南向曈，唐健

（湖南铁道职业技术学院，湖南 株洲 412001）

1 碰撞振动问题概述

制造生产过程中，冲击振动类设备会受到较大的外部激振力，设备不同部件之间及设备边界上又必然存在间隙，这将导致设备运行过程中必然发生机械振动，具体表现为设备零部件之间或零部件与边界之间发生不可避免的往复碰撞。常见的冲击振动设备有冲击振动成型机、冲击振动落沙机、冲击振动压路机、冲击消振器、振动输送机等，若其材料选取或相关控制参数设置不当，将导致设备运行时的周期性碰撞运动因失稳而超出正常工作范围，造成机械系统动力学特性的不连续，引发复杂动态响应，这将降低设备的运行稳定性及可靠性，还会导致设备零部件磨损进而影响设备寿命及加工质量，产生过大噪音等不良后果。

因此，碰撞振动问题的研究对于冲击振动类设备的参数优化设计具有重要意义。目前多采用系统动力学方法，将这类设备简化为含间隙的振动系统动力学模型，进而研究其碰撞振动特性，进行动力学优化设计。

2 系统动力学一般研究方法

用系统动力学方法研究系统的非线性动态响应特性的过程如图1所示，主要研究内容一般分为模型建立、数值仿真、数据处理、参数优化四个步骤。

图1 冲击振动系统动力学特性研究过程

（1）模型建立。选取一个典型的冲击振动模型作为初步研究对象，如图1中的冲击振动成型机。依据动力学方法，以不同质体代替设备各主要部件，将其不同质体间的接触处理为非线性的刚性或弹性碰撞，得到其简化为动力学模型作为研究对象，依据牛顿第二定律列出其动力学方程并进行无量纲化处理。……