振动机械发展与展望讲解

1、 2021-6-281 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 2021-6-282 0 0、振动机械的发展现状、振动机械的发展现状 1 1、振动机械学的内涵及分类、振动机械学的内涵及分类 2 2、振动机械的理论与技术的新成果曾引发多次重、振动机械的理论与技术的新成果曾引发多次重 大革命或重大变革大革命或重大变革 3 3、振动机械的发展、振动机械的发展 研究并提出了许多研究并提出了许多新原理、新机构、新模型、新原理、新机构、新模型、 新理论、新方法、新技术新理论、新方法、新技术, ,研制了研制了新机器，新机器， 最后创建了最后创建了“振动利用工程振动利用工程”新学科。新学科。 000

2、0、展望、展望 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 2021-6-283 0 0. .1 1 振动振动是物质运动的基是物质运动的基本形式形式 在在物质物质世界里，里，到处到处存在着在着振动振动。振动可分为线性和非线振动可分为线性和非线 性两类，自性两类，自然界中的振动中的振动绝大多数是非线性的。大多数是非线性的。振动振动可分为可分为有用有用 和有害和有害的两类。的两类。 人类自人类自身的许多器的许多器官也每时每也每时每刻都处在振动都处在振动之中中, , 例如，心例如，心 脏的的搏动、动、血液的的循环、环、肺部的部的张缩缩呼吸、吸、脑细胞的思维以及的思维以及耳 膜的振动和声带的振动

3、等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一不是人体对振动的有效利 用。用。 机器机器的振动；的振动；建筑物建筑物的振动；的振动；环境环境噪声声等。等。 前面列前面列举的都的都属于振动于振动。 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 2021-6-284 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 , 每公每公 里高速路费用为里高速路费用为20002000万元万元,100,100公里高速路可节约公里高速路可节约 4 4亿元亿元) )。 、 大型离心压缩机、核电站主泵大型离心压缩机、核电站主泵 、燃气轮机、航空发动机、燃气轮机、航空发动机等等 。 2021-6-

4、285 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 研究研究振动利用工程振动利用工程是一项迫切任务是一项迫切任务 振动的研究分为振动的研究分为振动理论、振动控制与振动利用振动理论、振动控制与振动利用 三个方面。三个方面。 我们的科研团队我们的科研团队, , 经过经过2020多年的不懈努力多年的不懈努力, , 完成完成 了国家和横向项目等了国家和横向项目等3030余项课题余项课题, , 研究并提出了研究并提出了新理新理 论和新技术、论和新技术、研制了研制了多种新机器，多种新机器，最后创建了最后创建了新学科。新学科。 我从我从19551955年开始研究振动机械，当时来了一位苏年开始研究振动机

5、械，当时来了一位苏 联专家格联专家格. .依依. .索苏诺夫，索苏诺夫，我和王峰都是研究生，到现我和王峰都是研究生，到现 在已经在已经5252年头年头了，当时了，当时在苏联振动机械是国际领先的。在苏联振动机械是国际领先的。 振动筛有振动筛有奥列夫斯基，奥列夫斯基，振动破碎机有振动破碎机有隆德克维斯特。隆德克维斯特。 2021-6-286 振动与波在工程中的应用及其控制振动与波在工程中的应用及其控制 1 1 振动机械学的内涵及分类；振动机械学的内涵及分类； 2 2 振动机械的理论与技术的新成果曾引振动机械的理论与技术的新成果曾引 发多次重大革命或变革；发多次重大革命或变革； 3 3 振动机械的发

6、展振动机械的发展: : 研究并提出了研究并提出了新原理、新机构、新模新原理、新机构、新模 型、新理论、新方法、新技术、新机器，型、新理论、新方法、新技术、新机器， 最后创建了最后创建了新学科。新学科。 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 2021-6-287 振动与波在工程中的应用及其控制振动与波在工程中的应用及其控制 1 1 振动机械学的内涵及分类振动机械学的内涵及分类 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 图图1 1 振动机械的分类振动机械的分类 惯性式非共惯性式非共 振类振动机振类振动机 惯性式线性惯性式线性 近共振双质近共振双质 体振动机体振动机 惯性式非线惯

