振動(dòng)力學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、振動(dòng)力學(xué)課程設(shè)計(jì)報(bào)告課設(shè)題目： 單 位： 專業(yè) /班級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師：2011年 12月 22日1、課題目的或意義振動(dòng)力學(xué)課程設(shè)計(jì)是以培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題為目的，通過(guò)實(shí)踐，實(shí) 現(xiàn)了從理論到實(shí)踐再到理論的飛躍。增強(qiáng)了認(rèn)識(shí)問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。帶著理 論知識(shí)真正用到實(shí)踐中，在實(shí)踐中鞏固理論并發(fā)現(xiàn)不足，從而更好的提高專業(yè)素養(yǎng)。為認(rèn)識(shí) 社會(huì)，了解社會(huì)，步入社會(huì)打下了良好的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)GZ電磁振動(dòng)給料機(jī)的振動(dòng)分析與減振設(shè)計(jì)， 了解機(jī)械振動(dòng)的原理，鞏固所學(xué)振動(dòng) 力學(xué)基本知識(shí)，通過(guò)分析問(wèn)題，建立振動(dòng)模型，在通過(guò)軟件計(jì)算，培養(yǎng)了我們獨(dú)立分析問(wèn)題 和運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)解決問(wèn)題的能

2、力。2、課題背景：隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，電磁振動(dòng)給料機(jī)已經(jīng)成為當(dāng)今工程應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng) 域，在生活中可以說(shuō)是使用的廣泛，因此掌握電磁振動(dòng)給料機(jī)技術(shù)是很有必要的和重要的。GZ系列電磁振動(dòng)給料機(jī)廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、煤炭、建材、輕工、化工、電力、機(jī)械、 糧食等各行各業(yè)中，用于把塊狀、顆粒狀及粉狀物料從貯料倉(cāng)或漏斗中均勻連續(xù)或定量地給 到受料裝置中去。特別適用于自動(dòng)配料、定量包裝、給料精度要求高的場(chǎng)合。例如，向帶式 輸送機(jī)、斗式提升機(jī)，篩分設(shè)備等給料；向破碎機(jī)、粉碎機(jī)等喂料，以及用于自動(dòng)配料，定 量包裝等，并可用于自動(dòng)控制的流程中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的自動(dòng)化。GN系列電磁振動(dòng)給料機(jī)GZ電磁振動(dòng)給料

3、機(jī)的工作原理：GZ電磁振動(dòng)給料機(jī)的給料過(guò)程是利用電磁振動(dòng)器驅(qū)動(dòng)給料槽沿傾斜方向做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng) 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)給料機(jī)振動(dòng)的速度垂直分量大于策略加速度時(shí)，槽中的物料將被拋起，并按照拋物線的軌跡向前進(jìn)行跳躍運(yùn)動(dòng)，拋起和下落在1/50秒完成,料槽每振動(dòng)一次槽中的物料被拋 起向前跳躍一次，這樣槽體以每分鐘3000次的頻率往復(fù)振動(dòng)，物料相應(yīng)地被連續(xù)拋起向前移 動(dòng)以達(dá)到給料目的。GZ系列電磁振動(dòng)給料機(jī)主要用途：電磁振動(dòng)給料機(jī)廣泛使用在冶金、煤炭、電子、機(jī)械、化工、建材、輕工、糧食等行業(yè) 中，在生產(chǎn)流程中，用于把塊狀、顆粒狀、粉狀物料從貯料倉(cāng)或漏斗中定量、均勻、連續(xù)地給到受料裝置中去。GZ系列電磁振動(dòng)給料機(jī)主要

