闻邦椿-振动利用工程的应用及发展解析
基于FEM的节肢振动筛动力学特性分析
荷 。 计 算 结 果 见 图 ３ 图４ 应 力 和 位 移 等 值 线 图 。 其 和 的 从
图 ３ 图 ４ 以看 出 筛 框 受 激 振 力 、 性 力 、 力 及 弹 簧 大 应力 在 横梁 和侧 板联 接 处及 给料 最 端 横 梁 的 中 部 且 靠 近 筛 框 内 侧 的 方 向 ， 最 大 应 力 范 其 围为４ ． ８ ２～６ ａ 其 它 部 位 应 力 值 约 为 ０ ０ ５ ２ ＭＰ ， ． ０ ４～
５ 个 ， ＯＭＢＩ ４ 元 ８ 。 据 所 建 有 限 元 模 型 及 筛 １ Ｃ Ｎ１ 单 个 根 框 实 际 质 量 ， 型 的 密 度 ｐ＝７８ ０ ｋ ／ 。 此 ， 有 模 ５ ｇ ｍ 因 在 限 元 分 析 中直 线 振 动 筛 材 料 密 度 Ｐ＝７８ ０ｋ ／ ， ５ ｇ ｍ￣ 弹 性 模 量 Ｅ＝２ ０ＧＰ ， 松 比 ＝０ ３， 力 加 速 度 ｇ＝ １ ａ泊 ． 重
中图分类号 ： ２ １ ８ ０ ４ ．２
筛 分设 备 是 冶金 、 山 、 炭 、 矿 煤 电力 和 化 工 等 生 产 部 门 中的关 键设 备 ， 其在 煤 炭业 中发挥 着 巨大 的作 尤 用 ， 旦 振 动 筛 出 现 断 梁 、 框 开 裂 等 故 障 ， 会 影 响 一 筛 就 生 产 线 的正 常 运 行 。 着 国 民 经 济 和 科 学 技 术 的 发 展 ， 随 特别 是 当今 剧 烈 的市 场竞 争 更 是 要 求 不 断 引进 新 技 术 ， 发 出满 足 生 产 需 求 的高 质 量 新 型 筛 分 设 备 ， 节 开 而 肢 振 动 筛 是 多 电 机 驱 动 的多 筛 振 动 系 统 ， 生 产 中 发 在
振动筛毕业设计说明书
第1章绪1.1概述振动筛是企业普遍应用的筛分机械，用作物料的筛分、分级、洗涤、脱介、脱水之用。
筛分设备技生产效率的高低和能源节省的程度，从而直接影响企业的经济效益。
而振动筛以它结构简单、处理能力大、工作可靠等优点在所有筛分设备中占有绝对优势，其占有量约为95％。
最近几年，各国对振动筛分技术的研究很重视，如强化振动参数，设备大型化，筛机零部件的三化，自同步技术的推广应用，新筛机的出现等都是围绕着振动筛发展起来的。
振动筛广泛应用于各个工业部门的物料分离或多种粒度级别筛分的设备，振动筛筛面通过不同的机械运动是物料在筛面上做抛掷运动和翻滚运动，由于物料有一定的速度，因此具有一定的动能，不同物料颗粒其动能大小不同，质量越大的物料动能越大，动能越大的物料运动越剧烈，这些大粒度的物料颗粒克服筛面上的摩擦力向物料上层有能动，在运动过程中有不断克服无聊之间的摩擦力，最后运动到物料上层，而粒度小的物料颗粒由于其动能小，子啊物料的不断抛掷、翻转中到达了物料的下层，最后物料在振动筛筛面上产生分离。
小于筛孔的物料颗粒透过筛孔，大于筛孔的物料颗粒则留在筛面上，有排料但排除，实现了物料的分级。
沿整个筛面，个点的轨迹近视一系列大小不同的椭圆，筛面不同点的物料抛射角度不同，利于物料的松散、分层和分离。
国内外的制粉、碾米、饲料、食品、矿山等行业都应用振动筛进行散粒物料的清理和分级。
SXJ100型振动清理筛就是一种在清理工序中清除大、中、小和轻杂的设备，通过不通的规格和筛孔将物料按颗粒大小来分级并得到不同粒度的产品。
该设备最大的特点就是结构简单、运转平稳、体积小、清理效果好、耗能小，应用比较广泛。
1.2国内外振动筛的发展现状1.2.1国外的发展现状德国申克公司制造了处理能力达1200t/h，烧结矿温度高达1000℃的热矿振动筛，其宽度为4ｍ，长度为7.3ｍ，重量达50ｔ。
更换一台筛子只需4min。
申克公司制的脱水筛的宽度达 4.5ｍ。
振动利用与控制工程的若干关键理论、技术及应用
会 与经 济生 活 中 ，人 Ｉ的增长 Ｓ ｌ 济 的增长 和衰 退等 ， 都可 归纳 为不 同形式 的振 振动 和 波动现 象进 行研 究 ，找 出其 内在规 律 ， 的利 用 ， 将会 对社 会产 生重 大的社 会效 益 与经 鼠 控制 工程 方面 ，目前也 引起科 技界 的广 泛 动
馇 设备 ，获得 １ 项专利。在八个方面进行了 ３ 集成创新研究 ：
建 了新学 科 ， 如振 动利 用 工程新 学科 ； 究 了新工 艺 ， 概率 等厚 筛分新 工艺 ； 如 明了新机 构 ， 激振 器偏转 式新 机构 ； 如 立 了新模 型 ， 间隙 滞 回系统新 模型 ； 如 展 了新理 论 ， 动 同步 传动新 理论 ； 如振
生产率与产 品竞
争能 力 ，促进 了 相关行业科技 的
动化 等 多个学 科 ， 闻邦椿 教授 领导 的科研 团 是 Ｉ 多年研 究 ，完 成 了 １ 项 国家课 题 、２ 余项 横 ６ ０
，
快速 发展 ， 得 取
了巨大 的经济效 益和社会效益 ，
撰 写 了 １ 部 专著 ， ０ 发表 ７０ ２ 篇论文 ， 究成 研
半期 逐渐 发展 起来 的具有 广泛 应用 价值 的一 门新学 科 。如何 有效 地利 用有 用的振 动和 消除 有 害的振 动是 振动 工程研 究 的
两大 方 向和两 个重要 课题 。 振 动利 用 工程所 涉及 的有 关技 术 与工业 生产 及人类 生活
联 系十分 密切 。例 如利 用海浪
振 动波动 的能 量发 电等 。在社
和噪声的若干关键理论 、 技术及应用。撰写的专著：（ （ 振动利
用工 程 （ 程非 线性振 动 机 械 系统 的振 动 同步 与控制 、（ 工 、 同步 振 动 机械 的理论 与动 态设 计 方法 （ 动机 械的理 、 、（ 振 论 与应 用 （ 障旋 转机械 的非 线性 动力学 理论 与试验 》 （ 、故 （ 、面 （ 向产 品广 义质量 的综 合设 计理论 与方 法 （ 、机械振 动学 》 （ （ 、产 （ 品 的全功 能全性 能综 合设 计 等成果 ， 机械 、冶 金 、 山 、 在 矿 电 力 、交 通等 部 门得到 了广泛 的应 用 和推 广 ，提 高 了企业 产 品 的 质 量 与 性
非线性振动分析的切比雪夫谱元法
非线性振动分析的切比雪夫谱元法毛虎平;王伟能;续彦芳;张艳岗;董小瑞【摘要】为了进一步探索Chebyshev时间谱元法求解非线性的振动问题，从Bubnov-Galerkin方法出发，在第二类Chebyshev正交多项式极点处；用重心Lagrange插值来构造节点基函数及其特性，推导了非线性振动问题的伽辽金谱元离散方案，借助Newton-Raphson法求解非线性方程组。
对于非线性单摆，还需要将二分法和重心Lagrange插值结合求解角频率。
以Duffing型非线性振动和非线性单摆振动问题为例，验证了此方法具有现实可行和高精度的优点。
%The solution of nonlinear vibration problems was studied by using Chebyshev spectral elements method. The node-based functions were constructed by barycentric Lagrange interpolation at the pole points of Chebyshev orthogo-nal polynomials of the 2nd kind which characteristics were analyzed by using Bubnov-Galerkin method. Galerkin discretiza-tion scheme for the nonlinear vibration problems was derived. Finally, the nonlinear equations were solved by Newton-Raph-son method. For nonlinear single pendulums, the angular frequencies were solved using the combination of the dichotomy with the barycentric Lagrange interpolation. Two examples of Duffing-type vibration equations and nonlinear vibration of pendulums were employed to illustrate the feasibility and advantages of high-precision of the proposed method.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】5页(P73-77)【关键词】振动与波;非线性振动;切比雪夫正交多项式;谱元法;牛顿-拉夫逊方法【作者】毛虎平;王伟能;续彦芳;张艳岗;董小瑞【作者单位】中北大学机械与动力工程学院，太原 030051;煤科集团杭州环保研究院有限公司，杭州 311201;中北大学机械与动力工程学院，太原 030051;中北大学机械与动力工程学院，太原 030051;中北大学机械与动力工程学院，太原030051【正文语种】中文【中图分类】TB53;TH113.l尽管许多工程问题可以用线性振动近似，但还是有很多工程振动需要考虑非线性。