7、性式非线 性近共振双性近共振双 质体振动机质体振动机 弹性连杆式弹性连杆式 近共振双质近共振双质 体振动机体振动机 电磙式近共电磙式近共 振双质体振振双质体振 动机动机 非线性振动的利用非线性振动的利用 线性振动的利用线性振动的利用 弹性连杆式弹性连杆式 近共振多质近共振多质 体振动机体振动机 运动轨迹为直线运动轨迹为直线 运动轨迹为圆周运动轨迹为圆周 运动轨迹为椭圆运动轨迹为椭圆 齿轮强迫同步的齿轮强迫同步的振动同步或自同步的振动同步或自同步的 2021-6-288 振振 动动 破破 拱拱 振振 动动 布布 料料 振振 动动 给给 料料 振振 动动 输输 送送 振振 动动 提提 升升 振振

8、动动 排排 队队 振振 动动 混混 合合 振振 动动 装装 料料 振振 动动 压压 实实 振振 动动 料料 斗斗 输送给料类输送给料类筛分选别类筛分选别类冷却干燥类冷却干燥类成型密实类成型密实类破碎粉磨类破碎粉磨类 振振 动动 分分 类类 振振 动动 离离 心心 脱脱 水水 振振 动动 冷冷 却却 振振 动动 选选 别别 振振 动动 整整 形形 振振 动动 筛筛 分分 振振 动动 重重 力力 脱脱 水水 振振 动动 干干 燥燥 振振 动动 成成 型型 共共 振振 筛筛 分分 振振 动动 密密 实实 振振 动动 冷冷 冻冻 振振 动动 中中 碎碎 振振 动动 光光 饰饰 振振 动动 球球 磨磨

9、振振 动动 破破 碎碎 振振 动动 碎碎 冰冰 振动机械学的内涵（振动机械学的内涵（a a）(10(10大类大类,54,54种用途种用途) ) 振动利用工程的应用与发展振动利用工程的应用与发展 2021-6-289 桩桩 基基 检检 测测 振振 动动 测测 量量 仪仪 振振 动动 勘勘 探探 振振 动动 平平 衡衡 振振 动动 测测 量量 振振 动动 诊诊 断断 振振 动动 监监 察察 附附 着着 振振 捣捣 插插 入入 振振 捣捣 振振 动动 捣捣 固固 振振 动动 沉沉 桩桩 振振 动动 摊摊 铺铺 振振 动动 压压 路路 振振 动动 夯夯 土土 振振 动动 装装 载载 振振 动动 犁犁

10、耙耙 振振 动动 铲铲 斗斗 振振 动动 熨熨 平平 振振 动动 拔拔 桩桩 振振 动动 锤锤 锻锻 振振 动动 钻钻 探探 振振 动动 碎碎 石石 振振 动动 凿凿 岩岩 振振 动动 清清 理理 振振 动动 疏疏 通通 振振 动动 清清 砂砂 振振 动动 落落 砂砂 清理疏通类清理疏通类振捣打拔类振捣打拔类犁铲装载类犁铲装载类钻探凿岩类钻探凿岩类测量诊断类测量诊断类 振动机械学的内涵（振动机械学的内涵（b b）(10(10大类大类,54,54种用途种用途) ) 振动机械的确良近期发展与展望振动机械的确良近期发展与展望 2021-6-2810 振动机械的理论与技术的新成果曾振动机械的理论与技术

11、的新成果曾 引发多次重大革命或变革引发多次重大革命或变革 a a）理论上的创新：理论上的创新： 1 1）同步理论的利用）同步理论的利用 2 2）共振的利用）共振的利用 3 3）非线性振动的利用）非线性振动的利用 4 4）自激振动的利用）自激振动的利用 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 2021-6-2811 b b）技术上的发明：）技术上的发明： 1 1）可控整流电磁激振技术）可控整流电磁激振技术 2 2）惯性振捣技术）惯性振捣技术 2 2）振动压实技术）振动压实技术 4 4）振动检桩技术）振动检桩技术 5 5）超声电机）超声电机 6 6）振动诊断技术）振动诊断技术 创新创新：

12、原始创新、集成创新和引进消化吸收后再创新原始创新、集成创新和引进消化吸收后再创新 目前我国不少企业也在创新，也在争国际领先。多数目前我国不少企业也在创新，也在争国际领先。多数 在争生产的机器尺寸最大的，就是国际领先，我以为还在争生产的机器尺寸最大的，就是国际领先，我以为还 应该从技术含量上争取国际领先。应该从技术含量上争取国际领先。 如德国的振动筛重量轻，恐怕暂时我国那个企业没法如德国的振动筛重量轻，恐怕暂时我国那个企业没法 超过它，如果以后有谁能超过它，可以说国际领先。超过它，如果以后有谁能超过它，可以说国际领先。 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 2021-6-2812 振

