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NX环境下齿轮轴的模态分析

2010/9/25    来源:万方数据    作者:曹延军  贺炜  刘言松  袁勇超  张坤      
关键字:NX  齿轮轴  模态分析  
对齿轮轴的结构特点,运用有限元方法建立了齿轮轴的有限元模型,进行了模态分析,给出了齿轮轴的前10阶的固有频率和振型,并对频率和位移响应态进行了分析,指出位移变形最大发生部位,为齿轮轴的优化设计提出建议与改进措施。

0 引言

    高速状态下的齿轮轴的动态特性(如振动、噪声、稳定性)是判别其性能的重要指标,同时也是影响整机性能的重要指标之一。在传统的齿轮轴的设计过程中,常采用理论分析确定其性能,需要反复试制才能定型,因此在该零件的设计中应用新的现代设计方法和先进的设计分析工具显得尤为重要。我们在本文中利用NX软件对齿轮轴进行了动态分析,为该零件的设计研究提供参考。

1 齿轮轴三维模型的建立

    利用NX软件建立齿轮轴的实体模型如图1所示。其材料为20CrNi2Mo,为了减小网格划分难度和降低对计算机硬件的要求,把两个斜齿轮进行简化为直径为分度圆的圆柱,如图2所示。

图1齿轮轴实体模型

图1 齿轮轴实体模型

图2齿轮轴实体简化模型

图2 齿轮轴实体简化模型

2 模态分析

    利用有限元法建立齿轮轴的微分方程

(1)
式中,[M]为系统质量矩阵;[c]为系统阻尼矩阵;[K]为系统刚度矩阵;{x}为系统的位移响应向量,为系统的速度响应向量;为系统的加速度响应向量;{F(t)}为系统的激励向量,

    在进行模态分析时,系统可看作不受外力作用,即[C]=O,{F(t)}=O。微分方程简化为

(2)

    其对应的特征方程为:

    求解该特征方程就可以得到ω和{x},即系统的固有频率和主振型。

责任编辑:许小倩
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