ZG-200型振动给料机结构设计【3张图/14800字】【优秀机械毕业设计论文】

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ZG-200型振动给料机结构设计【】【优秀机械毕业设计论文】.rar

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关键词：: zg 振动结构设计优秀优良机械毕业设计论文

资源描述：

文档包括:
说明书一份,46页,14800字左右.
任务书一份.
选题、审题表一份.

图纸共3张,如下所示
A2-总装配图.dwg
A2-槽体.dwg
A2-吊挂.dwg

目录
绪论………………………………………………………………………………1
1 ZG系列电机振动给料机的特征概括
1.1用途………………………………………………………………………2
1.2特点………………………………………………………………………2
1.3分类………………………………………………………………………2
1.4主要组成部分……………………………………………………………2
1.5选型说明…………………………………………………………………3
2. 工作原理和结构分析
2.1结构分析…………………………………………………………………4
2.2工作原理…………………………………………………………………4
3. 振动参数的确定
3.1运动学参数………………………………………………………………5
3.1.1振幅A……………………………………………………………5
3.1.2机械指数K………………………………………………………5
3.1.3激振频率 ………………………………………………………6
3.1.4振动方向角 ……………………………………………………6
3.1.5抛掷指数D………………………………………………………6
3.2振幅………………………………………………………………………6
4. 物料在槽体上的运动情况分析
4.1运动分析…………………………………………………………………9
4.2常有振动机的振动参数…………………………………………………11
4.3物料的平均速度…………………………………………………………12
5. 槽体尺寸参数的确定
5.1给料能力与给料槽体尺寸的确定………………………………………14
5.2槽体型式和刚度要求……………………………………………………14
5.2.1槽体的结构………………………………………………………14
5.2.2槽体刚度的计算…………………………………………………15
5.2.3槽体尺寸的确定…………………………………………………19
5.2.4物料的等效参振质量和等效阻尼系数的确定…………………19
6 悬挂设计（弹性元件选取和弹性系统的计算）
6.1弹簧元件的类型和用途…………………………………………………21
6.2弹簧元件的组合刚度……………………………………………………22
6.2.1螺旋弹簧…………………………………………………………23
6.3圆柱形螺旋弹簧的自振频率……………………………………………26
6.3.1未受载荷的自振频率……………………………………………26
6.3.2受载荷的弹簧自振频率…………………………………………26
6.3.3圆柱螺旋弹簧的许用应力………………………………………27
6.3.4螺旋弹簧的校核计算……………………………………………28
6.4设计计算振动给料机的弹簧……………………………………………31
6.4.1振动系统的质量计算……………………………………………31
7 振动电机的选取及其确定
7.1激振力和功率……………………………………………………………35
7.2传动基础的动载荷………………………………………………………36
8 安装、使用及维护条件
8.1安装及调试………………………………………………………………37
8.1.1安装前的准备……………………………………………………37
8.1.2安装………………………………………………………………37
8.1.3试运转……………………………………………………………37
8.2操作使用要点……………………………………………………………38
8.3维护和检修………………………………………………………………38
8.3.1日常维护…………………………………………………………38
8.3.2定期检查…………………………………………………………39
8.3.3修理………………………………………………………………39
9 结束语………………………………………………………………………40
10 致谢…………………………………………………………………………41
11 参考文献……………………………………………………………………42

摘要
ZG系列电机振动给料机是一种新型的运输设备。它广泛应用于矿山、冶金煤炭、火电、耐火、玻璃、建材、轻工、化工、机械，粮食等各行各业中。
本课题主要完成了ZG200型振动给料机的总体设计，包括机械的尺寸设计、机械的主要零件和组成部分在机体结构上的位置设计、激振源的确定及计算、悬挂弹簧的设计和机械结构的动力学分析，包括机械运动学参数的确定、物体在槽体上运动情况的分析、动力学模型的确定等任务。另外本课题还介绍了它的安装使用及维护等技术条件
关键词：振动给料机总体设计动力学分析

Abstract
ZG series of electrical vibration feeder is a new type of transport equipment. It widely used in mining, metallurgy, coal, thermal power, fire-resistant, glass, building materials, light industry, chemical industry, machinery, food, etc. in all walks of life.
The completion of the main topics of vibration feeder ZG200 the overall design,
including the size of mechanical design, mechanical parts and the main component of the body structure on the location of the design, and identify the source of excitation, the design and the hoisting of spring Dynamic Analysis of mechanical structure, including mechanical parameters of kinematics, object in the slot on the movement of an analysis of the situation, the dynamic model of the set tasks. . Also in this issue also introduced its installation and maintenance, and other technical conditions.
