期越长钟摆越短周期越短。

振幅大振幅小6?? 2007 SolidWorks Corp. 机密文件。

频率分析的相关知识固有频率以钟摆为例–钟摆的振动所经过的时间越来越小最后停了下来。

–这是因为空气的阻碍、磨擦的阻碍等的阻力妨碍了钟摆的摆动振动。

–因为这样的阻力作用使振动衰减的力而起作用被称为衰减力。

–钟摆在没有外部而来的强迫它摆动的力重力除外作用下的振动称为自由振动。

–与此相对应地震和汽车因为地基能、发动机等的强迫力作用下的振动称为强迫振动。

任何结构都具有其固有频率固有周期其值由其本身的结构所决定自由振动是一种无衰减力的振动状态它将永远不停地振动下去。

工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald89管路在工业生产中应用非常广泛，所处的工况对管路尺寸和管道布置的影响比较大。

在投运前期，管路动态性能很难通过实际的测试获取，需要通过多种途径对其进行加固，往复的修改工作一方面会导致很多问题的发生；另一方面增加较大成本。

管道振动会产生较大噪音，特别在管路的薄弱环节出现断裂和泄露，引起严重生产事故，最终导致较大损失，因此用有效快捷的方式解决这一问题尤为重要。

高压管路的振动一般都是振源引起的，往往振源种类比较多，因此难以直接获得管路振动频率。

本文是根据某企业内化水系统内高压泵出口管道振动这一工程实例，利用S ol idWork s 对该管路进行建模，采用A NSYS 分析软件对该高压管路进行模态分析，获得该管路初始状态和加固后管路的各阶固有频率，再通过对两种情形下模态进行分析比较，采取合理的施工方案，有效避开振源频率。

1 管系的简单介绍该管道为化水系统高压泵出口管道，利用S ol id Wor k s 与A NSYS之间的数据交换提供的专用接口，实现数据的共享和交换[1]。

该管路的弹性模量为EX=1.95e11M Pa，泊松比PRXY=0.305，密度DENS=7870。

2 管道振动有限元动力学方程管道振动体系的阻尼值非常小，对系统的自振频率影响很小，所以在对管道结构进行模态分析计算其固有频率和①通讯作者:李关章(1982—),男,江苏徐州人，硕士研究生,研究方向:机械设计及理论,E-m ai l：l ig ua n zh an g2010@Fox m a i l.c om。

DOI：10.16660/ k i.1674-098X.2017.22.089基于SolidWorks与ANSYS的输水管路模态分析①李关章*(大唐国际金坛燃机热电有限责任公司 江苏常州 213200)摘 要：采用SolidWorks对该段管路进行三维建模，应用ANSYS分析软件对该段管路系统不同工况进行振动模态分析，提取各阶固有频率，对管路振动固有频率与激振频率进行对比，使得固有频率避开振源频率，从管道结构有限元分析的角度来降低管系对外界激振力的响应。