振动力学课程设计报告--垂直振动输送机的机械振动与隔振分析
振动力学课程设计报告课设题目：垂直振动输送机的机械振动与隔振分析单位：理学院专业/班级：工程力学09-1姓名：指导教师：2011-12-18一、前言1、课题目的或意义主要研究双质体垂直振动输送机输送原理及设计理论，根据参数对其进行运动分析和隔振分析。
通过对结构进行振动分析或参数设计，进一步巩固和加深振动力学课程中的基础理论知识，初步掌握实际结构中对振动问题分析、计算的步骤和方法，培养和提高独立分析问题和运用所学理论知识解决实际问题的能力。
2、课题背景：垂直振动输送机主要应用于箱式元件的提升输送，按照进料口出料口的方向分为Z型垂直提升机和C型垂直提升机两种提升输送机。
垂直振动提升机主要应用于矿山、冶金、化工、轻工、建材、机械、粮食等各行业垂直输送50毫米以下的粉状、颗粒状、块状物料，在连续供料条件下也可用于输送具有滚动性的团状物料，可以代斗式提升机、倾斜使用皮带输送机等。
惯性自同步垂直振动提升机由于应用了机械振动学的自同步原理具有结构简单，技术参数先进，安装调整方便，维修量小，占地面积小及对基础无特殊要求等特点，而且设备费用和运送费用较低。
在有特殊要求时可同时完成冷却、干燥等多种工艺过程，是一种理想的物料垂直提升设备。
ZC系列垂直振动输送机的工作原理：ZC系列垂直振动输送机的驱动装置振动安装在输送塔下部，两台振动电机堆成交叉安装，输送塔由管体和焊接在管体周围的螺旋输送槽组成，输送塔座于减振装置上，减振装置有底座和隔振弹簧组成。
当垂直输送机工作时，根据双振电机自同步原理，由振动电机产生激振力，强迫整个输送塔体作水平圆运动和向上垂直运动的空间复合振动，螺旋槽内的物料则受输送槽的作用，做匀速抛掷圆运动，沿输送槽体向上运动，从而完成物料的向上（或向下）输送作业。
二、振动（力学）模型建立1、结构（系统）模型简介此系统为双质体垂直振动输送机，为离散体。
此结构由螺旋槽体、底座、隔振弹簧、激振电动机和底架组成，底架固结于地面上，两台振动电机堆成交叉安装，输送塔由管体和焊接在管体周围的螺旋输送槽组成，输送塔座于减振装置上，减振装置有底座和隔振弹簧组成。
非线性振动
非线性振动的研究包括理论分析方法和数值分析方法。
其中理论分析方法有是沿着两个方向发展，第一是定性方法，第二是定量方法，也称为解析法。
定性方法是对方程解的存在性、唯一性、周期性和稳定性等的研究；定量方法是对方程解的具体表达形式、数量大小和解的数目等的研究。
数值方法目前已广泛用于计算非线性振动系统，是一种求解非线性方程的有效方法。
本文在查询相关文献的基础上，对非线性振动理论的分析方法最新研究成果做简要概括和分析比较。
1、平均法平均法是求解非线性振动最常见和最实用的近似方法之一。
其基本思想是设待解微分方程与派生方程具有相同形式的解，只是振幅和相位随时间缓慢变化。
将振幅和相位的导数用一个周期的平均值替代，得到平均化方程，求解平均化方程，得到振幅和相位的表达式，从而求解出原方程的近似解析解。
1.1利用平均法分析多自由度非线性振动平均法主要是用在单自由度非线性振动的分析中，是一种求近似解的方法，虽然精度较低，但可避免繁琐的中间运算，具有便于应用的突出优点。
将其推广的到多自由度系统，导出了平均化方程，由此能够得到多自由度非线性振动的幅频特性。
1.2用改进平均法求解自由衰减振动用平均法求解自由衰减振动方程时，无论是线性阻尼还是平方阻尼，在阻尼常量很小的情况下，平均法解均有较高的精度。
但随阻尼常量的增加，阻尼对振动周期的影响已不能忽略，此时平均法解的结果与实际振动情况有了明显的偏离，需要改进。
改进平均法是将待解微分方程的圆频率与派生方程圆频率的差异函数表示为阻尼系数的多项式。
2、FFT多谐波平衡法分析非线性系统非线性动力系统的响应可能含有几个主导频率，且有可能与激振频率不成倍数关系。
现有的单一谐波法和多谐波法仅限于系统响应主导频率为激振频率的非线性系统，因此在某些情况下使用单一谐波法或多谐波法研究非线性系统动力学特性是不可靠的，而基于快速傅立叶变换（FFT）和主导频率的 FFT 多谐波平衡法能够依据所有的主导频率构筑多谐波平衡方程，因此其解析解精确度高，并能广泛适用于单倍周期、多倍周期、与初始条件有关的多解性及拟周期响应等典型的非线性特征响应。
闻邦椿教授坚持不懈奋斗在工程机械领域达65载的中科院院士
2021.02 建设机械技术与管理35闻邦椿教授：坚持不懈奋斗在工程机械领域达65载的中科院院士闻邦椿，1930年9月29日出生于杭州，祖籍浙江温岭，东北大学教授，中共党员，1991年当选为中国科学院学部委员（1993年改名为中国科学院院士）。
他于1955年大学毕业，接着，在苏联专家索苏诺夫教授指导下从事研究生的学习与研究，同时开始工程机械的教学和科研工作，至今已65载。
他曾获国际科技奖2项，国家技术发明奖和科技进步奖5项，省、部级一、二等科技奖20余项。
闻邦椿是我国振动利用工程学科主要奠基者，曾任国际转子动力学技术委员会委员，亚太振动会议指导委员会委员，第六、七、八、九届全国政协委员，国务院学位委员会第二、三、四届机械工程学科评议组成员，中国振动工程学会理事长，《振动工程学报》主编等职。
闻邦椿（左3）和课题组成员研究转子动力学中的问题1 培养大量的优秀科技人才高等学校的根本任务是培养人。
为了培育高级科技人才，必须付出辛勤的劳动。
闻邦椿培养的学生已遍布全国各地，不少学生已在祖国建设中取得了显著成绩，有的已成为国内知名的教授、研究员、博士研究生导师、高级工程师和技术专家，他们在科研、教学等方面取得了显著成绩，并已在国内外科学技术界崭露头角。
1.1 本科生的培养从1955年开始, 闻邦椿就指导本科生的毕业设计, 带领学生到工厂进行毕业实习,了解企业对产品研究和开发及产品的设计的情况, 进而根据企业需要确定毕业设计题目,较好地完成毕业设计的任务, 还曾多次带领学生到现场进行设计, 解决企业生产中遇到的实际问题, 如到北京铁矿研究设计大长度振动输送机，到沈阳第一砂轮厂研究设计自同步概率筛，去沈阳矿山机器厂设计振动离心机等，使学生们学习、掌握和运用产品设计的理论和方法搞好产品设计, 这对培养他们的产品设计能力发挥了积极的作用。
闻邦椿曾经指导了20多届本科生的毕业设计, 有数百名学生经受了产品设计的锻炼，大大增强了他们的实际工作能力。
机械振动理论及工程应用
机械振动学学习报告摘要：简述了机械振动学的发展历程，振动利用中的若干新工艺理论与技术，振动机械及其相关技术的应用与发展，介绍了振动在人类生活工作中起到了非常重要的作用。
通过对具体实例——单电机振动给料机的计算分析，得出机械振动对机器工作性能的影响。
并介绍了单自由度、多自由度的线性振动系统振动的基本理论和隔振的基本原理。
关键词：机械振动；振动给料机；线性振动系统Abstract：This paper describes the development course of study of mechanical vibration and the utilization of some new technology theory and technology. The vibration has played a very important role in human life and work. By analyzing the practical example-single motor , vibrating feeder calculation and analysis of mechanical vibration machine has influence on the performance. And introduced the single-degree-of-freedom, multi-freedom system vibration of the linear vibration of the basic theory and the basic principle of vibration isolation.Keywords：Mechanical vibration; Vibrates the feeding machine; Linear vibration system第一章绪论1.1振动振动学的发展振动振动学科是20世纪后半期逐渐形成和发展起来的一门新学科。
轴向受压中间支承梁的横向振动和稳定性
动
与
冲
击
第２ ９卷第 ６期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴＩ ＯＮ ＡＮＤ Ｓ ＨＯＣＫ
轴 向 受 压 中 间支 承 梁 的 横 向振 动 和 稳 定 性
荆 洪英 ，张
（． １ 东北大学 机械工程 与 自动化学院 ， 沈阳
利 ，金基铎 ，闻邦椿
１０ ３ ； １ １６
件为 ：
在 Ｍ 点处 ，
ｙ 。 。 ’ －０
开始 增加 ， 先发 生颤 振 失 稳 ， 中间 支 承位 置 ＞ 梁 当 时， 则梁 先发 生发 散 失 稳 ， 在 中间 支 承 位 置 处 ， 而 梁
由颤振失 稳跳 跃 到发散 失稳 。
在 Ｎ点 处 ，
Ｏ ｌ Ｌ ｘ ｉ ：一
１０ ３ ） １１６
１０ ０ ； ． １０ ４ ２ 沈阳航 空工业学院 材料科 学与工 程学院 ， 阳 沈
３ 沈 阳航 空 工 业 学 院 航 空 宇 航 工 程 学 院 ， 阳 ． 沈
