振動機械的理論與動態(tài)設計方法
內 容 簡 介
本書著重敘述振動機械的工作理論與動態(tài)設汁方法。書中扼要介紹振動機械的用途、類型、工作原理及其典型構造，較系統(tǒng)地敘述振動機械的工藝過程的理淪及工藝參數的設計與計算方法．振動機械振動系統(tǒng)參數的 計算與頻率比的選擇方法，雙電動機或多電動機驅動的振動機械振動同步和控制同步的理論，線性和非線性振動機械(其中包括慣性式振動機、彈性連桿式振動機和電磁式振動機等)動力學參數的汁算方法，振動機械及具零部件的動態(tài)設計的理論與方法等，書中還舉出了若干計算實例.
本書可作為工程類專業(yè)的大專院校的學生及研究生學習和參考，還可供科研院所的科技人員參考。
前 言
振動機械是20世紀后半期得到迅速發(fā)展的一類機械，它是利用振動原理來完成各種工藝過程的機械設備。目前這類機械已廣泛應用于工農業(yè)生產及國防建設等各個部門，例如采礦、冶金、煤炭、石油化工、機械、電力、水利、土木、建筑、建材、鐵路、公路交通、輕工、食品和谷物加工、農田耕作、作物收割等。在人類日常生活等許多方面也有廣泛應用。這類機械可有效完成許多工藝過程，例如給料、上料、輸送、篩分、布料、烘干、冷卻、脫水、選分、破碎、粉磨、光飾、 落砂、成型、整形、振搗、夯土、壓路、攤鋪、鉆挖、裝載、振倉、犁土、沉樁、拔樁、清理、捆綁、采油、時效、切削、檢樁、檢測、勘探、測試及診斷等。隨著我國經濟建設和科學研究事業(yè)的進一步發(fā)展，新用途的振動機械將會不斷涌現，在各個部門的使用也將日益增多，并將發(fā)揮越來越重要的作用。為了使這類機械獲得更有效的使用和促進其進一步的發(fā)展，對它們的工作理論與設計計算方法進行較系統(tǒng)和較詳細的敘述是十分必要的，特別是隨著現代科學技術，諸如非線性動力學理論與方法、現代設計理論與方法和計算機技術的迅速發(fā)展，應用最新的科學技術，對振動機械進行全面和系統(tǒng)的動態(tài)設計，是保證該類機械可靠和有效運行的重要措施和必要手段。
本書是在聞邦椿、劉風翹所著《振動機械的理論及應用》一書的基礎上，補充了若干新的內容，與劉樹英、何勒共同編寫而成。作者在總結自己多年來在振動機械的理論研究和試驗研究，以及研制多種新型振動機械所積累的實際經驗的基礎上， 吸取了國內外科技工作者在這一領域所取得的最新重要研究成果，以及有關參考文獻中所介紹的振動機械設計理論和方法。書中對振動機械的工作理論進行了較詳細的敘述，例如物料滑行和拋擲運動的理論和篩分過程的理論、振動機械振動系統(tǒng)等效質量和等效阻尼的計算理論與方法、振動機械的隔振模態(tài)與主振動模態(tài)及彈簧剛度的設計計算方法、振動機械二次隔振的理論與計算方法、雙電動機或多電動機驅動的振動機械的振動同步和控制同步的理論和方法、振動機械振動系統(tǒng)動力學理論與動力學參數的計算方法、振動機械及其主要零部件的動態(tài)設計方法等，并提出了若干新的見解和看法，舉出一些計算實例.
