某装备结构动态特性分析

基于ANSYS的龙门吊起重机模态分析赵连磊;兰凯鹏【摘要】针对龙门吊复杂的工作条件对起重机的苛刻要求,以龙门吊起重机为研究对象,采用ANSYS软件建立了与龙门起重机近似的三维模型,并根据模态分析理论对龙门起重机进行动态性能的分析,重点针对龙门起重机用Subspace法计算模态、固有频率,获得了该起重机的前五阶模态参数.理论值与试验值比较表明,起重机能够在一定程度上避免共振现象,模型建立准确,为起重机的动态设计提供了理论依据.【期刊名称】《农业装备与车辆工程》【年(卷),期】2019(057)001【总页数】4页(P91-94)【关键词】龙门起重机;动态性能;模态分析【作者】赵连磊;兰凯鹏【作者单位】200093 上海市上海理工大学机械工程学院;200093 上海市上海理工大学机械工程学院【正文语种】中文【中图分类】TH213.50 引言随着海洋集装箱运输长足发展，航运商纷纷采用了更大的集装箱船，致使起重机作业效率的要求提高。

起重机的大车、小车和吊具这三大机构的运行速度较高，起重机工作时的动载荷很大，对起重机的动态特性有很大的影响。

当这种影响比较严重时，将使得集装箱起重机晃动剧烈，造成起重机的大车、小车和吊具这三大机构的运行不稳定而发生故障。

其主要表现在，当所受激振力的频率与龙门起重机结构的某一固有频率接近时，就有可能引起结构共振，从而产生很高的动应力，造成结构的强度破坏或产生不允许的大变形，破坏龙门起重机的性能[1]。

所以，为了在保证安全的前提下充分发挥集装箱起重机的潜能，必须对其进行动态特性分析，为自动化堆场的高效运作提供最重要的基础保证[2]。

1 模态分析理论模态分析一般用于确定结构的振动特性、固有频率和振型（模态），它也是谐响应分析、瞬态动力学分析及谱分析等其他动力学分析的起点。

ANSYS提供了7种模态提取方法：子空间法（subspace）、分块法（block lanczos）、缩减法（reduced/householder）、动态功率法（power dynamics）、非对称法（unsymetric）、阻尼法（damp）、QR阻尼法（QR damp）。

光电平台框架结构减振特性设计分析摘要：讲述了光学稳定平台结构设计特性，讲述了机械谐振频率对设备的重要性，强调设定支撑筋和减重孔是机械谐振频率的有效手段。

此外，结构合理布局尽可能紧密，重量大一点的构件接近旋转轴线减少惯性力矩，也有助于机械固有频率。

对于传统式光学平台结构的重量较大、可靠性不太理想，稳重制定了一种中小型两轴光学平台，阐述了其架构主体结构的多形式特性，找出了平台易共震的薄弱点，对平台进行了减振功能优化设计方案。

关键词：广电平台；减振特性；设计分析一、引言光电侦察稳定平台是航空侦察的主要设备之一，可以在迅速捕捉、跟踪和收集运动目标。

光学平台是获得外界信息的主要构件，其稳定性能直接关系获得图象信息的实时同步效果。

伴随着无人飞机技术发展，光学平台有关技术的研究与应用也变得越来越获得重视，广泛用于航空远洋航行、国防、警用装备、民用设备、农牧业等行业。

但传统式光学平台体积重量大，构造稳定性能不理想，严重制约了无人机系统的高速发展。

文中制定了一种中小型两轴光学平台，对其自身的震动特性展开了深入分析科学研究，达到最理想的平稳实际效果。

光学平台构造关键从内框架、俯仰轴、主机架、方位轴和基座等组成。

当光学式平台底座固定于载置台上时，平台可以绕方位轴开展方位转动，内框架可以绕俯仰轴开展俯仰的转动[1]。

二、现有平台系统的分析第一个方案为双轴二框架结构。

在空中侦查平台上，双轴式、两个机架的设计和应用最为广泛，技术也比较成熟。

该方法是将光电传感器等探测装置放置在由俯仰和方位两个坐标轴构成的垂直平台上，利用陀螺灵敏平台的相对惯性进行空间移动，再由陀螺稳定环驱动坐标系力矩电机，以消除外部扰动力矩，实现系统的稳定。

该双构架稳定系统是目前国际上较为成熟和常用的稳定设备，在小载荷高精度稳定方面表现出了很好的效果。

由于电子侦察技术和装备的不断进步，目前主要由电视、红外和激光等构成的侦察装置，由于其负荷越来越大，各种不利的干扰瞬间也随之增大。

某火箭炮各部件动态特性匹配及优化研究的开题报告一、选题背景火箭炮是一种重要的战斗装备，其各个部件的动态特性匹配与优化是火箭炮设计中的重要问题。

该问题的解决将有助于提高火箭炮的射击精度、射程和杀伤效能，提高作战能力，具有重要的理论和实践价值。

二、研究目的本研究旨在探讨火箭炮各部件的动态特性匹配和优化方法，为火箭炮设计提供参考和指导。

具体研究目的如下：1.分析火箭炮各部件的动态特性参数，确定各部件的优化目标；2.建立火箭炮各部件的动态特性模型，进行仿真计算和分析；3.研究不同优化方案对火箭炮性能的影响，确定最优设计方案；4.提出相应的优化建议，为火箭炮的实际制造和使用提供参考。