摘 要 ：研究了一端固支且 自由端轴向受压具有中间支承梁的横向振动和稳定性。利用边界条件推导了此种梁
频率方程及分段振型 函数 的 解析 表 达式 。根据 频 率方 程 讨论 了中间 支 承位 置变 化对 梁 固有 频 率 的影 响。应用 Ｒ ｔ ｉ— ｚ
Ｇ ｌｒｉ 截 断方 法 ， 用 梁 的前 四 阶振 型对 梁 的 运 动 微 分 方 程 进 行 离 散 化 处 理 ， 论 了 梁 在 各 个 中 间 支 承 位 置 处 的失 稳 ａｅｋｎ 采 讨 形 式 。 发 现 了在 梁 上 存 在 一 个 特殊 的 中 间 支 承 位 置 ， 中间 支 承 位 置 ＜ ， ， 当 时 随着 压 力 Ｐ从 零 开 始 增 加 ， 先 发 生 颤 梁 振 失 稳 ， 中 间支 承位 置 ＞ 时 ， 梁先 发 生 发 散 失 稳 ， 在 中 间 支 承 位 置 处 ， 由颤 振 失稳 跳 跃 到 发 散 失 稳 。 当 则 而 梁 关 键 词 ： 中间 支 承 梁 ； 固有 频 率 ； 型 函 数 ； 定 性 振 稳
双轴二倍频振动筛的自同步及稳定性
双轴二倍频振动筛的自同步及稳定性侯勇俊【摘要】利用振动筛的运动微分方程和两激振器的回转运动方程,建立了双轴二倍频自同步振动筛同步相位差角的微分方程；通过研究该微分方程状态方程的平衡点,提出了振动筛实现二倍频自同步的必要条件,应用Lyapunov稳定性理论,建立了振动筛的运动稳定性条件,并通过实例计算进行了验证.结果表明:振动筛满足同步条件和稳定性条件时可以实现二倍频的自同步并稳定运转；当扭振固有角频率与低速轴激振角频率之比的平方等于4/7时,振动筛处于临界状态,当该值小于4/7时,振动筛的运动稳定.%Differential equations of phase angle differences between two exciting shafts of a bi-frequency self-synchronous shaker were derived based on the differential equations of shaker motion and those of rotation of the two exciting shafts. The necessary conditions for self-synchronization of the two shafts was obtained by finding the equilibrium point of the status equations, and the stability condition of the shaker was determined by applying the Lyapunov stability theory. A simulation example was presented. The results show that the second power of ratio of the natural torsional frequency of shaker to the exciting frequency of lower speed shaft is a criterion (4/7 in this example) , below the criterion the motion of the shaker is stable.【期刊名称】《西南交通大学学报》【年(卷),期】2012(047)001【总页数】5页(P104-108)【关键词】双轴振动筛;二倍频;自同步;同步条件;稳定性【作者】侯勇俊【作者单位】西南石油大学机电工程学院,四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TB123文献［1-4］提出了双激振器振动机的同步理论，即在1个振动体上安装2台相同感应电动机分别驱动2个惯性激振器，在一定条件下，两惯性激振器可实现等速同步运转．基于该理论设计的振动机械激振轴间无需机械传动，结构简单，系统效率高，噪音小，近50年来，在矿山、冶金、石油［5］等行业中得到了广泛应用．很多学者对此类单一激振频率自同步振动筛的同步理论和运动稳定性进行了大量研究［1-4，6-8］．但单一振动频率与筛分物料的粒度分布性不匹配，临界颗粒造成的筛堵现象难以解决，具有多个振动频率的复频振动适应筛分物料的粒度分布特性，筛网自洁能力强、筛分效率高．近几年，复频振动的这种优点逐渐被人们认识，并在矿山行业的振动筛中得到应用［9-10］．双频振动是复频振动中最简单的一种，能否如单频振动一样，2台电机直接驱动激振轴实现双频振动，不少学者进行了研究．文献［3］中提出了双电机驱动的平面振动机可以实现三倍频同步．文献［3-4］中指出在某些非线性系统中，可以实现各次谐波的倍频同步．文献［11］中研究了支撑轴在二次谐波激振力(双频激振力)作用下单摆系统的稳定性问题．文献［12］中研究了一种单自由度双频振动系统的稳定性，但未涉及高低频之间的自同步问题．文献［13］中论述了一种双电机驱动四轴惯性激振、单自由度振动系统的倍频同步理论问题．到目前为止，关于双频振动同步问题的研究极少．本文以2台电机驱动的双频振动筛为研究对象，进行了二倍频自同步运转时振动筛的同步性和稳定性研究．1 运动方程双电机双频自同步振动筛的力学模型如图1所示．图1中：两激振轴回转中心分别为O1、O2，工作过程中，二者反向回转;两激振轴和箱体组成的质点系合成为一个集中质量，其总质心为O'，以总质心O'为坐标原点建立动坐标系X'O'Y';以机座上的固定点O为坐标原点建立固定坐标系XOY．图1 力学模型Fig．1 Mechanics model考虑稳态运动情况，忽略小阻尼和部分高阶小量，则振动筛的运动微分方程为式中：kX、kY、kΨ 分别为振动筛在 X、Y和Ψ 方向的弹簧刚度;cX、cY、cΨ分别为振动体在X、Y和Ψ方向的阻尼系数;M为总质量;J为总转动惯量;mr为两激振轴的偏心质量矩;φ1、φ2分别为两激振轴的回转角位移;分别为两激振轴的回转角速度;δ 为 O1O'、O2O'与 O'X'方向的夹角;O'O1=O'O2=l．在稳态运动时，=2ω，略去弹簧阻尼，稳态解可写为式中：A1、B1、C1分别为振动筛在 X、Y和Ψ 方向的低频振幅，A2、B2、C2分别为振动筛在 X、Y和Ψ 方向的高频振幅，两激振轴的回转运动方程为式中：J0为两激振轴的转动惯量;f1、f2分别为两激振轴的回转阻尼系数;T1、T2分别为电机对两激振轴的驱动转矩．式中：α为两激振轴的自同步相位差角;τ = ωt．根据式(2) ～(4)，在［0，2π］内对τ积分，取积分均值后得令：整理式(5)，可得同步相位差角的微分方程为式中：2 同步条件令：x1=α，x2=式(6)可写为对应式(7)的平衡点为因此，平衡点的方程为整理式(8)可得由式(9)可以看出：当无解，系统不存在平衡点，振动筛在二倍频不能实现同步;当有解，系统存在平衡点振动筛在二倍频时能实现自同步的必要条件为将 H1、H2、H3代入式(10)，令式中：ωΨ为振动筛的扭振固有角频率;ξ为扭振固有角频率与低速激振轴的回转角频率之比．此时，系统的自同步条件为由式(12)可以看出：激振轴的偏心质量矩mr、回转角速度ω、总质心到激振轴中心的距离l越大，振动体的总转动惯量J、两电机的转矩差ΔT越小，振动筛越容易实现自同步．3 系统的同步稳定性式(7)的一次近似方程为特征方程为特征根为式中：f2/(2J0ω)、J0ω2、cosδ均非负．当(H1+H2)＞0时，特征方程有一实部为正的根．根据Lyapunov一次近似理论判断平衡点稳定性的定理可知，此时式(7)的平衡点)是不稳定的;当H1+H2＜0时，特征方程的2个根都具有负实部，式(7)的平衡点)是稳定的;当H1+H2=0时，特征方程的一个根具有负实部，另一个根具有0实部，系统处于临界状态，在此处，相位差角微分方程的平衡点存在鞍结分岔．将式(11)代入H1+H2=0，可得即振动筛的扭振固有角频率与低速激振轴的回转角频率之比满足式(15)时，振动筛的运动处于临界状态．由式(12)可知，此时振动筛两激振轴不能实现自同步．当ξ2＞4/7且ξ2＜1，或ξ2＞4 时，振动筛的运动不稳定;当ξ2＜4/7或 1＜ξ2＜4时，振动筛的运动稳定．4 算例利用Matlab/Simulink建立了双轴二倍频振动筛的计算模型．主要参数为：图2为低速激振轴驱动电机同步转速为157 rad/s时，相位差角的时间历程曲线．图3、图4分别为振动筛质心在X、Y方向的位移曲线．从图2～4可以看出，电机启动后较短的时间内可获得较为稳定的相位差角，这表明双轴二倍频振动筛实现了自同步并稳定运转．5 结束语本文利用非线性系统平衡点是否存在以及平衡点稳定性的Lyapunov一次近似理论判断定理，建立了双轴二倍频自同步振动筛的自同步条件和稳定性条件．通过算例验证了双轴二倍频自同步振动筛在满足自同步条件和稳定条件下能够实现自同步稳定运转．在振动筛实际工作过程中，激振轴角速度一般远高于振动筛刚体振动的各阶固有频率，因此，系统的稳定性条件都能得到较好的满足．【相关文献】［1］ BLEKHMAN I I． Synchronization in science and technology［M］．New York：ASME Press，1988：61-156．［2］ BLEKHMANI I，FRADKOV A L，TOMCHINA OP，et al．