振动机械创新设计理论与方法

本书着重叙述振动机械的工作理论与创新设计的方法。书中重点介绍了振动机械的用途、分类、工作原理及其典型构造，较系统地叙述了振动机械某些工艺过程的理论及工艺参数的设计与计算方法、振动机械振动系统参数的计算与频率比的选择方法、双电动机或多电动机驱动的振动机械振动同步和控制同步的理论、线性和非线性振动机械(包括惯性式振动机械、弹性连杆式振动机械等) 动力学参数的计算方法、振动机械及其零部件的动态设计和创新设计的理论与方法等，书中还列举了振动机械创新设计的实例。
本书可作为工程类专业大专院校学生及研究生的参考用书，还可供振动机械领域的工程设计人员和科研院所的科技人员参考。

前 言
第1章 振动机械的用途、分类、工作原理及构造1
1.1 振动机械的用途与分类1
1.1.1 振动机械的组成1
1.1.2 振动机械的用途2
1.1.3 振动机械的分类2
1.2 惯性振动机械的工作原理与构造5
1.2.1 惯性激振器的结构型式5
1.2.2 线性或近似线性的非共振类惯性振动机械6
1.2.3 线性或近似线性的近共振类惯性振动机械16
1.2.4 非线性惯性振动机械17
1.2.5 冲击式惯性振动机械20
1.3 弹性连杆式振动机械的工作原理与构造22
1.3.1 单质体弹性连杆式振动机械22
1.3.2 双质体弹性连杆式振动机械23
1.4 电磁式振动机械的工作原理与构造24
1.4.1 电磁式仓壁振动器24
1.4.2 电磁式振动给料机24
1.5 液压式振动机械的工作原理与构造25
1.5.1 液压式激振器的类型25
1.5.2 液压式振动机械的典型构造27
第2章 振动机械工艺过程的理论及设计计算28
2.1 直线运动振动机械物料运动的理论及工艺参数计算28
2.1.1 物料滑行运动的理论28
2.1.2 物料抛掷运动的理论37
2.1.3 物料运动状态与运动学参数的选择43
2.1.4 实际输送速度与生产率的计算46
2.1.5 计算实例50
2.2 圆运动和椭圆运动振动机械物料运动的理论及工艺参数计算52
2.2.1 振动工作面的位移?速度和加速度52
2.2.2 物料滑行运动的理论54
2.2.3 物料抛掷运动的理论57
2.2.4 计算实例61
2.3 非谐和振动机械物料运动的基本特征62
2.3.1 正向和反向滑动的初始条件62
2.3.2 正向和反向滑动的终止条件63
2.3.3 物料平均速度的计算64
2.4 振动离心脱水机物料运动的理论64
2.4.1 立式振动离心脱水机物料运动的基本特征64
2.4.2 卧式振动离心脱水机物料运动的基本特征71
2.4.3 振动离心脱水机的运动学参数及工艺参数的计算72
2.5 筛分方法的种类及概率厚层筛分法74
2.5.1 筛分方法74
2.5.2 概率厚层筛分法76
2.6 振动机械工艺过程的动力学理论81
第3章 振动机械的振动质量?系统阻尼和弹簧刚度的设计与计算83
3.1 物料做滑动运动时结合质量与当量阻尼的计算83
3.1.1 考虑物料非线性作用力时振动机械的振动方程83
3.1.2 振动方程的一个近似解及物料的结合系数与阻力系数85
3.1.3 物料结合系数与阻力系数的计算87
3.1.4 物料的非线性作用力引起的高次谐波振动89
3.2 物料做抛掷运动时结合质量与当量阻尼的计算90
3.2.1 考虑物料非线性作用力时振动机械的振动方程90
3.2.2 振动方程的一次近似解及物料的结合系数与阻力系数91
3.2.3 物料结合系数与阻尼系数的计算结果与试验结果94
3.3 振动机械弹性元件结合质量的计算97
3.3.1 板弹簧结合质量的计算97
3.3.2 圆柱螺旋弹簧结合质量的计算99
3.3.3 剪切橡胶弹簧结合质量的计算101
3.4 振动机械振动系统的等效阻尼及所消耗功率的计算102
3.5 振动机械的隔振理论及隔振弹簧刚度的计算104
3.5.1 非共振振动机械的两种常用隔振方案104
