双轴转台装配体的模态分析

ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉａｘｉａｌ ｔｕｒｎ ｔａｂｌｅ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅａｋｅｓｔ ｌｉｎｋ． Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅａｋ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｗａｓ ｍｏｄｉｆ ｉｅｄ．Ｔｈｅ ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｒｎｔａｂｌｅ ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ
（３）在 不 影 响 计 算 的 基 础 上 尽 可 能 简 化 或 忽 略 孔 、凸 台 和 凹槽 等 结 构 特 征 。
（４）将 双 轴 转 台 装 配 体 模 型 导 人 Ｗ ｏｒｋｂｅｎｃｈ之 前 ．需 进 行 干 涉 检 查 ，保 证 各 零 部 件 间 不 存 在 干 涉 。
双 轴 转 台 装 配 体 的 模 态 分 析
口 张俊晶 口 董袖青 长安 大学 工程 机械 学院 西安 ７１００６４
摘 要 ： 为 了避 免 双 轴 转 台在 工 作 过 程 中产 生共 振 ， 以 双 轴 转 台装 配 体 为研 究 对 象 。 应 用
ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ和 ＡＮＳＹＳ Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ软件建立有限元模型 ，结合双轴转 台的实际工作情况 ，对装配体进行
１ 双轴转 台装配体有 限元模 型
１。１ 三 维 实 体 模 型 由 于 Ｗ ｏｒｋｂｅｎｃｈ软 件 对 复 杂 模 型 的 创 建 还 有 一
定 的 不 足 ，因 此 笔 者 应 用 ＳｏｌｉｄＷ ｏｒｋｓ软 件 进 行 双 轴 转 台 装 配 体 建 模 ，通 过 专 用 接 口导 人 Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ进 行 有 限 元 分 析 ，可 以 有 效 提 高 工 作 效 率 ，缩 短 建 模 时 间 ，简 化 分 析 过 程 ［ 。
双 轴 转 台 由 多 个 零 件 装 配 而 成 ，对 单 个 零 件 进 行 模 态 分 析 ，很 难 准 确 确 定 其 边 界 条 件 。不 能 反 映 双 轴 转 台 装 配 体 的 模 态 。对 双 轴 转 台 装 配 体 进 行 模 态 分 析 ，可 以 真 实 模 拟 实 际 结 构 工 作 状 态 ，获 得 准 确 的 分 析 结 果 。 因此 ，笔 者 针 对 双 轴 转 台装 配 体 展 开 模 态 分 析 与 研 究 。
（１）将 双 轴 转 台 结 构 中 倒 角 和 圆 角 都 尽 可 能 简 化 为 直 角 。以 减 小 模 型 计 算 量 。
（２）将 轴 承 、 电 机 等 不 易 建 模 的 复 杂 构 件 通 过 材 质 等 效 处 理 ，简 化 为 相 应 结 构 尺 寸 的 实 体 模 型 ，如 轴 承 、电 机 及 电位 器 根 据 计 算 简 化 为 空 心 圆柱 体 。
模 态分析 ，得到结构刚度的最薄弱环节。对薄弱构件进行结构改进 ，对比改进前后转 台的模 态分析 结果，
确 认 改进后 的 齿弧 构件提 高 了转 台整 体的 结构 刚度 ，达到 了预 期 效果 。满足 双轴 转 台动 态性 能评 价 的原
则 。
关键 词 ：双轴 转 台 装 配体 模 态分 析
ｔｕｒ ｎｔａｂｌｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｗａｓ ｔａｋｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｂｊｅｃｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｍｏｄｅｌ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ＳｏｌｉｄＷ ｏｒｋｓ ａｎｄ ＡＮＳＹＳ Ｗ ｏｒｋｂｅｎｃｈ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ ｍｏｄａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｉｎ
收稿 日期 ：２０１７年 ８月
双 轴 转 台结 构 复 杂 ，在 进 行 有 限 元 分 析 前 ，需 对 双 轴 转 台 结 构 进 行 一 定 的 简 化 。简 化 的 基 本 原 则 是 保 证 简 化 后 模 型 结 构 在 力 学 性 ｆｉ￣：５－面 与 原 结 构 保 持 一 致 ＿６］。 对 双 轴 转 台 模 型 采 取 如 下 简 化 措 施 。
ａｆｔｅｒ ｍｏｄｉｆ ｉｃａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ 乃 ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｏｏｔｈｅｄ ａｒｃ ｍｅｍ ｂ ｅｒ ｃａｎ
ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ ｒｉｇｉｄｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｒｎｔａ ｂ ｌｅ， ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｄｅｄ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｅｖａ ｌｕａｔｉｏｎ
中图分 类号 ：ＴＨ１２
文 献标 志码 ：Ａ 文章编 号 ：１０００—４９９８（２０１８）０１—００６１—０３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｖｏｉｄ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂｉａｘｉａｌ ｔｕｒｎｔａｂｌｅ ｄｕｒ ｉｎｇ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ａ ｂｉａｘｉａｌ
ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｙｅ ｂｉａｘｉａｌ ｔｕｒｎｔａ ｂ ｌｅ．
Ｋｅｙ Ｗ ｏｒｄｓ：Ｂｉａｘｉａｌ Ｔｕｒｎｔａｂｌｅ Ａｓｓｅｍ ｂｌｙ Ｍ ｏｄａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ
双 轴 转 台 多 应 用 于 星 载 天 线 、导 引 头 位 标 器 等 精 密 传 动 领 域 ，振 动 往 往 是 影 响 其 定 位 精 度 和 使 用 寿 命 的 主 要 因 素 。 为 了 保 证 双 轴 转 台 具 备 较 高 的 可 靠 性 和 控 制 精 度 ，需 要 对 其 动 态 特 性 进 行 有 限 元 分 析 与 研 究 。 模 态 分 析 作 为 动 态 特 性 分 析 的 主 要 内 容 ，通 常 用 于 确 定 结 构 的 振 动 特 性 ．即结 构 的 固 有 频 率 和 振 型 ［１－３］。