基于ANSYS的汽车水泵齿形轮有限元模态分析.pdf

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基于ANSYS的汽车水泵齿形轮有限元模态分析；ty÷strwture,modali一÷has。cyclic一；s咖are№，Y，：)}-{垂(”，z)}∥1引-ff2有限元模态分析理论3建立实体模型【摘要】为了研究齿形轮的动态特性，对汽车水泵结构进行优化设计，结合有限元分析软件AN一；；主振型，为结构的动态优化设计提供了可靠的理论基础。；【Abstract】In÷vant机械设计与制造第9期2009年9月周喜格李凌均王昆(郑州大学，郑州450001)elementmodalityanalysisofautomobilepumpgearbasedANSYSXi_ge，U“ng-jun，WANG(Zhengzhou450001，China)：÷SYS的周期对称分析功能对汽车水泵齿形轮进行了模态分析。求出其(0~5)节径前3阶固有频率及相应÷关键词：汽车水泵齿形轮；模态分析；有限元ofg芎甜andgear叫ith￡heftnite；symmetryanalysisfunction．死e如rthinherentfrequenciesof彳erotofiverele一；theoreticfoundationofthedym矶icdesi舶，alegear；Modality中图分类号：THl2。THl13文献标识码：A械、仪器仪表、化工、生物医疗器械等方面有广泛的应用前景”。现态特陛能成为保证系统精度与灵敏性的关键。因此，除考虑失效[M]{三)“K]{uI=to}Finitetheirarewords：Automobile(2)汽车冷却水泵靠同步齿形带传动提供动力实现运转。与传统式中：{中(菇，y，z)}—位移矢量的振幅，它定义了位移矢量{u}的空的带传动、链传动、齿轮传动相比，同步齿形带传动中，同步带的间分布；工作面有齿，带轮的轮缘表I面也制有相应的齿槽，依靠带与带轮甜厂一简谐运动的角频率。之问的啮合来传递运动和动力，无滑动，能保证恒定的传动比，预将式(2)代入式(1)后，得到下列与{中}和∞n有关的方程：紧力小。由于采用齿形结构，同步齿形带传动效率和准确性可高[K一魄M]t中}exp(洳∥)20J2蔓98％，使用方便，用途广泛，集带、链传动的优点于一体。故在机式(3)在任何时刻￡均成立，故去除含t的项，得到：[j-埘。2肘]{中}一0(4)在闷步齿形带传动愈来愈多地应用于传动距离大，传动精度高以式(4)为典型的实特征值问题，{中}有非零解的条件是其系及被驱动的部件具有一定质量的场合，此时传动系统的刚度集动数行列式的值为零，即：(5)与结构以外，还必须对同步齿形带传动进行动态性能设计计算硒。其中，A砘L2。式(5)左边为A多项式，可以解出—组离散根A‘扛运用大型通用有限元分析软件ANSYS对某汽车冷却水泵的1，2，⋯。n)，将式(5)代回(4)式可得对应的矢量{中t(i：1，2，⋯，齿形轮进行了模态分析，计算出其固有频率和振型，为结构的动n)，使得下式成立：态优化设计提供了可靠的理论依据。[磊，--A；肘]{哦}={0}(6)式中：A；—结构系统的第个特征值，对应的蚍即是结构的第阶固对于一般多自由度的结构系统而言，任何运动都可以由其自有频率；{也}一对应的第i个特征矢量，即对应co,的振型。由振动的模态来合成。有限元的模态分析就是建立模态模型并进行数值分析的过程。在ANSYS中可以利用结构的周期对称形，在建模和求解时，因结构的阻尼对其模态频率及振型的影响很小，可以忽略，只建立局部模型并对其分析，在后处理中再进行扩展也可得到整故模态分析的实质就是求解具有有限个自由度的无阻尼及无外个结构的结果，这样可以降低分析的规模，节省计算费用。载荷状态下的运动方程的模态矢量，系统的无阻尼自由振动方程根据齿形轮的周期对称的结构特点，建立其局部模型，最后的矩阵表达式为：靠ANSYS的后处理功能得到整体结果。由于ANSYS软件本身的三位建模能力比较弱，加上该齿形轮结构比较复杂，ANSYS很对线性结构系统，式(1)中[M]、[K]均为实数对称矩阵，方程难很好的完成建模工作，故本文采用从PRO／E中导入的方法成具有下列简谐运动形式的解，其形式为：功地建立了齿形轮的实体模型，如图1所示。50MachineryDesign&Manufacture文章编号：1001—3997(2009)09—0050—02onZHOUKunUniversity，Zhengzhouorder幻research￡hedynamicalcharacteris￡icoptimizetheisdonep配mpe如meritANSYS,whichthreenodal--diameterandmode，whichreliableoptimizationcalculated．Keyana