Self-synchronization and controlled synchronization：general definition and example design［J］．Mathematics and Computers in Simulation，2002，58：367-384．［3］赵春雨，王得刚，张昊，等．同向回转双机驱动振动系统的频率俘获［J］．应用力学学报，2009，26(2)：283-287．ZHAO Chunyu，WANG Degang，ZHANG Hao，et al．Frequency capture of vibration system with two-motor drives rotating in same d irection ［J］．Chinese Journal of Applied Mechanics，2009，26(2)：283-287．［4］闻邦椿．振动利用工程学科近期的发展［J］．振动工程学报，2007，20(5)：427-434．WEN Bangchun．Recent development of the course vibratory utilization engineering［J］． Journal of Vibration Engineering，2007，20(5)：427-434．［5］朱维兵．钻井液振动筛筛分建模及数值计算［J］．西南交通大学学报，2003，38(5)：605-608．ZHU Weibing．Screening model for drilling fluid shale shaker and computer simulation［J］． Journal of Southwest Jiaotong University，2003，38(5)：605-608．［6］ POTAPENKO M A．Slow vibration of unbalanced rotors during the disturbance of self-synchronization conditions［J］．Journal of Machinery Manufacture and Reliability，2008，37(3)：228-229．［7］ BALTHAZAR M，JOSE M，JORGE L，et al．Short comments on self-synchronization of two non-ideal sources supported by a flexible portal frame structure［J］．Journal of Vibration and Control，2004，10(12)：1739-1748．［8］ DIMENTBERG M，COBB E，MENSCHING J．Selfsynchronization of transient rotations in multiple shaft systems［J］．Journal of Vibration and Control，2001，7(2)：221-232．［9］胡毅，崔广平，朱满平．偏心块激振器式复频振网筛［J］．煤矿机械，2007，28(2)：136-137．HU Yi， CUI Guangping， ZHU Manping． Complexfrequency vibrating screen of eccentric block vibrator［J］．Coal Mine Machinery，2007，28(2)：136-137．［10］时勇，胡毅，朱满平．复频筛动态特性及其工艺参数的研究［J］．煤矿机械，2006，27(4)：586-587．SHI Yong，HU Yi，ZHU Manping．Study on kinetic characteristic and technical parameters of complexfrequency screen［J］．Coal Mine Machinery，2006，27(4)：586-587．［11］ BLEKHMAN I I，LANDA P S．Effect of conjugate resonances and bifurcations under the biharmonic excitation of a pendulum with a vibrating suspension axis ［J］．Doklady Physics，2004，49(3)：187-190．［12］ BLEKHMAN I I，LANDA P S．Conjugate resonances and bifurcations in nonlinear systems under biharmonical excitation［J］．International Journal of Non-Linear Mechanics，2004，39(3)：421-426．［13］ WEN Bangchun，FAN Jian，ZHAO Chunyu，et al．Vibratory synchronization and controlled synchronization in engineering［M］．Beijing：Science Press，2009：65-78．。
偏移式同相回转自同步振动机自同步过程(精)
收稿日期:2008206204基金项目:国家自然科学基金资助项目(50535010)・作者简介:张 楠(1979-),女,辽宁鞍山人,东北大学博士研究生;闻邦椿(1930-),男,浙江温岭人,东北大学教授,博士生导师,中国科学院院士・第30卷第6期2009年6月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern University (Natural Science )Vol 130,No.6J un.2009偏移式同相回转自同步振动机自同步过程张 楠1,侯晓林2,闻邦椿1(1.东北大学机械工程与自动化学院,辽宁沈阳 110004; 2.中冶京诚工程技术有限公司,北京 100176)摘 要:自同步振动和振动同步传动在机械工程上已获得成功应用・提出了一种偏移式同相回转自同步振动系统,根据拉格朗日力学原理推导出了其动力学模型,给出了其机电耦合数学模型,并编制仿真模型・仿真直观显示振动机械实现同步和自同步振动的过渡过程・充分解释了系统从不同步到同步及从一种同步状态过渡到另一种同步状态的过程・揭示了质心偏移式振动系统的自同步振动特性,为同类产品设计提供了理论基础・关 键 词:振动同步;自同步;偏移式;同相同步;机电耦合模型中图分类号:TH 113.1 文献标识码:A 文章编号:100523026(2009)0620853204In 2Phase Self 2Synchronous Process of Self 2Synchronous Vibrating System with Vibrators Deviating from Its Center of MassZHA N G N an 1,HO U Xiao 2li n 2,W EN B ang 2chun1(1.School of Mechanical Engineering &Automation ,Northeastern University ,Shenyang 110004,China ;2.Capital Engineering &Research Incorporation Ltd.,Beijing 100176,China.Corres pondent :ZHAN G Nan ,E 2mail :coolyoume @ )Abstract :Self 2synchronization and synchronic 2drive vibration have been successfully applied in many engineering fields.An in 2phase self 2synchronous vibrating system with vibrators deviating from its center of mass is put forward.Based on Lagrange principle ,a dynamic model is derived to give its electromechanical 2coupling model and ,based on the mathematical model ,a simulation model is developed.The simulation results showed visually the processes in which the vibratory machines implement fully the transition from asynchronous to synchronous state or from one type of synchronous state to other type ,which the conventional mechanic models are unavailable to explain quantitatively.Thus ,the characteristics of self 