振動力學課程設計報告

1、振動力學課程設計報告 課設題目： 單 位： 專業(yè)/班級： 姓 名： 指導教師： 2011年12月22日一、前 言1、課題目的或意義振動力學課程設計是以培養(yǎng)我們綜合運用所學知識解決實際問題為目的，通過實踐，實現了從理論到實踐再到理論的飛躍。增強了認識問題，分析問題，解決問題的能力。帶著理論知識真正用到實踐中，在實踐中鞏固理論并發(fā)現不足，從而更好的提高專業(yè)素養(yǎng)。為認識社會，了解社會，步入社會打下了良好的基礎。通過對GZ電磁振動給料機的振動分析與減振設計，了解機械振動的原理，鞏固所學振動力學基本知識，通過分析問題，建立振動模型，在通過軟件計算，培養(yǎng)了我們獨立分析問題和運用所學理論知識解決問題的能力。

2、2、課題背景：隨著科學技術發(fā)展的日新月異，電磁振動給料機已經成為當今工程應用中空前活躍的領域，在生活中可以說是使用的廣泛，因此掌握電磁振動給料機技術是很有必要的和重要的。GZ系列電磁振動給料機廣泛應用于礦山、冶金、煤炭、建材、輕工、化工、電力、機械、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。特別適用于自動配料、定量包裝、給料精度要求高的場合。例如，向帶式輸送機、斗式提升機，篩分設備等給料；向破碎機、粉碎機等喂料，以及用于自動配料，定量包裝等，并可用于自動控制的流程中，實現生產流程的自動化。GZ電磁振動給料機的工作原理：GZ電磁振動給料機的給

3、料過程是利用電磁振動器驅動給料槽沿傾斜方向做直線往復運動來實現的,當給料機振動的速度垂直分量大于策略加速度時,槽中的物料將被拋起,并按照拋物線的軌跡向前進行跳躍運動,拋起和下落在1/50秒內完成,料槽每振動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次的頻率往復振動,物料相應地被連續(xù)拋起向前移動以達到給料目的。GZ系列電磁振動給料機主要用途:電磁振動給料機廣泛使用在冶金、煤炭、電子、機械、化工、建材、輕工、糧食等行業(yè)中，在生產流程中，用于把塊狀、顆粒狀、粉狀物料從貯料倉或漏斗中定量、均勻、連續(xù)地給到受料裝置中去。GZ系列電磁振動給料機主要特點：1.可無級調節(jié)給料量，可用于自動控制

4、的生產流程中，實現生產自動化。2.無轉動零部件，不需潤滑，結構簡單，維修方便。3.物料呈微拋運動，料槽磨損小。4.采用合金鋼板制成的料槽，可使用輸送高溫、磨損嚴重及有腐蝕性的物料。 5.由于給料槽中的物料在給料過程中連續(xù)地被拋起，并按拋物線的軌跡向前進行跳躍運動，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系列電磁振動給料機產品概述:二、振動（力學）模型建立1、結構（系統(tǒng)）模型簡介此系統(tǒng)為連續(xù)體的彈簧式電磁振動給料機，它由槽體、電磁激振器、主彈簧、隔振彈簧組成。電磁振動給料機的激振器電磁線圈的電流是經過單相半波整流的，當線圈接通后

5、在正半周內有電流通過，銜鐵與鐵芯之間便產生了一脈沖電磁力互相吸引，這時槽體向后運動，激振器的主彈簧發(fā)生變形儲存了一定的勢能，在負半周線圈中無電流通過，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動，于是電磁振動給料機以交流電源的頻率作每分鐘3000次的往復振動，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)不斷地向前運動。調節(jié)整流電壓的高低，即可控制電磁振動給料機的送料量。給料機采用可控硅整流供電。改變可控硅的導通角，即可控制輸出電壓的高低。根據使用條件，可取不同信號來控制可控硅導通角的大小以達到自動定量送料的目的。GZ電磁振動給料機是利用電磁的

6、方法使給料斗以振動，使料（一般是屬于顆粒狀的）單向運動，以達到均勻給料的目的。給料的速度應和使用達到相對平衡。為此就需要對給料速度進行調節(jié)?？刂破骼镉锌煽毓瑁须娢黄骺烧{：調整電位器，就是調整電阻，在電路中調整了可控硅的導通角，也就是調整了供給電磁鐵的電流，使振動的大小得到調節(jié)，從而調節(jié)了給料的速度。電磁振蕩是電磁場，彈簧振子是機械振動，他們物理學基礎上的共同性包含兩點：1.運動剛好都是諧振動微分方程2.滿足類似的邊界條件：彈簧振子速度到兩端就為0，電場在諧振腔的金屬表面只存在垂直方向的分量，其他方向為0。GZ系列電磁振動給料機結構簡圖如下：項目 型號給料能力（t/h）物體最大允許粒數(mm)

7、功率(w)電壓(v)電流(a)雙振幅(mm)間隙(mm)總重(kg)G751.9-2.275GZ210601502202.31.751.9-2.2155GZ325702002203.81.751.9-2.2225GZ45010045022071.751.9-2.2460GZ510015065022010.61.751.9-2.2656主要技術參數：電磁振動給料機是一個在交變電磁力作用下作穩(wěn)態(tài)運動的振動系統(tǒng)。其力學模型可簡化為一個單自由度的彈簧一一質量系統(tǒng)，系統(tǒng)的剛度、質量和激勵力的頻率、幅值及波形都對系統(tǒng)的運動輸出有影響。目前電磁振動給料機的振動激勵力主要是通過對電磁

