基于ANSYS Workbench的烟包机推包机构模态分析

第 8期 2 0 1 1 年 8月 机械 设 计 与制 造 Ma c h i n e r y De s i g n Ma n u f a c t u r e 1 0 9 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 1 0 8 0 1 0 9 0 2 基于 A N S Y S Wo r k b e n c h的烟包机推包机构模态分析 术 李 杰 曹西京郑 昊 陕西科技大学 机电工程学院 西安 7 1 0 0 2 1 Mo d al a n a l y s i s f o r p u s h i n g me c h a n i s m o f t o b a c c o p a c k i n g ma c h i n e b a s e d o n ANSYS W or k b e n c h U J i e C A O Xi j i n g Z H E N G H a o S c h o o l o f Me c h a t r o n i c E n g i n e e r i n g S h a a n x i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e T e c h n o l o g y X i a n 7 1 0 0 2 1 C h i n a 摘要 烟包 机是包装行业中重要的包装机器之一 随着们对香烟需求量的增加 香烟生产厂对 烟包机的速度要求越来越高 由于振动会造成结构的共振或疲劳 从而破坏结构 所以针对烟包 机推包 机构高速运动时容易产生振动的问 题进行研究 分析推包机构主要部件平面沟槽凸轮 利用P r o E建立 平面沟槽凸轮实体模型 然后导入 Wo r k b e n c h软件 中进行 自由模 态分析和约束模 态分析 求出其振动 将 陛 为推 包机的优化设计提供 了必要依据 关键词 Wo r k b e n c h 烟包机 平面沟槽凸轮 模态分析 A b s t r a c t T o b a c c o p ack i n g m ach i n e is o n e o f t h e i m p o r t a n t p ack a g i n g m a c h i n e s in p ack in g i n d u s t ry A l o n g w it h t h e i n c r e a s e ofd e m and f o r c ig a r e t te t h e d e m and f o r s p e e d oft h e m ach i n e i n c i g a r e t t e f acto r ie s i s i ncr e a s e d S i nce t h e v i b r a t i o n m a y C 1 l l e s t r u c t u r e r e s o n anc e o r f ati g u e t h e s t r u c t u r e m a y b e d e s t r o y e d i n t h i s c ase t h e v i b r a t i o n p r o b l e m c a u s e d b y h i g h s p e e d p u s h i n g me c h ani s m o f t o b a c c o p a c k i n g m a c h i n e i s s t u d i e d t h e p l ane g r o o v e c a m w h i c h i s t h e m a i n p a r t o f p u s h i n gm e c h ani s m is ana l y z e d Wi t h P r o E s o f t w are t h e s o l i d m o del o fp l a n e gro o v e c o i n is b u i l t t h e n i t is t r a n s mi t t e d i n t o Wo r k b e n c h s o ft w are i n w h i c h f r e e mo d a l anal y s i s and t h e r e s t r a i n t mo d al analy s i s a l e c o m p l e t e d F r o m t h e anal y s i s s t h e v i b r a t i o n p e r f o r m anc e i s o b t a i n e d w h i c h p r o v i d e an e s s e n t i al b as i s f o r o p t i m iz a t i o n d e s i oft h e p ush i n g mec h ani s m Ke y wo r d s W o r k b e n c h To b a c c o p a c k i n g ma c h i n e Pl a n e g r o o v e c a m M o d a l a n a l y s i s 中图分类号 T H1 6 文献标识码 A l引言 随着我国国民经济的发展 人们对香烟需求量的增加 香烟 生产厂对烟包机的速度要求越来越高 而高速运动所产生的振动 现象是烟包机经常遇到的问题 由于振动会造成结构的共振或疲 劳 从而破坏结构 因此对机构做模态分析 了解机构本身具有的 刚度特性即结构的固有频率和振型 将会避免在使用中因共振因 素造成的不必要的损失 2烟包机推包机构 烟包机推包机构主要是一套凸轮连杆机构 其结构简图 如 图 1 所示 将烟包机推包机构的三维实体模型做了部分简化后的 二维简图 如图 1 所示 连杆和关节杆都用直线替代了原有的实 体 推板是用一个矩形块替代 该机构完成的动作主要是将已经 基本包装好的单包香烟从机器内部输送到传送带上 以便进行下 一 步整条香烟的包装 图中凸轮与主轴相联 主轴在图中并未标 出 电动机带动主轴和平面沟槽凸轮高速转动 连杆一端的滚子 嵌在凸轮槽中 平面沟槽凸轮的转动带动连杆在一定角度范围内 往复摆动 连杆的另一端与关节杆相联 关节杆又与推板相联 带 动推板在 方向往复运动 完成将烟包推出的动作 在烟包机推 包机构中 平面沟槽凸轮是最重要的构件 其刚度与强度以及动 来稿日 期 