2synchronous vibration of vibrating system with vibrators deviating from its center of mass are revealed to provide a theoretical basis for designing similar products.K ey w ords :vibration synchronization ;self 2synchronization ;deviation ;in 2phase synchronization ;electromechanical 2coupling model激振器偏离机体质心的自同步振动机(或称激振器偏转式自同步振动机[1])在工业部门中得到了应用,这类振动机的优点是机器的高度较低,对提高机体的强度和刚度较为有利,因而这是一种有发展前途的机器・自同步振动和振动同步[2-4]传动在机械工程上已获得成功应用・在机械系统中,如果两个偏心转子满足同步稳定性理论,两转子相位差角为一恒定值,即实现了自同步・关于自同步振动的研究,最有代表性的是双激振器振动筛同步理论[5]・文献[6-9]则根据机电耦合数学模型,对振动系统在不同初始条件和不同物理条件下的同步运动的过渡过程各参量的变化规律,给出了振动同步与电机相耦合的统一描述与表达方程・本文对于质心偏移式同相回转系统的研究:根据拉格朗日力学原理推导出动力学模型,给出了其机电耦合数学模型・以具体模型实际参数,对系统动力学模型进行仿真,再现了振动机械实现同步传动和自同步振动的过渡过程,通过对几种典型状态时自同步振动系统各系统参数的变化规律,充分验证了自同步振动机的自同步过程・1 自同步系统的机电耦合模型偏移式同相自同步振动筛的力学模型如图1所示・两台电机及支撑弹簧相对于振动机对称布置,两电机在图中用两偏心块表示・图中所示的O ″为机体中心,O ′,O 为其合成质心;而O xy 为固定坐标,O ′x ′y ′为动坐标;O 1,O 2分别为两个激振器轴的回转中心并在同一直线上・O ′O 1长l 1,O ′O 2长l 2・利用拉格朗日方程建立振动方程式,得到振动体三个方向上的动力学方程为M ¨x +c x x +k x x =m 1r 1(¨φ1sin φ1+ φ21cosφ1)+m 2r 2(¨φ2sin φ2+ φ22cos φ2),M ¨y +c y y +k y y =m 1r 1(-¨φ1cos φ1+ φ21sin φ1)+m 2r 2(-¨φ2cos φ2+ φ22sin φ2),J ¨Ψ+c Ψ Ψ+k ΨΨ=c 1( φ1- Ψ)+c 2( φ2- Ψ)+m 1l 1r 1[-¨φ1cos (φ1-β1-Ψ)+ φ1sin (φ1-β1-Ψ)]+m 2l 2r 2[-¨φ2cos (φ2-β2-Ψ)+φ22sin (φ2-β2-Ψ)],J 01¨φ1=T m1-T f1-c 1( φ1- Ψ)+m 1r 1×[¨x sin φ1-¨y cos φ1]+m 1l 1r 1×[-¨Ψ1cos (φ1-β1-Ψ)- Ψ21sin (φ1-β1-Ψ)],J 02¨φ2=T m2-T f2-c 2( φ2- Ψ)+m 2r 2×[¨x sin φ2-¨y cos φ2]+m 2l 2r 2×[-¨Ψ2cos (φ2-β2-Ψ)- Ψ22sin (φ2-β2-Ψ)]・(1)式中:x ,y 和Ψ分别表示水平方向、垂直方向和扭振方向的位移;m i 表示第i 个偏心块的质量;M 为系统(包括电机及偏心块)总质量;J 0表示偏心块的转动惯量;l 0=O ′O ″为合成质心与机体质心之距;l i 为O i 与O ′之距;J 为机体绕O 点的(包括电机及偏心块)转动惯量;J 0i (i =1,2,3)为偏心块i 绕O i 点的转动惯量;T m i (i =1,2,3)分别为两电机轴上的电磁转矩;T f i (i =1,2,3)分别为两电机轴上的负载转矩・质心偏移式同相回转自同步振动机简化如图1所示,当式(1)中l 1≠l 2时,式(1)和文献[6]中的式(6)～式(11)合在一起构成了质心偏移式同相回转自同步振动机机电耦合数学模型・该模型表示了一个多变量耦合非线性系统,反映了振动机械系统和双电机系统之间的相互耦合关系・图1 自同步振动机模型Fig.1 Model of a self 2synchronous vibration machine2 机电耦合系统的典型过渡过程采用一组具体参数为M =148kg ,m 1=m 2=315kg ,J =17kg ・m 2,J 01=J 02=0101kg ・m 2,r 1=r 2=0108m ,k y =77600N ・m -1,k x =30000N ・m -1,k Ψ=3000N ・m ・rad -1,阻尼系数的近似取值为c x =c y =1000N ・s ・m -1,c Ψ=1000N ・s ・rad -1,l 1=014m ,l 2=012m ,c 1=c 2=0101N ・s ・rad -1・从简化力学模型图1出发,以机电耦合数学模型,编制了专门的数值仿真软件,进行振动机自同步特性分析・2.1 初始条件不同时振动机的自同步过程在实际工程中,振动机启动时几何参数和初始条件不可能完全对称,两转子初始相位差为015rad ,得到质心偏移式同相回转振动机的自同步过程(图2)・从图中可以观察到,随着电机的转速和偏心转子的相位差趋于一致,相位差角稳定在πrad 左右,振动机的竖直、水平和扭摆方向的位移也趋于稳定一致・图中的扭摆角位移图显示,0点位置上下的稳定振动角位移幅值不同,振动机的扭摆中心不在振动机的质心处・由振动机稳定状态后的轨迹图观察到,在初始相位不同时,偏移式同相回转自同步振动机也同样是圆运动・振动机竖直、水平方向及扭摆方向的振动也都经历了过渡振荡过程,随着过渡过程的结束,双电机轴上的偏心块的相位差逐步稳定在-πrad 左右,振动机回到同步振动状态・当初始相不同时,如果振动机满足该状态时同步理论,振动机仍能自行恢复同步稳定状态・由于所关注的是振动机在受到外界干扰时自行恢复同步的能力,通过加入电机的初始转速差来分析振动机参数的变化规律・双电机的初始转速差为13rad/s 时振动机的自同步过程如图3・初始转速不同也将导致振动机在竖直、水平方向和扭摆方向产生大幅度的过渡振荡,与其初始相位不同时振动机的自同步过程不同的是,此时双电机的转速经历了一段交叉变化的过程,初始阶段458东北大学学报(自然科学版) 第30卷由于双电机的转速差很大,导致相应偏心块的相位差逐步增大,当振动机处于同步状态后,两台电机的转速并不严格相等,而是在很小的范围内相互波动,这表明系统的同步状态是一种动态的平衡状态,此时双电机通过振动机机体的振动进行能量交换・由图可观察到,双电机初始转速不同影响了振动机的同步状态的变化,体现在振动体的竖直、水平方向以及扭摆方向的振动逐渐衰减,相位差稳定位置也发生改变,当偏心块的相位差稳定在9.1rad 即3πrad 位置(为π的倍数),振动机在πrad 区间状态[10]下同步运转,振动机仍处于同步稳定运动状态・图2 初始相位差为015rad 时振动机自同步过程Fig.2 Self 2synchronous analysis with initialized phase 0.5rad图3 电机转速初始条件不同时振动机自同步过程Fig.3 Self 2synchronization with different initialized speeds2.2 断开一台电机电源后振动机的自同步过程在振动机启动后达到稳定状态后,切断电机2的电源,在5s 后得到振动机的自同步行为如图4所示,振动机各方向的振动没有发生明显的变化,振动机仍处于良好的同步振动状态・振动机竖直、水平方向和扭摆方向的振动经历了具有“拍”特征的过渡过程,最后表现为规则的周期振动,由电机转速图可观察到,其中细线代表停机的电机2转速,两电机的转速在5s 后都经历了大周期的振荡,且断电电机2上下波动小,而带电电机1达到稳定状态后电机转速也会在转速位置上下波动并且幅度很大,这表明系统的同步是一种动态平衡,此时两电机通过振动机振动进行能量交换・随着两个偏心块的转速和相位差也经历了一个振荡过程后趋于稳定,相位差最终仍稳定在大约πrad 位置,因此振动机仍能保持同步稳定状态・558第6期 张 楠等:偏移式同相回转自同步振动机自同步过程图4 切断一台电机电源后振动机自同步过程Fig.4 Self2synchronization proce ss of the system when a motor is off当相位差由一种状态变成另外一种状态时,则自同步振动机也由一种同步运动状态变成另一种同步运动状态・针对质心偏移式同相回转自同步振动机,在几种典型情况下,其双电机相位差稳定值都在πrad状态区间变化,因此,自同步振动机的同步运动状态并没有变化・3 结 论根据拉格朗日力学原理推导出了偏移式同相回转自同步振动机动力学模型,给出了其机电耦合数学模型,以具体实体参数,对系统动力学模型进行定量分析,再现了振动机械几种典型状态时实现振动同步传动和该自同步振动机的各参数的变化规律,充分验证了系统从不同步到同步及从一种同步状态过渡到另一种同步状态的过程・参考文献:[1]闻邦椿・激振器偏移式自同步振动运动规律的研究[J]・应用力学学报,1985,2(3):23-36・(Wen Bang2chun.Study on regular pattern of motion of self2synchronous vibrating machines with deviated vibrators[J].Journal of A pplied Mechanics,1985,2(3):23-36.)