第２期(总第２１９期)２０２０年４月机械工程与自动化M E C HA N I C A L ㊀E N G I N E E R I N G㊀&㊀A U T OMA T I O NN o ．２A pr ．文章编号:１６７２Ｇ６４１３(２０２０)０２Ｇ００７９Ｇ０２基于S o l i d W o r k s 的铣床夹具设计及有限元分析孙淑婷(太原工业学院机械工程系,山西㊀太原㊀０３０００８)摘要:基于S o l i d W o r k s 软件完成了铣轴端方头的夹具设计,该夹具操作方便,一次安装４个工件同时进行加工,生产效率高.采用S o l i d W o r k s 软件完成了零件建模㊁夹具装配㊁夹具工程图的生成.为了验证夹具工作的安全可靠性,采用S i m u l a t i o n 模块对夹紧元件 压板进行了有限元分析,得到了压板前５阶的固有频率,它们远远大于粗㊁精铣削时由于铣削力造成的振动频率,故粗㊁精铣削时不会发生共振.关键词:铣床夹具;S o l i d W o r k s;有限元分析中图分类号:T P ３９１ ７ʒT G ７１５ ３㊀㊀㊀文献标识码:A收稿日期:２０１９Ｇ１１Ｇ１１;修订日期:２０２０Ｇ０３Ｇ１０作者简介:孙淑婷(１９６２Ｇ),女,山西太原人,副教授,本科,研究方向:机械C A D /C AM .０㊀引言在机械加工中铣削是一种常见的平面加工方法,铣床夹具也是最常用的机床夹具之一.铣削加工中的切削力较大,是断续切削,加工中易产生振动,因此要求铣床夹具的受力元件要有足够的刚度和强度.在传统的夹具设计中,为了保证铣床夹具工作时安全可靠,往往选用较大的安全系数,导致设计出的夹具结构笨重.本文采用S o l i d W o r k s 软件设计了铣轴端方头夹具,并对其关键零件进行了有限元分析.１㊀铣轴端方头夹具设计图１为需要加工的零件.零件上方为１８m mˑ１８m mˑ６m m 的四棱柱,加工四棱柱的４个面时以Φ３０外圆面作为定位表面,定位元件选V 形块.为了提高生产效率考虑多件同时加工,采用联动夹紧机构.图１㊀需要加工的零件图２为采用S o l i d W o r k s 软件设计的铣轴端方头夹具,一次安装４个工件同时进行加工.为了保证各工件获得均匀一致的夹紧力,夹具采用了联动夹紧机构并设置了相应的浮动环节(球面垫圈与压板).加工时采用４把三面刃铣刀同时铣削４个工件方头的两个侧面,铣削完成后,取下楔铁将回转座旋转９０ʎ,再用楔铁将回转座定位并夹紧,即可铣削工件的另外两个侧面,实现了一次装夹完成两个工位的加工.该夹具操作方便,生产效率高.图３为夹具中主要零件的三维模型.图２㊀铣轴端方头夹具图３㊀夹具中主要零件三维模型２㊀夹具关键零件的有限元分析夹具中压板是主要的夹紧元件,为了保证夹具能够安全可靠地工作,对其进行有限元分析.２．１㊀夹紧力大小的估算２．１．１㊀铣削力的计算加工时采用硬质合金面铣刀,其铣削力F C 的经验计算公式为:F C ＝７７５３a p１．０f Z ０．７５a e １．１Z d ０－１．３n －０．２K F C ．(１)其中:a p 为背吃刀量,a p ＝３mm ;f Z 为每齿进给量,fZ ＝０．０７m m ;a e 为铣削宽度,a e ＝７m m ;Z 为铣刀齿数,Z ＝１４;d ０为铣刀直径,d ０＝１２５m m ;n 为铣刀转速,n ＝１５０r /m i n ;K F C 为铣削力修正系数,K F C ＝K m F C K γF C K k F C,K m F C 为工件材料系数,K m F C ＝１．０３,K γF C 为刀具前角系数,K γF C ＝０．８９,K k F C 为刀具主偏角系数,K k F C ＝１．１５.将上述数值代入式(１)求得:F C ＝２７４N .２．１．２㊀夹紧力的估算图４为铣削时夹紧力的估算.其中,F C 为主铣削力,也称作切向力;F c n 为法向铣削力,又称作径向力;F a 为切向力F C 与法向力F c n 的合力;F j 为夹紧力.在铣削加工中,F c n 远远小于F C ,故在夹紧力的估算中只考虑主铣削力F C .建立理论夹紧力F j 与铣削力的静平衡方程,考虑实际夹紧力,本设计取安全系数k ＝１ ５,经计算得出作用在压板上的夹紧力F j ＝４２０N (求解过程略).图４㊀夹紧力的估算２．２㊀压板静态特性分析２．２．１㊀强度分析在S o l i d W o r k s 软件下对压板进行三维实体建模,如图５所示.压板材料选用４５钢,对压板整体进行自动网格划分,为了生成高质量的网格,对压板中心孔周围进行了局部网格加密.对压板底部进行固定约束,在压板上表面中部施加４２０N 的夹紧力.采用S i m u l a t i o n模块对压板进行静态特性分析,进入求解器求解,得到在静载荷作用下压板的应变云图,如图６所示.图５㊀压板的S o l i d W o r k s 三维模型由图６可知:压板应变最大处在中心孔边缘上,应变最大值为１ ２８３ˑ１０－５,远远小于４５钢的许用应变,故压板在受到静载荷的作用下强度合格,不会发生塑性变形.２．２．２㊀刚度分析刚度分析就是研究压板在载荷作用下抵抗弹性变形的能力.刚度分析和强度分析方法类似,求解结束后,在菜单中选结果ң位移,得到在静载荷作用下压板的位移云图.其最大位移为０ ００７２５m m ,该值趋近于０,可以忽略不计,即压板在受到外力作用的情况下不会发生不可恢复的弹性变形,所以压板的刚度足够.２．３㊀压板动态特性分析根据切削用量及相关资料计算出粗铣时由铣削力引起的振动频率为１１．６７H z,精铣时引起的振动频率为３５H z .