2 0 1 0 1 0 1 2 R 基金项 目 陕西科技大学研究生创新基金 态特性直接影响着整个推包机构的工作性能和寿命 图 1推包机构简图 3模态分析介绍 模态分析是研究结构动力特陛一种近代方法 是系统辨别 方法在工程振动领域中的应用 模态是机械结构的固有振动特 性 每一个模态具有特定的固有频率 阻尼比和模态振型 这些模 态参数可以由计算或试验分析取得 这样一个计算或试验分析过 程称为模态分析 Wo r k b e n c h 有限元模态分析用于分析结构的振动特性 即确 定结构的固有频率和振型 它也是谐响应 瞬态动力学分析以及谱 第 8期 2 0 1 1 年 8月 机 械 设计 与制 造 Ma c h i n e r y De s i g n Ma n u f a c t u r e 文章编号 1 0 0 1 3 9 9 7 2 0 1 1 0 8 0 1 1 1 0 3 风电偏航轴承轮齿的力学性能研究 术 丁龙建洪荣晶 高学海 南京工业大学 机械与动力工程学院 南京 2 1 0 0 0 9 Re s e ar c h o n me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f y a w b e ar i n g g e a r i n wi n d t u r b i n e D I N G L o n g j i a n H O N G R o n g j i n g G A O X u e h a i C o l l e g e o f Me c h a n i c a l a n d P o w e r E n g i n e e r i n g N a n j i n g U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y N a n j i n g 2 1 0 0 0 9 C h i n a 摘要 风电偏航轴承作为风力发电机组连接塔筒和机舱关键部件 在实际运行中多采用四个小 齿轮驱动 研究了 偏航轴承轮齿在运行中的力学性能 以外齿式偏航轴承为例 考虑了轴承受均载与非 均载的情况 利用有限元分析软件A B A Q U S 分别进行了 模拟 比较了各种情况下偏航轴承轮齿的受力 结果 得出结论为轮齿最大弯曲应力发生在主动小齿轮的齿根处 在非均载状态下偏航轴承轮齿最大 齿根弯曲应力和齿面接触应力要比均载情况下大3 0 左右 并且提出了非均载系 数 为设计校核偏航轴 承提供 了参考 关键词 偏航轴承 AB A QU S 非均载 A b s t r a c t Y a w b e a r in g i n w i n d t u r b i n e is 0 k e y c o m p o n e n ts o f w i n d t u r b i n e g e n e r a t o r s y s t e m t o b e c o n n e c t e d w i t h t o w e r a n d c a b i n w h i c h i s d r i v e n b y f o u r g e ar i n t h e r e a l o p e r ati o n T h e m e c h ani c a l p r o p e r t i e s o ft h e y a w b e ari n g gear is s t u d i e d b y t a k i n g y a w b e ari n g o fo u t e r gear a s a n e x a m p l e t h e u n ifo l o a d a n d n o n u n if o r m l o a d a p p n g o n t h e y a w b e ari n g i s c o n s i d e r e d and s i mu l a t e d r e s p e c t i v e w i t h fin i t e e l e me ri t s o f t w a r e A B A Q U S T h e n t h e r e s u h s are c o m p are d w h i c h c o n c l u s i o n i s t h at ma x i mu m b e n d i n g s t r e s s o c c u r s o n d r i v e p i n i o n t o o t h r o o t t h e m a x i u m b e n d i n g s t r e s s and t o o t h f a c e c o n t a c t s t r e s s u n d e r n o n u n i 一 厂 o r m l o ad i s abo u t 3 0 l o r e t h a n t h a t u n d e r u n ifor m lo a d Hn a l l y a l l o n u n ff o r m lo ad c o e ffw i e n t i s p r o p o s e d w h ic h p r o v id e s a r e f e r e n c e for th e d e s ig n i n g a n d c h e c k i n g ofy a w b e a r i n g Ke y w o r d s Ya w B e a r i n g AB AQ US N o n u n i f o r m l o a d 中图分类号 T H1 6 文献标识码 A 1 煮 姚 塞 风 力 发 电 机 组 中 的 偏 航 轴 承 是 连 接 塔 筒 和 机 舱 的 关 键 部 慌 毵 木 寸田 叫 非 工 且 玟 拦 仪 件 机组通过电机 减速机驱动小齿轮 小齿轮然后驱动偏航轴承 行可靠性 偏航轴承一般采用回转支承 结构有外齿式和内齿式 来稿日期 2 0 1 0 1 0 3 1 基金项目 江苏省工业装备数字制造及控制技术重点实验室高技术项目 B M 2 0 0 7 2 0 1 江苏省自然科学基金 B K 2 0 0 8 3 7 4 江苏省科技支撑 工业 项目 B E 2 0 0 9 1 6 7 图 7第 6阶有约束振型模态图 5结论 1 通过对推包机构主要部件平面沟槽凸轮自由 模态分析和 约束模态分析对比 可以看出 在自由模态下平面沟槽凸轮振动时 相对位移比较大甚至出现大幅度的扭转和变形 但在约束模态下平 面沟槽凸轮固有频率比较高 振动时相对位移比