13、动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 振动机械的发展振动机械的发展 ( (数十人数十人,20,20多年多年,10,10多著作多著作,500,500多部论文多部论文, ,研制了研制了1010余种新机器余种新机器) ) 在以下在以下八个方面八个方面开展了开展了原始创新原始创新和和集成创新集成创新的研究：的研究： (1) (1) 研究了研究了新原理，新原理，如如概率等厚筛分概率等厚筛分新原理新原理 ( (2) 2) 发明了发明了新机构，新机构，如如激振器偏转式激振器偏转式新机构新机构 (3(3) ) 建立了建立了新模型，新模型，如如间隙滞回系统间隙滞回系统新模型新模型 (4(4) ) 发展

14、了发展了新理论，新理论，如如振动同步传动振动同步传动新理论新理论 (5(5) ) 提出了提出了新方法，新方法，如如产品综合设计产品综合设计新方法新方法 (6(6) ) 研制了研制了新机器，新机器，如如惯性共振惯性共振概率概率新筛机新筛机 ( (7) 7) 研发了研发了新技术，新技术，如如振机弯振预防振机弯振预防新技术新技术 (8) (8) 创建了创建了新学科，新学科，如如振动利用工程振动利用工程新学科新学科 最终目标最终目标: :在国际上首先创建在国际上首先创建振动利用工程新学科振动利用工程新学科 2021-6-2813 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 振动机械的发展振动机械

15、的发展 (1)(1)新原理新原理 提出了提出了若干新的工艺原理与技术若干新的工艺原理与技术 1) 1) 研究物料在振动平面上及振动锥体内运动机理研究物料在振动平面上及振动锥体内运动机理 2) 2) 研究了物料筛分过程理论，如概率等厚筛分法研究了物料筛分过程理论，如概率等厚筛分法 3) 3) 研究了振动压实过程中的振动摩擦的理论问题研究了振动压实过程中的振动摩擦的理论问题 4) 4) 研究了物料的结合质量和当量阻尼的计算原理研究了物料的结合质量和当量阻尼的计算原理 已在已在振动机械的理论与动态设计方法振动机械的理论与动态设计方法（机械工业出版社，（机械工业出版社， 20012001）一书及相关论

16、文中提出）一书及相关论文中提出 2021-6-2814 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 振动机械的发展振动机械的发展 (1)(1)新的筛分原理新的筛分原理 筛分方法及筛分原理的分类筛分方法及筛分原理的分类 1) 1) 普通筛分法普通筛分法 2) 2) 薄层筛分法薄层筛分法 3 3）概率筛分法）概率筛分法（瑞典）（瑞典） 4 4）等厚筛分法等厚筛分法（法国）（法国） 5 5) ) 概率等厚筛分法概率等厚筛分法（中国）（中国） 我们我们提出了概率等厚筛分新原理，并应用于工程中提出了概率等厚筛分新原理，并应用于工程中 已在已在振动机械的理论与动态设计方法振动机械的理论与动态设计方法

17、（机械工业出版社，（机械工业出版社， 20012001）一书及相关论文中提出）一书及相关论文中提出 2021-6-2815 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 振动机械的发展振动机械的发展 (2)(2)新机构新机构 1) 1) 惯性共振式双质体近共振新机构惯性共振式双质体近共振新机构（图（图2 2） 2) 2) 激振器偏转式双质体二次隔振自同步非共振新激振器偏转式双质体二次隔振自同步非共振新 机构机构（图（图3 3） 3) 3) 软式与硬式组合的双质体复杂分段线性非线性软式与硬式组合的双质体复杂分段线性非线性 的近共振的新机构的近共振的新机构（图（图4 4） 4) 4) 内外锥组

18、成双激振器用于破碎的新机构内外锥组成双激振器用于破碎的新机构（图（图5 5） 5) 5) 不对称弹性力的双质体非线性近共振新机构不对称弹性力的双质体非线性近共振新机构 （图（图6 6） 6) 6) 振动同步传动的自同步新机构振动同步传动的自同步新机构（图（图7 7） 已在已在振动机械的理论与动态设计方法振动机械的理论与动态设计方法（机械工业出版社，（机械工业出版社， 20012001）一书及相关论文中提出）一书及相关论文中提出 2021-6-2816 振动利用工程的应用与发展振动利用工程的应用与发展 振动机械的发展振动机械的发展 (2)(2)新机构新机构 1) 1) 惯性共振式双质体近共振新型