在編寫本書的過程中，我們得到了東北大學機械電子工程研究所及有關兄弟單位同志們的支持，還得到研究生李振平和張靜等同學的大力協助，在此一并向他們致以衷心的感謝。本書可能存在一些不妥之處甚至有錯誤，請廣大讀者予于指正。
聞邦椿
2001年2月于沈陽
目 錄
前 言
本書常用符號
第1章 振動機械的用途、分類、工作原理及構造-------------------------1
1．1 振動機械的用途與分類--------------------------------------1
I．1．1 振動機械的組成-----------------------------------------1
1．1．2 振動機械的用途-----------------------------------------1
1．1．3 振動機械的分類-----------------------------------------2
1．2 慣性振動機械的工作原理與構造------------------------------4
1．2．1 慣性激振器的形式---------------------------------------4
1．2．2 線性或近似線性的非共振類慣性振動機械-------------------5
1．2．3 線性或近似線性的近共振類慣性振動機械------------------13
1．2．4 非線性慣性振動機械------------------------------------14
1．2．5 沖擊式慣性振動機械------------------------------------17
1.3 彈性連桿式振動機械的工：作原理與構造----------------------19
1．3．1 單質體彈性連桿式振動機械------------------------------19
1．3．2 雙質體彈性連桿式振動機械------------------------------20
1．4 電磁式振動機械的工作原理與構造---------------------------22
1．4．1 電磁式倉壁振動器--------------------------------------22
1．4．2 電磁式振動給料機--------------------------------------22
1．5 液壓式振動機械的工作原理與構造---------------------------24
1．5．1 液壓式激振器的類型------------------------------------24
1．5．2 液壓式振動機械的典型構造------------------------------26
第2章 振動機械工藝過程的理淪及設計計算----------------------------27
2．1 直線運動振動機械物料運動的理論及工藝參數計算-------------27
2．1．1 物料滑行運動的理論------------------------------------27
2．1．2 物料拋擲運動的理淪------------------------------------35
2．1．3 物料運動狀態(tài)與運動學參數的選擇------------------------40
2．1．4 實際輸送速度與生產率的汁算----------------------------43
2．1．5 計算實例----------------------------------------------47
2．2 圓運動和橢圓運動振動機械物料運動的理論及工藝參數計算-----49
2．2．1 振動工作面的位移、速度和加速度------------------------49
2．2．2 物料滑行運動的理淪------------------------------------50
2．2．3 物料拋擲運動的理淪------------------------------------54
2．3 非諧和振動機械物料運動的基本特征-------------------------58
2．3．1 正向和反向滑動的初始條件------------------------------58
2．3．2 正向和反向滑動的終止條件------------------------------59
2．3．3 物料的平均速度的汁算----------------------------------59
2．4 物料篩分過程的概率理論-----------------------------------60
2．4．1 物料顆粒每次跳動的透篩概率----------------------------60
2．4．2 下落傾角及物料在整個篩長上的跳動次數------------------63
2，4．3 普通振動篩物料透篩總概率的計算------------------------64
2．4．4 多層篩畫的概率篩物料透篩總概率的計算------------------64
2．5 振動機械工藝過程的動力學理論-----------------------------68
第3章 振動機械的振動質量、系統(tǒng)阻尼和彈簧剛度的設計與計算----------71
3．1 物料作滑行運動時結合質量與當量阻尼的計算-----------------71
3．1．1 考慮物料非線性作用力時振動機械的振動方程--------------71
3．1．2 振動方程的一次近似解及物料的結合系數與阻力系數--------72
3．1．3 物料結合系數與阻力系數的計算--------------------------74
2．1．4 物料的非線性作用力引起的高次諧波振動------------------76
3．2 物料作拋擲運動時結合質量與當量阻尼的計算-----------------77
3．2．1 考慮物料非線性作用力時振動機械的振動方程--------------77
3．2．2 振動方程的一次近似解及物料的結合系數與阻力系數--------78
3．2．3 物料結合系數與阻力系數的汁算結果與實驗結果------------81
3．3 振動機械彈性元件的結合質量的計算-------------------------84
3．3．1 板彈簧的結合質量計算----------------------------------84
3．3．2 圓柱螺旋彈簧的結合質量計算----------------------------86
3．3．3 剪切橡膠彈簧的結合質量汁算----------------------------87
3．4 振動機械振動系統(tǒng)的等效阻尼及所消耗功率的計算-------------88
3．5 振動機械的隔振理論及隔振彈簧剛度的計算-------------------90
3．5．1 非共振振動機械的兩種常用的隔振方案--------------------90
3．5．2 振動機械隔振效果的計算--------------------------------91
3．5．3 一次隔振系統(tǒng)隔振參數的計算----------------------------91
3．5．4 二次隔振系統(tǒng)隔振參數的計算----------------------------93
3．6 近共振振動機械主振系統(tǒng)頻率比的選擇及彈簧剛度的計算-------96
3．6．1 共振的利用及減少激振力的動力學方法--------------------96
3．6．2 振幅穩(wěn)定性和頻率比的關系及加強振幅穩(wěn)定性的措施--------97
3．6．3 頻率比的選取及主振彈簧剛度的計算----------------------99
3．7 振動機械的隔振模態(tài)與主振動模態(tài)及主振動響應--------------100