4、特點(diǎn)：1. 可無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)給料量，可用于自動(dòng)控制的生產(chǎn)流程中，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。2. 無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)零部件，不需潤(rùn)滑，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便。3. 物料呈微拋運(yùn)動(dòng)，料槽磨損小。4. 采用合金鋼板制成的料槽，可使用輸送高溫、磨損嚴(yán)重及有腐蝕性的物料。5. 由于給料槽中的物料在給料過(guò)程中連續(xù)地被拋起，并按拋物線的軌跡向前進(jìn)行跳躍運(yùn) 動(dòng)，因此給料槽的摩損較小。6. 由于可瞬間改變和啟閉料流，所以給料量有較高的精度。7. 工作效率高，消耗電能少。GZ系列電磁振動(dòng)給料機(jī)產(chǎn)品概述：二、振動(dòng)（力學(xué)）模型建立1、結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)）模型簡(jiǎn)介此系統(tǒng)為連續(xù)體的彈簧式電磁振動(dòng)給料機(jī)，它由槽體、電磁激振器、主彈簧、隔振彈簧 組成。電磁振動(dòng)給料

5、機(jī)的激振器電磁線圈的電流是經(jīng)過(guò)單相半波整流的，當(dāng)線圈接通后在正 半周有電流通過(guò)，銜鐵與鐵芯之間便產(chǎn)生了一脈沖電磁力互相吸引，這時(shí)槽體向后運(yùn)動(dòng)，激 振器的主彈簧發(fā)生變形儲(chǔ)存了一定的勢(shì)能，在負(fù)半周線圈中無(wú)電流通過(guò)，電磁力消失，主彈 簧釋放能量，使銜鐵和鐵芯朝反方向離槽體向前運(yùn)動(dòng)，于是電磁振動(dòng)給料機(jī)以交流電源的頻 率作每分鐘3000次的往復(fù)振動(dòng)，由于槽體的底平面與激振力作用線有一定的夾角，因此槽體 中的物料沿拋物線的軌跡連續(xù)不斷地向前運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)整流電壓的高低，即可控制電磁振動(dòng)給 料機(jī)的送料量。給料機(jī)采用可控硅整流供電。改變可控硅的導(dǎo)通角，即可控制輸出電壓的高 低。根據(jù)使用條件，可取不同信號(hào)來(lái)控制可控

6、硅導(dǎo)通角的大小以達(dá)到自動(dòng)定量送料的目的。GZ電磁振動(dòng)給料機(jī)是利用電磁的方法使給料斗以振動(dòng)，使料（一般是屬于顆粒狀的）單向運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到均勻給料的目的。給料的速度應(yīng)和使用達(dá)到相對(duì)平衡。為此就需要對(duì)給料速 度進(jìn)行調(diào)節(jié)?？刂破骼镉锌煽毓?，有電位器可調(diào)：調(diào)整電位器，就是調(diào)整電阻，在電路中調(diào) 整了可控硅的導(dǎo)通角，也就是調(diào)整了供給電磁鐵的電流，使振動(dòng)的大小得到調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié) 了給料的速度。電磁振蕩是電磁場(chǎng)，彈簧振子是機(jī)械振動(dòng)，他們物理學(xué)基礎(chǔ)上的共同性包含兩點(diǎn)：1. 運(yùn)動(dòng)剛好都是諧振動(dòng)微分方程2. 滿足類似的邊界條件：彈簧振子速度到兩端就為0，電場(chǎng)在諧振腔的金屬表面只存在垂直方 向的分量，其他方向?yàn)?。GZ系

7、列電磁振動(dòng)給料機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下：主要技術(shù)參數(shù):項(xiàng)目 型號(hào)給料能力(t/h)物體最大 允許粒數(shù)(mm)功率(w)電壓(V)電流(a)雙振幅(mm)間隙(mm|)總重(kg)GZ155060220K1.7575GZ210601502202.3 <1.75155GZ325702002203.8 <1.75225GZ4501004502207<1.75460GZ510015065022010.6 <1.75656電磁振動(dòng)給料機(jī)是一個(gè)在交變電磁力作用下作穩(wěn)態(tài)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)系統(tǒng)。其力學(xué)模型可簡(jiǎn)化 為一個(gè)單自由度的彈簧一一質(zhì)量系統(tǒng)，系統(tǒng)的剛度、質(zhì)量和激勵(lì)力的頻率、幅值及波形都對(duì) 系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)