采用S i m u l a t i o n 模块对压板进行模态分析,在S i m u l a t i o n 设计树中,右击 频率分析 按钮,在弹出的菜单中选择 属性 .在 频率 对话框设 频率数 为５,即计算前５阶固有频率.在模态分析后处理模块中得出压板前５阶固有频率及振型.压板的第１阶振型云图如图７所示,压板前５阶固有频率如表１所示.由表１可知,压板１阶~５阶的固有频率远大于粗㊁精铣削时由于铣削力造成的振动频率,故粗㊁精铣削时不会发生共振.㊀㊀㊀图６㊀压板应变云图㊀㊀图７㊀压板第１阶振型云图表１㊀压板前５阶固有频率阶数固有频率(H z)阶数固有频率(H z)１１９６８４４４０４２１９９４５７７４２３３４６７３㊀结语本文采用S o l i d W o r k s 软件完成了铣轴端方头的夹具设计,该夹具操作方便,一次安装４个工件同时进行加工,生产效率高.通过S o l i d W o r k s 下的S i m u l a t i o n 模块对夹紧元件压板进行了有限元分析,得出其强度和刚度都满足要求.通过动态分析,得到压板前５阶的固有频率,它们远远大于粗㊁精铣削时由于铣削力造成的振动频率,故粗㊁精铣削时不会发生共振.参考文献:[１]㊀肖继德．机床夹具设计[M ]．北京:机械工业出版社,２００６．[２]㊀王宗彦,李文斌,闫献国．C A D /C AM 技术[M ]．北京:电子工业出版社,２０１４．[３]㊀林翔,谢永奇．S o l i d W o r k s ２００４基础教程[M ]．北京:清华大学出版社,２００４．D e s i g na n dF i n i t eE l e m e n tA n a l y s i s o fM i l l i n g Fi x t u r eB a s e d o nS o l i d W o r k s S U NS h u Ｇt i n g(D e p a r t m e n t o fM e c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ,T a i y u a n I n s t i t u t e o fT e c h n o l o g y ,T a i yu a n０３０００８,C h i n a )A b s t r a c t :B a s e do n t h eS o l i d W o r k s s o f t w a r e ,t h e f i x t u r ed e s i g no f t h e s q u a r ee n do f t h em i l l i n g s h a f t i sc o m pl e t e d ．T h e f i x t u r e i s e a s y t oo p e r a t e a n d i n s t a l l s ４w o r k p i e c e s a t a t i m e f o r p r o c e s s i n g a t t h e s a m e t i m ew i t hh i g h p r o d u c t i o ne f f i c i e n c y．U s eS o l i d W o r k s s o f t w a r e t oc o m p l e t et h e p a r t m o d e l i n g ,f i x t u r ea s s e m b l y ,a n df i x t u r ee n g i n e e r i n g d r a w i n g s ．I no r d e rt ov e r i f y t h es a f e t y an d r e l i a b i l i t y o f t h e f i x t u r ew o r k ,a f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i sw a s p e r f o r m e do n t h e c l a m p i n g e l e m e n t Ｇp r e s s u r e p l a t eu s i n g th eS i m u l a t i o n m o d u l e ．T h en a t u r a l f r e q u e n c y v a l u e so ft h ef i r s t５s t e pso ft h e p l a t e na r eo b t a i n e d ,w h i c ha r ef a r g r e a t e rt h a nt h ev i b r a t i o n f r e q u e n c y c a u s e db y t h em i l l i n g f o r c e d u r i n g r o u g ha n d f i n em i l l i n g ,s on o r e s o n a n c e o c c u r s d u r i n g r o u g ha n d f i n em i l l i n g．K e y wo r d s :m i l l i n g f i x t u r e ;S o l i d W o r k s ;f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s０８ 机械工程与自动化㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０２０年第２期㊀。

