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《基于Ansys技術(shù)的直線振動電機模態(tài)分析》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)第44卷第4期
2、kt機v01.44.No.4墊!!生蘭旦!竺竺!:!!!壘旦!:墊!!基于Ansys技術(shù)的直線振動電機模態(tài)分析翟文波(天津三星電機有限公司,天津3002lO)摘要:運用Ansys12.0軟件對一種低頻動磁式直線振動電機的振動系統(tǒng)進行了基于有限單元法的模態(tài)分析和研究,計算出了該振動系統(tǒng)的前五階固有頻率,通過分析得出了該振動電機在正確運動形式下振動系統(tǒng)的固有頻率,為激勵線圈電流的頻率設(shè)計提供依據(jù),該方法可以用于直線振動電機的設(shè)計和改良。關(guān)鍵詞:直線振動電機;模態(tài)分析;振型;有限元分析中圖分類號:TM文獻標志碼:A文章編號:100l一6848(2011)04.
3、0029一03ModalAnalysisofLinearOscillatoryMotor(LoA)BasedonAnsysZHAIWenbo(‰彬凡So船u昭EI!ec加一脅砒口凡婦co.,厶d,死口彬凡300210,劬i舳)Abstract:ResonantfbquencyofmevibratingsystemofLOAwasresearchedbasedonANSYS12.Omodalanalysis.Firstfiveresonantf南quencywascalculated,worldngfbquencyofLOAvibratingsystemwhichisthefou
4、ndalionofdesigIlingcurrentfkquencyofcoilswasobtajnedbyresearching.ThismethodwaLsprovedeffbctiveonLOAdesigningandimpmVing.Keywords:LOA;modalanalysis;VibratingII】【ode;FEA0引言直線振動電機(LoA)是利用方向交變的電磁力(或電磁力和彈簧力配合)產(chǎn)生往復(fù)直線運動的驅(qū)動機構(gòu),同傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)電機相比,由于沒有從旋轉(zhuǎn)運動到直線運動的轉(zhuǎn)換機構(gòu),具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于小型空氣壓縮機、電磁閥、攪拌機等電磁機構(gòu)中¨。
5、3]。LoA一般的運動模型是使直線振動電機以系統(tǒng)機械固有頻率運動,這可以使振動電機最有效地吸收能量HJ,因此彈簧和振子組件(即振動系統(tǒng))的固有頻率對LoA性能影響較大,有必要對其振動系統(tǒng)進行模態(tài)分析,為其結(jié)構(gòu)設(shè)計和選用提供正確的原則。本文選用一種低頻動磁式LOA的振動系統(tǒng)為研究對象,利用通用有限元分析軟件ANsYS12.0為工具,對研究對象進行模態(tài)分析。1電機結(jié)構(gòu)本文研究的LOA結(jié)構(gòu)如圖1所示,其中振子由鐵芯和永磁鐵組成,振子與安放在其上方的彈簧形成往復(fù)運動系統(tǒng),線圈3中通入交變電流可以周期性的改變電磁推力的方向,使振子實現(xiàn)連續(xù)不斷的往復(fù)運動,當電流頻率與振動系統(tǒng)的固有頻率相同
6、時,振子的振幅將達到最大值。l一彈簧2一鐵芯3一線圈4一永磁鐵圖l低頻動磁式振動電機結(jié)構(gòu)示意圖2模態(tài)分析理論及計算方法對于一個Ⅳ自由度線性定常系統(tǒng),其運動方程為:[肘]{龍”}+[c]{戈7}+[K]{戈}={F}式中,[肘]、[c]和[K]分別為結(jié)構(gòu)質(zhì)量、阻尼和剛度矩陣。{菇”}、{石’}、{石}和{F}分別為系統(tǒng)各點加速度響應(yīng)向量、速度響應(yīng)向量、位移響應(yīng)向量和激勵力向量。模態(tài)分析時,要求解的是固有頻率和振收稿日期:20lO.06-09作者簡介:翟文波(1984),男,碩士研究生,主要從事有限元仿真工作。E.mail:wenbo.zai@s姍suIlg.c哪萬方數(shù)據(jù)t七扎型毒
7、數(shù)圊有模忠.與外載荷無戈.即jF4=O},則得到系統(tǒng)的自fh振動力狂在計箅系統(tǒng)的同有頻率和嘲有振型時,綿構(gòu)阻尼的影響很小,-Ⅱ“忽略__f:計,這時無阻尼nm振動的運動療程為【哪},“}+【M]1mI=10j..————!—蘭ilL()^振自《絨的前En植態(tài)H#結(jié)$模£m數(shù)剛目%豐/Hz%《其對應(yīng)的特aF方程為5581蚺目z軸m方向成45。角扭轉(zhuǎn)([K]一∞::"1)}x=;o}式中,∞為自由振動同有頻率,Ⅳ個自由度的系統(tǒng)就有Ⅳ個固有頻率3。A吣ys戟件提供了包括于空間(suhpacc)法、分塊Lanc撕法和P0werDy?㈦法等共6種橫志提取方法=由于分塊I?刪法可“很奸的處
8、理剮體振型,并且精度高、求解快?1.吲此本文采J玎該方法對振動系統(tǒng)的前五階模卷進行求解。3振動系統(tǒng)的有限元模型圖2是本文研究的振動系統(tǒng)的有限元模喇。由于研究對象的彈簧不璺軸對稱結(jié)構(gòu),H對稱邊界條件只產(chǎn)生對稱的振型,這樣將會丟失一些振型.因此采Ⅲ二維實體模型進行模態(tài)分析。利HjA一馴sl2u建立模型時.將??械牡菇恰⑿肯兜燃毠?jié)進行合理的簡化。由于模型結(jié)構(gòu)大部分比較規(guī)則,吲此采用帥】-d95單元進行喇格劃分,為保證計算精度.對彈簧的網(wǎng)格進行局部細化,最終將模型劃分成192,178個單兀.30