8、輸出有影響。目前電磁振動(dòng)給料機(jī)的振動(dòng)激勵(lì)力主要是通過(guò)對(duì)電磁鐵施加經(jīng)過(guò)半 波整流的50Hz交流電而獲得，激勵(lì)力的幅度通過(guò)調(diào)節(jié)電壓來(lái)控制，而工作頻率及波形是不可 調(diào)節(jié)的。電磁振動(dòng)給料機(jī)力學(xué)模型圖2、系統(tǒng)模型參數(shù)mi 質(zhì)體1的質(zhì)量m2 質(zhì)體2的質(zhì)量k i k2 k3 質(zhì)體1和質(zhì)體2上的彈簧剛度以及兩質(zhì)間的彈簧剛度x 1 X2 x 質(zhì)體1和質(zhì)體2的位移以及兩質(zhì)體的相對(duì)位移激振頻率F 激振力三、振動(dòng)分析1、振動(dòng)方程建立Xikik2k2Xi+X2k2k2k3x2F1 sin tF1 sin t由剛度影響系數(shù)的定義直接計(jì)算剛度矩陣得出:k iik i2kik2k2K =k 2ik 22=k2k2k3又可得質(zhì)

9、量矩陣為：miim i2m i0M =2m 2im 220m 2激勵(lì)力為：Fi sintQ =Fi sin1 t由MX + K x = Q得動(dòng)力學(xué)方程為:2、模態(tài)定性分析(1)固有頻率由K 2M 0得系統(tǒng)的本征方程為kiik212mii2m2iki22mi22m222(ki k2)mik22(k2 k3)m224k3)m2(ki k2)(k2 k3)k?42展開(kāi)得：mi m2(ki k2)m!(k2解得固有頻率為:(kik2)m (卜' 2 2<2k3)%(kik2)g(k2k3)md怖譏冰32k2(kik3)k2i .2irim2kik3mim2J22(kik2)m(k2k3)

10、m2譏(kik2)m(k?k3)mj4mm?kik32k?(kiks%2mim>Ym1m23、主振彈簧剛度（根據(jù)工作情況選取）電磁振動(dòng)給料機(jī)的工作頻率是固定的，對(duì)于半波整流的電磁振動(dòng)給料機(jī)，其工作頻率為50 Hz,在亞共振狀態(tài)下，固有頻率為 55 Hz,電磁振動(dòng)給料機(jī)的振動(dòng)次數(shù)為 3000次/分。由于振動(dòng)機(jī)體的質(zhì)量由工作性質(zhì)決定,g和m2為已知，主振彈簧剛度可以變化，則:k2m1m2m1 m2可取 mi = 50 kgm 2 = 100kg3 2 =55 Hz ,代入得:k250(25010055 ) 23.97670510 6 kN/m4、隔振彈簧剛度電磁振動(dòng)給料機(jī)隔振的固有頻率在2.

11、5-10HZ 之間，即 150 600 次之間，取 1 = 5 Hz,由下式可計(jì)算出隔振彈簧剛度:、 2mb) 1則k1k3(50100m1由k1(k1k3)m1 m2k1501 .4789450100100k31.4789450100k1)(25)2=1.478940105kN/mm2;k3(k1k3）得m1 m 21050.49298105kN/m1050.98596105kN/mk3(m15、固有頻率（選取質(zhì)量質(zhì)體1和質(zhì)體2的質(zhì)量，運(yùn)用Matlab計(jì)算振動(dòng)固有頻率）代入g, m2 , kk3的值得：5000100397670540753014026003K =K 3976705運(yùn)用 ma

12、tlab 軟件計(jì)算系統(tǒng)振動(dòng)固有頻率如下：>> M=50,0;0,100M =50 00 100>> K=4026003 -3976705;-3976705 40753014026003 -3976705-3976705 4075301>> P=inv(M)*K1.0e+0048.0520 -7.9534-3.97674.0753>> ev,ed=eig(P) ev =0.89440.7071-0.44720.7071 ed =1.0e+005 *1.2029000.00996、模態(tài)定量分析固有頻率：211.2029105220.0099105模態(tài)

