船载天线系统模态分析

1、船载天线系统模态分析1分析目的 某船载天线系统是一个复杂的弹性系统。当作用于此天线系统的干扰力（如驱动力矩，主机的振动，海浪引起的摇摆及颠簸等）的频率接近或等于系统的固有频率时，系统将发生谐振。为了避免谐振的发生，保证系统的性能，必须进行模态分析。2系统的组成及模型的建立2.1系统的组成 此天线系统包括四大部分：(1)天线（由副反射面，中心体，辐射板，支撑架等组成）。(2)交叉机构（由框架，高频房，驱动，伞齿轮等组成）。(3)俯仰机构（由俯仰支臂，驱动，大伞齿轮等组成）。(4)方位机构（由方位驱动，方位大圆齿轮，大轴承，调节环，方位支架等组成）。(2)(3)(4)的附件部分都是由同步装置，缓冲

2、装置，锁定装置组成。2.2选择单元共选用SHELL63,BEAM4,SOLID45,LINK8,MASS21,SHELL93等六种单元。2 系统的组成及模型的建立2.3建模天线部分简化模型的原则为保留主筋及环筋，网格可划分粗些。高频房模型简化时加强筋及大孔要保留，与天线的连接盘由于有六个螺栓，所以可用六边形代替，通过调整密度使重量同盘相等。框架组合：壳体部分可粗划，关键是交叉部分和俯仰部分的轴孔必须细划。交叉机构，俯仰机构，方位机构的驱动链简化方法：惯量宁大勿小，等效惯量由高速轴折算到低速轴或低速轴折算到高速轴都可。轴承盖及齿轮的重量加在箱体上。电机重量同伸出梁重量相等。2系统的组成及模型的建

3、立配重：交叉轴及俯仰轴都必须平衡，所以要进行配重。 必须要注意的是各部分的联接部分一定要仔细。要将质量，惯量的分布尽量表达出来,刚度要求不严格，等效轴的计算要求精确。我们分析了两种工况，分别为天线指平及天线仰天。结构有限元模型图如图 1 及图 2。3分析与计算方法3.1 模态分析采用子空间法。3.2 驱动系统简化模型此天线系统包括三套驱动系统，分别是交叉驱动系统、俯仰驱动系统和方位驱动系统。每个驱动系统都是多级齿轮传动系统，为了便于分析，可将其简化成所有质量均在同一根轴上的等效动力系统。以交叉驱动系统为例，说明方法如下：3分析与计算方法AD电机Jm K1J2i1J1 K2J4J3i2K3BCJ

4、5i3J6K4J7i4J8K5J9i5J10EF 大伞齿轮图3.2.1 实际系统3分析与计算方法JA K1 JB K2 JC K3 JD K4 JE K5 JFA B C D E F图3.2.2 等效系统3分析与计算方法 已知JJMlzzc2,Jm rzciini12 JJiim zz122所以,等效惯量JJiiz1223分析与计算方法 可见，在低速轴上的惯量折算到高速轴上应除以减速比的平方。 3.2.2等效刚度的计算 低速轴的刚度折算到高速轴上应除以减速比的平方。4.边界条件及加载条件 基座底部进行固定约束。由于电机为固定转子，其轴端弹性梁约束绕轴向的旋转。x,y,z轴三方向的重力加速度都为g。5.计算结果及分析 阶数数值123频率7.3228.8059.035表 1.天线仰天时系统的固有频率（ 单位 Hz）5.计算结果及分析 阶数数值123频率589970917420表 2 天线指平时系统的固有频率（单位 Hz）5.计算结果及分析 计算结果表明，此天线系统的固有频率满足性能的要求。 在分析过程中我们对该系统在