[2]Zhang T X,Wen B C,Fan J.Study on synchronization oftwo eccentric rotors driven by hydraulic motors in onevibrating systems[J].S hock and V ibration,1997,56(4):305-310.[3]Cusumano P,Chatterjee A.A dynamical systems approach todamage evolution tracking,part1:description andexperimental application[J].Journal of V ibration andAcoustics,2002,124(2):250-257.[4]Kawamura T,Nakao T,Takahashi M,et al.Synchronizedvibrations of a circular cylinder in cross flow at supercriticalReynolds numbers[J].Journal of Pressure VesselTechnology,2003,125(1):97-108.[5]Boccaletti S,Bragard J,Arecchi F T,et al.Synchronizationin nonidentical extended systems[J].Physical ReviewL etters,1999,83(3):536-539.[6]熊万里,闻邦椿,段志善・自同步振动及振动同步传动的机电耦合机理[J]・振动工程学报,2000,13(3):325-331・(Xiong Wan2li,Wen Bang2chun,Duan Zhi2shan.Mechanismof electromechanical2coupling on self2synchronous vibrationand vibratory synchronization transmission[J].Journal ofV ibration Engi neeri ng,2000,13(3):325-331.)[7]Xiong W L,Duan Z S,Wen B C.Characteristics ofelectromechanical2coupling self2synchronization of a multi2motor vibration transmission system[J].Chi nese Journal ofMechanical Engi neeri ng,2001,14(3):275-278.[8]Xiong W L,Wen B C,Duan Z S.Engineering characteristicsand its mechanism explanation of vibratory synchronizationtransmission[J].Chi nese Journal of MechanicalEngi neeri ng,2004,17(2):185-188.[9]侯勇俊,闫国兴・三电机激振自同步振动系统的机电耦合机理[J]・振动工程学报,2006,19(3):354-358・(Hou Y ong2jun,Yan Guo2xing.Electromechanical2couplingmechanism of self2synchronous vibrating system with three2motor2driving[J].Journal of V ibration Engi neeri ng,2006,19(3):354-358.)[10]闻邦椿,刘树英,何 ・振动机械的理论与动态设计方法[M]・北京:机械工业出版社,2001:103-116・(Wen Bang2chun,Liu Shu2ying,He Qing.Theory andmethod of dynamic design for vibration machine[M].Beijing:China Machine Press,2001:103-116.)658东北大学学报(自然科学版) 第30卷。
照亮人生路的明灯——人生哲学与方法论
照亮人生路的明灯——人生哲学与方法论古朴大气的各种学馆，是历史辉煌的再现；神舟模型的巧夺天工，是引领时代的彰显。
浓郁的求学氛围和厚重的历史气息，极富现代感的教学楼错落有致，镌刻着紧随时代潮流、锐意创新的珍贵品格——东北大学，初来时的印象依旧留在心中。
在这里，我聆听到许多的科学知识与人生真谛。
而其中最受益匪浅的莫过于这门《人生哲学与方法论》。
这是近几年来，东北大学闻邦椿院士将辩证唯物主义和系统工程学相结合，提出了一套科学方法论体系和规则，比如十大要素、八大理念、六项要求、四个步骤、两件要事的“十八六四二”规则，总结出一套事物发展的内在规律，提出充分调动主观和客观因素，以积极的态度高质量地完成任务的方法。
我从中学到了很多科学的世界观和方法论,潜移默化地扩大了视野,加深了思想的深度,帮助我树立正确的人生观和价值观。
说到《人生哲学与方法论》，就不能不先介绍它的开创者——闻邦椿院士。
闻邦椿，1930年9月29日出生于浙江杭州，浙江温岭人，机械动力学和工程机械专家、力学教育家，中国科学院院士，中国“振动利用工程”学科的开拓者。
闻院士长期从事振动机械理论的研究及新型振动机械的研制工作，为发展中国的振动机械事业作出了贡献，他在机械动力学与转子动力学、非线性振动的理论及应用、机械故障的振动诊断及工程机械的工作理论等方面也取得了成果。
闻院士也有一段为人称道的传奇，这就是震惊中外的1983年296客机被劫事件。
是年5月5日，他乘坐的沈阳至上海的航班被劫往台湾，因油料不足降落到南韩春川机场。
当时，中韩尚未建交，美军驻扎在南韩。
机上人员历经五日五夜，经受住了歹徒威胁和各方诱使脱离大陆的考验，最终在5月10日安全返回上海。
事件过程中，闻院士起到了重要的组织作用，表现出了沉着冷静和对祖国的坚定信念。
闻院士的人生不可谓不成功，这样成功的人生不得不令我心生向往。
但成功的人生是无法复制的是无法复制的，只能参考。
我从《人生哲学与方法论》得到的最大启示莫过于关于人生理想和目标的指引。
机械系统的振动同步_控制同步与复合同步
文章编号:1006-754X(1999)03-0001-05机械系统的振动同步、控制同步与复合同步闻邦椿,赵春雨,宋占伟(东北大学,辽宁 沈阳110006)摘要: 近十多年来,在机械工业的各个部门,振动同步与控制同步得到了广泛的应用。
本文介绍该领域在近期内的发展和主要研究成果,即双机及多机系统的振动同步、双机机械系统的控制同步、定速比控制传动、复合同步、多机系统的控制同步及多个液压油缸的控制同步等,并给出了计算机仿真的若干成果。
关 键 词: 机械同步;控制同步;复合同步 中图分类号:TH113.2 文献标识码:AThe Application and Development ofSynchronization Theory in Mechanical SystemWEN Bang2chun,ZHAO Chun2yu,Song Zhan2wei(Northeastern University,Shenyang,Liaoning,China 110006)Abstract: In recent ten years,vibration synchronization and controlled synchronization have been widely used in mechanical engineering.In this paper,the recent development and main research results in this field is introduced,i.e.vibration synchronization,controlled synchronization and complex synchro2 nizationand the computer simulation results are given.K ey w ords: self2synchronization;vibration synchronization;controllde synchronization;varide structure complex control;phase monitor control;emulator network;fuzzy control1 引言机械工业部门中应用的许多机械设备,要求其中的两个或两个以上的工作部件,如转轴、机构、杆件、油缸活塞等有相同的速度、位移、加速度、相位及作用力等。
从振动利用学科发展透视技术创新对产业革命的影响