Keywords: vibration feeder overall design dynamic analysis

目录
绪论………………………………………………………………………………1
1 ZG系列电机振动给料机的特征概括
1.1用途………………………………………………………………………2
1.2特点………………………………………………………………………2
1.3分类………………………………………………………………………2
1.4主要组成部分……………………………………………………………2
1.5选型说明…………………………………………………………………3
6. 工作原理和结构分析
2.1结构分析…………………………………………………………………4
2.2工作原理…………………………………………………………………4
7. 振动参数的确定
3.1运动学参数………………………………………………………………5
3.1.1振幅A……………………………………………………………5
3.1.2机械指数K………………………………………………………5
3.1.3激振频率 ………………………………………………………6
3.1.4振动方向角 ……………………………………………………6
3.1.5抛掷指数D………………………………………………………6
3.2振幅………………………………………………………………………6
8. 物料在槽体上的运动情况分析
4.1运动分析…………………………………………………………………9
4.2常有振动机的振动参数…………………………………………………11
4.3物料的平均速度…………………………………………………………12
9. 槽体尺寸参数的确定
5.1给料能力与给料槽体尺寸的确定………………………………………14
5.2槽体型式和刚度要求……………………………………………………14
5.2.1槽体的结构………………………………………………………14
5.2.2槽体刚度的计算…………………………………………………15
5.2.3槽体尺寸的确定…………………………………………………19
5.2.4物料的等效参振质量和等效阻尼系数的确定…………………19
6 悬挂设计（弹性元件选取和弹性系统的计算）
6.1弹簧元件的类型和用途…………………………………………………21
6.2弹簧元件的组合刚度……………………………………………………22
6.2.1螺旋弹簧…………………………………………………………23
6.3圆柱形螺旋弹簧的自振频率……………………………………………26
6.3.1未受载荷的自振频率……………………………………………26
6.3.2受载荷的弹簧自振频率…………………………………………26
6.3.3圆柱螺旋弹簧的许用应力………………………………………27
6.3.4螺旋弹簧的校核计算……………………………………………28
6.4设计计算振动给料机的弹簧……………………………………………31
6.4.1振动系统的质量计算……………………………………………31
7 振动电机的选取及其确定
7.1激振力和功率……………………………………………………………35
7.2传动基础的动载荷………………………………………………………36
8 安装、使用及维护条件
8.1安装及调试………………………………………………………………37
8.1.1安装前的准备……………………………………………………37
8.1.2安装………………………………………………………………37
8.1.3试运转……………………………………………………………37
8.2操作使用要点……………………………………………………………38
8.3维护和检修………………………………………………………………38
8.3.1日常维护…………………………………………………………38
8.3.2定期检查…………………………………………………………39
8.3.3修理………………………………………………………………39
9 结束语………………………………………………………………………40
10 致谢…………………………………………………………………………41
11 参考文献……………………………………………………………………42

摘要
ZG系列电机振动给料机是一种新型的运输设备。它广泛应用于矿山、冶金煤炭、火电、耐火、玻璃、建材、轻工、化工、机械，粮食等各行各业中。
本课题主要完成了ZG200型振动给料机的总体设计，包括机械的尺寸设计、机械的主要零件和组成部分在机体结构上的位置设计、激振源的确定及计算、悬挂弹簧的设计和机械结构的动力学分析，包括机械运动学参数的确定、物体在槽体上运动情况的分析、动力学模型的确定等任务。另外本课题还介绍了它的安装使用及维护等技术条件
关键词：振动给料机总体设计动力学分析

ZG-200型振动给料机结构设计

