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反共振振动筛的设计与仿真

吴海波  
【摘要】:振动是日常生活中常见的一种运动形式,而振动机械作为一种特殊的机械设备已在工业生产中得到广泛的应用,利用这种机械可以完成许多诸如振动给料和输送等工艺过程。利用反共振理论设计的反共振振动机械具有比传统振动机械更多的优越性,现已成为人们研究的热点。国内外许多学者对反共振的理论和应用进行了不少的研究工作,并设计出了一些反共振振动机械,但在国内还没有被广泛应用,而反共振振动筛产品在国内尚属空白。 反共振振动机械的基本工作原理为,两自由度的振动系统,当激振力的频率达到某一值时,其中一个质体静止,而另一个质体则振动,这就是反共振现象。本文中所设计的反共振振动筛就是利用这一反共振原理,对物料进行筛分,满足实际生产需要。 反共振机械在工作时都存在振幅不稳定的缺点,因此在实际应用前必须进行充分的理论研究和实验验证。本文应用前人理论分析的结论设计了一个反共振振动筛。本设计中,在零件的选择,安装方式的确定等方面,采用了对比分析,择优而定的方法。本设计对振动筛的筛箱结构,筛箱与隔振系统的弹性连接结构等做了一些改变。筛箱与隔振系统的弹性连接结构由金属螺旋弹簧改为板弹簧,弹簧的布置由四处均匀布置改为沿筛箱两侧均匀布置,这样就可以使筛箱的受力更加均匀,另外隔振系统的结构为适应板弹簧的安装需要也作了一些大的改变。同时,本设计对一些运动学参数和动力学参数的选择,都做了详细的计算,对一些重要的零部件都做了强度校核。 可视化设计是现代设计中不可缺少的过程。它可对产品的可制造性、可装配性等进行检验和评价,还可对设备工作过程的功能进行检验和评价。这项工作可以使新产品开发周期缩短、风险降低、投资减少、工效增大。 本设计是基于CAXA软件的二维结构建模设计,同时将结合可视化设计方法对反共振振动筛进行可视化设计。首先,利用最优化方法对整个机械系统进行了参数优化,找出最佳的系统参数。然后,根据得到的系统参数结合可视化设计方法,应用SolidWorks软件对反共振筛的零、部件进行可视化设计、装配,并利用ANSYS有限元分析软件对反共振振动筛的主要工作部分即上、下箱体进行了动态有限元分析。计算机仿真和ANSYS分析结果表明此设计能够达到在反共振点处下质体振幅相对较小、上质体振幅稳定的要求,从理论上验证了应用反共振理论设计的一种反共振振动筛是可行的。


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