出 ｅ ｃ ｉｅｙ ｃ ｍｍｕ ｉａ ｏ ， ｄｃ ，ｒ ｇ ｃ ａ ｄ ｏｈ ｒ ｅ ｄ ｗ ｉｈ ｈ ｓｂ ｅ ｅ ｅ ｌ ｄ ｔ ａ ｅ ｔｃ ｎｃ ｌ ｄ ｄ ｉ ｍａ ｈ ｎ ｒ ， ｏ ｎ ｎ ｃ ｔ ｎ ｍｅ ｉａ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｌ ， ｈ ｃ ａ ｅ ｎ ｒｖ ａｅ ｔ ｈ ｈ ｉａ — ｉ ｌ ａ ｉ ｆ ｈ ｔ ｅ ａ
问题 。
振动与波 的利用技术是 ２ 世纪后半期发展起 ０ 来的一种具有广泛应用价值的技术 ，与工业生产及 人类生活联系密切 。伴 随着现代 电子与控制技术的 不 断发 展 ， 动利 用技 术 的应 用 愈来 愈 广 ， 振 导致 了新 型工业的诞生 ，引起了产业结构和社会经济的巨大
变化 。
维普资讯
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从振 动利用学科发展透视技术创 新 对产 业革命 的影 响
王孚 懋 １ ， ２闻邦椿 ｚ
（． １ 山东科技大学机械电子工程学 院， 青岛 ２ ６ １ ；． ６ ５ ０ ２ 东北 大学机械工程与 自动化学院 ， 阳 １０ ０ ） 沈 １ ０ ６
高新技术改变着现代社会。高新技术 的发展改 变 了产 业结 构 、 济结 构 和社会 结 构 ， 经 产业 结 构 的变 化使整个生产方式 、组织形式都在发生本质性的变 化 。从生产方式来说 ， 机器代替 了手工劳动 ， 产业革 命放大了人 的体力 ， 高新技术则提高了人的智力。 恩 格斯语 ： 科学是一种在历史上起推动作用的 、 革命 的 力量。 高新技术 的发展极大地提高了劳动生产率 ， 使 社会 经 济得 到快 速 增长 。 振动利用技术 的应用与发展也不例外『 振动是 ｌ １ 。 自然界最基本运动形态之一 ，波动是机械振动在媒 质中的传递过程 。如果把直线运动看作零赫兹频率
“振动利用工程”学科近期的发展
由于“ 动利用 工 程 ” 涉 面很 广 ， 振 牵 涉及 的领 域 及其 相关 的学 科较 多 ， 应用 范 围及其分 布 十分零 散 。
作及 相关 的３ ０ 律 篇论 文 中已有详 细叙述 ０ 余 用 工振
¨ Ⅲ Ⅲ儿
， 为该
学科 奠定 了理 论基础 。 目前课 题组研 究取得 的有些 理 论 和成 果 经 振律 用 《 械工 程 手 册 》 械振 动篇 、 ， 会 中规 利 机 已编 人 机
显 的减小 ， 在振 动沉桩 和振 动压实 过程 中都 是 如此 ，
社 济动 的
因此 ， 它 的系统 和深 入 的研 究 带来较 大难 度 ， 也 给 这
可能是 目前其 他 国家未能对 这一 学科进 行 系统研 究 与总 结 的主要 原 因 。中 国首 先提 出了 “ 动利 用 工 振 程” 学科 的新概 念Ｌ ， １ 并进行 了综合 与总 结 。 ］
１２ 构 建 了该 学 科 的 理 论 框 架 ．
１ １ 提 出 了“ 动 利 用 工 程 ” ． 振 的概 念
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图 １ 线 性 与 非 线 性 振 动 与 波 的应 用 领 域
第 ２ 卷 Ｏ
究 出 了一 种新 的概 率一 厚筛 分 的方法 ， 将 其应用 等 并 于 新型筛 分 机械 中， 并在 一些 企 业 中获 得 了成 功 触 ， 有 因而组成 了一个 软式 的分 段线性 的非
线 性 振动 系统 。
（ ） 动压实 过程 中振动摩 擦的 理论 ， 先提 出 ３振 首 了带有 间 隙的滞 回系统 的新模型 。 在振 动情况 下 ， 物 料 与工件 之 间的摩 擦 、 散物 料 内部 的摩 擦 都会 明 松
振动分析所研究的内容
机械振动理论及其应用作业——振动分析研究的内容学号：专业：机械工程学生姓名：2013年11月24日第一节机械振动的基本概念所谓振动，就是物体或某种状态随时间作往复变化的现象。
振动包括机械振动与非机械振动。
例如，钟摆的来回摆动，房屋由于风力、地震或机械设备引起的振动，桥梁由于车辆通过引起的振动等，这一类振动属于机械振动；另一类振动属于非机械运动的振动现象，例如声波、光波、电磁波等。
机械振动所研究的对象是机械或结构，在理论分析中要将实际的机械或结构抽象为力学模型，即形成一个力学模型。
可以产生机械振动的力学模型，称为振动系统。
一般来说，任何具有弹性和惯性的力学系统均可能产生机械振动。
振动系统发生振动的原因是由于外界对系统运动状态的影响，即外界对系统的激励或作用。
如果外界对某一个系统的作用使得该系统处于静止状态，此时系统的几何位置称为系统的静平衡位置。
依据系统势能在静平衡位置附近的性质，系统的静平衡位置可以分为稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡等几种状况。
机械振动中的平衡位置是系统的稳定平衡位置。
系统在振动时的位移通常是比较小的，因为实际结构的变形时比较小的。
对于工程实际中的结构振动问题，人们关心振动会不会使结构的位移、速度、加速度等物理量过大，因为位移过大可能引起结构各个部件之间的相互干涉。
比如汽车的轮轴与大梁会因为剧烈振动而频繁碰撞，造成大梁过早损坏，并危及行车安全。
为了避免振动危害，甚至利用振动进行工作，我们应了解结构振动的规律，并在实际工作中应用这些规律。
第二节振动的分类机械振动可根据不同的特征加以分类。
1、按振动的输入特性分自由振动系统受到初始激励作用后，仅靠其本身的弹性恢复力自由地振动，其振动的特性仅决定于系统本身的物理特性（质量m、刚度k）。
受迫振动又称强迫振动，系统受到外界持续的激励作用而被迫地产生振动，其振动特性除决定于系统本身的特性外，还决定于激励的特性。
自激振动有的系统由于具有非振荡性能源或反馈特性，从而产生一种稳定持续的振动。
振动技术在工程中的应用
振动技术在工程中的应用一、引言振动技术是一种非常重要的工程技术，在机械、建筑、航空、地震等领域都有广泛的应用。
振动技术可以帮助我们解决许多问题，例如减少噪音、提高机器效率等。
本文将介绍振动技术在工程中的应用。
二、振动技术的基本原理振动是物体沿某一方向周期性运动的现象，其基本特点是周期性和可重复性。
振动的基本参数包括频率、幅值和相位。
频率指单位时间内振动完成的周期数，单位为赫兹（Hz）；幅值指物体在振动过程中偏离平衡位置的最大距离；相位指物体在某一时刻相对于平衡位置所处的位置。
三、机械领域中的应用1. 振动筛分振动筛分是利用振荡器产生机械振动，使筛网产生高频微小摆动，从而使物料在筛面上快速分层分离的过程。
这种方法可以有效地提高筛分效率，并且可以适用于各种不同颗粒大小和形状的物料。
2. 振动加工振动加工是利用振动器产生机械振动，使加工件在加工过程中得到有效的冲击和摩擦力，从而提高加工效率和质量。
振动加工可以适用于各种材料的加工，例如金属、陶瓷、塑料等。
四、建筑领域中的应用1. 振动隔离振动隔离是一种通过改变建筑物结构或使用隔震装置来减少地震、风力等外部因素对建筑物造成的影响的方法。
这种方法可以有效地保护建筑物和其中的人员财产安全。
2. 声学优化振动技术可以帮助我们优化建筑声学效果，例如减少噪音、提高声音品质等。
通过在建筑结构中添加吸音材料或使用特殊设计的墙面和天花板，可以有效地降低室内噪音水平。
五、航空领域中的应用1. 振动测试振动测试是一种通过对航空器进行机械振动测试来检测其结构是否牢固、是否存在缺陷等问题的方法。
这种方法可以帮助我们保证航空器的安全性和可靠性。
2. 振动控制振动控制是一种通过在航空器结构中添加振动控制系统来减少其在飞行过程中受到的机械振动影响的方法。
这种方法可以有效地提高航空器的稳定性和安全性。
六、地震领域中的应用1. 地震预测振动技术可以帮助我们对地震进行预测，例如通过对地表振动信号进行分析来判断地震是否即将发生。
考虑物料非线性作用力的振动压实分析
姗
。 Ｄ
。 ｊ
‘ Ｄ
ｊ
。Ｄ
。ｊ
。
一
ｓ
譬＋ａＤ Ｔ＋ ＋】 ＋Ｊ Ｂ
＞０
ｇ ） ＝ （
Ａｘ （ ＋∑ 。 Ｂｘ ） （ ＋∑３ ） Ｄ ＋ ｘ ＋
≤ ０
小型振动压实机构上进行实验， 验证模型的正确性。
１ 振动压实系统 力学模型
图 １ 室 内小 型振 动压 实 机 构 一物 料 系统 的简 化 为 模型。 为 活 塞 质 量 、ｋ
其 中 ｇ ） 弹性恢 复力 、 （ 为 为活塞 位移 （ 向下 为 正 ） 、ｉ 为循 环 载 荷 次 数 、 为 每 次加 卸 载 周 期 滞 后 的 位 移 差 值 、∑为求 和。Ａ、 Ｄ为 常数 。 Ｂ、
ｇ Ｘ 为恢复力 、 为活塞 ｝ （） 位 移 （ 方 向向下 为正 ） 取 、 为 振 动 台产 生 的 正 弦 图 １ 振 动压 实 机 构 一 位移 。 物料系统的简化模 型 建 立 系 统 力 学 微 分 方 程式如 下 ：
， ＋ｃ ｎ ２ ＋（ ｌ ２ 一ｃ １一ｋ ｋ ＋ｋ ） ２ ２１＋ｇ ） （ ＝０ （） １
，
在求 解 中略去 ｕ 等 小参 数项 。其 中 ａ为 的 幅 ， 值 ， 为相 位角 。
第一作者 辛丽丽 女 ， 博士生 ， ８ 年 ９月生 １ １ ９
维普资讯
第 ７期
辛丽丽等 ：考虑物料非线性作用力的振动压实分析
１７ ４
Ａ、 Ｂ对应 的相 位角 分 别 为 Ａ 日 在 ｌ ２Ｔ 内 ， 。 ０，１Ｊ
性变形不可恢复， 所以此过程仅有弹性变化 ， 从而卸荷 终 止 点位移 滞 后 于 加荷 初 始 点 位 移 ， 当继 续 加 载 时 非 线 性恢 复力 与位移 形成 滞 回关 系 曲线 。考虑 恢 复力 与 位移的非线性、 滞后性特点 ， 建立如下模型 ：
