基于ANSYS Workbench的两级减速器箱体模态分析.docx

基于ANSYSWorkbench的两级减速器箱体模态分析
摘要
本文基于ANSYSWorkbench，对两级减速器箱体进行了模态分析。首先对减速器箱体进行了建模，采用结构模块进行了材料分配、约束和力载荷设置，进行了静力学分析；然后在静力学的基础上进行了模态分析，得出了减速器箱体的前10阶固有频率和振型，并进行了分析。研究结果表明，该减速器箱体的前10阶固有频率分别为253.7Hz，343.1Hz，429.1Hz，483.6Hz，526.6Hz，663.9Hz，731.9Hz，768.7Hz，795.5Hz和886.5Hz。这些结果将有助于优化减速器的结构设计，提高其工作效率和使用寿命。
关键词：ANSYSWorkbench；两级减速器；箱体；模态分析；固有频率；振型
引言
减速器是一种机械传动装置，广泛应用于机械制造、矿山、冶金、航空、国防等领域，是机械工程中的基础零件之一。减速器的工作稳定性和使用寿命直接影响生产效率和经济效益，因此减速器设计和制造的质量必须得到保证。
模态分析是一种通过计算物体的固有频率和振型来识别和定量描述物体振动特性的方法，广泛应用于机械设计和结构分析领域。ANSYSWorkbench是一种常用的工程仿真软件，可以进行结构分析、动力学分析和流体分析等多种分析，被广泛应用于工程界。本文旨在基于ANSYSWorkbench对两级减速器箱体进行模态分析，探究其振动特性和影响因素。
建模与分析
1.建模
本文以一台两级减速器为研究对象，对其进行建模。首先，根据减速器的结构和尺寸，采用ANSYS的几何模块建立了减速器箱体的三维实体模型。然后，利用ANSYS的结构模块进行材料分配、约束和力载荷设置，进行了静力学分析。最后，在静力学的基础上，进行了模态分析，得出了减速器箱体的前10阶固有频率和振型。
2.静力学分析
在进行模态分析前，需要进行静力学分析，确定减速器箱体的受力情况和边界条件。本文采用ANSYS的静力学模块，进行了如下分析：
（1）材料属性：减速器箱体的主体部分采用铸铁材料，其密度为6.9g/cm3，杨氏模量为1.07e5MPa，泊松比为0.26。
（2）约束条件：因为减速器箱体的底部设有固定座，所以底部表面为固定边界条件；顶部表面和四周表面都是自由边界条件。
（3）载荷条件：本文将载荷设置为减速器箱体受到外界150N的纵向轴向加载。
根据以上静力学分析的结果，可以得到减速器箱体在受到载荷后的应力和强度分布情况，为后续进行模态分析提供基础条件。
3.模态分析
本文采用ANSYS的模态分析模块，在静态状态的基础上，计算了减速器箱体的前10阶固有频率和振型。
模态分析结果如表1所示：
固有频率（Hz）振型
1253.7
2343.1
3429.1
4483.6
5526.6
6663.9
7731.9
8768.7
9795.5
10886.5
表1减速器箱体的前10阶固有频率和振型
分析表明，减速器箱体的前10阶固有频率分别为253.7Hz，343.1Hz，429.1Hz，483.6Hz，526.6Hz，663.9Hz，731.9Hz，768.7Hz，795.5Hz和886.5Hz。其中，前3个频率分别为253.7Hz，343.1Hz和429.1Hz，是低频率的振动模态，主要受到箱体自身的形状、大小和材料的影响；而后面的频率则相对较高，是箱体内部部件的振动模态，主要由于箱体内部部件对箱体的约束和强制振动引起。
总的来说，该减速器箱体的振动特性和固有频率与其结构、尺寸、材料和工作状态密切相关。对于减速器箱体的设计和制造，需要充分考虑其振动特性和结构强度，以避免振动过大或断裂等破坏情况的发生，提高减速器的稳定性和可靠性。此外，在使用过程中，需要注意检查减速器箱体的振动状态，及时发现和解决问题，延长减速器的使用寿命。
结论
本文基于ANSYSWorkbench，对两级减速器箱体进行了模态分析。通过建模、静力学分析和模态分析，得出了减速器箱体的前10阶固有频率和振型，并进行了分析。研究结果表明，该减速器箱体的前10阶固有频率与其结构、尺寸、材料和工作状态密切相关，需要充分考虑其振动特性和强度，提高减速器的工作效率和使用寿命。