19、机构惯性共振式双质体近共振新型机构（图（图2 2） 2) 2) 激振器偏转式自同步非共振新机构激振器偏转式自同步非共振新机构（图（图3 3） 图图2 2 惯性共振式近共振新机构惯性共振式近共振新机构图图3 3 激振器偏转式自同步非共振新机构激振器偏转式自同步非共振新机构 已在已在振动机械的理论与动态设计方法振动机械的理论与动态设计方法（机械工业出版社，（机械工业出版社， 20012001）一书及相关论文中提出）一书及相关论文中提出 2021-6-2817 3) 3)软式与硬式组合的复杂分段线性非线性的近共振新机构软式与硬式组合的复杂分段线性非线性的近共振新机构, ,图图4 4 4)4)内外圆锥

20、组成双激振器用于破碎的新机构内外圆锥组成双激振器用于破碎的新机构, ,图图5 5 图图4 4 软式硬式组合非线性近共振新机构软式硬式组合非线性近共振新机构 图图5 5 内外圆锥组成双激振器新机构内外圆锥组成双激振器新机构 已在已在振动机械的理论与动态设计方法振动机械的理论与动态设计方法（机械工业出版社，（机械工业出版社， 20012001）一书及相关论文中提出）一书及相关论文中提出 (2) (2) 新机构新机构 2021-6-2818 ( () )新机构新机构 5)5)不对称弹性力的双质体非线性近共振新机构不对称弹性力的双质体非线性近共振新机构（图（图6 6） 6)6)振动同步传动的自同步非共

21、振系统的新机构振动同步传动的自同步非共振系统的新机构（图（图7 7） 图图6 6 不对称弹性力的非线性近共振新机构不对称弹性力的非线性近共振新机构 图图7 7 振动同步传动的自同振动同步传动的自同 步非共振新机构步非共振新机构 已在已在振动机械的理论与应用振动机械的理论与应用（机械工业出版社，（机械工业出版社，19821982）一）一 书及相关论文中提出书及相关论文中提出 12 2021-6-2819 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 (3)(3)新模型新模型 1) 1) 提出了提出了惯性力项为非线性的惯性力项为非线性的动力学模型动力学模型 2) 2) 提出了提出了不对称软式分

22、段线性不对称软式分段线性动力学模型动力学模型 3) 3) 提出了提出了硬软式复合分段线性硬软式复合分段线性动力学模型动力学模型 4) 4) 提出了提出了高次谐波频率俘获的高次谐波频率俘获的动力学动力学模型模型 5) 5) 构建了构建了带间隙的滞回非线性带间隙的滞回非线性动力学模型动力学模型 6) 6) 构建了构建了双参数慢变的双参数慢变的非线性非线性动力学模型动力学模型 已在著作已在著作工程非线性振动工程非线性振动（科学出版社，（科学出版社，20072007）一书及相一书及相 关论文中提出关论文中提出 2021-6-2820 (3)(3)新模型新模型 图图8 8 不对称分段线性振动离心机一个不

23、对称分段线性振动离心机一个 周期内物料的运动速度曲线周期内物料的运动速度曲线 图图 9 9 不对称分段落线性振动离心机不对称分段落线性振动离心机 非线性动力学模型非线性动力学模型 1) 1) 提出了提出了惯性力项为非线性的惯性力项为非线性的动力学模型动力学模型 2021-6-2821 (3)(3)新模型新模型 0 sin ),( ),()( 0 0 01 2 1 211 11 2 1 211 11 2 1 2 1 tE xxf xxfxf x x ccc cc x x kkk kk x x m m k km mk1 2 m km 2 1m 1m )sincos(cos 2 cos )( xRm

24、 xm xF C mk1 2 m km 2 1m 1m )sincos(cos 2 cos )( xRm xm xF C 在在19811981年于前苏联基辅第届国际非线性振动会议上提出年于前苏联基辅第届国际非线性振动会议上提出 2021-6-2822 (a) 弹簧摇床工程机构图 (b) 力学模型 图图10 10 弹簧摇床弹簧摇床 (a) m1 m0 m2 k k (b) m0 m1 m2 k k a d x x0 a0-a (3)(3)新模型新模型 2021-6-2823 2121 2 02222 1111 , ,cos , xxxxxx xxQtrmxkxkxm xxQxkxkxm e e

