振動力學(xué)課程設(shè)計報告

1、<p>　　振動力學(xué)課程設(shè)計報告</p><p><b>　　課設(shè)題目： </b></p><p><b>　　單 位：</b></p><p><b>　　專業(yè)/班級：</b></p><p><b>　　姓 名： </b><

2、/p><p><b>　　指導(dǎo)教師： </b></p><p>　　2011年12月22日</p><p><b>　　一、前 言</b></p><p><b>　　1、課題目的或意義</b></p><p>　　振動力學(xué)課程設(shè)計是以培養(yǎng)我們綜合運用所學(xué)知

3、識解決實際問題為目的，通過實踐，實現(xiàn)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(xiàn)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(chǔ)。</p><p>　　通過對GZ電磁振動給料機的振動分析與減振設(shè)計，了解機械振動的原理，鞏固所學(xué)振動力學(xué)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

4、和運用所學(xué)理論知識解決問題的能力。</p><p><b>　　2、課題背景：</b></p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展的日新月異，電磁振動給料機已經(jīng)成為當(dāng)今工程應(yīng)用中空前活躍的領(lǐng)域，在生活中可以說是使用的廣泛，因此掌握電磁振動給料機技術(shù)是很有必要的和重要的。</p><p>　　GZ系列電磁振動給料機廣泛應(yīng)用于礦山、冶金、煤炭、建材、輕工

5、、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(shè)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(xiàn)生產(chǎn)流程的自動化。</p><p>　　GZ電磁振動給料機的工作原理：</p><p>　　

6、GZ電磁振動給料機的給料過程是利用電磁振動器驅(qū)動給料槽沿傾斜方向做直線往復(fù)運動來實現(xiàn)的,當(dāng)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(nèi)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(fù)振動,物料相應(yīng)地被連續(xù)拋起向前移動以達到給料目的。</p><p>　　GZ系列電磁振動給料機主要用途:</p&

7、gt;<p>　　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(chǎn)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。</p><p>　　GZ系列電磁振動給料機主要特點：</p><p>　　1.可無級調(diào)節(jié)給料量，可用于自動控制的生產(chǎn)流程中，實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。</p><p>　

8、　2.無轉(zhuǎn)動零部件，不需潤滑，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。</p><p>　　3.物料呈微拋運動，料槽磨損小。</p><p>　　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。 </p><p>　　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。</p><p>　

9、　6.由于可瞬間改變和啟閉料流，所以給料量有較高的精度。</p><p>　　7.工作效率高，消耗電能少。</p><p>　　GZ系列電磁振動給料機產(chǎn)品概述:</p><p>　　二、振動（力學(xué)）模型建立</p><p>　　1、結(jié)構(gòu)（系統(tǒng)）模型簡介</p><p>　　此系統(tǒng)為連續(xù)體的彈簧式電磁振動給料機，它由槽體

10、、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(jīng)過單相半波整流的，當(dāng)線圈接通后在正半周內(nèi)有電流通過，銜鐵與鐵芯之間便產(chǎn)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(fù)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

11、物料沿拋物線的軌跡連續(xù)不斷地向前運動。調(diào)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(dǎo)通角，即可控制輸出電壓的高低。根據(jù)使用條件，可取不同信號來控制可控硅導(dǎo)通角的大小以達到自動定量送料的目的。</p><p>　　GZ電磁振動給料機是利用電磁的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(yīng)和使用達到相對平衡。為此就需要對給料速

12、度進行調(diào)節(jié)。控制器里有可控硅，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，使振動的大小得到調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)了給料的速度。</p><p>　　電磁振蕩是電磁場，彈簧振子是機械振動，他們物理學(xué)基礎(chǔ)上的共同性包含兩點：</p><p>　　1.運動剛好都是諧振動微分方程</p><p>　　2.滿足類似的邊界條件：彈

13、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。</p><p>　　GZ系列電磁振動給料機結(jié)構(gòu)簡圖如下：</p><p><b>　　主要技術(shù)參數(shù)：</b></p><p>　　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(xué)模型可簡化為一個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

14、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鐵施加經(jīng)過半波整流的50Hz交流電而獲得，激勵力的幅度通過調(diào)節(jié)電壓來控制，而工作頻率及波形是不可調(diào)節(jié)的。</p><p>　　電磁振動給料機力學(xué)模型圖</p><p><b>　　2、系統(tǒng)模型參數(shù)</b></p><p><b>　　—質(zhì)體1的

15、質(zhì)量</b></p><p><b>　　—質(zhì)體2的質(zhì)量</b></p><p>　　k 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</p><p>　　x x x — 質(zhì)體1和質(zhì)體2的位移以及兩質(zhì)體的相對位移</p><p><b>　　— 激振頻率</b>&l

16、t;/p><p><b>　　F — 激振力 </b></p><p><b>　　三、振動分析</b></p><p><b>　　1、振動方程建立 </b></p><p>　　由剛度影響系數(shù)的定義直接計算剛度矩陣得出：</p><p>　　K =

17、 = </p><p><b>　　又可得質(zhì)量矩陣為：</b></p><p>　　M = = 2</p><p><b>　　激勵力為：</b></p><p><b>　　Q = </b></p><p>　　由M + K

