2模擬結(jié)果及分析
   
    21振動(dòng)模態(tài)
   
    圖3 -圖6分別給出了第1階、第2階、第5階和第10階的繞線機(jī)主軸箱的振動(dòng)模態(tài)。由圖3一圖6可見，當(dāng)發(fā)生共振時(shí)，各階的振動(dòng)模態(tài)是各有特點(diǎn)的。第1階振動(dòng)模態(tài)，主要表現(xiàn)在主軸箱的+x方向壁面向外彎曲，方向后壁面向外拉伸;第2階振動(dòng)模態(tài)主要表現(xiàn)在、方向后壁面向內(nèi)拉伸;第5階和第10階振動(dòng)模態(tài)表現(xiàn)為一方向的兩個(gè)壁面產(chǎn)生嚴(yán)重的波浪形變扭動(dòng)。第1階振動(dòng)模態(tài)是繞線機(jī)主軸箱開發(fā)設(shè)計(jì)最為關(guān)心的振動(dòng)模態(tài)，從圖3可見，發(fā)生第1階共振時(shí)，變形相當(dāng)嚴(yán)重，特別是、方向后壁面向外彎曲。變形輕微時(shí)將導(dǎo)致4個(gè)工位所繞線圈品質(zhì)不穩(wěn)定，或者影響所繞線圈的每匝間距，甚至影響到線圈的排列次序;當(dāng)變形嚴(yán)重時(shí)將產(chǎn)生嚴(yán)重的附加動(dòng)載荷，從而影響轉(zhuǎn)軸的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。
   

    2.2定量分析
   
    本文所研究的主軸箱的最高轉(zhuǎn)速為12000r/min，其工作頻率為200Hz。在繞線機(jī)的開發(fā)設(shè)汁過程中，基頻通常需要保證10倍左右的冗余，因?yàn)樵O(shè)備工作時(shí)存在一些不確定的因素，如各主軸間采用同步帶傳動(dòng)，由于齒距的誤差引起的振動(dòng)，其頻率有可能遠(yuǎn)高于其轉(zhuǎn)動(dòng)頻率。考慮工作頻率和安全冗余后，主軸箱的第1階固有頻率需要在2000Hz以上，而本文的模擬結(jié)果顯示，第1階到第4階的固有頻率均在2000Hz以內(nèi)，所以主軸箱在設(shè)計(jì)的最高工作轉(zhuǎn)速下可能發(fā)生嚴(yán)重的共振，這是本文研究所得到的一個(gè)結(jié)論。
   
    圖7和圖8給出主軸箱各階的固有頻率和變形比例。由圖7可見，第1階到第4階固有頻率介于1323-1860Hz之間，小于2000Hz。考慮到設(shè)備能穩(wěn)定安全地工作，必須降低設(shè)備的工作轉(zhuǎn)速，維持10倍的安全冗余時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速需要降低到7938r/min以內(nèi)，才能避免第1階共振。如果要提高繞線機(jī)的工作轉(zhuǎn)速，則必須進(jìn)一步提高主軸箱基頻，再重新設(shè)計(jì)主軸箱結(jié)構(gòu)后，采用COSMOS重新進(jìn)行分析，使得第1階共振頻率在2000H:以上。由此可見，基于有限元方法的COSMOS軟件適合于繞線機(jī)主軸箱的振動(dòng)模態(tài)分析，是產(chǎn)品開發(fā)過程中必不可少的工具。由圖8可以看到，并非每個(gè)振動(dòng)模態(tài)的變形比例都是一致的，某些振動(dòng)模態(tài)產(chǎn)生嚴(yán)重的主軸箱變形，某些振動(dòng)模態(tài)產(chǎn)生較為輕微的變形。嚴(yán)重的振動(dòng)模態(tài)為第1階、第5階、第8階、第9階和第10階，其變形比例分別為1.31%，2.23%，1.69%，1.37%和2.23%。最為輕微的振動(dòng)模態(tài)為第3階，變形比例為0.1%。
   

    3結(jié)論
   
    采用基于有限元方法的COSMOS軟件分析了某一繞線機(jī)主軸箱的振動(dòng)模態(tài)，得到了以下結(jié)論:
   
    (1)繞線機(jī)主軸箱的前10階振動(dòng)模態(tài)各具特點(diǎn)，第1階、第5階，第8階，第9階和第10階相對(duì)變形比例較大，均超過1.3%，其中第1階固有頻率為1323Hz，變形比例達(dá)1.31%。
    (2)繞線機(jī)設(shè)計(jì)最高工作轉(zhuǎn)速為12000r/min，而考慮10倍的安全冗余時(shí)，其主軸箱基頻需在2000Hz以上，主軸箱前4階固有頻率均小于2000Hz，所以要保證設(shè)備穩(wěn)定安全地工作，需要把工作轉(zhuǎn)速降低到7938r/min以內(nèi)。
    (3)基于有限元方法的COSMOS軟件適用于繞線機(jī)主軸箱的振動(dòng)模態(tài)分析，是產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的有力工具。