25、bxxkxfxbbk bxxkxffxbkxbbk xxQ c c , , , 0 0 (3)(3)新模型新模型 2021-6-2824 . A B e 0 b (a) (b) (a) 正常运转曲线正常运转曲线 图图11 11 幅频曲线幅频曲线 (b) 停机时的振动曲线停机时的振动曲线 图图12 12 试验测得的振动曲线试验测得的振动曲线 (3)(3)新模型新模型 2021-6-2825 图图13 13 非线性惯性式共振筛的非线性惯性式共振筛的 结构结构 图图14 14 非线性惯性式共振动筛非线性惯性式共振动筛 的共振动曲线的共振动曲线 (3)(3)新模型新模型 3) 3) 提出了提出了硬软式

26、复合分段线性硬软式复合分段线性动力学动力学模型模型 2021-6-2826 m e 图图15 15 双向间隙的滞回系统双向间隙的滞回系统 图图16 16 振动破碎机械的动力学模型振动破碎机械的动力学模型 11 (3)(3)新模型新模型 2021-6-2827 tpxfxxsin2 0sgn 0sgn 0sgn 0sgn 0 44 2 2 43 2 1 22 2 2 21 2 1 xxxexax xxxxax xxxxax xxxexax ex xf (3)(3)新模型新模型 2021-6-2828 (a) 最大Lyaponov指数 (b) 分岔图 图图17 17 当当2 2 ( 0.30.3，

27、1.7) 1.7) 时的非线性动力学特性时的非线性动力学特性 (3)(3)新模型新模型 2021-6-2829 (3)(3)新模型新模型 图图18 18 基频与倍频的频率俘获基频与倍频的频率俘获 3 2 1 0 w/ v 3 max v w/v 2s 3s 1s w/ v 3 min w/ v 2 max w/ v 2 min w/ v max w/ v min 在在19811981年于前苏联基辅第届国际非线性振动会议上提出年于前苏联基辅第届国际非线性振动会议上提出 2021-6-2830 图图19 19 系统刚度具有不同变化速度系统刚度具有不同变化速度kd时瀑布图时瀑布图 a)a) k kd

28、 d=0 b)=0 b) k kd d=5 c) =5 c) k kd d=10 d)=10 d) k kd d=15 e)=15 e) k kd d=20 f)=20 f) k kd d=25=25 (3)(3)新模型新模型 2021-6-2831 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 (4)(4)新理论新理论 以振动同步理论为例以振动同步理论为例 1) 1) 提出了激振器偏转式的自同步振动机的同步提出了激振器偏转式的自同步振动机的同步 性判据和同步状态的稳定性判据性判据和同步状态的稳定性判据 2) 2) 提出了出倍频同步自同步振动机的同步理论提出了出倍频同步自同步振动机的同步理

29、论 3) 3) 研究了振动同步传动的理论研究了振动同步传动的理论 4) 4) 将同步理论扩展到控制同步和广义同步将同步理论扩展到控制同步和广义同步 5) 5) 研究了振动同步与控制同步混合的复合同步研究了振动同步与控制同步混合的复合同步 已在已在机械系统的振动同步与控制同步机械系统的振动同步与控制同步（科学出版社，（科学出版社，20032003） 一书及相关论文中提出一书及相关论文中提出 2021-6-2832 “振动利用工程振动利用工程”学科的发展学科的发展 (4)(4)新理论新理论 1) 1) 提出了激振器偏转式的自同步振动机的同步性判据提出了激振器偏转式的自同步振动机的同步性判据 和同步

30、状态的稳定性判据和同步状态的稳定性判据 2021-6-2833 (4)(4)新理论新理论 1) 1) 提出了激振器偏转式的自同步振动机的同步性判据和提出了激振器偏转式的自同步振动机的同步性判据和 同步状态的稳定性判据同步状态的稳定性判据 1D 0cosW 21 2 2 2 2 2 22 2 2 2121 222 0 cos 2sin cos 2coscoscos 2 1 a y y x x ffgg J l J ll m m MMMM rm D 21 2 2 2 2 2 22 2 2 cos 2sin cos 2coscoscos a y y x x J l J ll m m W 同步性判据同

31、步性判据 同步运转状态的稳定性判据同步运转状态的稳定性判据 2021-6-2834 (4)(4)新理论新理论 2) 2) 提出了出倍频同步自同步振动机的同步理论提出了出倍频同步自同步振动机的同步理论 3 2 1 0 v1/ v2 3 max v2 v1 2s 3s 1s v1/ v2 3 min v1/ v2 2 max v1/ v2 2 min v1/ v2 max v1/ v2 min 2021-6-2835 “振动利用工程振动利用工程”学科的发展学科的发展(4)(4)新理论新理论 3) 3) 研究了振动同步传动的理论研究了振动同步传动的理论 振动同步传动实现的条件振动同步传动实现的条件:

