·机械研究与应用·2016年第3期（第29卷，总第143期） doi;10. 16576/j. cnki. 10074414.2016.03. 012
旱地移栽机动力系统主轴模态分析
邹星，刘念聪
（成都理工大学核技术与自动化工程学院，四川成都610059）
研究与分析
摘要：针对早地插狭机在工作过程中主轴振动过大，并且在种植过程中出现种植误差的问题，采用ANSYS软件对早地括狭机的动力系统的主轴进行了模态分析，得到其各阶固有频率及在固有频率下的各阶振型，并得出了各阶振型
与固有频率之间的关系，对早地插秧机的结构改进、降低噪声和减小振动位移提供了重要的理论依据。关键调：ANSYS软件；主轴；模态分析；动力系统
中图分类号：S220
文献标志码：A
文章编号：10074414(2016)03003503
Model Analysis of Main Spindle in the Force System of Transplanter
ZoUXing,LIU Nian-cong
( College of Nuclear Technology and Automation Engineering, Chengdu Unirersity of Technology, Chendu Sichuan 610059, China) Abstract: In this paper, the model about the main spindle in force system of dryland transplanting machine is described, and the ANSYS software is used to deal with the problem that the vibration of main spindle is too excessive. And it will affect the service life of the parts when the dryland transplanting machine is working. Through the analysis, the inherent frequency and the mode of vibration under the inherent frequency in each stage can be obtained, and the relationship between the mode of vi-bration and the inherent frequency can be found. Then, it provides important theoretical basis to improve the structure, reduce the noise and decrease the vibration.
Key words : ANSYS; main spindle; model analysis ; dynamical system
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引言
移栽是农作物及果树、林木栽培种的独特工艺，可以充分利用光热资源，解决季节之间的矛盾，特别是对于一年三熟制地区，移裁显得更加尤为重要]。
就传统的移裁方式而言，主要是以人工移裁为
主，其主要的回题在于生产成本高、劳动强度大、工作效率低、秧苗移栽的均句程度不够，难以保证移裁质量。而新型的移裁方式主要是利用旱地移裁机进行机械插秧。它最主要的优势在于：①移裁距离稳定工作质量高；②提高秧苗的存活率；③降低人工劳动强度，提高工作效率，具有显著的节约成本、增加产量的效果2]。
但是目前现有的移裁机在运行的过程中仍然存
在有许多的回题。比如在运行过程中动力系统主轴的振动过大，直接影响到了其他机构的运作，导致整个传动系统的稳定性降低。更重要的是，主轴的剧烈振动直接传递给了轴承，使轴承振动加剧，从而降低了轴承的使用寿命，使得整个移裁机在运作的过程中出现精度大幅度降低、容易损伤秧苗的情况。
针对以上问题，论文通过对动力系统的主轴进行模态分析，得出主轴的各阶固有频率和振型，拟解决旱地插秧机在使用过程中出现振动过大、机构稳定性
*收稿日期：2016-05-03
差的问题。
主轴模态分析 1
模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析[3]。
由于模态是系统结构的固有特性，与外加载荷无关，所以在进行模态分析的时候往往不需要设置外加载荷边界条件，即外加载荷F=0，所以只需要给主轴添加约束即可。由于阻尼对结构的固有频率和振型影响很小,所以不考虑系统阻尼的影响[4]。
由此建立无阻尼多自由度系统的的振动微分方程：
Mg + Kg = 0
(1)
式中：M和K分别为nxn阶的质量和刚度矩阵，q和 9分别是广义加速度和广义坐标。
通过对M和K矩阵的特征值的求解可以得到M
和K的特征行列式或者特征方程，将其展开后得到一个关于△（"）的n次代数方程式：
作者简介：邹星（1994-），男，四川资阳人，研究方向：机械设计制造。
通讯作者：刘念聪（1976-），男，山东巨野人，副教授，硕士生导师，研究方向：机械振动及故障诊断。
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