某型号电机底座模态分析与固有频率优化

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1、·机械研究与应用·2014年第1期(第27卷，总第129期)应用与试验某型号电机底座模态分析及固有频率的优化吴学锋，张保成，刘宇航(中北大学机械与动力工程学院，山西太原030051)摘要：为计算某型号电机底座的固有振动频率，研究其共振特性，利用Lanczos法对其进行模态分析，得到了前6阶固有频率及振型。在此基础上，运用Hyperworks软件的Optistruct模块，对底座结构的固有频率进行优化。优化结果表明，此方法能有效提高底座的1阶固有频率，从而避开谐振区，抑制电机与底座之间发生共振。关键词：电机底座；模态分析；固有频率；Optistru

2、ct中图分类号：TM303文献标志码：A文章编号：1007—4414(2014)01-0057—03ModalAnalysisandOptimizationoftheNaturalFrequencyofanElectricMotorBaseWUXue-feDg，ZHANGBao—cheng，LIUYu-hang(CollegeofMechanicalandPowerEngineering，NorthUniversityofChina，TaiyuanShanxi030051，China)Abstract：Forcalculatingthenatur

3、alfrequenciesofatypeofelectricmotorbase，theresonancecharacteristicsarere—searched．UsingLanczosmethodforthemodalanalysis，thefirstsix-ordernaturalfrequencyandmodeshapeareobtained．Onthisbasis，usingOptistructmoduleofHyperworks，thenatural~equencyoftheelectricmotorbaseisoptimized．O

4、ptimiza—tionresultsshowthatthismethodcanimprovethefirst-ordernaturalfrequencyofthebase，andthenresonanceregionisavoi—dedforsuppressingresonancebetweenthemotorandthebase．Keywords：electricmotorbase；modalanalysis；natural~equency；Optistructl引言化、变化和处理。在CATIA中进入实体工作台，建立电机作为旋转机械设备，在现

5、代生产中扮演着不底座的三维模型，并保存为．igs格式。可或缺的角色。电机振动也是经常发生的事情，振动2．2几何清理问题往往是许多因素综合造成的，其中电机和底座之把建好的模型导入hypermesh软件中，利用几何间发生共振是表现形式之一。当转子达到一定转速清理功能对模型进行必要的修复，包括删除重复面、时，转轴频率和底座固有频率重合时就产生共振，共修补缺失曲面和缝合重合自由边等，以提高整个网格振时出现剧烈振动，如果在该转速下继续运行下去，划分的速度和质量，减少计算误差。必将导致转子、轴承等部件损坏，当转速接近共振区2．3单元类型选择时，应迅速平稳，不

6、可在共振区停留。通过模态分析，划分网格前首先要确定采用哪种类型的单元，包可确定底座固有频率分布，经过设计改进，使电机的括单元的形状和阶次。根据底座的形状特征和精度工作转速尽量避开系统的共振频率区域，以提高电机要求，模型全部采用二阶四面体单元，主要考虑以下的使用寿命。原则：①所选单元类型应对结构的几何形状有良好的2建立有限元模型逼近程度；②要真实地反映结构的受力状态；③恰当建模阶段是根据分析结构实际形状和实际工况选用线性单元或高次单元，在相同计算精度要求下，条件建立有限元分析的计算模型——有限元模型，从采用高阶次单元可减少单元数，减少整体刚度矩阵的

7、而为有限元数值计算提供必要的输人数据。有限元阶数，减少原始数据准备工作量，从而减少分析计算建模的核心任务是结构离散，即划分网格。但还有许时间。多相关工作，如几何模型建立、结构模型简化处理、单2．4单元属性定义及材料属性定义元属性定义、材料属性定义及模型边界条件的定义有限元单元中的每一个单元除了表现出一定的等。外部形状外，还应具备一组计算所需的内部特征参2．1几何模型建立数，这些参数用来定义结构材料的性能、描述单元本几何模型是针对结构实体形状而抽象出来的三身的物理特征和其他辅助几何特征等。该模型单元维模型，根据有限元分析特点对结构进行必要的简类型为

8、Psolid，材料为Steel，弹性模量E=2．1e+5收稿日期：2013—12-23基金项目：国家自然科学基金项目(51275487)