内容简介：: 河南机电高等专科学校毕业设计任务书系部：机电工程系专业：机电一体化技术学生姓名 : 卢金闯学号 : 060212316 设计题目：振动给料机的设计起迄日期 : 2009 年 02 月 23 日 05 月 15 日指导教师 : 付靖 2009 年 02 月 23 日毕业设计任务书 1本毕业设计课题来源及应达到的目的：本设计课题为振动给料机的设计，属实际生产题目。通过此课题的设计，培养学生综合运用所学理论知识，独立分析和解决生产实际问题的能力，培养学生正确的设计思想和科学严谨的工作作风。 2本毕业设计课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：现有某粮库自动装运给料机要求工作能力为每小时处理 200 吨场地条件限制给料机为吊式安装。任务：（ 1）机械的尺寸设计（ 2）机械的主要零件，总称部分及在机体上的结构位置（ 3）激振源的确定及计算（振动电机或激振器）（ 4）支承或悬挂设计（ 1）机械的运动学参数确定（振动方向角，振幅，振动圆频率等）（ 2）物料在槽体上运动情况分析（ 3）动力学模型确定及动力学分析用及维护技术条件机械主要零件图 (槽体 )两张所在专业审查意见：负责人：年月日系部意见：系领导：年月日河南机电高等专科学校毕业设计评语学生姓名：卢金闯班级 : 机电 063 学号： 060212316 题目：振动给料机的设计综合成绩：指导者评语：该学生完成了“毕业设计（论文）任务书”规定工作的情况；较系统的研究了振动给料机的设计，得到了明确的结论；存在主要问题对一些课题一些理论理解不够透彻，存在照抄资料的现象，但态度较认真，建议成绩为及格。根据情况可以提交答辩指导者 (签字 )：年月日毕业设计评语评阅者评语：评阅者 (签字 )：年月日答辩委员会（小组）评语：答辩委员会（小组）负责人 (签字 )：年月日河南机电高等专科学校毕业设计说明书 1 目录绪论 1 1 列电机振动给料机的特征概括途 2 点 2 类 2 要组成部分 2 型说明 3 2. 工作原理和结构分析构分析 4 作原理 4 3. 振动参数的确定动学参数 5 幅 A 5 械指数 K 5 振频率 f 6 动方向角 6 掷指数 D 6 幅 6 4. 物料在槽体上的运动情况分析动分析 9 有振动机的振动参数 11 料的平均速度 12 5. 槽体尺寸参数的确定料能力与给料槽体尺寸的确定 14 体型式和刚度要求 14 体的结构 14 体刚度的计算 15 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 2 体尺寸的确定 19 料的等效参振质量和等效阻尼系数的确定 19 6 悬挂设计（弹性元件选取和弹性系统的计算）簧元件的类型和用途 21 簧元件的组合刚度 22 旋弹簧 23 柱形螺旋弹簧的自振频率 26 受载荷的自振频率 26 载荷的弹簧自振频率 26 柱螺旋弹簧的许用应力 27 旋弹簧的校核计算 28 计计算振动给料机的弹簧 31 动系统的质量计算 31 7 振动电机的选取及其确定振力和功率 35 动基础的动载荷 36 8 安装、使用及维护条件装及调试 37 装前的准备 37 装 37 运转 37 作使用要点 38 护和检修 38 常维护 38 期检查 39 理 39 9 结束语 40 10 致谢 41 11 参考文献 42 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 3 摘要列电机振动给料机是一种新型的运输设备。它广泛应用于矿山、冶金煤炭、火电、耐火、玻璃、建材、轻工、化工、机械，粮食等各行各业中。本课题主要完成了振动给料机的总体设计，包括机械的尺寸设计、机械的主要零件和组成部分在机体结构上的位置设计、激振源的确定及计算、悬挂弹簧的设计和机械结构的动力学分析，包括机械运动学参数的确定、物体在槽体上运动情况的分析、动力学模型的确定等任务。另外本课题还介绍了它的安装使用及维护等技术条件关键词：振动给料机总体设计动力学分析河南机电高等专科学校毕业设计说明书 4 G of is a of It in in of of of of of on of of of of of in on of an of of . in 论本次设计是在毕业之前所有的专业课程结束的前提下进行的，课题的提出是有老师下发设计题目，学生自主选择的原则下进行，经学生和指导老师协商，确定为本次的设计认务为列振动电机型振动给料机的设计，处理能力是每小时 200河南机电高等专科学校毕业设计说明书 5 吨。导师付靖老师从事振动给料机和筛分机设计工作多年，有较深厚的设计经验。新乡振动机械方面处于领先水平，并在这里起草了中国振动机械设计手册的编制工作。基于以上原因，我们把毕业设计定格为振动机械的设计。本次设计是在专业课程结束的基础上，对所学习的理论知识应用和总结，能够用于实际的设计工作之中，为以后我们走向工作岗位打下坚实的理论基础和实践经验。