直线振动筛动态特性分析毕业设计(编辑修改稿)

直线振动筛动态特性分析毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

般比较大 ,这是由于圆振动筛的抛射角比较大 ,但物料沿筛面的移动速度较慢 ,将筛面倾角选大些可增大物料的移动速度 ,提高生产率。 振动方向角 振动方向角是直线振动筛的重要参数之一 ,是筛箱运动方向与篩面的夹角 ,也是筛面上物料的抛射角。 一般在 30176。 ~65176。 之间 ,目前我国大都采用 45176。 陕西理工学院毕业设计 第 7 页 共 29 页 振幅和频率 振幅值是指振动筛工作行程的一半 ,频率是筛箱每分钟振动的次数。 直线振动筛的振 幅A — 般都在 4~6mm,圆振动筛的振幅 A — 般在 3~4mm。 振动筛筛箱运动的速度和加速度的大小与振幅和频率有直接关系。 筛箱运动的加速度可以表示为 : 从式中可以看出 ,加大筛箱的振幅和振次都可以提高筛箱的加速度 ,相比之下 ,提高振次对加速度的影响更大。 振动筛在工作时需要足够的加速度才能使物料在筛面上抛起 ,这就要求振动筛要有足够的振幅和振次。 但是如果加速度过大的话 ,对振动筛的结构性能将提出更高的要求。 经验规定 ,一般筛箱的加速度不要超过 70~85m/s2。 生产率 生产率可以通过两种方法计算 ,流量法和平均法。 （ 1）流量法 Q=3600Bhvy 式中： B— 筛面宽度； h— 筛面上的物料层厚度； v— 物料运行平均速度； y— 物料松散密度； （ 2）平均法 Q=Fq 式中： F— 筛面的有效面积； q— 振动筛单位面积的处理量。 直线振动筛的参数计算 ZK1230 直线振动筛的主要技术特征见表 表 直线振动筛的主要技术特征 序号 名称 单位 规格 1 给料 力度 mm 2 筛面规格 mm 1200x3000 3 工作面积 m2 4 筛面层数 1 5 筛缝尺寸 mm 6 处理能力 t/h 8 7 工作双振幅 mm 7~9 8 工作频率 r/min 960 9 振动方向角 度 45 10 筛面倾角 度 0 11 外形尺寸（长 x 宽 x 高） mm 3551x2475x1673 陕西理工学院毕业设计 第 8 页 共 29 页 本章小结 本章主要对振动筛的振动原理和结构进行了比较详细的介绍，计算其主要参数，为下文中的三维建模和有限元分析做了充分的理论准备。 陕西理工学院毕业设计 第 9 页 共 29 页 3 直线振动筛有限元模型的建立 结构动力学问题有限元法 机械进行动力学设计 ,是为了使机械投入生产后能够满足工艺指标和工作寿命的要求 ,在理想的状态下工作。 对于振动机械 ,动力学分析更是具有十分重要的意义。 首先 ,通过动力学分析才能判断振动机械的设计参数是否合理。 其次 ,由于振动筛的的激振力会对机体以及地基造成很大的危害 ,需要设计合理的基座和减振装置 ,这些都依赖于振动系统的动力学分析。 有限元法基本理论 有限元法是一门交叉理论的边缘学科 ,结合了现 代力学、计算机科学和应用数学等相关理论。 简单的说 ,有限元法就是用结构力学方法求解弹性力学问题。 在计算机辅助技术快速发展的今天 ,通过有限元法以及有限元分析软件使弹性力学有了通用求解的途径。 由于有限元法能够求解出弹性力学数值解以及相应的应力分布与变形 ,所以广泛应用于工程结构部件的强度设计问题。 有限元法是建立在变分原理的基础之上 ,变分原理又包括最小势能原理 (采用最小势能原理时 ,未知量选取单元位移 ,称为位移法 )、最小余能原理 (需要假设应力场形式 ,称为应力法 )、混合变分原理 (要假设位移和应力 ,称为混合法 )。 在解决工 程结构问题时 ,有限元法将连续体划分为有限多个大小适当的单元 ,得出每个单元的近似解 ,采用一定的方法将单元解加以组合 ,从而得到系统的近似数值模型。 有限元法处理结构问题的流程为 : 结构离散化 有限元法分析问题时首先要将模型用适当的单元离散 ,所谓合适的单元就是选用符合要求的单元类型、根据结构确定单元大小得到一定数量的网格。 确定位移模式 对于离散后的系统 ,单元的应力、应变、位移等都是通过节点位移表示的 ,需要选择适当的位移模式来表示单元的位移场。 在数学运算中 ,以多项式表示位移模式进行计算可使运算较为简便。 单元的位移函数通过多项式近似后 ,就可以由节点位移求解位移场 ,从而得到单元的应力、应变、位移。 分析单元特性 根据单元的位移模式利用变分原理求解出单元的刚度矩阵和单元应力矩阵。 集合单元特性 连续体是由有限个单元组合而成 ,对整个系统需要集合单元方程 ,把单元刚度矩阵和单元应力矩阵适当组合。 求解未知节点位移 根据边界条件限制结构的刚体移动 ,更改总体刚度平衡方程 ,求解方程组中的节点位移。 单元应力、应变计算 陕西理工学院毕业设计 第 10 页 共 29 页 根据节点位移 ,利用结构力学相关方程进一步求解应力、应变 ,用图形或数表的方式输出最后 结果。 