奋斗的人生--闻邦春院士
，还要解决学和做什么的问题。不能漫无边际地学，也不能什 么事都去做，因为人的精力和时间是有限的。
因此，选题十分重要，即选择好要学和做的内容，我们在
学校里除完成学习外，还要完成教学任务和科研任务。拿我自
己来说，我研究的主要方向，就是根据国家和企业的需要，研 究“振动的利用” ，这项研究大约花了三四十年的时间。
2023/5/7
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读《奋斗人生》，探《成功之路》
2023/5/7
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奋斗的人生— 我的家庭和个人经历纪实
引言
一、众人做事的三大要素：目的、内容、方法
二、主观方面的四项潜能：德、智、体和毅力
三、客观方面的三维时空：机遇、环境、条件
四、要经常总结不断学习
结语
2023/5/7
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奋斗的人生— 我的家庭和个人经历纪实
己子女培养成有文化知识和掌握科学技术的人。通过两个阶段
的努力奋斗和艰苦实践，实现了自己的奋斗目标。
2023/5/7
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一、做事的三要素
1.1、人生奋斗要有目标和理想
2)为解决个人生活基本需求所确定的目标
对多数人来说，他们的理想是找到较合适的工作，能有足够
的工资待遇就心满意足了，他们考虑的首先是能维持自己的
1.3 实现奋斗目标的有效方法
解决了为什么要做和做什么的问题后，再去解决怎么学和做
的问题。我们的主要任务有二，一是学习，二是工作。
如何去学和做？应该努力地按科学发展观去学习和工作。
怎样学呢？关于学习, 要勤奋、要刻苦。温总理最近告诉我
们，不学习的人是没有希望的。我还要补充说一句，不勤奋学习
的人，也不会有太大的希望。怎么学习才有希望呢？要做到勤奋
生活，能让自己较好地生活下去, 这种想法的确是现实的。
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振动利用工程的应用与发展
(1) 振动利用工程学的内涵及应用概况
1）内涵
线性振动的利用
线性波动的利用
机械系统中 振动的利用
电气系统及 控制系统中 振动的利用
波动及波 能的利用
电、磁、光 振荡器的工 业应用
社会经济领 域中振动规 律的利用
自然界中振 动规律的利 用
非线性振动的利用用
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振动利用工程的应用与发展
２．有用振动与有害振动
有用的振动： 人体器官的振动； 振动机器的振动；
钟表中石英振荡器的振动；
医疗机械中波动（如超声波）的利用． 有害的振动: 地震会使生命财产造成重大损失； 机器和建筑物的振动会使它缩短寿命，甚至出现损坏； 运载工具的振动使乘客感觉到不舒适；
2018/10/21 2
振动利用工程的应用与发展
一. 振动利用工程的发展现状
1．振动与波动是物质运动的基本形式
物质世界始终处于振动和波动之中。 振动和波动可分为 线性和非线性两类，自然界中的振动和波动绝大多数是非 线性的。振动和波动可分为有用和有害的两类。 人类自身也每时每刻都处在振动之中 , 例如，心脏的搏 动、血液的循环、肺部的张缩呼吸、脑细胞的思维以及耳 膜的振动和声带的振动等 , 这些无一不是人体对振动的有 效利用。 机器的振动；建筑物的振动；环境噪声等。 水波、风波、声学波、超声波、光波、X 射线波等。 前面列举的都属于振动，某一个或一些量随时间或大或 2018/10/21 3 小的变化即为振动。
声测声控类
电 子 计 时 器
机 械 式 钟 表
石 英 钟 表
振 动 按 摩
振 振振 振振 动 动动 动动 健 床时 电捆 效 推梆 身
振 摩弗振 混混 振 动 擦洛动 沌沌 波 里 采 摆特同 保混 采 集 摆步 密合 油
交 变感次管 流 频应声弦 输 器加破乐 热碎器 电
声 波 制 冷
声 检 测 技 术
2018/10/21
工业噪声会污染环境．
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振动利用工程的应用与发展
二、振动的利用
(1) 振动利用工程学的内涵及应用概况
(2) 振动与波的利用技术曾引发多次重大革命或变革 (3) 振动与波的利用技术多数是以非线 性动力学为基础 (4) 线性及近似于线性振动的利用 (5) 非线性振动系统的利用 (6) 波及波能的利用 (7) 电、磁、光振荡器的利用 (8) 自然界与人类社会中振动规律的利用
清理疏通类
振捣打拔类
犁铲装载类
钻探凿岩类
测量诊断类
振 动 清 理
振 动 落 砂
振 动 清 砂
振 动 疏 通
振 动 捣 固
附 着 振 捣
插 入 振 捣
振 动 沉 桩
振 动 拔 桩
振 动 压 路
振 动 夯 土
振 动 摊 铺
振 动 熨 平
振 动 铲 斗
振 动 犁 耙
振 动 装 载
振 动 锤 锻
振 动 钻 探
非线性波动的利用
图1 振动与波的利用的分类
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振动利用工程的应用与发展 2) 振动利用工程应用概况（a）
输送给料类
筛分选别类
冷却干燥类
成型密实类
破碎粉磨类
振 动 破 拱
振 动 料 斗
振 动 给 料
振 动 输 送
振 动 提 升
振 动 布 料
振 动 排 队
振 动 装 料
振 动 筛 分
振 动 碎 石
振 动 凿 岩
振 动 监 察
振 动 测 量
振 动 诊 断
振 动 勘 探
桩 基 检 测
振 动 测 量 仪
振 动 平 衡
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振动利用工程的应用与发展 2) 振动利用工程应用概况（c）
振动计时类
振动健身类
其他用途类 潮 汐 发 电
发电输电类 海 浪 发 电 交 流 发 电
噪 声 控 制 器
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振动利用工程的应用与发展
2） 振动利用工程应用概况（d）
超声应用类 磁 致 伸 缩 种 子 超 声 处 理 超 声 碎 石 超 声 切 削 超 声 油 水 混 合 超超 声声 检电 测机
激光应用类 超 声 减 阻
通讯传播类 电 波 发 射 电 子 振 荡 光远 纤红 外 通 检 信测 红 外 监 察 红 外 成 像
振动利用工程的应用与发展
振动利用工程的应用与发展
东北大学
闻邦椿
2018/10/21
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振动利用工程的应用与发展
振动利用工程的应用及发展
一、振动利用工程的发展现状 二、振动的利用 (1) 振动利用工程学的内涵及应用概况 (2) 振动与波的利用技术曾引发多次重大革命或变革 (3) 振动与波的利用技术多数是以非线性动力学为基础 (4) 线性与近似于线性振动的利用 (5) 非线性振动系统的利用 (6) 波及波能的利用 (7) 电、磁、光振荡器的利用 (8) 自然界与人类社会中振动规律的利用 三、展望
振动利用工程的应用与发展
在自然界及宇宙中, 也到处存在着振动, 月亮的 圆缺、潮汐的涨落、树木的年轮、一些树木和花草年复 一年的发芽、生长与枯萎等。 在社会与经济生活中，例如, 人口的增长与衰减、 农作物虫灾发生的周期性现象、股市的升跌和振荡、社 会经济发展过程中速度的增长与衰减等。 对这些振动现象进行研究，找出其内在规律进行 有效的利用和控制，就会为人类造福。
a）理论上的创新：
1）同步理论的利用 2）共振的利用 3）非线性振动的利用 4）自激振动的利用 5）波及波能的利用 6) 混沌的利用
2018/10/21 12
振动利用工程的应用与发展
b）技术上的发明：
1）可控整流电磁激振技术 2）惯性振捣技术
2）振动压实技术
5）振动检桩技术 7）彩超(B超） 11）红外监察技术 13）激光技术
共 振 筛 分
振 动 重 力 脱 水
振 动 离 心 脱 水
振 动 选 别
振 动 分 类
振 动 冷 却
振 动 冷 冻
振 动 干 燥
振 动 成 型
振 动 整 形
振 动 密 实
振 动 压 实
振 动 混 合
振 动 破 碎
振 动 中 碎
振 动 球 磨
振 动 碎 冰
振 动 光 饰
2018/10/21
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振动利用工程的应用与发展 2) 振动利用工程应用概况（b）
检测医疗类
特殊应用类
B
激 光 测 距
激 光 切 割
激 光 振 荡
紫 B 核 X 医 射 声 微 工 哈 外 磁 光 用 线 级 波 业 兹 波 C 波 C 消 超 共 计 加 检 的 机 毒 T 利 热 T 测 振 试 用
太
2018/10/21
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振动利用工程的应用与发展
(2) 振动与波利用技术曾引发多次重大革 命或变革