结合Solidworks和ANSYS的斜齿圆柱齿轮模态分析通过利用三维建模软件Solidworks对齿轮进行精确建模，然后将实体模型导入ANSYS有限元分析软件，并通过选择单元类型、定义材料模型、划分网格等一系列操作建立机构的有限元模型。

介绍了基于ANSYS的模态分析理论，通过加载条件，求解出固有频率，通过扩展模态，从而获得齿轮机构的5阶模态参数。

通过这样的分析研究，能够大大减少发生共振的可能，并且对于齿轮的优化设计和故障诊断提供了参考依据。

标签：ANSYS；齿轮；频率；模态分析引言在机械行业迅猛发展的当今，具有传动效率高、结构紧凑的齿轮机构显得尤为重要，并作为重要传动机构被应用于机械系统中。

在一些机械设备存在高速、震动的场合，如果不能有效的避开因为齿轮的固有频率而产生的共振，将会导致齿轮传动的噪声和震动，直接影响齿轮机构的疲劳寿命。

然而，在最初的齿轮设计阶段，想要获得准确的模态参数是非常困难的。

笔者通过ANSYS有限元方法，提取齿轮结构的模态参数。

在文章中，笔者通过三维建模软件Solidworks精确的建立了斜齿圆柱齿轮的三维实体模型，并利用ANSYS的强大分网功能进行网格划分，并进行模态分析。

1 有限元法的模态分析原理基于ANSYS的模态分析主要用于分析结构的振动特性，提取机械结构的模态参数，即机构的固有频率和主振型。

在受到外部激励作用的机械结构设计中，它们是重要的理论依据。

根据机械振动学和理论，建立的多自由度振动系统微分方程的一般形式为：2 基于Solidworks的齿轮三维模型的建立精确的三维实体模型的建立，有利于网格的精确划分。

Solidworks相比ANSYS有着较强的建立实体模型的能力，所以笔者选用solidworks作为三维建模的工具，建立实体模型。

建模参数分别为：齿数z=26，模数m=3，密度？籽=7.8×103kg/m3，泊松比？滋=0.3，弹性模量E=2.06×1011，偏转角？茁=10°。

Solidworks simulation----分析类型简介SolidWorks® Simulation 是一个与SolidWorks®完全集成的设计分析系统。

SolidWorks Simulation 提供了单一屏幕解决方案来进行应力分析、频率分析、扭曲分析、热分析，优化分析，非线性分析，线性动态分析，掉落测试分析，疲劳分析，压力容器分析。