3.5.2 振动机械隔振效果的计算105
3.5.3 一次隔振系统隔振参数的计算106
3.5.4 二次隔振系统隔振参数的计算108
3.6 近共振振动机械主振系统频率比的选择及弹簧刚度的计算111
3.6.1 共振的利用及减小激振力的动力学方法111
3.6.2 振幅稳定性和频率比的关系及加强振幅稳定性的措施112
3.6.3 频率比的选取及主振弹簧刚度的计算114
3.7 振动机械的隔振模态与主振动模态及主振动响应116
第4章 双电动机与多电动机驱动的振动机械的同步理论120
4.1 双电动机驱动平面运动惯性振动机械的振动同步120
4.1.1 双惯性激振器驱动的自同步振动机械的两种运动状态与运动轨迹120
4.1.2 平面运动自同步振动机械转轴的力矩平衡方程124
4.1.3 平面运动自同步振动机械同向与反向回转的同步性条件126
4.1.4 平面运动自同步振动机械同向与反向回转同步状态的稳定性条件127
4.1.5 影响平面运动自同步振动机械同步性和稳定性条件的原因分析131
4.1.6 平面单质体自同步振动机械同步状态的计算132
4.1.7 平面运动自同步振动机械试验的若干结果135
4.2 双电动机驱动空间运动惯性振动机械的振动同步136
4.2.1 振动质体的运动方程及其求解136
4.2.2 两转轴的转动方程及振动机械的同步性条件140
4.2.3 两种同步运转状态及其稳定性条件143
4.3 弹性连杆式振动机械的振动同步145
4.3.1 双激振器驱动弹性连杆式与电磁式振动机械的振动同步145
4.3.2 弹性连杆式振动机械在机电耦合情况下的振动同步147
4.4 双电动机或多电动机驱动的振动机械的控制同步151
4.4.1 双电动机驱动的机械系统的变结构控制同步151
4.4.2 平面单质体同向回转自同步振动机械相位差的模糊监督控制151
4.5 多电动机驱动的振动机械的复合同步153
第5章 惯性式振动机械动力学参数的设计与计算156
5.1 单轴惯性式非共振型振动机械的动力学156
5.1.1 平面运动单轴惯性振动机械的动力学156
5.1.2 空间运动单轴惯性式非共振动型振动机械的动力学162
5.2 双轴惯性式非共振型振动机械的动力学164
5.2.1 平面运动双轴惯性式振动机械的动力学164
5.2.2 空间运动双轴惯性式振动机械的动力学168
5.3 多轴惯性式非共振型振动机械的动力学169
5.3.1 床面运动的一般规律169
5.3.2 当θ2为π2时的位移?速度和加速度曲线及差动系数的值171
5.4 惯性式近共振型振动机械的动力学173
5.4.1 单质体线性近共振型振动机械的动力学173
5.4.2 双质体线性近共振型振动机械的动力学174
5.5 含复杂分段线性的非线性振动系统178
5.5.1 分段线性非线性共振筛振动系统178
5.5.2 软式不对称分段线性非线性振动系统182
5.5.3 硬特性非线性振动离心脱水机与共振筛振动系统185
5.6 惯性振动机械动力学参数的计算程序与计算实例193
5.6.1 惯性振动机械动力学参数的计算程序193
5.6.2 动力学参数计算实例194
5.7 惯性振动机械的调整197
5.7.1 惯性激振器的调整197
5.7.2 振动系统的调整198
5.7.3 主振系统的调整199
第6章 弹性连杆式振动机械动力学参数的设计与计算201
6.1 单质体弹性连杆式近共振型振动机械的动力学201
6.2 双质体弹性连杆式近共型振动机械的动力学203
6.2.1 平衡式双质体弹性连杆式振动机械203
6.2.2 不平衡式双质体弹性连杆式振动机械205
6.3 弹性连杆式振动机械动力学参数的计算及计算实例208
6.3.1 隔振弹簧刚度208
6.3.2 振动质体的计算质量与诱导质量208
6.3.3 主振固有频率与频率比209
6.3.4 连杆弹簧和储能主振弹簧刚度的计算210