18、x = Q得動力學(xué)方程為：</p><p><b>　　+ = </b></p><p><b>　　2、模態(tài)定性分析</b></p><p><b>　　(1)固有頻率</b></p><p>　　由 得系統(tǒng)的本征方程為</p><p><

19、b>　　= = 0</b></p><p><b>　　展開得：</b></p><p>　　解得固有頻率為： </p><p>　　3、主振彈簧剛度（根據(jù)工作情況選?。?lt;/p><p>　　電磁振動給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)

20、下，固有頻率為55 Hz, 電磁振動給料機的振動次數(shù)為3000次/分。由于振動機體的質(zhì)量由工作性質(zhì)決定，和為已知，主振彈簧剛度可以變化，則：</p><p>　　可取 = 50 kg = 100kg ω=55 Hz , 代入得：</p><p><b>　　kN/m</b></p><p><b>　　4、隔振彈簧剛度</

21、b></p><p>　　電磁振動給料機隔振的固有頻率在2.5-10Hz之間，即150—600次之間，取= 5 Hz,由下式可計算出隔振彈簧剛度：</p><p><b>　　則= kN/m</b></p><p><b>　　由;得:</b></p><p><b>　　kN/

22、m</b></p><p><b>　　kN/m</b></p><p>　　5、固有頻率（選取質(zhì)量質(zhì)體1和質(zhì)體2的質(zhì)量，運用Matlab計算振動固有頻率）</p><p><b>　　代入,,,的值得：</b></p><p>　　M = </p><

23、p><b>　　K =</b></p><p>　　運用matlab軟件計算系統(tǒng)振動固有頻率如下：</p><p>　　>> M=[50,0;0,100]</p><p><b>　　M =</b></p><p><b>　　50 0</b><

24、/p><p><b>　　0 100</b></p><p>　　>> K=[4026003 -3976705;-3976705 4075301]</p><p><b>　　K =</b></p><p>　　4026003 -3976705</p><p&g

25、t;　　-3976705 4075301</p><p>　　>> P=inv(M)*K</p><p><b>　　P =</b></p><p>　　1.0e+004 *</p><p>　　8.0520 -7.9534</p><p>　　-3.9767 4.0

26、753</p><p>　　>> [ev,ed]=eig(P)</p><p><b>　　ev =</b></p><p>　　0.8944 0.7071</p><p>　　-0.4472 0.7071</p><p><b>　　ed =</b>

27、;</p><p>　　1.0e+005 *</p><p>　　1.2029 0</p><p>　　0 0.0099</p><p><b>　　6、模態(tài)定量分析</b></p><p><b>　　固有頻率：</b></p><

28、p><b>　　模態(tài) </b></p><p><b>　　= 0</b></p><p><b>　　（i=1,2）</b></p><p><b>　　有：</b></p><p>　　時， （i=1,2）</p><p

29、><b>　　當(dāng)時，</b></p><p><b>　　當(dāng)時，</b></p><p><b>　　則模態(tài)為：</b></p><p><b>　　四、減振設(shè)計</b></p><p>　　1、減振設(shè)計方案（以文字、圖和公式形式）</p>

30、;<p>　　電磁式振動給料機是利用電磁激振力激起主振質(zhì)量的振動來進行自動給料。</p><p>　　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(shè)備產(chǎn)生較大的振動, 進而產(chǎn)生大的噪聲, 通常的解決辦法是采用隔振裝置, 通

31、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(guān)參數(shù), 使主振系統(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(chǔ)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(shù)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。</p><p><b>　　減振力學(xué)模型圖：</b></p><p>

32、　　由牛頓第二運動定理，可以寫出二質(zhì)體的運動微分方程：</p><p><b>　　可寫成： </b></p><p><b>　　即 </b></p><p>　　有： </p><p>　　一一頻率比，即電磁激振力頻率與系統(tǒng)固有頻率比值。</p><p>

33、;　　上為對于周期力波形式的電磁激振力所產(chǎn)生的相對振幅又和相位差角以及質(zhì)體m1和質(zhì)體m2的絕對振幅和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。</p><p><b>　　五、結(jié) 論</b></p><p>　　回想起此次課程設(shè)計，我感慨甚多，通過實踐，實現(xiàn)了從理論到實踐再到理論的飛躍。增

34、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(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的內(nèi)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(shè)計的過程中發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處，對以前所學(xué)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(shè)計，把以前所學(xué)過的知識重新溫故，鞏固了所學(xué)的知識。</p><p>　　雖然本次設(shè)計

35、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(xué)習(xí)中我一定會認真務(wù)實，勤奮努力。發(fā)現(xiàn)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(shè)計中幫助我更好的熟悉了Word、Auto CAD、Matlab的操作。也領(lǐng)悟到了設(shè)計的樂趣所在。</p><p>　　在我的不懈努力下課程設(shè)計終于完成了。在此對各位老師、同學(xué)在此次設(shè)計中對我的幫助表示真誠的謝意。感謝老

36、師給我們這樣一次機會，讓我認識到了自身的不足，謝謝！</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　《振動力學(xué)》 劉延柱 陳文良 陳立群 高等教育出版社</p><p>　　《Matlab軟件程序設(shè)計與應(yīng)用》 主編：劉衛(wèi)國 高等教育出版社</p><p>　　《