本次设计主要完成振动给料机总体设计，包括机械的尺寸设计、机械的主要零件和组成部分及在机体上结构位置设计、激振源的确定及计算（振动电机）、悬挂弹簧设计、机械结构的动力学分析，包括机械的运动学参数确定（振动方向角、振幅、振动圆频率等）、物体在槽体上的运动情况分析、动力学模型确定及动力学分析、安装、使用及维护、技术条件等任务。在设计过程中首先完成振动给料机的总体设计，依据处理量和工作原理，确定机械参数、槽体设计几何尺寸、振动电机功率的计算和型号的选取、悬挂弹簧的设计和槽体、弹簧强度的校核；最后，完成振动给料机的安装、使用、维护等技术条件的说明。列电机振动给料机的特征概括途：金、煤炭、火电、耐火、玻璃、建材、轻工、机械、粮食等行业中，用于把粉状、颗粒状及粉体物料从贮料仓或其他河南机电高等专科学校毕业设计说明书 6 贮料设备中均匀或定量的给到受料设备中。例如向破碎机、分选设备、筛分设备、运输机械等输送散状物料。并可用于自动配称、定量安装、自动控制的流程中，实现流水作业自动化。点：振动给料机是一种新型给料设备，其它给料设备相比具有以下特点：（ 1）体积小、重量轻、结构简单、安装方便、维修少，费用低；（ 2）利用特制振动电机自同步原理，工作稳定、启动迅速，停车平稳；（ 3）物料按抛物线轨迹连续向前跳跃运动。因此给料槽磨损较小；（ 4）因为可以瞬时的改变和启闭料流，所以给料量有较高的精度；（ 5）本系列电机振动给料机不适合于有防爆要求的场合。类：按照不同的分类方法，可以将振动给料机分成许多类型。按照物料输送方向的不同，可分为水平型振动给料机和垂直型振动给料机两大类。按照其驱动方式不同，可分为电磁、气力、液压和机械振动给料机；机械振动给料机使用较多，又可分为惯性振动给料机和偏心连杆振动给料机。要的组成部分：激振器产生激振力的大小直接影响着承载体的振幅。承载体能量传给物料，又是参振质体，其质量是振动系统中的重要参数，承载体还必须具有足够的刚度和强度。减振支承作减振用。型说明：（ 1）使用条件海拔高度不超过 1000m；环境温度不超过 40 o ，在环境温度为(20 5) o 时，周围介质的相对湿度不大于 85%，周围没有严重腐蚀及影响电气绝缘的介质。（ 2）生产效率振动给料机的生产效率常以松散密度 3m 的河沙为标准物料，当所运物料的松散密度和粒度大于河沙时，其生产效率与松散密度成正比来计算，当所运物料的松散密度和粒度小于河沙时，其生产效率与松散密度成正比来计河南机电高等专科学校毕业设计说明书 7 算成绩的，当所运物料为颗粒或粉末状时，其生产效率与松散密度成正比来计算成绩的。（ 3）物料的最大进料粒度一般情况下，为防止造成堵塞，物料的最大线形尺寸为槽宽的 1/3 1/4 尤其对封闭的槽体更要注意。（ 4）起跳频度所谓频繁起动，一般指每两次起动时间间隔小于 2果小于 2选择 1 号或 2 号的振动电机。构分析：列电机振动给料机有给料槽 1 传振体 2 振动电机 3 减震装置 4 四部分组成。见图 2南机电高等专科学校毕业设计说明书 8 图 2动给料机的组成部分作原理列电机振动给料机给料过程是利用特制的振动电机驱动给料槽沿倾方作用周期直线往复振动来实现的，当给料槽振动的加速度垂直分量大于重力加速度时，槽中的物料将被抛起，并按照抛物线的轨迹向前跳跃运动。抛起或下落在 1/50秒内完成。由于振动电机的连续激振动，给料槽连续振动，槽中的物料则连续向前跳跃，以达到给料的目的。其给料过程如图 2示：槽体双振幅料槽静止点料槽位移上限物料平位移料槽位移下限振动方向振动电机图 2料过程说明：在重有色金属冶炼过程中，所产生的高温物料采用振动输送、筛分和给料，是行之有效的方法之一。它具有工作可靠，结构简单，能耗低等一系列优点。通常在工程设计中，除采用单质体振动设备外，还有采用双质体的呈抛掷状态的振河南机电高等专科学校毕业设计说明书 9 动设备。振动参数有运动学参数和动力学参数。运动学参数运动学参数有激振频率、振幅、振动方向角、机械指数、抛掷系数和运动速度等。振幅 A A 的取值范围因激振机构不同而异，通常对于惯性驱动机构（偏心块激振器）宜采用中频中幅，即 A=们在这里取 5 机械指数 K 机械指数亦称动力强度指数，它是承载槽体运动的最大加速度 .与重力加速度 g 的比值，即 22 04 式中 2 ，为使设备运行可靠及延长其使用寿命，对于常用惯性振动设备取K=3 5，较为适当。由于机械指数受材料强度与起决定性作用的惯性力大小限制。所以本次设计选取机械指数 K=4。输送物料的运动情况主要取决于垂直加速度的大小。槽体最大垂直加速度与重力加速度的比值称为抛料指数 D。 2204 s i g抛料指数与机器指数有如下关系： D = K 周期性跳跃过程的抛料指数 D 在间。激振频率 f 当机械指数 K 和振幅 A 值确定以后由 0 求出激振频率。