Ansys软件介绍 Ansys 是一款高级 CAE 软件 ,在机械、土木、电力等行业应用极为广泛 ,甚至在生物医药、微机电系统也有涉及。 Ansys 的广泛应用首先得益于软件在分析中的优异表现 ,其分析结果接近实际状况甚至可以完全用来模拟实际状况 ,为设计、研发提供有效数据。 其次 Ansys 与CAD软件有丰富的接口 ,利于数据的交换 ,与目前广泛应用的 PRO/E、 UG、 Soildworks. CATIA等可以实现无缝链接 ,数据互换 ,使得 CAD、 CAE 融为一体 ,这为设计、分析提供了方便。 Ansys 的模块组成 Ansys 主要由三个模块来实现分析计算 ,分别是前处理模块、求解计算和后处理模块。 (1) 前处理模块主要进行模型建立、添加单元、定义实常数、赋予实体材料、网格划分、定义稱合、添加刚性区域等。 这个模块实质是给分析部件设定初始条件。 (2) 求解计算模块对设定初始条件的部件进行所需要的分析 ,如 :结构分析、流体分析、电磁场分析、声场与压电等分析外 ,还可以解决非线性结构动力和屈曲分析。 (3) 后处理模块就是将分析结果以图像、图表或列表的形式给出 ,以便分析人员直观地了解结构性能 ,并且获得所需的数据。 Ansys 的一般操作顺序 Ansys 必须按模块流程顺序进行操作才能进行求解分析 ,前处理设置不当或缺少参数 ,就会影响下一步的分析计算 ,其操作方式如下 : (1)模型建立 Ansys 建模通常有两种方式实现 : ① 通过 Ansys 定义单元类型来进行建模。 Ansys 里提供超过 150 多种的单元类型 ,为几何建模提供了方便 ,只需要设置几何实体参数 ,并进行实体变换就可以灵活建立模型。 ② 导入外界模型数据建立模型。 比起 CAD 专业建模设计软件 ,Ansys 在建模功能上稍有不足 ,但 Ansys提供 了丰富的 CAD接口 ,可实现 CAD设计建模 ,Ansys无缝链接导入 ,提高了建模效率。 (2) 网格划分 网格划分主要有 :自由网格划分、映射网格、延伸网格划分、自适应网格划分。 网格划分决定着能否正确分析 ,只有将模型转化为拓扑结构 ,通过网络和节点构筑模型 ,经过分析计算 ,输出各节点的计算结果 ,才能在后处理中反映出计算结果。 网格太大 ,节点少 ,运算量少 ,但会引起误差的加大。 网格太细 ,虽然精确度高 ,但也会增加计算量 ,所以对模型分析应该选用合适的网格。 (3) 材料赋予 Ansys 中所有的分析都需要输入材料属性 ,材料的主要参数有弹性模量 E、泊松比密度Dens 等 ,软件默认泊松比 u 为。 当赋予材料属性时必须注意单位 ,最好选用国际单位制 ,这样可以使输出结果也同样为国际制单位 ,减少重复的单位换算的过程。 陕西理工学院毕业设计 第 11 页 共 29 页 (4) 定义分析类型和选项 Ansys 的分析类型包括静态分析、模态分析、谐振态分析、瞬态分析、频谱分析、屈曲分析等。 本文对模型主要进行了模态分析和谐响应分析。 (5) 施加载荷与约束 载荷包括约束、支撑、边界条件、激励等。 根据物理环境的不同 ,载荷又可以分为以下六种 :对模型自由度的约束、集中力、体载荷、面载荷、惯性载 荷、稱合场载荷。 (6) 求解 求解就是 Ansys 通过有限元计算方法 ,按照设计人员的求解要求 ,通过方程计算出各项数据。 Ansys 在解决实际问题是可以根据模型条件以及计算机的处理能力选用适合的求解方法 ,比较常用的求解方法有雅可比共轭梯度求解器、波前求解器、稀疏矩阵求解器等。 (7) 查看分析结果 査看计算结果需要用后处理模块来完成 ,通过分析结果判定计算是否正确。 Ansys 10 以后 ,整合了 Ansys Workbench,更加方便对 CAD 数据的互换。 Workbench 是 ansys公司在成熟 CAE 产品的基础 上 ,利用 Ansys 软件 API 开发集合而成 ,界面更加人性化 ,易学易用。 目前使用 Workbench 的用户也呈增多趋势。 Ansys 在动力学分析上表现突出 ,可以胜任模态分析和谐响应分析 ,其分析结果与实际误差不大 ,具有理论参考价值。 振动筛有限元模型的建立 进行动力学分析的前提是要建立振动筛的有限元模型 ,有限元模型就是对筛箱选择合适的单元进行划分 ,并按照筛箱的材料赋予模型材料属性 ,根据实际的安装情况施加边界条件和受力 ,建立一个具有高仿真的用于分析的模型。 直线振动筛筛箱模型简化 有限元模型建立 的好坏与计算结果是否准确有着很密切的关系。 由于实体模型比较复杂 ,在进行有限元分析时 ,不可能完全用实体模型进行分析 ,应在保证结果不会产生太大误差的前提下 ,忽略工艺结构和一些不重要的细节特征 ,将实体模型简化 ,这样可以在很大程度上减少软件计算工作量 ,提高计算速度。 对于直线振动筛有限元模型的建立需要考虑以下几点 : 是否需要建立振动筛的二次隔振系统 二次隔振系统用于在机体工作时减少机体对基础的冲击力 ,是否建立二次隔振系统主要依据二次隔振系统对筛箱应力的影响水平 ,本文不考虑二次隔振系统。