分析氣動釘槍槍體模態(tài)的聯(lián)合仿真

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1、2013年1月機械設計與制造工程Jan．2013第42卷第1期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．42N0．1DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．01．002氣動釘槍槍體模態(tài)分析的聯(lián)合仿真李曉佳，章巧芳，彭偉，陳中哲，徐宗華(浙江工業(yè)大學特種裝備制造和先進加工技術教育部重點實驗室，浙江杭州310014)摘要：主要針對某型號氣動釘槍，采用有限元方法對其槍體進行了模態(tài)分析。首先，在Pro／E中建立了該槍體的三維實體模型；其次，利

2、用HyperMesh軟件建立了槍體的有限元動力學模型，并在Optistruct求解器下對該模型進行了模態(tài)分析，獲得了模型的固有頻率及相應的振型；最后，將求解的結果生成模態(tài)中性文件(．mnf)導入ADAMS中進行結果展示。分析結果不僅有利于了解結構的動態(tài)特性，避免共振，而且還成功實現(xiàn)了HyperMesh與ADAMS的聯(lián)合仿真，為后續(xù)在AD—AMS中對整槍的動態(tài)特性分析提供了分析基礎。關鍵詞：模態(tài)分析；HyperMesh；氣動釘槍；ADAMS；聯(lián)合仿真中圖分類號：TP319文獻標識碼：A文章編號：2095—50

3、9X(2013)O1—0005—04氣動釘槍是一種典型的往復式(容積活塞式)1模態(tài)分析理論氣動工具，借助壓縮空氣實現(xiàn)打釘動作，在建筑、裝模態(tài)分析?可以用于確定結構的振動特性，修、包裝等行業(yè)有著廣泛的應用。氣動釘槍在工作同時也是其他各種動力學分析的起點。所謂模態(tài)，時，槍針部件的沖擊作用通過連接部件傳遞到手柄是指在一個線性振動系統(tǒng)中，當它按自身某一階固上，進而作用于操作員的手臂上，由此會引發(fā)一系有頻率作自由諧振時，整個系統(tǒng)所具有的確定的振列的手傳振動病，因而需要對氣動釘槍進行動態(tài)特動形態(tài)。對于一般多自由度的結構

4、系統(tǒng)而言，任何性分析，并對其手柄位置的振動力度進行分析控運動皆可以由其自由振動的模態(tài)來合成。模態(tài)分制。析最終目標是識別出系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)，為結構系統(tǒng)氣動釘槍的槍體作為最重要的分析部件之一，的振動特性分析、振動故障分析和預報以及結構動其在動力學分析中的變形也是分析的重點，因此建力特性的優(yōu)化設計提供依據(jù)。對于結構模態(tài)分析，立槍體的柔性體模型來模擬其動態(tài)特性是非常必具體的機械結構可看成一個多自由度的振動系統(tǒng)，要的。要完成多體動力學分析中柔性體模型的建它具有多個固有頻率，即多個共振區(qū)。在自由振動立，就必須對構件進行模

5、態(tài)分析。通過模態(tài)分析可時結構所具有的基本振動特性就是結構的模態(tài)。以獲得系統(tǒng)的模態(tài)參數(shù)(模態(tài)頻率、模態(tài)阻尼、振結構模態(tài)主要是由結構自身的幾何特性與材料屬型)，而這些模態(tài)參數(shù)是系統(tǒng)的動態(tài)特性分析的基性所決定的，且與外加載荷和初始條件無關。礎。利用有限元分析軟件進行構件的模態(tài)分析后，對于n個自由度的穩(wěn)定離散定常振動系統(tǒng)，通可以輸出包含有重要模態(tài)參數(shù)的模態(tài)中性文件?？捎萌缦鲁Ｎ⒎址匠虂砻枋觯?．mnf)，并導人到動力學分析平臺中，從而實現(xiàn)槍[]{}+[c]{}+[]{}={／

6、態(tài)特性分析提供分析式中：[肘]，[c]，[K]分別表示系統(tǒng)的質量矩陣、數(shù)據(jù)。阻尼矩陣和剛度矩陣；}，}，{}分別表示系本文利用Pro／E軟件建立了某型號氣動釘槍槍統(tǒng)各點的加速度矩陣、速度矩陣和位移矩陣；體的三維模型，然后利用HyperMesh對該型號氣動{．廠(t)}表示系統(tǒng)受到的激勵載荷列向量。釘槍槍體進行模態(tài)分析，并生成在動力學分析軟件對式(1)進行傅立葉變換，可得到振動系統(tǒng)在ADAMS中所需要的柔性體文件，從而為后續(xù)在AD—傅氏域的振動方程為AMS中進行整槍的動態(tài)特性分析做好前期準備。([K]一C．O

7、[M]+[c]){(∞)}={F(∞)}(2)收稿日期：2012—08—22作者簡介：李曉佳(1987一)，女，湖北宜城人，浙江工業(yè)大學碩士研究生，主要研究方向為先進制造技術?！?·2013年第42卷機械設計與制造工程ADAMS的聯(lián)合仿真。于開平，周傳月，譚惠豐，等．HyperMesh從入門到精通[M]．北京：科學出版社．2005．c．為后續(xù)在ADAMS中對整把槍的動態(tài)特性邊弘嘩，李鶴，聞邦椿．HyperMesh有限元前處理關鍵技術研分析提供了分析基礎。采用同樣的方法可以將氣究[J]．機床與液壓，2008，

8、36(4)：160—161．動釘槍的其他柔性體部件進行模態(tài)分析后導人張愛蓮，陳書劍．ADAMS柔性體建模技術研究[J]．煤礦機ADAMS中，通過約束與加載來進行整槍的動態(tài)特械，201l，32(6)：95—97．性分析。鄭紅梅，陸勤強，董志和，等．基于HyperMesh的慣性振動落砂機框體結構模態(tài)分析[J]．現(xiàn)代制造技術與裝備，參考文獻：2010(1)：69—70．[1]曹妍妍，趙登峰．有限元模態(tài)分析理論及其應用[