8、鐵施加經過半波整流的50Hz交流電而獲得，激勵力的幅度通過調節(jié)電壓來控制，而工作頻率及波形是不可調節(jié)的。電磁振動給料機力學模型圖2、系統(tǒng)模型參數質體1的質量質體2的質量 k k3 質體1和質體2上的彈簧剛度以及兩質間的彈簧剛度x x x 質體1和質體2的位移以及兩質體的相對位移 激振頻率F 激振力 三、振動分析1、振動方程建立 由剛度影響系數的定義直接計算剛度矩陣得出： K = = 又可得質量矩陣為： M = = 2 激勵力為： Q = 由M + K x = Q得動力學方程為： + = 2、模態(tài)定性分析 (1)固有頻率 由 得系統(tǒng)的本征方程為 = = 0 展開得：解得固有頻率為： 3、主振彈簧

9、剛度（根據工作情況選?。╇姶耪駝咏o料機的工作頻率是固定的，對于半波整流的電磁振動給料機，其工作頻率為 50 Hz,在亞共振狀態(tài)下，固有頻率為55 Hz, 電磁振動給料機的振動次數為3000次/分。由于振動機體的質量由工作性質決定，和為已知，主振彈簧剛度可以變化，則：可取 = 50 kg = 100kg =55 Hz , 代入得：kN/m4、隔振彈簧剛度電磁振動給料機隔振的固有頻率在2.5-10Hz之間，即150600次之間，取= 5 Hz,由下式可計算出隔振彈簧剛度： 則= kN/m 由;得: kN/m kN/m5、固有頻率（選取質量質體1和質體2的質量，運用Matlab計算振動固有頻率）代入

10、,的值得：M = K =運用matlab軟件計算系統(tǒng)振動固有頻率如下： >> M=50,0;0,100M = 50 0 0 100>> K=4026003 -3976705;-3976705 4075301K = 4026003 -3976705 -3976705 4075301>> P=inv(M)*KP = 1.0e+004 * 8.0520 -7.9534 -3.9767 4.0753>> ev,ed=eig(P)ev = 0.8944 0.7071 -0.4472 0.7071ed = 1.0e+005 * 1.2029 0 0 0.00

11、996、模態(tài)定量分析固有頻率： 模態(tài) = 0 （i=1,2） 有：時， （i=1,2）當時， 當時， 則模態(tài)為： 四、減振設計1、減振設計方案（以文字、圖和公式形式）電磁式振動給料機是利用電磁激振力激起主振質量的振動來進行自動給料。采取被動隔振措施對降低振動傳遞率有較好的效果, 但卻使振動給料機的工作效率降低了；同時使電磁式振動給料機的共振頻率發(fā)生了偏移。為提高工作效率, 電磁式振動給料機通常工作在共振區(qū)附近, 因而會引起機器的其它部分或周圍的其它儀器設備產生較大的振動, 進而產生大的噪聲, 通常的解決辦法是采用隔振裝置, 通過合理地選擇振動系統(tǒng)( 包括主振系統(tǒng)和隔振系統(tǒng)) 的有關參數, 使主

12、振系統(tǒng)傳遞的振動盡可能被隔振系統(tǒng)吸收, 從而減小傳遞到基礎上的振動, 以減少振動對其它工作機械的影響。主動隔振技術的隔振效果要好得多, 特別是對低頻區(qū)和共振區(qū)振動的隔離, 主動隔振具有明顯的優(yōu)勢。如效果不佳則采用二次隔振則會更好。減振力學模型圖：由牛頓第二運動定理，可以寫出二質體的運動微分方程：可寫成： 即 有： 一一頻率比，即電磁激振力頻率與系統(tǒng)固有頻率比值。上為對于周期力波形式的電磁激振力所產生的相對振幅又和相位差角以及質體m1和質體m2的絕對振幅和公式可用于分析求解電磁激振力和質體振幅之間的關系。只要底座的質量m、和減振彈簧的剛度k,選擇適當，可使傳遞的慣性力非常小。五、結 論回想起此次

13、課程設計，我感慨甚多，通過實踐，實現了從理論到實踐再到理論的飛躍。增強了認識問題，分析問題，解決問題的能力。在這過程中我遇到了許多問題，讓我懂得了遇到問題要自己先思考，自己去解決，如果自己實在解決不了怎么去尋求幫助，學到了很多在書本上所沒有學到過的內容。提高了自己的實際動手能力和獨立思考的能力。同時在設計的過程中發(fā)現了自己的不足之處，對以前所學過的知識理解得不夠深刻，掌握得不夠牢固，通過這次課程設計，把以前所學過的知識重新溫故，鞏固了所學的知識。雖然本次設計中有很多地方都是借鑒別人的，很多地方還都不是很懂，可能由于自身平時還不夠認真謙虛，在以后的學習中我一定會認真務實，勤奮努力。發(fā)現不足，擬補不足。只要我們肯動手動腦，肯花功夫鉆研就會一定會有收獲。在設計中幫助我更好的熟悉了Word