第4章 雙電動機與多電動機驅動的振動機械8的同步理論----------------103
4．1 雙電動機驅動平面運動慣性振動機械的振動同步--------------104
4．1．1 平面單質體同向回轉自同步振動機械的同步理論-----------104
4．1．2 平面單質體反向回轉自同步振動機械的同步理論-----------110
4．1．3 平面單質體自同步振動機械同步狀態(tài)的計算---------------113
4．1．4 自同步振動機械的同步性試驗的若干結果-----------------115
4．2 雙電動機驅動空間運動慣性振動機械的振動同步--------------116
4．3 彈性連桿式振動機械的振動同步----------------------------122
4．3．1 雙激振器驅動彈性連桿式與電磁式振動機械的振動同步-----122
4．3．2 彈性連桿式振動機械在機電耦合情況下的振動同步---------124
4．4 雙電動機或多電動機驅動的振動機械的控制同步--------------127
4．4．1 雙電動機驅動的機械系統(tǒng)的變結構控制同步---------------127
4．4．2 平面單質體同向回轉自同步振動機械相位差的模糊監(jiān)督控制-127
4．5 多電動機驅動的振動機械的復合同步------------------------129
第5章 慣性式振動機械的動力學參數的設計與計算---------------------132
5．1 非共振單軸式慣性振動機械的動力學參數--------------------132
5．1．1 平面運動單軸慣性振動機械的動力學---------------------132
5．1．2 空間運動單軸慣性振動機械的動力學---------------------136
5．2 非共振雙軸式慣性振動機械的動力學參數--------------------139
5．2．1 平面運動雙軸慣性振動機械的動力學---------------------139
5．2．2 空間運動雙軸慣性振動機械的動力學---------------------142
5．3 非共振多軸式慣性振動機械的動力學參數--------------------143
5．3．1 床面運動的一般規(guī)律-----------------------------------143
5．3．2 當θ2為π/2時的位移、速度和加速度曲線及差動系數的值--144
5．4 線性近共振式慣性振動機械的動力學參數--------------------146
5．4．1 單質體線性近共振振動機械的動力學---------------------146
5．4．2 雙質體線性近共振振動機械的動力學---------------------148
5．5 非線性近共振慣性振動機械的動力學參數--------------------150
5．5．1 軟特性非線性彈簧搖床與振動離心搖床的動力學-----------150
5．5．2 硬特性非線性振動離心脫水機與慣性共振篩的動力學-------155
5．6 沖擊式慣性振動機械的動力學參數--------------------------163
5．7 慣性振動機械動力學參數的計算程序及計算實例--------------165
5．7. 1 動力學參數計算程序-----------------------------------165
5．7．2 動力學參數計算實例-----------------------------------165
5．8 慣性振動機械的調整--------------------------------------168
5．8．1 慣性激振器的調整-------------------------------------168
5．8．2 振動系統(tǒng)的調整---------------------------------------169
5．8．3 主振系統(tǒng)的調整---------------------------------------170
第6章 彈性連桿式振動機械的動力學參數的設計與計算-----------------172
6．1 線性單質體彈性連桿式振動機械的動力學參數----------------172
6．2 線性雙質體彈性連桿式振動機械的動力學參數----------------173
6．2．1 平衡式雙質體彈性連桿振動機械-------------------------174
6．2．2 不平衡式雙質體彈性連桿振動機械-----------------------175
6．3 多質體彈性連桿式振動機械的動力學參數--------------------178
6. 4 非線性彈性連桿式振動機械的動力學參數--------------------180
6．4．1 按二個自由度振動系統(tǒng)的分析---------------------------181
6．4．2 按四個自由度振動系統(tǒng)的分析---------------------------183
6．5 彈性連桿式振動機械的動力學參數的計算程序及計算實例------191
6．5．1 隔振彈簧剛度-----------------------------------------191
6．5．2 振動質體的計算質量與誘導質量-------------------------191
6．5．3 主振固有頻率和頻率比---------------------------------192
6．5．4 連桿彈簧和儲能主振彈簧剛度的選取---------------------192
6．5．5 所需的計算激振力及偏心距-----------------------------193
6．5．6 非線性彈簧的隙幅比與剛度-----------------------------193
6．5．7 電動機的功率-----------------------------------------194
6．5．8 連桿作用力及轉動軸轉矩-------------------------------194
6．5．9 傳給地基的最大動載荷幅值-----------------------------195
6．6 彈性連桿式振動機械的調試--------------------------------195
6．6．1 連桿彈簧壓縮量的調整---------------------------------195
6．6．2 振動輸送機工作點的調整-------------------------------196
第7章 電磁式振動機械的動力學參數的設計與計算---------------------199
7．1 電磁式振動機械的電磁力的基本形式------------------------199
7．2 電磁力為諧波形式的電磁式振動機械的動力學參數------------199
7．2．1 半波整流電振機振幅及相位差角-------------------------202
7．2．2 半波整流加全波整流電振機振幅及相位差角---------------203
7．3 電磁力為非諧波形式的電磁式振動機械的動力學參數----------204
7．3．1 可控半波整流電振機的電磁力及與振幅的關系-------------204
7．3．2 降頻電振機的電磁力及與振幅的關系---------------------206
7．4 彈性力為非線性的電磁式振動機械的動力學參數--------------208
7．4．1 非線性彈簧的類型、主要優(yōu)點及計算特點-----------------208
7．4．2 非線性橡膠彈簧的合成剛度及與預壓量的關系-------------209
7．4．3 用最小平方矩法求彈簧的等效剛度與系統(tǒng)的固有頻率-------210