SolidWorks Simulation 凭借着快速解算器的强有力支持，使得您能够使用个人计算机快速解决大型问题。

SolidWorks Simulation 提供了多种捆绑包，可满足您的分析需要。

SolidWorks Simulation 节省了搜索最佳设计所需的时间和精力，可大大缩短产品上市时间。

静态（或应力）算例。

静态算例计算位移、反作用力、应变、应力和安全系数分布。

在应力超过一定水平的位置，材料将失效。

安全系数计算基于失效准则。

软件提供了四种失效准则。

静态算例可以帮助避免材料因高应力而失效。

安全系数低于一即表示材料失效。

区域中安全系数较大即表明应力较低，您可能能够从该区域中取走部分材料。

频率算例。

当静止状态的实体受到干扰时，通常会以一定的频率振动，这一频率也称作固有频率或共振频率。

最低的固有频率称作基础频率。

对于每个固有频率，实体都呈一定的形状，也称作模式形状。

频率分析就是计算固有频率和相关的模式形状。

理论上，实体具有无限个模式。

对于有限元分析，理论上，有多少个自由度(DOF)，就有多少个模式。

在大多数情况下，只考虑其中的一些模式。

如果实体承担的是动态载荷，而且载荷以其中一个固有频率工作，则会发生过度反应。

这种现象就称为共振。

例如，如果一辆汽车的一个轮胎失去平衡，则在一定速度下，由于共振现象，这辆汽车会发生剧烈摇摆。

而以其它速度行驶时，这种摇摆现象就会减轻或消失。

另一个范例是高音（例如歌剧演唱者的声音）可能会导致玻璃震碎。

频率分析可帮助您避免由于共振造成的过度应力而导致的失效。

SolidWorks SimulationXpress 为 SolidWorks 用户提供了一容易使用的初步应力分析工具。

SimulationXpress 通过在计算机上测试您的设计而取代昂贵并费时的实地测试可帮助您降低成本及上市时间。

例如，您可能要检查向水龙头施加的力的效果。

SimulationXpress 模拟设计周期，并提供应力结果。

它还会显示水龙头的临界区域以及各区域的安全级别。

根据这些结果，您可以加强不安全区域，并去掉超安全标准设计区域的材料。

SimulationXpress 使用的设计分析技术与 SolidWorks Simulation 用来进行应力分析的技术相同。

SolidWorks Simulation 的产品系列可提供更多的高级分析功能。

SimulationXpress 的向导界面将引导您完成五个步骤，以指定材料、夹具、载荷，进行分析和查看结果。

分析结果的精确度取决于材料属性、夹具以及载荷。

要使结果有效，指定材料属性必须准确描述零件材料，夹具与载荷也必须准确描述零件的工作条件。

SimulationXpress 支持对单实体的分析。

对于多实体零件，您可一次分析一个实体。

对于装配体，您可一次分析一个实体的物理模拟效应。

曲面实体不受支持。

SimulationXpress 向导将引导您完成步骤以定义材料属性、夹具、载荷、分析模型和查看结果。

每完成一个步骤，SimulationXpress 会立即将之保存。

如果您关闭并重新启动 SimulationXpress，但不关闭该零件文档，则可获取该信息。

您必须保存零件文档才能保存分析数据。

下面简要说明 SimulationXpress 用户界面：欢迎标签：允许您设置默认分析单位并指定保存分析结果的文件夹。

在多实体零件中，选择要分析的实体。

在装配体中，选择要分析的零部件并从物理模拟输入载荷。

材料标签：指定材料属性到零件。

夹具选项卡：应用夹具至零件的面。

基于Solidworks车内装饰件的建模及模态分析陈舒扬【摘要】在现实生活中,汽车内的装饰件容易出现振动、异响等问题,有必要利用Solidworks对其进行建模.采用有限元法对该模型进行模态分析,得出装饰件的前六阶模态,并据此分析激励来源,以期为车内噪声的控制、装饰件等车内零件的优化设计提供依据.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】2页(P48-49)【关键词】模态分析;Solidworks;异响;有限元法【作者】陈舒扬【作者单位】自贡职业技术学校,自贡643000【正文语种】中文随着经济发展及生活水平的提高，家用汽车逐渐普及。