13、k11k212叫k12叫1 k222022m22(i)0(i)k12k222m 22 i(i=1,2 )1k 11m 112ik 21有:1“ (i)1時(shí)，1k2(k1k2)m1 i2當(dāng)2511.2029 10時(shí)，11(i)k21(k1 k2)m12i24026203(2)22(k2k3)m2 i(i=1,2)k239767051.0181501 .202910 5當(dāng) 20.0099 105 時(shí),(i)1(k1k 2k2) m23976705則模態(tài)為:40262031000.009910 51.0126（1）1.01811.01261四、減振設(shè)計(jì)1、減振設(shè)計(jì)方案（以文字、圖和公式形式）電磁式振

14、動(dòng)給料機(jī)是利用電磁激振力激起主振質(zhì)量的振動(dòng)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)給料。采取被動(dòng)隔振措施對(duì)降低振動(dòng)傳遞率有較好的效果，但卻使振動(dòng)給料機(jī)的工作效率降低了；同時(shí)使電磁式振動(dòng)給料機(jī)的共振頻率發(fā)生了偏移。為提高工作效率，電磁式振動(dòng)給料機(jī)通常工作在共振區(qū)附近，因而會(huì)引起機(jī)器的其它部分或周圍的其它儀器設(shè)備產(chǎn)生較大的振動(dòng) 進(jìn)而產(chǎn)生大的噪聲，通常的解決辦法是采用隔振裝置，通過(guò)合理地選擇振動(dòng)系統(tǒng)（包括主振 系統(tǒng)和隔振系統(tǒng)）的有關(guān)參數(shù)，使主振系統(tǒng)傳遞的振動(dòng)盡可能被隔振系統(tǒng)吸收 ，從而減小傳 遞到基礎(chǔ)上的振動(dòng)，以減少振動(dòng)對(duì)其它工作機(jī)械的影響。主動(dòng)隔振技術(shù)的隔振效果要好得多， 特別是對(duì)低頻區(qū)和共振區(qū)振動(dòng)的隔離，主動(dòng)隔振具有明顯的優(yōu)

15、勢(shì)。如效果不佳則采用二次隔 振則會(huì)更好。減振力學(xué)模型圖：由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定理，可以寫出二質(zhì)體的運(yùn)動(dòng)微分方程:m2 X2(Ci(C2C)X1C)X2cx2CX1(k1(k3k2) x1 k2 x2k2)X2 k2 x1F sin tF sin t可寫成：M xC xkxF sin t2F即x 2oX0XM-sin0t有:Xsin(°t)一頻率比，即電磁激振力頻率與系統(tǒng)固有頻率比值。上為對(duì)于周期力波形式的電磁激振力所產(chǎn)生的相對(duì)振幅又和相位差角以及質(zhì)體ml和質(zhì)體m2的絕對(duì)振幅!和2公式可用于分析求解電磁激振力和質(zhì)體振幅之間的關(guān)系。只要底 座的質(zhì)量m和減振彈簧的剛度k,選擇適當(dāng)，可使傳遞的慣性力非常小。五、結(jié)論回想起此次課程設(shè)計(jì)，我感慨甚多，通過(guò)實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了從理論到實(shí)踐再到理論的飛躍。 增強(qiáng)了認(rèn)識(shí)問(wèn)題，分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的能力。在這過(guò)程中我遇到了許多問(wèn)題，讓我懂得了 遇到問(wèn)題要自己先思考，自己去解決，如果自己實(shí)在解決不了怎么去尋求幫助，學(xué)到了很多 在書(shū)本上所沒(méi)有學(xué)到過(guò)的容。提高了自己的實(shí)際動(dòng)手能力和獨(dú)立思考的能力。同時(shí)在設(shè)計(jì)的 過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對(duì)以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通 過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，把以前所學(xué)過(guò)的知識(shí)重新溫故，鞏固了所學(xué)的知識(shí)。雖然本次設(shè)計(jì)中有很多地方都是借鑒別人的，很多地方還都不是很懂，可能由于自身平 時(shí)還不