机械振动基础教案(等效刚度、阻尼自由振动的例题)

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1、DAE第一章导论主讲：王建华博士吉林大学汽车工程学院吉林大学汽车工程学院·王建华DAE1.机械与机械振动振动是指物体或某种状态随着时间往复变化的现象。这类现象有的是由其本身固有的原因引起的，有的是外界干扰引起的，是自然界最普通的现象之一。可以这样说：人类生活在振动的世界里。【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE1.机械与机械振动机械振动机械或结构在它的静平衡位置附近的往复弹性运动。机械振动的研究对象是机械或结构，在理论分析中将实际的机械或结构抽象为力学模型，即形成一个力学系统。可以产生机械振动的力学系统成为振动系统，简称为系

2、统。一般任何具有弹性和惯性的力学系统均可产生机械振动。从运动学观点看，机械振动是指机械系统的某些物理量(位移、速度、加速度)，在某一数值附近随时间的变化关系。这种关系如果是确定的，则可用函数关系描述其运动。【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE2.振动的发展历程萌芽线性振动理论的建立振动问题的近似解非线性振动随机振动【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE2.振动的发展历程发展总结振动学科(包括声学)曾经是物理学或力学的一个分支，原属于基础科学，但在其发展过程中逐渐由基础科学转化为基础科学与技术科学的结合，工程

3、问题的需要使振动力学的发展成为必需，而测试和计算技术的进步又为振动力学的发展和应用提供了可能性。除与技术问题的结合以外，学科的交叉不断为振动力学的发展注入新的活力。【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE3.振动的利与害危害强烈而持续的振动会导致结构的疲劳疲劳强烈的振动会导致设备的失效强烈的振动不仅损害人体和机器、仪器。它又是噪声的主要来源七大环境公害振动病【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE3.振动的利与害益处振荡是通讯、广播、电视、雷达等工作的基础。利用振动机理发明了振动机械，如振动压路机、混凝土导振器、

4、振动沉桩机等。【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE4.振动的研究内容振动隔离在线控制工具开发动态性能分析模态分析【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE4.振动的研究内容激励、响应和系统振动设计系统识别灰箱问题黑箱问题环境预测【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE5.振动的研究方法和步骤研究机械振动的基本方法理论分析试验研究综合：理论分析与试验结合仿真研究机械振动的基本步骤建立力学模型（简化）建立数学模型（列方程）方程求解分析结论【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE6.振动的

5、分类按产生振动原因分：自由振动：激励消失后系统所作的振动。强迫振动：系统在外界激励下所作的振动。自激振动：系统受到由其自身运动诱发出来的激励作用而产生和维持的振动。一般说来，这时系统包含有补充能量的能源。参数振动：激励因素以系统本身的参数随时间变化的形式出现的振动。按响应规律分：简谐振动：位移是正弦或余弦函数非简谐振动：位移是周期函数，但不是简谐函数，如三角、脉冲等随机振动：系统在非确定性的随机激励下所作的振动。【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE6.振动的分类按位移形式分：直线振动纵向振动（垂直振动）：如车身、座椅等；横

6、向振动（弯曲振动）：大梁、车桥等角振动扭转振动：传动系；摆动：摆按系统自由度分：单自由度两自由度【导论】机械振动基础多自由度吉林大学汽车工程学院·王建华DAE6.振动的分类按振动系统的性质分：线性振动：描述其运动的方程为线性微分方程，相应的系统称为线性系统。线性振动的一个重要特性是线性叠加原理成立。非线性振动：描述其运动的方程为非线性微分方程，相应的系统称为非线性系统。对于非线性振动，线性叠加原理不再成立。按系统参数分布情况分：离散系统：对于由许多零部件构成的机器，当近似地把某些零部件看成凝聚的质点时，称为离散系统，通常用离散模型来近似描述

7、；连续系统：弹性结构(例如梁、板、完或结构)，其惯性、弹性、阻尼参数都是连续分布的，故属于连续系统，办称分布参数系统。【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE7.汽车振动问题发动机和传动系统曲轴系统（扭振）发动机整机、传动系统其它（气门机构）制动系统轴荷转移、制动噪声、跑偏、影响驾驶员转向系统前轮摆振悬架系统车身和车架【导论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE8.振动的特点、原因振动的特点（1）有平衡点（2）且具有重复性，即具有周期性。振动的原因内在因素：存在弹性元件和惯性元件；外在因素：外界对系统的激励或作用【导

8、论】机械振动基础吉林大学汽车工程学院·王建华DAE8.振动的特点、原因机械或结构产生振动的内在原因：本身具有在振动时储存动能和势能，而且释放动能和势能并能使动能和势能相互转换的能