三、研究内容本研究将围绕火箭炮各部件的动态特性参数进行研究，具体内容包括以下几个方面：1.分析火箭炮各部件的动态特性参数，确定各部件的优化目标。

2.建立火箭炮各部件的动态特性模型，进行仿真计算和分析。

其中包括枪管、弹头、尾翼等部件。

3.研究不同优化方案对火箭炮性能的影响，确定最优设计方案。

这将包括对不同材料、结构、尺寸等参数进行优化设计。

4.提出相应的优化建议，为火箭炮的实际制造和使用提供参考。

四、研究方法本研究将采用数值模拟和实验相结合的方法，具体研究方法包括以下几个方面：1.进行火箭炮各部件的材料、结构等参数的分析和确定。

2.建立火箭炮各部件的动态特性模型，并进行数值仿真计算和分析。

3.通过实验得到火箭炮各部件的实际动态特性参数，并与数值计算结果进行比较分析。

4.对不同优化方案进行数值仿真和实验验证，确定最优设计方案。

五、预期成果本研究预期可以得到以下成果：1.探讨火箭炮各部件的动态特性匹配与优化方法。

2.建立火箭炮各部件的动态特性模型，进行仿真计算和分析。

3.研究不同优化方案对火箭炮性能的影响，确定最优设计方案。

4.提出相应的优化建议，为火箭炮的实际制造和使用提供参考。

六、论文结构本论文将分为以下几个部分：第一章：绪论，包括选题背景、研究目的和意义、研究内容、研究方法、预期成果和论文结构。

数控机床的动态特性概述李凯旋研究机床动态特性的重要性和必要性现代机床正向高速，大功率，高精度的方向发展，除了要求机床重量轻，成本低，使用方便和具有良好的工艺性能外，对机床的加工性能要求也愈来愈高。

机床的加工性能与其动态特性紧密相关。

由于受到理论分析和测试实验手段落后的限制，传统的机床设计的主要依据是静刚度和静强度，对机床的动态特性考虑较少。

结果常常是以较大的安全系数加强机床结构。

导致机床结构尺寸和重量加大。

并不能从根本上改观机床的动态特性。

机床的动态特性的基本概念机床的动态性能是指机床运转之后振动、噪声、热变形与磨损等性能的总称。

但长期以来主要指的是机床的振动性能，即主要指机床抵抗振动的能力。

【1】⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧===振型）振型（一阶振型，二阶变形大小）动态柔度变形的能力。

动刚度：动载荷下抵抗变形的能力。

静刚度：静载荷下抵抗为临界阻尼系数为阻尼系数，阻尼比）（固有角频率固有频率(/1r r ,r/r 2/f f co co n n n n d k ωξπωω机床结构的动态特性参数主要参数包括固有频率，阻尼比，振型，动刚度等。

机床的动态分析主要是研究抵抗振动的能力，包括抗振性和切削稳定性，【2】⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧切削自激振的能力）切削稳定性（机床抵抗主要零件的固有频率阻尼特性机床的结构刚度振动的能力）抗振性（机床抵抗受迫激振力：由回转的不平衡质量作为振动系统的振动源产生的周期性简谐振动。

【1】诸乃雄，机床动态设计原理与应用[M]上海：同济大学出版社，1987:1-3【2】陈雪瑞，金属切削机床设计[ M ] 太原: 山西科学教育出版社, 1988.147-151主要指标外力的激励频率与物体的固有频率相等时，物体的振动形态成为主振型或一阶振型。

外力的激励频率是物体固有频率二倍时，物体的振动形态为二阶振型，以此类推.......机床的动态特性基本概念抗振性的衡量标准一般用产生单位振动量所需要的激振力表示。

高速加工车床主轴的动态特性分析与MATLAB仿真
万里;王孚懋
【摘要】求解机械系统模态参数是结构动力学分析的主要内容之一.本文利用有限元方法对车床弹性主轴进行单元划分,建立了弹性轴弯曲振动的质量矩阵与刚度矩阵.应用Matlab软件编制有限元结构动力学程序,对弹性轴动态特性进行数值计算与仿真,求得弯曲振动固有频率,绘制了模态振型图,分析了单元数与计算精度的关系,为机床系统动态设计与振动控制提供参考依据.
【期刊名称】《现代制造技术与装备》
【年(卷),期】2010(000)003
【总页数】3页(P1-2,13)
【关键词】机械振动;弹性轴;动态特性;有限元;Matlab
【作者】万里;王孚懋
【作者单位】南车青岛四方机车车辆股份有限公司,青岛,266111;山东科技大学,机械电子工程学院,青岛,266510
【正文语种】中文。

