０ 引 言
某 新 型 龙 门 重 型 修 磨 机 主 要 由 床 身、工 作 台、支 撑臂、主 轴 传 动 系 统、摆 动 系 统、砂 带、顶升连接件等零部件 组 成，主轴传动系统是该龙门重型修磨机的重要组成 部 分。机 床 工 作 时，砂带对摆动套筒有张力作用，而摆 动 套 筒 与 顶 升 连 接 件 相 连，因此顶升连接件不仅要承 受 整 个 摆 动 系 统 的 重 力，还要承受砂带带来的张力。因此该顶升连接件的振动不仅会影响顶升系统的工作状 态 与 寿 命，同时也会对摆动轴系统的工作状态产生影响，进而影响砂带与主动轴的工作状态与寿命。无论 是 从 降 低 噪 声 方 面，还是从机器运行可靠性及抗冲击 的 方 面，都对顶升连接件的动态性能提出更为严格的 要 求。因 此，对龙门重型砂带修磨机的顶升连接件进 行 有 限 元 分 析，找出该零件的不合理部分，对 于 提 升龙 门 重 型 磨 削 机 床 的 工 作 性 能 有 着 重 大 意 义。动 态 特性分析即模态分析是计算结构振动特性的数值技术，可以帮助设计人员确定结构的固有频率和振型，从 而使 结 构 避 免 共 振，并指导工程师预测在不同载荷作用下 结 构 的 振 动 形 式［１］。本文 采 用ａｎｓｙｓｗｏｒｋｂｅｎｃｈ１５．０对该 顶 升 连 接 件 进 行 模 态 分 析。
１ 顶 升 连 接 件 的 三 维 建 模 及 网 格 划 分
１．１顶升 连 接 件 的 三 维 建 模
本文采用ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ三维 绘 图 软 件 对 顶 升 连 接 件进行三维建模，该零件高度为７７８ｍｍ，长度为４２０ｍｍ，宽度为１３０ｍｍ。经过 简 化，顶 升 连 接 件 的 实 体 模 型 如图１所示。从理论上已经证明，只要用于离散求解对象的单元足够小 所 得 解 就 足 够 逼 近 接 近 值［２］。因此 在 建模时应当将一些如倒角、圆角、小孔等细小工艺忽略，这种忽略一般不会对仿真结果产生明显的影响，但是可以为后续的网格划分与模态分析提供方便。
１．２顶升连接件的网格划分
要 想 进 行 有 限 元 动 态 分 析，就 必 须 定 义 零 件 材 料及 其 材 料 参 数。为 了 更 好 地 优 化 零 件 的 动 态 性 能 从 而提高机床的加工性能，本 文 定 义 三 种 材 料 见 表１，通 过有 限 元 分 析 结 果，选 出 综 合 性 能 好 的 材 料。
ａｎｓｙｓ有限 元 网 格 划 分 是 模 态 分 析 中 至 关 重 要的 一 步，网格划分的好坏直接影响分析结果的准确性［３］。网格 的 划 分 需 要 遵 循 一 些 原 则，网 格 的 结 构 及网格的疏密程度都会在很大程度上影响有限元分析结果。ａｎｓｙｓ网格划分需要遵循以下基本原则［４］：
（１）网格 划 分 数 量 合 适。网 格 数 量 太 少，计 算 精度 达 不 到，误 差 偏 大；网 格 太 多，会 增 加 分 析 过 程 时 间而且需要更大的存储空间。
（２）正 确 把 握 网 格 疏 密 程 度。根 据 结 构 不 同 部 位采用不同大小的网格，关键部位及结构较小部位的局部网 格 划 分 密 集 一 些。
（３）正 确 选 择 单 元 阶 次。增加单元阶次可以提高计 算 精 度，精度要求高的重要部位要选择高阶单元，精度 要 求 低 的 次 要 部 位 可 以 选 用 低 阶 单 元。
网格划分的数量是采用先少后多的方法，直至分析出来的结果与前一次网格划分分析的结果相差不大为止。网格划分方法 有 扫 描 法（ｓｗｅｅｐ）、多区 域 法（ｍｕｌｔｉ－ｚｏｎｅ）、自动 划 分（ａｕｔｏｍａｔｉｃ）、四面 体 法（ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎｓ）和六面体法（ｈｅｘｄｏｍｉｎａｎｔ）等［５］。鉴于自动划分法简单易上手且也有很 好 的 效 果，完 全 满 足 仿 真 的 需 要，本 文 采用自动网格划分，结果如图２所示。我们通过固定凸轴来限制零件的 自 由 度。每个零部件都有对应于其固有频率的无限多 个 振 型，而 高 阶 振 型 的 阻 尼 值 较 高，在 振动中起到的作 用 较 小［６］。本文的模态分析着重研究在振动中有较大 影 响 的 低 阶 模 态，即 只 取 前６阶 模 态，通过ａｎｓｙｓｗｏｒｋｂｅｎｃｈ仿真的不锈钢材料顶升件的前６阶模态。