推荐取值范围为： f =10 25当于 600 /=4,A=5到河南机电高等专科学校毕业设计说明书 10 2 2 2 3s i n 4 9 . 8 144 s i n 4 s i n 4 3 . 1 4 5 1 0D g K z 振动方向角振动方向角大小取决于设备用途和物料性质。为提高输送速度，最佳振动方向角与机械指数相对应：当 K=3 时， 26 36 K=4 时， 30 60 于惯性驱动机构或振动频率大于 1000 次 / 20 30 次设计取 045 。由 D=， K=4 可得 D= 抛掷指数 D 它是承载槽体最大加速度垂直分量与重力加速度 g 之比即： 2 /A S in g C o s 式中是振动设备的倾角。为使输送物料呈微抛物状态滑行。一般取 11 时，物料相对槽体的运动状态以抛掷运动状态为主，这样可以降低物料运动的阻力和减少物料对槽体的磨损，但抛掷运动过于激烈又易使物料破碎或使输送状态不稳。一般取 1D为在这样的条件下，在机体的一个振动周期内，物料完成一次抛掷运动工作状态稳定。因此说计算的 D= 用振动机的振动参数表 4动参数激振形式惯性式弹性连杆式用途输送筛分和给料成型密输送筛分河南机电高等专科学校毕业设计说明书 16 长距离上倾下倾实落沙清理参数频率/f 12 16 25 30 15 16 振幅/B 5 6 3 6 3 5 15 6 9 方向角 0/ 20 30 20 50 20 30 30 60 多用 45 90 25 35 30 60 多用45 倾角 0/ 0 15 12 20 0 10 0 0 10 0 10 常用振动机的振动参数可由表 4 取 . 料平均速度 2 c o s/s i h m C C C 式中各影响系数可由表 4得：表 4角影响系数倾角 0/ 10 5 10 15 C 层厚度影响系数料层厚度薄料层中层厚度厚料层 wC 通常筛分为薄料层，振动输送为中料层，振动给料为中厚或厚层。物料性质影响系数河南机电高等专科学校毕业设计说明书 17 物料性质块状物料粒状物料粉状物料滑动运动影响系数抛掷指数 D 1 5 注物料平均运动速度是按抛掷运动进行计算的，在一个振动周期中除完成一次抛掷运动外还伴随着一定的滑行运动。由上表可选取参数为 C=1；.8；。由上式可计算平均速度 2 c o ss i h m C C C =2 23 . 1 4 9 . 8 1 0 . 9 221 0 . 8 1 12992 =s。河南机电高等专科学校毕业设计说明书 18 料能力与给料槽体尺寸的确定振动给料机的生产能力： 3 6 0 0 ( / )mQ h b v t h（ 5 式中 m m 3/tm m/s 体型式和刚度要求体的结构按槽体结构可分为单一型和组合型两类。常用断面形状为矩形、圆形，梯形。为了加强槽体刚度，常把槽体断面做成波折或弧形，并将槽体卷边。只有在输送物料，要求隔热、筛分、加热或冷却时，才采用组合型。本次设计采用矩形槽。型式如图 5 5形槽结构示意图槽体一般是用钢板焊接而成，分为敞口和封闭两种槽形 2，也可以用管式输送槽。两台振动电机对称于输送槽的纵向对称平面，直接固定在给料机的两侧。两振动电机作同步反向运转，所产生的激振力垂直于两振动电机轴心线所形成的平面，使槽体沿激振力方向产生直线振动。该种振动给料机一般在远超共振状态下工作。隔振比为 5 8。其安装方式有座式和吊式两种。主要特点是结构简单、安装、调试、维护方便。运行参数稳定、噪音低、传递给基础的动载荷小。并且由于振动电机激振力可以任意调节，因而可以河南机电高等专科学校毕业设计说明书 19 方便的调节输送量。该种振动给料机的主要不足是单机输送距离不宜过长。双质体共振式振动给料机的特点是所需要激振力较小，通常为非振类振动给料机所需激振力的 1/2 1/4，该类振动给料机的激振源在共振质体上的安装形式有多种。但总体外形结构均类似于偏心连杆振动给料机。又多数槽体是压制而成，一般采用板，或采用 16合金钢钢板，厚度 3减少惯性力应尽量减轻槽体质量，再用肋板加强。材质应用镇静钢，而不应用半镇静钢。否则，由于振动产生的载荷，在工作过程中焊缝很易断裂。当输送磨损性大的物料时，在槽体内侧和底部可加焊钢版，也可粘贴已成橡胶板或耐磨朔料板。当物料有腐蚀性时，可以喷镀一层有防腐性能的金属或非金属材料。当输送高于 2500C 的物料时，在无冷却措施情况下，槽体应采用耐热钢板或型钢。体刚度计算计算槽体刚度，目的是测知它的固有频率。当激振频率接近或等于槽体的固有频率时，就会使槽体产生共振或接近共振，从而使槽体的弯曲振幅显著增大而加速槽体的破坏 3。故设计槽体时，不仅应满足槽体的许用强度条件，更重要的是要使槽体具有能承受振动载荷所必须的刚度。也就是说，应使槽体的一阶弯曲振动的固有频率大大高于激振频率。为了获得尽可能高的一阶弯曲振动的固有频率，在结构设计时，应使槽体的质量小，惯性矩大，支承点距离短。