振动力学课程设计报告-(2) 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
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1、课题目的或意义
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，培养和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：
1、结构：本设计中，料槽底板采用16mm厚钢板焊接而成，再用筋板加强。
料槽衬板采用20mm厚钢板。
料槽材料全部采用镇静钢，能承受工作过程中由于振动产生的交变载荷，焊缝不易开裂。
2、工程应用前景：振动给料机用于把物料从贮料仓或其它贮料设备中均匀或定量的供给到受料设备中，是实行流水作业自动化的必备设备分敞开型和封闭型两种，本设计中电磁振动给料为双质体系统，结构简单，操作方便，不需润化，耗电量小；可以均匀地调节给料量为了减小惯性力，在保证强度和刚度的前提下, 应尽可能减轻振动槽体的质量。
从而使其在实际工程应用中会有非常广泛的前景。
二、振动（力学）模型建立
1、结构（系统）模型简介
k4、C4分别为尼龙连接板得等效刚度和阻尼。
g为偏心块质量，m为给料槽体质量，m2激振器的振动质量。
m R —输送槽体（包括激振器）的质量，1500kg ;即g m 叫
m G —槽内物料的结合质量。
在实际中系统为离散的，而建立模型后将质量进行集中从而该系统可视为为连续系统，通过上网搜索资料以及书中知识总结并设计出如上所示电磁振动给料机力学模型，其组成为料槽、电磁激振器、减振器、电源控制箱等组成。
2、系统模型参数
（包括系统所必需的几何、质量、等效刚、激励等）
r.
根据实际应用情况假设个几何参数为：
外形尺寸(长x宽x高)：4057 x 2100 x 1730mm
h=390mm l2=1140mm l3=650mm
质量参数：
m m R m G 1500 1875 3375kg
587Kg m
1 456Kg m
2
457Kg
5 2 5 4
等效刚度：由公式得k e K°N(1 c)(k - 2 9 4)
k1 =875641N/m
k2 =854213N/m k3 =2126284N/m k4 =458256 N/m 激振力矩阵:
—叫3 sineol
一cos cot
sin(/?-cot}
心L cos(刃一c刃)”
三、振动分析
1、振动方程建立
由于系统做微抛物运动，因此系统有两个自由度，所以其振动微分方程如下:
M X&C X& KX F
其中
?H0+ w1+ m.
(m0十w2)cos p
⑴丄一(叫+ ^^JAJsin 0
［腮£_(叫 + 叫)A］sin0
⑷代一(叫+蚀)：］COS 0
(wi0 + 叫儿$in(0_0)
丿］+厶+加瓷+ (
叫4叫)V
q 十£??00(q +t*2 )/3
0A十q()
c=
00G+G
叫+ m}■+叫
-(m-,十0
［门也一(叫+叫儿］cxO
(m(l 4 »K)COS/?一(r/i0+ ?/h) sin
胡 c + m2
.(q +q)《0c J\+(q +G)
0 0 +R
K
0 0
振 据 数 法 系 统 度 根 影 响 系 得 出
刚 可 主 0
0 0
0 0
0 0
带
（見+竝
JA
K
K
（枕+枕
片
J\——给料槽体绕其质心的转动惯量; 1
>
几一一激振器绕莫质心的转动惯量
亠 。
2、模态定性分析
（并对固有频率、隔振模态和主振动模态进行理论分析；）
并可以确定主振刚度仅与减震弹簧有关。
系统固有频率 0
由公式
K M =0求出，所以系统的固有频率和对应的模态完全由系统的物理参数矩阵
K 和M 确定，为系统的固有特性。
3、主振弹簧刚度
该给料机正常工作时与不工作是改变量只有 叫（槽内物料的结合质量） 即料槽内是否有物料。
而主振弹簧固有频率则与仅与减震弹簧有关，所以仍由
傀+QA 砧一爲為 £ +恩
0 k x Jl + 钾;十
kJ ；
0 (k lx +k^)l 3
心4
ky
0 kJ ； +kj; + k 2Jl +
0 0
o 心丿；十& J\ +抵存+血丿;
血+抵儿心/厂&丿2
血+抵）4 W 厂&丿
入数据即可得出
4、隔振弹簧刚度
隔振弹簧刚度即有k3=2126284N/m k4 =458256 N/m，同时选取固有频率为
7.5Hz
5、固有频率
(选取质量质体1和质体2的质量，运用Matlab计算振动固有频率)
质体1和质体2即m R 1500kg m G 1875kg
1.给料机自由振动的固有频率为
n1< n2且n1为第一阶固有频率，n2为第二阶固有频率。
由式|K M|=0 求得：n1 = 139.8 n2 = 168.5
(K i2M)A(i) 0，再由K、M 可算出主振模态：
0.0018
150.12
2.阻尼矩阵不允许忽略非对角元素，略去动力学方程的激励项，讨论有阻尼多自由系统的自由振动，得到
M X&C X& KX 0 (1)
x= © e 兀(2)
(2)应用MATLAB 软件求方程M Z c Z KZ P( t)的通解, 及固有频率0=25.1
6、模态定量分析1）从频率上来看，前4阶模态频率相互间间隔较小，外部激励的频率可能同时
与几阶频率接近，双质体给料机容易发生振动的叠加。
2）双质体给料机的额定工作频率为16.25Hz ,与第五阶固有频率19.153Hz的比值为0.848，在0.75〜1.3的范围之内，可以判定该双质体给料机在近共振
状态下工作，这也与动力学参数计算中选取的主振系统的频率比z0 = 0.8
符。
3）从前九阶振型来看，只有当固有频率为10.062Hz、22.467Hz时，给料槽体
和电机座才出现明显变形。
尼龙板、主振弹簧和隔振弹簧的明显变形在各振型中出现比较多，这是因为其刚度较小所致。
四、减振设计
1、减振设计方案
首先通过在给料机主振部件座加入隔振弹簧、尼龙垫等进行减震，再在料槽上加隔振弹簧减震。
弹簧、尼龙垫的刚度通过计算及实际需要给定。
五、结论
本次课程设计总结、收获或体会
通过查资料结合实际情况使我们了解到电磁振动给料机工作原理及工作原理，两周的课程设计让我感到忙绿而充实，同时在做课程设计的过程中，我查阅了很多的相关资料。
这让我充分地复习并消化了振动力学的知识。
拓宽了见识也了解到振动在实际生活中有很大的应用，虽然很多时候振动是有害的，但我们也可以利用振动去做很多事情。
这让我对以后力学的学习更加有信心。
参考文献：
1）《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；2）《Matlab基础及数学软件》
3）其他相关资料。