7．4．4 非線性電振機的工作點及其對振幅穩(wěn)定性的影響-----------211
7．5 電磁式振動機械的動力學參數的計算程序與實例--------------212
7．6 電磁式振動機械過渡過程的分析----------------------------216
7．6．1 頻率比的實驗求法-------------------------------------216
7．6．2 阻尼比的測定與計算-----------------------------------217
7．6．3 能耗系數的測定與計算---------------------------------217
7．6．4 物料結合系數的測定與計算-----------------------------218
7．7 電磁式振動機械的測試------------------------------------218
7．7．1 主振系統(tǒng)的凋整---------------------------------------219
7．7．2 隔振系統(tǒng)的調整---------------------------------------221
7．7．3 電氣系統(tǒng)的調整---------------------------------------221
第8章 電磁式振動機械的電磁參數及控制系統(tǒng)-------------------------222
8．1 電磁式振動機械的勵磁方式--------------------------------222
8．2 電磁式振動機械的電磁激振力------------------------------224
8．2. 1 電磁力基本公式的導出---------------------------------224
8．2．2 電振機的氣隙磁通密度---------------------------------226
8．2．3 電磁鐵的最大磁通密度---------------------------------230
8．2．4 各類電振機的電磁激振力-------------------------------231
8．2．5 最大電磁激振力和主諧波激振力幅-----------------------234
8．3 電磁式振動機械的負載電壓與電流--------------------------236
8．3．1 電振機負載電壓的波形---------------------------------236
3．5．2 電振機電流的平均值與有效值---------------------------237
8．4 電磁式振動機械的功率與功率因數--------------------------240
8．4．1 電振機的功率-----------------------------------------240
8. 4．2 電振機的功率因數-------------------------------------241
8．5 電磁式振動機械的電磁參數計算----------------------------242
8．6 電磁式振動機械的控制------------------------------------248
8．6．1 電振機的控制原理和方法-------------------------------248
8．6．2 電振機的自動控制-------------------------------------252
第9章 振動機械零部件的動態(tài)設計方法-------------------------------254
9．1 振動機械懸掛鋼絲繩的橫向振動及計算----------------------254
9．2 大長度振動輸送機體的彈性彎曲振動及計算------------------259
9．3 共振篩篩框的有限元分析及靜、動強度計算------------------268
9．3．1 共振篩篩框的靜強度計算-------------------------------269
9．3．2 共振篩篩框的動強度計算-------------------------------279
9．4 振動篩篩箱的有限元分析及動強度計算----------------------283
9．4．1 振動篩的動態(tài)特性分析---------------------------------283
9．4．2 振動篩的結構強度分析---------------------------------284
9．5 振動機械彈性元件的計算----------------------------------286
9．5．1 彈性元件(彈簧)的種類和用途---------------------------286
9．5．2 彈性元件的組合剛度-----------------------------------287
9．5．3 螺旋彈簧的剛度與強度計算-----------------------------288
9．5．4 板彈簧的剛度與強度計算-------------------------------290
9．5．5 橡膠彈簧的剛度與強度計算-----------------------------292
第10章 振動機械動態(tài)設計的內容與方法------------------------------301
10．1 振動機械動態(tài)設計的內容---------------------------------301
10．2 振動機械動態(tài)設汁的步驟和方法---------------------------303
10．3 二次隔振自同步式振動篩的動力學建模與動態(tài)特性分析-------307
10．3．1 篩機的運動方程式及其求解----------------------------307
10．3．2 同步性條件和同步狀態(tài)的穩(wěn)定性條件--------------------309
10．3．3 機體各部位的運動軌跡--------------------------------311
10．3．4 計算結果和實驗結果----------------------------------312
10．4 非線性振動離心脫水機的動力學建模與動態(tài)特性分析---------312
10．5 振動壓路機機架結構動態(tài)特性的動力有限元分析-------------317
10．5．1 計算工況的確定--------------------------------------317
10．5．2 機架結構模態(tài)分析------------------------------------319
10．5. 3 機架應力的實驗分析----------------------------------320
10．6 長距離振動輸送機機體動態(tài)特性的傳遞矩陣分析法-----------323
10．6．1 固有頻率的計算--------------------------------------323
10．6．2 固有振型的汁算--------------------------------------326
10．6．3 在簡諧激振力下的穩(wěn)態(tài)響應----------------------------326
10．6. 4 彎曲振動系數的汁算----------------------------------331
10．6．5 設計中彎曲振動的校核--------------------------------331
參考文獻----------------------------------------------------------332