32、 1. 首先使两台振动电机获得同首先使两台振动电机获得同 步运转步运转; 2. 切断其中一台振动电机的电切断其中一台振动电机的电 源源; 3. 必须满足同步性条件与同步必须满足同步性条件与同步 运转状态的稳定性条件运转状态的稳定性条件 4. 通过控制器实现交替供电通过控制器实现交替供电 2021-6-2836 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 (5)(5)新方法新方法 1) 1) 提出了产品设计的提出了产品设计的7 7D D总体规划模型总体规划模型 即提出了以设计思想、设计环境、设计过程、设计目标、即提出了以设计思想、设计环境、设计过程、设计目标、 设计内容、设计方法和设计质量

33、检验等设计内容、设计方法和设计质量检验等7 7项内容的总体规划项内容的总体规划 2) 2) 提出了提出了1+3+X 1+3+X 综合设计法综合设计法 即提出以功能优化设计、动态优化设计、智能优化设计和即提出以功能优化设计、动态优化设计、智能优化设计和 可视优化设计为核心内容的可视优化设计为核心内容的1+3+X1+3+X的综合设计方法的综合设计方法 3) 3) 提出了以非线性动力学为基础的深层次动态设计方法提出了以非线性动力学为基础的深层次动态设计方法 即提出了以非线性振动、非线性动力有限元、非线性多体即提出了以非线性振动、非线性动力有限元、非线性多体 系统动力学为基础的动态设计理论与方法系统动

34、力学为基础的动态设计理论与方法 已在已在面向产品广义质量的综合设计理论与方法面向产品广义质量的综合设计理论与方法（科学出版社，（科学出版社， 20062006）一书及相关论文中提出）一书及相关论文中提出 2021-6-2837 振动利用工程的应用与发展振动利用工程的应用与发展 (5)(5)新方法新方法 1) 1) 提出了产品设计的提出了产品设计的7 7D D总体规划模型总体规划模型 设设 计计 思思 想想 域域 DI 设设 计计 环环 境境 域域 DE 设设 计计 目目 标标 域域 DO 设设 计计 过过 程程 域域 D 设设 计计 内内 容容 域域 DC 设设 计计 方方 法法 域域 DM

35、质质 量量 检检 验验 域域 DA 主观主观 能动能动 效应效应 客观客观 环境环境 要求要求 用户信息用户信息 获取功能获取功能 需求实现需求实现 功能与性能功能与性能 的需求实现的需求实现 功能功能 性能性能 评价评价 全局全局 性态性态 规划规划 一一 规划阶段规划阶段 二二 实施阶段实施阶段三三 检验阶段检验阶段 2021-6-2838 振动利用技术的发展振动利用技术的发展 (5)(5)新方法新方法 基于系统工程的产基于系统工程的产 品全功能和全性能品全功能和全性能 的设计规划的设计规划 面向产品广义质量面向产品广义质量 或全功能全性能优或全功能全性能优 化化 设计思想设计思想 以科学

36、发展观和自主以科学发展观和自主 创新思想作指导。贯创新思想作指导。贯 彻绿色设计、创新设彻绿色设计、创新设 计或基于系统工程的计或基于系统工程的 设计思想设计思想 设计目标设计目标 产品广义质量（功能产品广义质量（功能+ +性性 能）能）Q Q、C C、T T、E E、S S 拟选用全功能设计法、拟选用全功能设计法、 全性能设计法或全性能设计法或QFDQFD设计设计 法等法等 设计质量检验设计质量检验 拟选用产品质量可拟选用产品质量可 靠性评估方法、模靠性评估方法、模 糊评估法、价值评糊评估法、价值评 估法或系统工程评估法或系统工程评 估法等估法等 设计方法设计方法 拟选用优化设计、可视化拟选

37、用优化设计、可视化 设计、虚拟设计、数字化设计、虚拟设计、数字化 设计、智能设计、协同设设计、智能设计、协同设 计、并行设计、网络设计计、并行设计、网络设计 或集成设计等或集成设计等 设计环境设计环境 要充分考虑产品的设要充分考虑产品的设 计环境对产品设计提计环境对产品设计提 出的要求如政治、经出的要求如政治、经 济、社会、人文和法济、社会、人文和法 律环境的要求律环境的要求 设计内容设计内容 拟选用功能设计、结构设拟选用功能设计、结构设 计、参数设计、动态设计、计、参数设计、动态设计、 强度设计、传动设计、造强度设计、传动设计、造 型设计、摩擦学设计或控型设计、摩擦学设计或控 制系统设等制系