越来越多的家庭拥有汽车，人们对于家用汽车的认识不仅仅停留在其作为交通工具的基本功能上，而赋予其更多的含义。

人的本质是追求个性化的，每个人都希望自己与其他人有所不同，能够让自己和其他人区别出来，这种个性化也体现在所购买的汽车上。

汽车行业是传统行业，对于同一款车型，虽然提供高、中、低配的车型，以及多种颜色的选择，但是远远不能满足人们对个性化的需要与追求。

于是，汽车后服务市场便为满足人们的需要制造出许多装饰件，以便人们能够根据自己的需要对汽车进行个性化装饰，以满足自己的精神需求。

而在这些装饰件中，部分因为没有考虑车上恶劣的使用环境，在装车后，往往出现一些令人不快的副作用，如振动、异响等。

而这些振动、异响很容易破坏主机厂花费很大代价所做的NVH工作，引起乘坐舒适度的下降。

于是，在人们对汽车舒适度要求越来越高的今天，对车载装饰件的振动、噪声分析显得很有必要。

本文针对装饰件引发的噪声问题，使用Solidworks建模，并对模型模态进行分析，找到其共振频率，研究装饰件存在的共振问题以发现其噪声的真正来源，并提出改进办法，经检验效果较好。

1 模型建立该模型来自于实车上安装的装饰玩偶（见图1），该装饰件通过3M双面胶与中控台进行连接。

其中，3M双面胶厚度为3mm，可以非常牢固地将该装饰件与中控台进行连接。

有限元分析类型一、nastran中的分析种类（1）静力分析静力分析是工程结构设计人员使用最为频繁的分析手段，主要用来求解结构在与时间无关或时间作用效果可忽略的静力载荷（如集中载荷、分布载荷、温度载荷、强制位移、惯性载荷等）作用下的响应、得出所需的节点位移、节点力、约束反力、单元内力、单元应力、应变能等。

该分析同时还提供结构的重量和重心数据。

（2）屈曲分析屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷，NX Nastran中的屈曲分析包括两类：线性屈曲分析和非线性屈曲分析。

（3）动力学分析NX Nastran在结构动力学分析中有非常多的技术特点，具有其他有限元分析软件所无法比拟的强大分析功能。

结构动力分析不同于静力分析，常用来确定时变载荷对整个结构或部件的影响，同时还要考虑阻尼及惯性效应的作用。

NX Nastran的主要动力学分析功能：如特征模态分析、直接复特征值分析、直接瞬态响应分析、模态瞬态响应分析、响应谱分析、模态复特征值分析、直接频率响应分析、模态频率响应分析、非线性瞬态分析、模态综合、动力灵敏度分析等可简述如下：❑正则模态分析正则模态分析用于求解结构的固有频率和相应的振动模态，计算广义质量，正则化模态节点位移，约束力和正则化的单元力及应力，并可同时考虑刚体模态。

❑复特征值分析复特征值分析主要用于求解具有阻尼效应的结构特征值和振型，分析过程与实特征值分析类似。

此外Nastran的复特征值计算还可考虑阻尼、质量及刚度矩阵的非对称性。

❑瞬态响应分析（时间-历程分析）瞬态响应分析在时域内计算结构在随时间变化的载荷作用下的动力响应，分为直接瞬态响应分析和模态瞬态响应分析。

两种方法均可考虑刚体位移作用。

直接瞬态响应分析该分析给出一个结构随时间变化的载荷的响应。

结构可以同时具有粘性阻尼和结构阻尼。

该分析在节点自由度上直接形成耦合的微分方程并对这些方程进行数值积分，直接瞬态响应分析求出随时间变化的位移、速度、加速度和约束力以及单元应力。