转向架翻转机整机的有限元分析  中山出租登高车, 中山登高车, 登高车出租     本文是对翻转机在翻转过程中各个关键角度下的翻转机整机做静力分析，在建立好翻转机简化后的CATIA三维基本模型后，将其在每个翻转角度下的CATIA模型分别另存为stp格式文件，然后在ANSYSWorkbench的StaticStructural模块里导入stp文件，对其材料参数和属性进行定义，本文对整机的材料选用的是Q235钢，其弹性模量和泊松比分别为2.1×1011Pa和0.3。然后对翻转机整机进行智能网格划分，只添加重力载荷，固定机架。最后对整机应变进行计算处理，便能分别得到翻转机在各角度状态下的静力应变图。 分别是翻转机在翻转0度、30度、60度、90度、135度、180度下的整机应变图。从这些应变分布图可知，翻转机在各个角度下的整机应变均较小，不超过3mm，其中相对变形较大的还是翻转架和锁止架。整机受力分布均匀，变形也在合理范围内，说明整机结构协调，符合设计要求。

    整机的模态分析,  翻转机整机的模态分析不仅跟各组成零件的模态有联系，更与各个组成部分的连接方式有关联。如果在翻转机正常工作时引起共振现象，则很可能会导致翻转机在运行时工件破坏翻转架而滑落，也有可能造成动力系统的损坏，总之，若发生共振，不仅会造成翻转机的损坏而且有可能造成安全事故。为了避免翻转机在实际运行时共振现象的发生，必须对翻转机整机进行模态分析以得出翻转机的整机固有频率。本文对翻转机进行模态分析主要有两个目的：一是测得整机的固有频率，使具体工况的频率与其避开，或者为改变整机和部分关键零件的结构和频率而提供依据，总之是为了避免翻转机在具体工作时发生共振现象；二是可以得出翻转机的动态特性。跟整机的有限元应变分析有些类似，首先将建好的CATIA模型另存为stp格式，然后在ANSYSWorkbench的Modal模块导入模型。对模型进行材料参数、属性的定义以及网格划分均与5.3所述的整机有限元应变分析一致，不同的是模态分析不需施加载荷。然后对添加“totaldeformation”进行计算处理。  整机在原位状态下，一阶至十阶的模态振型图。对其进行整理和描述。  翻转机的一阶、二阶、三阶、四阶和八阶模态主要是翻转机传动大齿轮振动。这些振动是由于大齿轮和翻转机机架的结合面的刚度相对较小引起的，但是翻转机的六阶和七阶振动，主要是由于机架尾部振动，而引起的翻转机整机振动，翻转机的十阶振动主要来自于整机的水平摆动。通过对转向架翻转机整机进行模态分析，发现齿轮是翻转机的薄弱环节，翻转机的低阶模态中很大一部分是由于大齿轮固定结构本身刚度不够所引起的，此时应该加强大齿轮的刚度。

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     蜗轮的模态分析, 蜗轮是传动机构关键的零件，受力很大，且受力值一直在变化，有必要对其进行模态分析。本文对蜗杆用ANSYSworkbench进行了六阶模态分析,  蜗轮是翻转机动力传输关键性部件，蜗轮这个部分的动态性能的分析极其重要，可以看到这个部件的固有频率比较高，因而不容易激发，但是一旦激发，蜗轮的振动和扭动比较严重，直接影响翻转机动力传递，在翻转机工作时，应注意工作转速，避免接近固有频率使其发生较大位移的振动。

    大齿轮的模态分析,  本文所设计的大齿轮为了满足翻转机功能需要和节省材料，其形状比较特殊，大齿轮既是传动系统的一部分，也是执行机构的一部分，对于翻转机十分重要。 由大齿轮的固有频率和振型可以发现前四阶的固有频率不是很高，最大变形量也不是很大，大部分是齿圈靠外侧出现摆动，大齿轮的2个终止端面出现波浪形振动，这些都会影响翻转机的稳定性，因而需要避开这些频率，可以考虑齿轮更合适的材料，增加齿轮的重量。

     翻转架的模态分析翻转架是翻转机的直接执行机构，在翻转机运转过程中，翻转架始终处于受力状态，受力较大且力值一直在变化，再考虑到翻转架的形状特殊及其重要性，有必要对其进行模态分析。   翻转架是翻转过程的承载关键性部件，其前四阶固有频率比较低，因此容易发生较大位移振动，主要是远离其螺杆端容易发生上下摆动和波浪型扭动，可以考虑在不导致相关结构干涉的前提下，适当增加翻转架的宽度，提高它与机架接合面刚度，达到减震的目的。

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