有关焊接变位机有限元模态分析

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1、学兔兔www.xuetutu.com务I匐化焊接变位机有限元模态分析Finiteelementmedalanalysisonweldingpositioner杨东，刘广亮，李向东，马士国YANGDong，LIUGuang-liang，LIXiang—dong，MAShi-guo(山东科学院自动化研究所山东省机器人与制造自动化技术重点实验室，济南250014)摘要：有限元模态分析作为一种先进有效的动态、优化设计方法，可用于协调焊接变位机刚度与重量的问题，使其结构设计更为合理。本文基于有限元分析软件ANSY

2、S对焊接变位机进行有限元模态分析，得到了焊接变位机的模态参数和振型，为焊接变位机结构优化提供参考依据。关键词：焊接变位机；有限元；模态分析中图分类号：TG439．9文献标识码：A文章编号：1009—0134(2012)04(上)一0104—03Doi：10．3969／3．issn．1009-0134．2012．4(上)．320引言焊接生产的机械化和自动化可以有效提高焊接质量和效率，降低工人的劳动强度。焊接变位机作为一种焊接辅助装备，是实现焊接生产机械化和自动化的重要组成部分，焊接变位机的工作性能将直接影

3、响焊接质量。焊接变位机的工作性能与其动态性能关系非常密切，其动态性能(振动、噪声和稳定性等)是影响其工作性能和焊件质量的重要指标。为了避免变位机在工作时发生共振或者其他有害振型，需要确定变位机系统的固有频率。本文通过有限元的分析方法】，基于ANSYS软件对焊接变位机进行有限元模态分析，得到了其低阶固有频图1焊接变位机率和对应主振型，为焊接变位机的结构优化提供参考，同时也为其故障诊断提供了方法。1有限元模型建立1．1焊接变位机实体造型焊接变位机的结构形式可分为三种：伸臂式、座式和双座式。本文研究对象为一种

4、伸臂式焊接变位机，如图1所示，其结构主要由回转工作台，伸臂，转轴和机座组成。在进行有限元模态分析时，需采用适当的简化和等效原则把焊接变位机简化为利于分析的模图2焊接变位机简化模型型，以降低计算量、提高计算速度。简化的原则是，既要对分析对象进行适当简化以便于计算，又1．2有限元模型建立要确保分析对象的主要力学性能不发生变化。本分有限元模型建立的基本思想是将结构进行离析删除变位机上电机等次要零部件和倒角、螺栓、散化，即把连续的集合体离散成无限个单元体。螺栓孔等微小特征，简化后的模型如图2所示。模型建立的过程

5、主要包括：前处理(选择单元、收稿日期：2011-09-07基金项目：山东省科技发展计划(2011GGX10322)作者简介：杨东(1985一)，男，山东邹城人，主要从事机器人与制造自动化和齿轮精密成型工艺研究。[1O4]第34卷第4期2012-04(上)学兔兔www.xuetutu.com学兔兔www.xuetutu.com参I訇化分布在100~450Hz之间。其最大振动幅值点主要发生在回转工作台上下左右四个顶点处，可采用增大回转轴刚度或添加加强筋等方法减小其振动。3结束语1)通过对焊接变位机进行有限元

6、模态分析，得到其各阶固有频率和主振型。2)焊接变位机的固有频率主要分布在100～450Hz之间，为减小系统的振动变形，应尽量避免焊接变位机在此频率范围内工作。3)焊接变位机前四阶振型图表明，其最大振动幅值点主要发生在回转工作台上下左右四个顶图7焊接变位机第四阶振型点处，需采用有效的措施减小其振动，如增大回根据计算结果，焊接变位机第一阶模态振型转轴刚度或添加加强筋等方法。为：回转工作台绕水平轴线翻转，伸臂前后方向4)有限元模态分析结果为焊接变位机的结构倾斜，最大振动变形位置发生在回转工作台顶优化提供参考，

7、同时也为其故障诊断提供了方法。部。第二阶模态振型为：回转工作台绕垂直轴线参考文献：旋转，伸臂前后方向倾斜，最大振动变形位置发【1】王政，刘萍．焊接工装夹具及变位机械图册【M】．北京：机械生在回转工作台的左右两侧。第三阶模态振型工业出版社，1992．为：回转工作平台绕水平轴翻转，伸臂前后方向【2】袁安福，陈俊．ANSYS在模态分析中的应用⋯．中国制造倾斜，最大振动变形位置发生在回转工作台底业信息化，2007，36(11)：42—44．部。第四阶模态振型为：回转工作台绕垂直轴旋【3】孙伏．基于ANSYS的少

8、齿数齿轮模态分析与研究【J】．机械转，系统顶部上下振动，最大变形位置发生在旋设计与制造，201l，(5)：119—1217．【4】王勖成．有限单元法【M】．北京：清华大学出版社，2003．转工作台左右两侧和变位机顶部位置。【5】付志芳．模态分析理论与应用【M】．上海：上海交通大学出从计算结果看出，焊接变位机固有频率主要版社，2000．岛‘{蠡●蠡‘{蠢‘{出‘岛●{矗‘．盘‘{蠡‘．．＆‘岛‘岛●矗‘盘‘矗‘蠡‘{蠡‘出‘彘‘岛●{蠢-蠡●