惯性往复振动机械结构动力学分析及应用

论文摘要

惯性往复振动机械应用的极为广泛,在许多行业中都有它的身影,例如矿山、冶金、粮食加工、公共交通等。目前对该类机械的设计大多仍然采用经验与简单计算相结合的方法,这样的设计方法适用于小型设备,随着生产的发展、企业规模的扩大,振动设备的大型化、自动化程度越来越高,传统设计方法已经不能满足要求。通过机构动力学和结构动力学分析,对惯性往复振动机械进行动态设计很有必要。本文针对课题中的惯性往复振动机械进行了机构动力学分析方面的总结和结构动力学分析工作,并对结构进行了改进设计,取得了如下成果:1.总结了目前惯性往复振动机械机构动力学方面的研究成果,得到了动载荷的计算方法或确定原则。应用拉格朗日方程建立惯性往复振动机械的数学模型,将数学模型化为状态方程形式,与电机的状态方程构成了机电耦合模型。通过对机电耦合模型进行数值求解,得出了惯性往复振动机械从启动到稳态工作过程中的振动曲线和所受的载荷情况,为进行结构动力学分析奠定了基础。2.建立了典型惯性往复振动机械振动筛的有限元模型,通过对该模型进行模态分析和动力响应分析,得出了结构的前12阶模态和位移、应力及应变的时间历程分布,验证了结构的刚、强度,为进行结构的改进设计提供了依据。3.在结构动力学分析的基础上,通过探求合理的结构形式及选用合适的零件材料,在保证结构刚、强度的前提下,较大的减轻了系统的质量,获得了较好的效果。4.为惯性往复振动机械的动态设计提供了行之有效的途径,同时为相似产品的设计提供了借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 惯性往复振动机械简介
• 1.2 惯性往复振动机械的研究现状
• 1.2.1 惯性往复振动机械工艺过程的理论研究
• 1.2.2 惯性往复振动机械机构动力学研究
• 1.2.3 惯性往复振动机械结构动力学研究
• 1.3 研究内容、目的及意义
• 1.4 本章小结
• 第二章 相关理论与软件
• 2.1 拉格朗日方程
• 2.2 机电耦合
• 2.2.1 机电耦合形式
• 2.2.2 机电耦合系统建模
• 2.3 连续系统分析方法
• 2.3.1 瑞利法
• 2.3.2 瑞利-李兹法
• 2.3.3 传递矩阵法
• 2.3.4 有限元法
• 2.4 相关软件介绍
• 2.4.1 MATLAB
• 2.4.2 ANSYS
• 2.5 本章小结
• 第三章 惯性往复振动机械机构动力学分析
• 3.1 机械系统动力学方程
• 3.1.1 力学模型
• 3.1.2 广义坐标
• 3.1.3 机械系统的动能、势能和广义力
• 3.1.4 机械系统动力学方程
• 3.2 机电耦合方程
• 3.3 动力学参数
• 3.3.1 参振质量
• 3.3.2 支撑刚度
• 3.3.3 系统阻尼
• 3.4 数值仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 惯性往复振动机械结构动力学分析
• 4.1 有限元模型
• 4.1.1 建立实体模型
• 4.1.2 建立有限元模型
• 4.2 模态分析
• 4.3 动力响应分析
• 4.3.1 载荷的确定
• 4.3.2 结果分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结构改进设计
• 5.1 骨架设计
• 5.2 整机设计
• 5.3 动力学分析
• 5.3.1 机构动力学分析
• 5.3.2 结构动力学分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结
• 6.1 本文结论
• 6.2 后续研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历