为计算方便，将振动给料机的槽体的各个部位简化为四种典型力学模型如图 5 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 20 5种典型力学模型（ 1）均布载荷简支梁（图 5于较长的振动给料机，一般采用摆杆弹簧作为中间支承。这些摆杆弹簧在振动方向上是柔性的，而在垂直于振动方向上则是刚性的，在两摆杆簧间的槽体段可按此力学模型计算，其一阶固有频率为： 201 2 1/（ 5 式中， 2/ 4m ） l位长度的质量） (kg/m) m） n 阶固有频率： 20 （ 5 （ 2）一端悬臂的均布载荷简支梁（图 5动给料机的两端区段可按此力学模型计算，其一阶固有频率为： 201 （ 5 式中的因数 a 可按表 5取河南机电高等专科学校毕业设计说明书 21 表 5数 a 1/a 3）有均布载荷，又有几种载荷的简支梁（ 5类的模型适用于装有传动部件或给料口的振动机区段，其一阶固有频率为： 01 223 (1 / )( l n / 0 . 4 9 )sl a b （ 5 式中， lkg/m）（ 4）由均布载荷又有集中载荷的悬臂梁（ 5动给料机始端有传动部件或给料口终端有排料口时，可按此力学模型计算，其一阶固有频率为： 01 43 (1 / )( l n / 0 . 2 4 ) （ 5 通过以上的计算，可以确定较为合理的支承点间距，通常当机械指数 46k : 时，l1000 k4 时 l=10002500之，支承点间距必须保证槽体有足够的动力刚度，因此必须使强迫振动频率远远低于槽体的一阶弯曲振动的固有频率，即01当取01 2时，则： 223 () （ 5 式中符号同（ 5 在实际的应用中，除了出现一阶弯曲振型还可能出现三阶等高阶的振型（图 5些振型曲线上的拱段和节点影响物料的输送速度；在拱段上速度加快，在节点上则相反。故在节点上常会发生物料堵塞的现象。为了改善这种状况，摆杆弹簧应装在阻止槽体发生挠弯曲的位置上，也就是装在振动曲线的拱段上，而不应安装在振动曲线的节点处当振动给料机为多点驱动时，则这些驱动点应设置在振动曲线的节点上。河南机电高等专科学校毕业设计说明书 22 （ a） (b) (c) 图 5性弯曲振动的各阶振型 (a)一阶振型 (b)二阶振型 (c)三节振型图 5，横坐标 X 为振动给料机（ 00 ）在水平方向上的长度坐标。纵坐标 Y 为槽体的位移。振动给料机槽体可能出现的弹性弯曲的振动形态振型是各种各样的。它们分别与各阶固有频率相对应，也就是说每一个固有频率有各自相对应的振型。一阶固有频率对应于一阶振型，二阶固有频率对应于二阶振型，其余的以此类推。对于一阶振型弹性弯曲振动曲线与静止时的零线有两个交点，此交点称为节点。对于二阶、三阶、四阶振型分别有 3、 4、 5 个节点，图中横坐标上各个节点处标出的数值即为各种振型的各个节点离坐标原点的距离。振动给料机高度与宽度比： 0. 给料槽的结构适应工艺要求是振动给料机的重要特点，此外给料槽体还需进行强度河南机电高等专科学校毕业设计说明书 23 和刚度的设计计算，要保证槽体在受到周期性的激振力时。具有足够的刚度。当激振力频率接近或等于某一自振频率时，会由于槽体本身的共振或接近共振，使槽体产生较大的振幅而加速槽体的破坏并影响正常给料。因此，应使槽体的一阶弯曲自振频率大大高于激振频率。体尺寸的确定已知： Q=200 /h=150m(有经验值得 ), =, 3600 3200 1 . 1 0 23 6 0 0 1 5 0 1 0 0 . 2 1 1 . 6 m 振动给料机的高度和宽度比取们选取比值系数是：到高度值是：槽体内物料质量： / ( 3 6 0 0 ) L v(式中 m。根据经验值确定：所以： 32 0 0 1 0 1 . 3 3683 6 0 0 3 6 0 0 0 . 2 1m k 料的等效参振质量和等效阻尼系数的确定运动物料相当有百分之几参振，称为等效参振系数或等效参振结算系数物料对振动机体产生的阻尼用当量阻尼系数示。当抛掷指数时，当量阻尼系数间变化。有关，可以按图5得，表 5南机电高等专科学校毕业设计说明书 24 度度度度度度度图 5同角时表 5同抛掷指数的物料等效参振质量折算系数 0/d 0/z0 0 0 0 南机电高等专科学校毕业设计说明书 25 性元件选取和弹性系统的计算）性元件的类型和用途：对于弹簧的选择可根据振动给料机的工作状态考虑，若处在近亚共振状态，则弹簧应选的硬些。使固有频率接近工作频率。若处在远共振状态工作，则弹簧应选择软些，使固有频率远离工作频率。弹性元件（弹簧）的类型很多，分类的方法也很多。 1. 按用途分类振动机械中所采用的弹性元件按照用途可以分为三类 4：（ 1）隔振弹簧隔振弹簧的作用是对振动机体产生弹性支承，使机体得以实现弹性振动，并减少传给机体或构架的动载荷。（ 2）主振弹簧主振弹簧的作用是使振动机在指定状态下工作。例如，振动机和其他一些近共振机械，通常选用强迫振动频率稍低于固有频率0的近亚共振的状态，这时必须采用刚度适中的主振弹簧。（ 3）其他用途的弹簧这类弹簧包括：导向弹簧、连杆弹簧等。