力学课程设计报告--电磁振动给料机的振动分析与隔振设计

振动力学课程设计报告 课设题目：电磁振动给料机的振动分析与隔振设计 单 位：理学院 专业/班级：工程力学09- 1 姓 名：闫鲁华 指导教师：于月民 一、前 言1、课题目的或意义 通过对电磁振动给料机的振动分析与隔振设计，进一步了解了电磁振动给料机的振动原理，同时通过对结构进行振动分析或参数设计，进一步巩固和加深振动力学课程中的基本理论知识，初步掌握实际结构中对振动问题分析、计算的步骤和方法，培养了我们将所学的知识与实际问题相结合的方法途径，提高独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力。2、 课题背景： 目前，电磁振动给料装置在工业生产上应用十分广泛。随着科学技术和计算机控制的日益发展，社会生产对电磁振动给料机的效率与自动化控制要求越来越高；随着人们对振动与控制问题认识的深入，也使得提高电磁振动给料机的性能成为可能。 特点：（1）电气控制采用可控硅半波整流线路。可无级调节给料量，可用于自动控制的生产流程中，实现生产自动化。（2）无转动零部件，不需润滑，结构简单，维修方便。（3）物料呈微抛运动，料槽磨损小。（4）采用合金钢板制成的料槽，可适用输送高温、磨损严重及有腐蚀性的物料等。 国内外，生产和使用振动给料机的厂家很多，从起振方式的分类来说，现在主要有三种，即偏心电机、电磁铁和压电陶瓷，其中偏心电机与电磁铁应用比较广泛，压电式的在我国还处在研究阶段并且因其振动幅度不丈，在生产中的应用受到了一定的限制。就控制与安装的方便性来说，电磁铁的要比偏心电机更为方便，因而电磁铁的应用更为广泛。在这次模型中，我们以应用最为广泛的电磁振动给料机作为研究对象。 二、振动（力学）模型建立1、结构（系统）模型简介 由槽体、电磁激振器、主振弹簧与隔振弹簧等组成。工作槽体是由钢板焊接成的槽子，电磁激振器中的铁芯固定在激振器壳体上，衔铁与槽体的联接叉相连接。板弹簧两端用压紧螺钉固定于激振器壳体上，其中部夹紧在联接叉上。这样，槽体、激振器及板弹簧就构成了双质体的主振系统。振动电磁振动给料机电磁线圈的电流是经过单相半波整流的，当线圈接通后在正半周内有电流通过，衔铁与铁芯之间便产生了一脉冲电磁力互相吸引，这时槽体向后运动，激振器的主弹簧发生变形储存了一定的势能，在负半周线圈中无电流通过，电磁力消失，主弹簧释放能量，使衔铁和铁芯朝反方向离槽体向前运动。 电磁振动给料机基本机构如下图所示：简化模型如图：2、系统模型参数、 质体1和质体2的质量；、k3质体1和质体2上弹簧的刚度及两个质体间的弹簧刚度；、 质体1和质体2位移及两个质体的相对位依；w 激振频率。F激振力 三、振动分析1、 振动方程建立 振动微分方程： 2、模态定性分析（1）固有频率： （2）隔振模态： 给料机的隔振频率取2.5-10HZ，可算出隔振弹簧刚度： （3） 主振模态：电磁振动给料机的频率是由电网的频率决定的，对半波整流的电磁振动给料机，其工作频率为50HZ，即电磁振动给料机通常的震动次数每分钟3000次。因为振动机体的质量是由工作要求决定的，可变化的是主振弹簧的刚度k1，为满足工作要求，应取主振刚度为： 3、主振弹簧刚度电磁振动给料机工作频率为50HZ，振动次数每分钟3000次，双质体振动系统，在近共振情况工作下，固有频率为55HZ。在亚共振情况工作下 取质量: 4、 隔振弹簧刚度 电磁振动给料机的隔震固有频率取2.5-10HZ。 5、固有频率 用Matlab计算振动固有频率得 M=50 0; 0 70 M= 50 0 0 70 K=3594058 3483138; 3483138 3638427 K= 3594085 3483138 3483138 3638427 P=inv(M)*K P= 1.0e+004* 4.6723 4.4568 3.0284 32164ev.ed=eig(P)ev= 0.7654 0.68720.5973 0.6872ed=1.0e+005*1.2634 0 0 0.04256、模态定量分析固有频率 模态 当 时 当 时 四、减振设计1、减振设计方案设计后的减振力学图形：此系统为二次隔振系统，即系统为二自由度振动系统。可视为支撑型隔振方式，可以在原来的基础上将传给基础的动载荷显著减小，使基础更加安全。其解为 二次隔振系统隔振参数：隔振系数：已知两固有频率和，采用以下符号：两固有频率可写为为了使振动机体工作时的振幅受阻尼的影响较小，建议两固有频率和不大于工作频率的0.7倍，即 和0.7或1.4即1.4弹簧刚度之比可表示为它们的承载质量和之比的函数：，令，代入固有频率中， 根据或来选取值，即可求出振幅，进而知道传给基础的动载荷。 五、结 论课程设计终于自己的努力下完成了，虽然这几天非常累，我知道这次课程设计做的还不够好，在此次设计过程中，遇到了很多困难，发现自己掌握的知识还不够牢靠，在今后的学习当中，一定把基础知识掌握的更好。经过这次设计，思考方式和动手都得到了锻炼，同时巩固了AutoCAD画图软件的使用方法，并熟悉掌握了matlab的使用。从实践中，不仅巩固了以前所学的专业知识，而且还学到了课堂上学不到的知识，遇到不懂得地方查阅书籍、问同学，却是学到了很多东西。懂得了理论与实践的重要性,只有理论是纸上谈兵,没有什么作用,只有与实践结合起来,从理论中得结果,从实践中得体会,这样才能提高自己的思考与动手能力。此次课程设计的顺利完成，非常感谢老师和同学的帮助，使我遇到的困难都一一攻破。设计过程中还存在问题，望老师批评指正。 参考文献：振动力学 刘延柱 陈文良 陈立群 高等教育出版社 振动机械的理论与动态设计方法 闻邦椿 刘淑英 等 机械工业出版社Matlab软件程序设计与应用 主编：刘卫国 高等教育出版社