38、统设等 设计过程设计过程 由用户需求、产品由用户需求、产品 功能优化、性能优功能优化、性能优 化、工艺优化及产化、工艺优化及产 品检验等组成的五品检验等组成的五 个过程个过程 图图21 21 产品设计的产品设计的 7D 7D 总体规划模型总体规划模型(60(60多设计法都可以找到它们自己的位置多设计法都可以找到它们自己的位置) ) 2021-6-2839 振动利用工程的应用与发展振动利用工程的应用与发展 (5)(5)新方法新方法 2) 2) 提出了提出了1+3+X 1+3+X 综合设计法综合设计法 机械产品深层次的机械产品深层次的（1+31+3）+X+X 综合设计法的内容与特点综合设计法的内容

39、与特点 现代机械动态优化设计现代机械动态优化设计 动动 态态 优优 化化 设设 计计 动动 态态 可可 靠靠 性性 设设 计计 工工 作作 参参 数数 智智 能能 控控 制制 工工 作作 过过 程程 智智 能能 控控 制制 产产 品品 装装 配配 可可 视视 化化 设设 计计 工工 作作 过过 程程 可可 视视 化化 图图22 22 现代机械产品的现代机械产品的 1+3+X 1+3+X 综合设计法的内容与特点综合设计法的内容与特点 X X：依据产品特点而应该采用的设计方法，如轿车，要考虑造型设计等：依据产品特点而应该采用的设计方法，如轿车，要考虑造型设计等 现代机械智能优化设计现代机械智能优化

40、设计 现代机械可视优化设计现代机械可视优化设计 以功能优化设计为先导的设计以功能优化设计为先导的设计 2021-6-2840 振动利用工程的应用与发展振动利用工程的应用与发展 (5)(5)新方法新方法 3) 3) 提出了以非线性动力学为基础的深层次动态设计方法提出了以非线性动力学为基础的深层次动态设计方法 1 1）不确定性：）不确定性：系统或工作过程中的参数是不确定的。系统或工作过程中的参数是不确定的。 2 2）时变性：）时变性：即慢变、突变、参变和滞后特性，几乎所有的机即慢变、突变、参变和滞后特性，几乎所有的机 械都处在时变情况下运行。械都处在时变情况下运行。 3 3）非线性特性：）非线性特

41、性：应考虑系统与工作过程中的非线性因素，不应考虑系统与工作过程中的非线性因素，不 论是机械系统，或是控制系统论是机械系统，或是控制系统, , 几乎都具有非线性的性质。几乎都具有非线性的性质。 4 4）高维：）高维：多数机器设备的实际工作系统是高维的，因此，应多数机器设备的实际工作系统是高维的，因此，应 该真实反映机器实际工作的情况，即应该考虑系统的高维的特性。该真实反映机器实际工作的情况，即应该考虑系统的高维的特性。 5 5）强耦合特性：）强耦合特性：多数机器设备的实际工作系统是强耨合的，多数机器设备的实际工作系统是强耨合的， 因此，应该真实反映机器实际工作的情况，即应该考虑系统的强因此，应该

42、真实反映机器实际工作的情况，即应该考虑系统的强 耦合的特性。耦合的特性。 6 6）多参数或多变量的特性：）多参数或多变量的特性：应考虑机器实际工作过程中的具应考虑机器实际工作过程中的具 有多参数和多变量等复杂的实际情况。有多参数和多变量等复杂的实际情况。 2021-6-2841 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 振动机械的发展振动机械的发展 (6)(6)新技术新技术 1 1）预防预防长距离振动输送机产生弹性弯曲长距离振动输送机产生弹性弯曲的新技术的新技术 2 2）保持振动机械）保持振动机械振动稳定振动稳定的新技术的新技术 3 3）消除）消除构件焊接内应力构件焊接内应力的新技术的

43、新技术 4 4）防止）防止螺钉和螺帽松动螺钉和螺帽松动的新技术的新技术 5 5）防止）防止筛孔堵塞筛孔堵塞的技术的技术 6 6）提高）提高筛面耐磨性筛面耐磨性的技术的技术 7 7）二次隔振）二次隔振减小传给基础振动减小传给基础振动的技术的技术 8 8）减少）减少振动机起动通过共振振幅振动机起动通过共振振幅的技术的技术 2021-6-2842 (7)(7)新机器新机器 振动机械的近期发展与展望振动机械的近期发展与展望 1) 1) 激振器偏转式大型冷矿振动筛激振器偏转式大型冷矿振动筛 2) 2) 惯性共振式概率筛惯性共振式概率筛 3) 20-403) 20-40米长的平衡加隔振动的大长度振动输送机