导向弹簧的作用是起导向作用，使振动机体沿垂直于板簧中心线的方向运动。连杆弹簧的作用是使系统实现弹性振动外，还传递给振动系统保持连续振动所需的激振力。 2. 按结构形式分类弹簧的类型按照结构形式来分，多达数十种。适用于振动机械的结构形式也很多，最常见的有以下几种（ 1）螺旋弹簧圆断面圆柱形螺旋弹簧是目前振动机械中应用最广泛的一种弹性元件。优点是：制造方便，内摩擦小，能耗较经济，在确定设计的情况下，具有较长的使用寿命。缺点是：体积较大；容易产生噪声；调解刚度较不便；横向刚度小；容易使机体出现横向摇晃。除了采用圆截面的弹簧外，还有矩形截面的弹簧，以及采用圆截面塔形弹簧等。在小型机器中还采用拉力弹簧。（ 2）板弹簧在许多振动机械中，板弹簧作为导向杆使用，起到导向振动作用。在板弹簧电机振动给料机中，可以作为主振弹簧使用。板弹簧的优点是：增减板弹簧片数，便可调节弹簧的总刚度；能使机体实河南机电高等专科学校毕业设计说明书 26 现定向振动。缺点是：加工量大，制造工艺要求比较严格，所占空间较大等。（ 3）橡胶弹簧在振动机械中，橡胶弹簧得到广泛的应用，它既可以作主振弹簧使用，也可以作隔振弹簧和传动弹簧使用。既可在压缩状态下工作，也可在剪切状态下工作。橡胶弹簧具有以下一些特点： 1）可以制成各种不同形状和尺寸的制品。结构紧凑，能有效的利用空间。 2）弹性模量较小，可以得到较大的弹性变形，容易实现理想的非线性振动特性。 3）形状不受限制， 3 个方向上的刚度，可以根据实际需要进行设计。 4）具有较高的内阻，对于突然冲击和高频率振动的吸收具有良好的效果。因此，采用橡胶弹簧的振动机启动和停车通过共振区时，其振幅比螺旋弹簧振动机小得多，振幅比较稳定，但能耗比金属弹簧要大。 5）橡胶弹簧传递声音的阻力比金属大得多，所以隔音效果好，工作时噪音小。 6）相同结构形式和尺寸的橡胶弹簧，可以通过改变橡胶的硬度，来得到不同的刚度。 7）同一橡胶弹簧，能够同时承受多向载荷，因而可以使机器的结构大为简化。 8）安装和拆卸方便。橡胶或橡胶金属弹簧与金属弹簧相比具有以下优点：可模压成所需的形状和尺寸。三个方向的刚度可随意选择，改变橡胶弹簧的内部构造，可以大幅度的改变刚度。此外，由于橡胶具有较大的内阻力，因此在共振工作状态时，振幅的稳定程度较好。缺点是：工作温度不超过 50 度，制品质量不够稳定、寿命较短。综上所述：本次设计选取的弹簧为圆柱螺旋弹簧。性元件的组合刚度在振动机械中，常常是由多个弹簧组合成一个弹簧组，应将他们连结于一个或多个振动质体上。无论是隔振弹簧、主振弹簧或是连杆弹簧，按照组合方式可分为以下四种：反接式、并联式、串联式和复合式。这些组合弹簧可以用一个等效弹簧来代替，等效弹簧的刚度即为组合弹簧的总河南机电高等专科学校毕业设计说明书 27 刚度。本次设计使用并联式，其图如 6示和弹簧总刚度计算公式如 6 图 6效弹簧简图 12C C C（ 6 当12 1222C C C式中 N/m） ; 1C、2 、 2 的刚度。旋弹簧圆截面圆柱形螺旋弹簧（ 1）轴向刚度 4328 6 式中 N/m）；，见表 1 m） ; 2m） ; （ 2）径向刚度图 6螺旋弹簧在轴向载荷 F 和径向载荷定其上下支撑面始终保持水平，则弹簧的径向刚度为： r r zC k C（ 6 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 28 式中 N/m）； N/m）；。图 6旋弹簧的轴向变形和径向变形 2210 . 2 9 5 0 . 3 8 411/ 式中 m）； H H d m）； H 上下支撑面间的距离（ m）； 2旋弹簧中径（ m）； F N） ; N）；（ 3）结构参数计算 1）基本计算公式螺旋弹簧的螺旋角，一般较小（ 010 ），因此，可以导出圆截面螺旋弹簧只受轴向载荷 F 时的变形 f 和切应力的两个基本计算河南机电高等专科学校毕业设计说明书 29 公式：（ 6 2328 8 （ 6 式中 m）； 58Dc d ； k称应力修正因数。 4 1 0 . 6 1 544ck （ 6 2）结构参数计算公式根据式（ 6式（ 6个基本计算公式，可以导出弹簧钢丝直径 d、有效工作圈数 n 的计算公式 8k （ 6 3388 zG d f c F c CV （ 6 式中 ; N/m） f（ N）（ 6 0f a AV（ 6 式中 0m）； m） ; 参数 d、 n 计算得出后，即可进行其他参数的计算。弹簧中径2 6 弹簧圈数1n n（ 6 式中 1 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 30 2取2n=2; 弹簧的有效工作圈数，最小圈数为 2，但一般不少于 3 圈。弹簧节距 t 按下式计算 0 Ga k At d （ 6 式中 m） 0（ m） ; l m）； m）；般取 7。