6.3.5 所需的计算激振力及偏心距的计算210
6.3.6 电动机功率的计算210
6.3.7 连杆作用力及传动轴转矩211
6.3.8 传给基础的最大动载荷幅值211
6.4 弹性连杆式振动机械的调试212
6.4.1 连杆弹簧压缩量的调整212
6.4.2 振动输送机工作点的调整213
第7章 振动机械某些零部件的动态设计方法216
7.1 振动机械悬挂钢丝绳的横向振动及计算216
7.1.1 悬挂钢丝绳的自由振动216
7.1.2 悬挂钢丝绳的强迫振动219
7.2 大长度振动输送机机体的弹性弯曲振动及计算221
7.2.1 单质体振动输送机弹性弯曲振动的力学模型及其微分方程222
7.2.2 弹簧隔振双质体振动输送机弹性弯曲振动的力学模型及其微分方程223
7.2.3 双质体振动输送机相对弹性弯曲振动及绝对弹性弯曲振动的固有频率225
7.2.4 振动输送机弹性弯曲振动的各种振型227
7.2.5 振动输送机槽体和底架弹性弯曲振动的振幅228
7.2.6 试验结果的分析及理论计算结果的比较229
7.2.7 减轻振动输送机弹性弯曲振动的基本措施231
7.3 振动筛筛箱的有限元分析及动强度计算232
7.3.1 振动筛的动态特性分析232
7.3.2 振动筛的结构强度分析234
7.4 振动机械弹性元件的计算235
7.4.1 弹性元件(弹簧)的种类和用途235
7.4.2 弹性元件的组合刚度236
7.4.3 螺旋弹簧的刚度与强度计算238
7.4.4 板弹簧的刚度与强度计算240
7.4.5 橡胶弹簧的刚度与强度计算243
第8章 振动机械动态设计的内容与一般方法251
8.1 振动机械动态设计的内容251
8.2 振动机械动态设计的步骤和方法253
8.2.1 运动学参数的计算254
8.2.2 动力学建模255
8.2.3 动态特性分析与动力学参数计算256
8.2.4 其他动力学特性分析256
8.2.5 试验模态256
8.2.6 对系统物理参数进行识别257
8.2.7 审核与修改准则257
8.2.8 对结构进行修改258
8.3 二次隔振自同步式振动筛的动力学建模与动态特性分析258
8.3.1 筛机的运动方程及其求解258
8.3.2 同步性条件和同步状态的稳定性条件260
8.3.3 机体各部位的运动轨迹263
8.3.4 计算结果和试验结果263
8.4 非线性振动离心脱水机的动力学建模与动态特性分析264
8.4.1 物料非线性惯性力及振动离心脱水机振动系统的运动方程264
8.4.2 振动离心脱水机的非线性振动响应266
8.4.3 振动离心脱水机的幅频特性268
8.4.4 振动离心脱水机的试验振动响应268
8.5 振动压路机机架结构动态特性的动力有限元分析269
8.5.1 计算工况的确定269
8.5.2 机架结构模态分析272
8.5.3 振动压路机机架应力的试验分析272
8.6 长距离振动输送机机体动态特性的传递矩阵分析方法275
8.6.1 固有频率的计算276
8.6.2 固有振型的计算279
8.6.3 在简谐激振力下的稳态响应279
8.6.4 弯曲振动系数的计算280
8.6.5 设计中弯曲振动的校核284
第9章 创新设计的概念?内涵与方法285
9.1 创新设计的概念285
9.2 创新设计战略和路线图的探讨286
9.3 创新设计的特点286
9.4 创新设计的指导思想?目标?内容和方法287
9.5 做好创新设计应有科学方法论的指导293
9.6 创新设计要有创新思维,用好创新原理和方法294
第10章 振动机械创新设计实例298
10.1 引言298
10.2 研究出新原理299
10.3 发明了新机构300
10.4 建立了新模型301
10.5 发展了新理论301
10.6 提出了新方法302
10.7 研发了新技术303
10.8 研制了新机器303
10.9 创建了新学科304
附录 本书常用符号306
参考文献308