机械振动学课件.ppt

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1、振动概念（vibration）——物体经过它的静平衡位置所做的往复运动。或者说某一物理量在其平衡位置或平衡值附近来回的变动。振动首先是一种运动。比如：地壳的运动、交流电、电磁波、潮水的涨落等。2机械振动的研究对象和分类2.1研究对象——“振动系统”第一章绪论系统的定义：由若干个元素构成的有机组合，个元素间存在着相互作用、互相影响的关系。机械系统的定义：由若干个机械元件组成的系统。具体的讲，是由运动副连接的一些构件所组成的能完成一定运动的机械装置。第一章绪论2.2机械系统研究内容系统（S）输入（X）输出（Y）激励响应第一

2、章绪论系统的研究内容包括三个方面：已知系统的输入（X）和系统（S）,求输出(Y)——系统的动力响应分析，或叫动态分析。已知系统的输入（X）和输出(Y)，求系统（S）——系统设计；系统识别或系统辨识。已知系统的系统（S）和输出(Y)，求输入（X）——环境预测。自由振动：给图中质量块一个激励，给一个初始位移后，质量块就开始振下去。强迫振动：用一个电机作元件，给系统一个持续激励，系统会在电机的强制激励下振动。自激振动：扬声器的鸣叫声。3机械振动的分类3.1按输入分mk第一章绪论简谐振动：符合正弦（预选）规律的振动。周期振动：

3、x（t）＝x（t+kT），瞬态振动：风铃随风而动；地震随机振动：不能用当前的现象预测未来，但是符合统计学规律，可以用统计的方法来研究。如，烟的运动；红旗的飘动。3.2按输出分第一章绪论自由度：用来描述一个物体确定运动的独立坐标。单自由度系统：多自由度系统：可以是两个、三个甚至是n个自由度系统，n个独立坐标，n维空间。连续系统：用偏微分方程描述3.3按自由度划分可用微分方程描述第一章绪论线性振动非线性振动:3.4按微分方程分第一章绪论4主要参考文献书+期刊书：张策、张维平、邵韧平、闻邦春、李有堂、张义民等期刊：《噪声与振

4、动》（soundandvibration）第一章绪论第2章单自由度线性系统的振动2.1一些基本概念、无阻尼单自由度振动系统2.3有线性阻尼自由振动2.4简谐激励力作用下的强迫振动2.8隔振原理2.5周期激励下的响应2.6任意激励下的响应2.7简谐力的功和等效阻尼2.2固有频率的计算第2章单自由度线性系统的振动当物体沿x轴作直线运动时，惯性的大小可用质量来表示。根据牛顿第二定律，作用在物体上的外力F，物体由此产生的加速度和物体质量m之间有下述关系：构成机械振动系统的基本元素有惯性、恢复性和阻尼。惯性就是能使物体当前运动持

5、续下去的性质。恢复性就是能使物体位置恢复到平衡状态的性质。阻尼就是阻碍物体运动的性质。从能量的角度看，惯性是保持动能的元素，恢复性是贮存势能的元素，阻尼是使能量散逸的元素。构成机械振动系统的基本元素质量的单位为kg。第2章单自由度线性系统的振动阻尼力Fd反映阻尼的强弱，通常是速度x’的函数，阻尼力可表示为这种阻尼称为粘性阻尼。比例常数c称为粘性阻尼系数，单位N.s/m。典型恢复性元件是弹簧，弹簧产生的恢复力是该元件位移的函数，即Fs=Fs（x）。当Fs（x）是线性函数时，有：Fs=kx(1-2)k称为弹簧常数或弹簧的刚

6、度系数。单位为N/m。质量、弹簧和阻尼器是构成机械振动系统物理模型的三个基本元件。自由度与广义坐标自由度数:完全确定系统运动所需的独立坐标数目称为自由度数。刚体在空间有6个自由度：三个方向的移动和绕三个方向的转动，如飞机、轮船；质点在空间有3个自由度：三个方向的移动，如高尔夫球；质点在平面有2个自由度：两个方向的移动，加上约束则成为单自由度。第2章单自由度线性系统的振动质量元件无弹性、不耗能的刚体，储存动能的元件平动：力、质量和加速度的单位分别为N、kg和m/s2。转动：力矩、转动惯量和角加速度的单位分别为Nm、kgm

7、2和rad/s22.1离散系统的组成第2章单自由度线性系统的振动第2章单自由度线性系统的振动2.1离散系统的组成弹性元件无质量、不耗能，储存势能的元件平动：力、刚度和位移的单位分别为N、N/m和m。转动：力矩、扭转刚度和角位移的单位分别为Nm、Nm/rad和rad阻尼元件无质量、无弹性、线性耗能元件平动：力、阻尼系数和速度的单位分别为N、Ns/m和m/s。转动：力矩、扭转阻尼系数和角速度的单位分别为Nm、Nms/rad和rad/s第2章单自由度线性系统的振动2.1离散系统的组成等效弹簧刚度斜向布置的弹簧串联弹簧并联弹簧

8、并联系统串联系统等效阻尼系数传动系统的等效刚度传动系统的等效阻尼ct1e=ct1/i2等效质量传动系统的等效惯量单自由度系统的类型单自由度无阻尼自由振动单自由度有粘性阻尼的自由振动单自由度无阻尼受迫振动单自由度有粘性阻尼的受迫振动机械振动学第2章单自由度线性系统的振动例：如右图，舍振动体的质量为m，它所受的重力为W，弹簧刚度为k,