基于响应耦合子结构法的机床动力学特性分析欧淑彬;于秀娟;范登科【摘要】采用基于响应耦合子结构法(RCSA法)研究机床整个工作空间内刀具中心点(tool center point,TCP)的频率响应函数.首先,建立机床主轴和床身子结构的动力学模型,推导出子结构结合部的频率响应函数;再根据子结构结合部的变形协调关系及受力平衡条件,由RCSA法获得机床TCP的动力学特性;并以立式机床VDF850为算例,采用RCSA法计算主轴位于Z轴顶部位置时TCP的动柔度幅值频率响应,并与整机有限元法结果相比较.结果表明:两种方法的动柔度幅频响应变化趋势基本一致,验证了RCSA法的可行性;且RCSA法避免了整机有限元法的大规模矩阵特征方程求解,计算效率有所提高.【期刊名称】《安徽工业大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(035)004【总页数】6页(P336-341)【关键词】机床;刀尖点;响应耦合子结构分析;频率响应函数【作者】欧淑彬;于秀娟;范登科【作者单位】安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山243032;安徽工业大学机械工程学院,安徽马鞍山243032;合肥国轩高科动力能源有限公司安徽合肥210011【正文语种】中文【中图分类】TH123现代工业对数控机床等高档加工装备的性能要求越来越高，特别是在航空工业中，涡轮机叶片、飞机机翼等大型复杂工件的加工制造对机床的切削速度、加工精度及稳定性提出了更高的要求[1]。

为保证机床加工精度，提高加工效率，研究刀具中心点(tool center point，TCP)整个工作空间动力学特性至关重要。

王磊等[2]采用集中参数法建立轴间耦合三轴联动机床系统的动力学模型，研究机床在工作空间内的动力特性变化；刘海涛等[3]应用有限单元法获得机床频响函数在工作空间的变化。

他们的研究局限于少数低阶固有频率和模态，影响动力学模型的分析精度。

Law等[4]运用子结构综合法研究工作空间内机床动态特性，保留了对TCP影响较大的中高阶模态，但整机高阶动力学特征方程的求解无形中提高了计算成本。

750kW风力机组齿轮箱动力学仿真分析引言风力机组作为一种新型的可再生能源装备，已经在全球范围内得到了广泛的应用。

其中，齿轮箱作为风力机组的核心部件之一，起着转换风能为电能的重要作用。

因此，风力机组齿轮箱的工作状态和性能对整个风力机组的运行稳定性和发电效率具有重要影响。

在此背景下，本文将对一款750kW风力机组的齿轮箱进行动力学仿真分析，以探究其运行状态、性能特征等相关问题。

1.750kW风力机组齿轮箱的结构与工作原理750kW风力机组的齿轮箱主要由主轴、齿轮、轴承和润滑系统组成。

其结构如图1所示。

（图1 750kW风力机组齿轮箱结构图）其中，主轴作为齿轮箱的核心部件，负责将风轮旋转的动能传递到齿轮上，从而实现电能的转化。

齿轮是整个齿轮箱的核心部分，主要分为一级、二级和三级齿轮。

它们的不同组合方式可以实现不同的转速和转矩输出，以适应不同的风速变化。

轴承则通过支持主轴，减少主轴的受力和磨损情况，从而延长其寿命并提高转速性能。

润滑系统则起到润滑保护的作用，使齿轮箱能够在高速旋转和重载工况下正常运行。

2. 750kW风力机组齿轮箱的动力学模型与仿真分析为了对750kW风力机组齿轮箱的运行状态和性能进行深入了解，我们需要基于可靠的动力学模型进行仿真分析。

具体来说，我们可以采用以下步骤实现：2.1. 几何建模和参数定义首先，需要对750kW风力机组齿轮箱进行几何建模和参数定义。

这包括齿轮箱的三维模型、材料参数、尺寸参数、接口参数等。

在定义材料参数时，需要考虑到其弹性模量、泊松比、密度等因素，以反映材料的物理特性。

在定义尺寸参数时，需要根据实际设计要求指定齿轮箱的各种尺寸参数和工作状态参数，如齿轮啮合度、轴向载荷、径向载荷等。

2.2. 运动学分析与求解完成几何建模和参数定义后，我们需要进行运动学分析和求解，以获得齿轮箱的运动状态和动力特征。

这包括运动学约束方程、位置、速度和加速度等参数的计算。

同时，为了更加准确地描述齿轮箱的运动状态，我们还可以考虑增加一些约束，如位移约束、角速度约束、加速度约束等。