弹簧自由高度0平结构、 2n=2，则 0 1 nt d（ 6 柱形螺旋弹簧的自振频率弹簧的自振频率与弹簧的刚度、质量、支承载荷大小及支承情况有关。受载荷的自振频率两端固定时弹簧的 1 阶自振频率 5 223 . 5 6 1 0 df （ 6 式中 f ; 一端固定，一端自由时，弹簧的 1 阶自振频率 5 221 . 7 8 1 0df （ 6 载时弹簧的自振频率在振动机械中，弹簧的承载参振质量与其自身质量相比，往往大很多，故此承载弹簧的自振频率实质是由该弹簧及参振质组成的振动系统的固有频率。可近似按下式计算河南机电高等专科学校毕业设计说明书 31 （ 6 式中 N/m）；其值可按下表计算。表 6簧系统结构形式的刚度刚度2 n 1/ 2 n zC=4 3 W 1 6 2 W 2 2 1214 3e s W W 121 6 2e s W W 柱螺旋弹簧的许用应力圆柱螺旋弹簧的许用应力按所受载荷情况分为 3 类。类：变载荷，循环次数在 610 以上。类：变载荷，循环次数在 3510 10 和受冲击载荷的情况。类：变载荷，循环次数在 310 以下。振动给料机的弹簧许用应力应按类载荷计算。常用弹簧材料的许用应力及有关参数见表 6 6 圆柱螺旋弹簧的许用应力材料许用切应力（许用弯曲应力（切变模量 G（弹性模量 E（推荐硬度范围荐使用温度（ 0C ）河南机电高等专科学校毕业设计说明书 32 类型牌号类类类类类碳素弹簧钢丝 65； 70 83 8048083 804804 120650金弹簧钢丝 6080 640 800 800 1000 80 200 45 50 40 250 6007 5240 300 65 70 760 950 950 1190 40 350 605 50 40 400 旋弹簧的校核计算（ 1）强度校核计算圆截面螺旋弹簧螺旋弹簧结构参数计算确定之后，还必须进行强度校核，其切应力应小于材料的许用应力，即： 2 3228 nG d n （ 6 式中查表（ 6 m）； m）；当机器正常工作时， a 即为机体的振幅 A；（ 2）强度安全因数的计算振动给料机弹簧的最大工作应力循环次数在 106 以上，所以选 107，因此，应进行弹簧疲劳强度安全因数的校核计算。其计算公式如下：河南机电高等专科学校毕业设计说明书 33 0 m i nm a 7 5S S （ 6 式中 S S 弹簧的设计计算和材料的试验数据准确时，取准确性低时，取 0按表 1表 1取。 ,按式（ 6算； ,按式（ 6算。 223388 1 1k （（ 6 223388 1 1k （（ 6 式中 N，） m ax m （ N）； N）， m ax m （ N）； f f 按式（ 6（ 6（ 6算。根据 f/f ，可在图 6差得 1 值。它相当于不同频率 f的振动载荷所产生的共振对弹簧切应力的影响。表 6脉动疲劳极限0表载荷循环次数 410 510 610 710 0南机电高等专科学校毕业设计说明书 34 表 6号钢号热处理制度力学性能，交货状态布氏硬度淬火温度 0C 淬火剂回火温度屈服点s抗拉强度b伸长率（ %）收缩率（ %） 5101 65 840 油 500 800 1000 9 35 热轧 285 2 70 830 油 480 850 1050 8 30 热轧 285 3 75 820 油 480 900 1100 7 30 热轧 302 4 85 820 油 480 1000 1150 6 30 热轧 302 5 6530 油 540 800 1000 8 30 热轧 302 6 5570 油 480 1200 1300 6 30 热轧 302 7 5570 油 480 1200 1300 6 30 热轧 321 8 60 70 油 480 1200 1300 5 25 热轧 321 9 60 70 油 440 1400 1600 5 20 热轧 321 10 70 70 油 430 1600 1800 20 热处理 302 11 6070 油 420 1600 1800 6 20 热处理 302 12 6550 油 420 1700 1900 5 20 热处理 302 f/f 1 时河南机电高等专科学校毕业设计说明书 35 f/f 2 时图 6 值计计算振动给料机的弹簧：动系统的计算质量计算质量 m m m b bm m K m K m 式中 kg kg 之和，（）预估参振质量振动机械设计的主要困难就是未知量太多，首先遇到的问题是参振质量，甚至1m、2动参数、结构强度预估为 500据经验值预估2m/1m=2m=500=250）镉振弹簧刚度选取隔振弹簧的频率比0Z 激振源频率 2 2 3 . 1 4 1 4 8 7 . 9 2f ，隔振弹簧总刚度为：河南机电高等专科学校毕业设计说明书 36 221222011 2 5 0 5 0 0 8 7 . 9 2 3

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