基于有限元法的挖掘机履带架模态分析

翟洪岩

（中国人民解放军空军航空大学航空机械工程系，吉林 长春 130022）

1 履带架模态分析前处理

履带架模态分析模型，见图1。为了提高计算速度，节省计算时间，采用SOLID45单元，网格采用自由划分方法，划分后，模型有180 235个单元，52 133个节点，约束位置同工况分析相同。

2 履带架模态分析结果

考虑分析履带架高阶模态对挖掘机减振意义不大，因此分析履带架模型的前10阶模态，由于履带架形体复杂，采用分块法对模型进行求解得表1所列的前10阶模态的频率，最低频率为44.506 Hz。由于减速机构高速级激振源与履带架没有直接接触，高速级齿轮的周期性啮合振动的能量传递到履带架上时已经严重衰减，而与履带架较近的低速级齿轮啮合振动的频率又远小于履带架的固有频率。

图1 履带架模态分析模型

表1 履带架模态分析前10阶频率

采用工况分析中对履带架 X、Y、Z方向的规定，见图2的振型图可知，履带架一阶振型为驱动轮端的Z向振动，造成这种现象的原因是由于履带架驱动轮端质量较大，在刚度一定的情况下，其固有频率较低。但由于履带架驱动轮端Z向没有直接激励存在和行走机构的约束作用，在挖掘机进行挖掘作业或行走时，履带架驱动轮端不会发生共振现象。

图2 一阶振型图

见图3，二阶振型为导向轮端的Z向振动。虽然履带架导向轮端质量较小，但其刚度小于履带架其他部分，所以固有频率较低。如果将履带架内部导向轮附近的上下筋板改为倾斜布置并适当增加板厚，导向轮端的刚度将得到提高。……