惯性往复振动机械的系统设计理论及其应用

摘要

为了使惯性往复振动机械获得适宜的动力学特性，使其处在理想的工况下工作，支承刚度必须按照一定的要求进行设计计算；另外，偏重块参数也必须按照一定原则进行设计。但是工程实际中，这些并没有得到满意的解决，以至使该类机械在工作时不能达到满意的效果。 目前，在研究该类振动机械的瞬态过程时，大多采用独立的机械系统模型，虽然能解决一些工程问题，但是模型还不够精确。 本文针对上述不足，通过系统的理论分析，得到如下结论： 1．采用传递函数法求解稳态下的惯性往复振动机械的动力学方程；并通过系统的理论分析，给出了弹性支承刚度的设计依据和偏重参数的计算公式，弥补了工程实际中设计这些参数的不足。 2．建立惯性往复振动机械的多刚体理论力学模型，并应用动力学方程矩阵法推导出该理论力学模型的动力学方程。 3．把电机的状态方程和惯性往复振动机械的动力学方程耦合，建立机电耦合的系统数学模型，提高了模型精度。通过对机电耦合数学模型的数值仿真和仿真结果分析，揭示惯性往复振动机械瞬态过程的实质，研究系统主要参数对系统瞬态特性的影响，给出了对工程实际有指导意义的结论，为惯性往复振动机械瞬态过程的控制提供工程上急需的理论依据。 4．建立了工程实例的多刚体力学模型，应用离散系统动力方程的坐标变换法推导出系统动力学方程，提出了更接近工程实际的水平刚度和铅垂刚度应符合的理论关系式。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1惯性往复振动机械简介

1.2惯性往复振动机械研究现状

1.2.1力学模型

1.2.2筛分理论

1.2.3振动机械运动轨迹

1.2.4振动机械的结构刚强度

1.2.5振动机械的隔振

1.2.6启动过程的控制

1.3本文研究的内容及意义

1.4本章小结

第二章一般往复振动机械弹性支承刚度和激振力的设计

2.1力学模型及其求解

2.2弹性支承刚度的设计

2.2.1激振频率波动对振动体振幅的影响

2.2.2振动体质量波动对振动体振幅的影响

2.2.3隔振效果

2.2.4弹性支承刚度的确定

2.3激振力幅值F的确定

2.4算例

2.5本章小结

第三章惯性往复振动机械支承刚度和偏重参数的设计

3.1力学模型及其求解

3.2支承刚度的设计

3.2.1频率波动对振动体振幅的影响

3.2.2系统质量波动对振动体振幅的影响

3.2.3频率比对隔振效果的影响

3.2.4频率比对偏重参数的影响

3.3支承刚度和偏重参数的确定

3.4算例

3.5本章小结

第四章惯性往复振动机械的多刚体模型

4.1惯性往复振动机械的多刚体模型力学模型的建立

4.2系统动力学方程的建立

4.2.1系统位形坐标与广义坐标的关系

4.2.2系统的主动力(矩)

4.2.3系统动力学方程

4.3系统动力学方程数值仿真与结果分析

4.4本章小结

第五章惯性往复振动机械机电耦合模型和瞬态过程分析

5.1建立机电耦合数学模型

5.2数值计算和结果分析

5.2.1数值计算

5.2.2数值计算结果分析

5.3不同阻尼和电机功率时系统的数值仿真

5.3.1增大系统阻尼的数值仿真

5.3.2提高电机功率时的系统数值仿真

5.4本章小结

第六章工程应用实例

6.1力学模型的建立

6.2动力学方程的建立

6.2.1各刚体的绝对姿态和质心位置与系统广义坐标的关系

6.2.2系统绝对坐标与广义坐标的关系

6.2.3偏重块的主动力(矩)

6.2.4振动体的主动力(矩)

6.2.5系统主动力(矩)阵

6.2.6系统的质量矩阵和惯量矩阵

6.2.7机械系统动力学方程

6.2.8机电耦合的数学模型

6.3弹性支承刚度和偏重参数的设计

6.3.1支承刚度k1和k2范围的确定

6.3.2支承刚度k1和k2关系的确定

6.3.3偏重参数的设计

6.4数值仿真

6.4.1数值结果分析

6.4.2结论

6.5本章小结

第七章全文总结

7.1本文结论

7.2后续研究展望

参考文献

致谢

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