44、米长的平衡加隔振动的大长度振动输送机 4) 4) 新型振动压路机新型振动压路机 5) 5) 大宽度新型摊铺机大宽度新型摊铺机 6 6) 750) 750吨振动沉拔桩机吨振动沉拔桩机 7) 7) 实现振动同步传动的自同步振动给料机实现振动同步传动的自同步振动给料机 8) 8) 双激振器自同步振动破碎机双激振器自同步振动破碎机 2021-6-2843 ) ) 激振动器偏转式大型冷烧结矿振动筛激振动器偏转式大型冷烧结矿振动筛 ( (已生产已生产200200多台，在多台，在1010多个冶金企业应用，节省外汇上亿元人民币多个冶金企业应用，节省外汇上亿元人民币) ) 图图23 23 激振器偏转式大型冷烧结

45、矿振动筛激振器偏转式大型冷烧结矿振动筛 创新点：发明了偏转式自同步激振器，为国际首创，机器高度约可降低米左右创新点：发明了偏转式自同步激振器，为国际首创，机器高度约可降低米左右 2021-6-2844 ) ) 激振动器偏转式大型冷烧结矿振动筛激振动器偏转式大型冷烧结矿振动筛 ( (已生产已生产200200多台，在多台，在1010多个冶金企业应用，节省外汇上亿元人民币多个冶金企业应用，节省外汇上亿元人民币) ) 图图24 24 激振器偏转式大型冷烧结矿振动筛激振器偏转式大型冷烧结矿振动筛 创新点：发明了偏转式自同步激振器，为国际首创，机器高度约可降低米左右创新点：发明了偏转式自同步激振器，为国际

46、首创，机器高度约可降低米左右 2021-6-2845 ) ) 惯性共振动式概率筛惯性共振动式概率筛 ( (已在电力、冶金等部门获得成功应用已在电力、冶金等部门获得成功应用) ) 图图25 25 惯性共振式概率筛惯性共振式概率筛 1-1-惯性共振式激振器惯性共振式激振器 2-2-隔振弹簧隔振弹簧 3-3-筛箱筛箱 4-4-筛面筛面 该筛为该筛为双按质体系统双按质体系统, ,工工 作在近亚共振的工况下作在近亚共振的工况下, , 利利 用惯性近共振与概率筛分相用惯性近共振与概率筛分相 结合的原理原理结合的原理原理, , 实现了实现了集集 成创新成创新, ,使其单位面积产量为使其单位面积产量为 普通筛

47、机的普通筛机的 5 5 倍倍. . 该筛曾获该筛曾获国际发明博览会国际发明博览会 “尤里卡尤里卡”金奖金奖 1 2 3 4 2021-6-2846 图图26 26 弹簧隔振平衡式长距离振动输图弹簧隔振平衡式长距离振动输图 1-1-上槽体上槽体 2-2-下槽体下槽体 3-3-铰链支承架铰链支承架 4-4-剪切橡胶弹簧剪切橡胶弹簧5-5-铰链铰链 6-6-弹性连杆式激振器弹性连杆式激振器 7-7-支承架底架支承架底架8-8-隔振弹簧隔振弹簧 ) )隔振加平衡的长距离振动输送机隔振加平衡的长距离振动输送机: :长长20-4020-40米米 ( (已在电力、冶金等部门获得成功应用已在电力、冶金等部门获

48、得成功应用) ) 8 A-A B-B 该机的创新点是平衡加隔振动，传给地基的动载荷很小，可安装在建筑物上层该机的创新点是平衡加隔振动，传给地基的动载荷很小，可安装在建筑物上层 2021-6-2847 ) )新型振动压路机新型振动压路机 ( (已在徐工集团成批生产已在徐工集团成批生产) ) 创新点是应用我们研究得出的分段慢变与双参数慢变的非线性动力学理论研究创新点是应用我们研究得出的分段慢变与双参数慢变的非线性动力学理论研究 振动压实过程，并采用调节工作频率的方法使该机获得最佳的工作点振动压实过程，并采用调节工作频率的方法使该机获得最佳的工作点 2021-6-2848 ) )摊铺机的新型振动机构的研制摊铺机的新型振动机构的研制 ( (已在徐工集团成批生产已在徐工集团成批生产) ) 2021-6-28