沥青搅拌设备振动筛的动力学分析及优化设计

摘要

振动筛作为公路建设中的关键设备，其生产率、筛分效率和工作寿命的高低都对公路施工有着重要的影响，因而受到人们的普遍关注。经过实际调研与试验发现，振动筛常常因结构不合理而出现筛分效率低、使用寿命短等问题。本文以4000型沥青搅拌设备振动筛为研究对象，建立了其详细的动力学模型，对其开展了动力学分析、有限元仿真及参数优化。
　　本文建立了振动筛的三维模型，并结合实体模型详细分析了振动筛的结构。采用牛顿法建立了振动筛系统的动力学模型，求解获得了筛箱和各激振器的振动幅值和运动规律。在此基础上探究了振动筛的筛箱主振幅与支撑弹簧刚度、激振频率、筛面倾角等参数之间的作用关系，为新型振动筛的设计提供了参考依据。完成了筛箱系统的有限元模态仿真，分析其模态振型和固有频率，得到该振动筛的工作频率远离其固有频率，不会发生共振。通过对筛箱系统的瞬态动力学分析，得到其等效应力分布云图，经计算结构满足强度要求。观察某一节点的y向应力-时间曲线，发现节点在简谐力的作用下，其应力随时间做周期变化。提出一种新的振动筛优化模型，利用序列二次规划（SQP）法对模型求解得到最优值，综合实现了振动筛质量较轻、单位功率的生产量较高及振动强度较大的优化目标。有限元校核优化结果，发现优化后的振动筛满足强度要求且不会出现共振。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 振动筛的国内外研究现状

1.3 振动筛分设备的发展方向

1.4 研究内容和技术路线

第二章 沥青搅拌设备振动筛系统的动力学建模

2.1 沥青搅拌设备振动筛的工作原理

2.2 振动筛主要部件的选型

2.3 振动筛系统中筛箱动力学模型的建立

2.4 振动筛系统中各激振器动力学模型的建立

2.5 本章小结

第三章 振动筛系统动力学求解及参数研究

3.1 振动筛系统动力学模型的具体参数计算

3.2 振动筛系统动力学模型求解

3.3 振动参数对筛箱主振幅的影响规律研究

3.4 本章小结

第四章 沥青搅拌设备振动筛筛箱系统的有限元分析

4.1 有限元法概述及软件介绍

4.2 振动筛筛箱系统有限元模型的建立

4.3 振动筛筛箱系统的模态分析

4.4 振动筛筛箱的瞬态动力学分析

4.5 本章小结

第五章 沥青搅拌设备振动筛结构的参数优化

5.1 沥青搅拌设备振动筛的优化模型

5.2 优化设计算法及程序

5.3 优化结果分析与校核

5.4 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