惯性往复振动机械动力学参数设计方法研究及应用.docVIP

目 录 目 录 I 第一章 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 惯性往复振动机械的研究现状 3 1.2.1 惯性往复振动机械筛分工艺参数的研究 4 1.2.2 惯性往复振动机械的机构动力学研究 4 1.2.3 惯性往复振动机械的结构动力学研究 6 1.3 本课题的研究内容及意义 6 1.4 本课题研究的技术路线 8 1.5 本章小结 8 第二章 惯性往复振动机械的多刚体力学模型 9 2.1 多刚体力学模型 9 2.1.1 建立参考基 10 2.1.2 广义坐标 11 2.1.3 牛顿-欧拉方法 13 2.2 各刚体受力分析 13 2.2.1 偏重块的受力分析 13 2.2.2 振动体的受力分析 15 2.3 动力学方程 18 2.4 本章小结 19 第三章 惯性往复振动机械机电耦合模型及数值仿真 20 3.1 建立机电耦合数学模型 20 3.2 数值计算和结果分析 22 3.2.1 数值计算 22 3.2.2 数值计算结果分析 23 3.3不同系统阻尼时数值仿真 26 3.3.1 阻尼对共振振幅的影响 28 3.3.2 阻尼对电机启动电流的影响 29 3.4系统阻尼的设计 31 3.5 本章小结 32 第一章 绪论 1.1 引言 工程实际中各种利用振动进行工作的设备，称为振动机械[1]。如振动输送机械，振动分级机械等。振动机械主要由振动体、激振器、弹性元件、机架等部分组成。振动体包含了振动机全部的运动部件和主要的工作部件，如筛格、输送槽。激振器主要有曲柄连杆式、电磁式和惯性式等，激振器产生的激振力使振动体按一定的振幅、频率和轨迹运动。弹性元件将振动体支承在机架上，机架固定于基础上。常用的弹性元件有橡胶弹簧、螺旋弹簧、吊杆等。 按振动机械振动体的振动轨迹可分为往复运动轨迹的振动机械、回转运动轨迹的振动机械以及复杂运动轨迹的振动机械。按振动机械的激振方式又可分为曲柄连杆振动机械、电磁振动机械和惯性振动机械。 曲柄连杆振动机械由曲柄连杆机构激振，曲柄的一端与原动机铰接，另一端与连杆铰接。连杆有刚性连杆和弹性连杆两种，采用刚性连杆时，连杆的另一端与振动体铰接；采用弹性连杆时，连杆的另一端通过其端部的传动弹簧与振动体连接。原动机带动曲柄转动，从而通过连杆驱动振动体做往复运动。振动体的惯性力通过曲柄连杆机构传递给基础，为了减小传递给基础的动力，通常需要增加一偏重来平衡该动力。曲柄的长度决定了振动体的振幅，曲柄的转速决定了振动体的工作频率。该类振动机械具有以下特点：(1)工作噪声大，寿命短；(2)振动体的惯性力不能够自动平衡；(3)激振机构对振动体没有附加质量。主要用于低频，大振幅的工艺过程中。 电磁振动机械由电磁激振器驱动，电磁激振器主要由铁心、电磁线圈和衔铁组成。铁心一般为U型铁心，线圈固定于铁心上，衔铁固定在振动体上，衔铁与铁心之间有一间隙。交变电流通入线圈，使电磁铁产生周期变化的电磁吸力，从而使振动体做往复振动。该类振动机械具有以下特点：(1)交变电流的频率决定了振动体的工作频率，采用变频器可调节交变电流的频率，从而改变振动体的振动频率。(2)衔铁与铁心之间的间隙不能太大，所以就限制了振动体的振幅。(3)激振器对振动体没有附加质量。该类振动机械主要用于高频、小振幅的工艺过程中。 惯性振动机械是指系统由偏心质量旋转产生离心惯性力激振而工作的振动机械。惯性激振器主要由偏心质量、传动机构和原动机组成。偏心质量在工程中被称为偏重块，它铰支在振动体上。原动机通过传动机构带动偏重块旋转，偏心块产生的离心惯性力驱动振动体运动，偏重块的质量和偏心距决定了振动体的振幅，偏重块的转速即为振动体的工作频率，改变传动机构的传动比或者改变原动机的转速，就可改变振动体的工作频率。该类振动机械具有以下特点：(1)偏重块对振动体具有附加质量；(2)机械的工作频率远大于系统的自然频率；(3)振动体的惯性力与偏重块产生的离心力可以相互平衡；(4)振动体的工作振幅和频率可以根据不同的工艺要求进行调节。 惯性式振动机械按振动体的运动轨迹可分为惯性回转式和惯性往复式两种。惯性回转振动机械采用单台惯性激振器激振，偏重块旋转产生沿圆周方向变化的离心惯性力驱动振动体在回转工作面内做回转运动。惯性往复振动机械通常采用两个激振器激振，两个旋转偏重的质量及偏心距相等，在同一平面内反向同步旋转，它们产生的离心惯性力在振动体振动方向上的分量相互叠加，即系统的激振力，从而驱动振动体在振动平面内做往复振动，而它们产生的离心惯性力在振动体横向方向上的分量相互抵消。通过调节激振力的大小可改变振动体的振幅。通过支承元件传递给基础的动载荷由弹性力和阻尼力两部分组成。该类振动机械结构简单，运行平稳，能耗低，噪声小，使用和维护方便，因此惯性往复振动机械的应用最为广泛[2-4]。 粮食行业中使用的