機械振動課件contents目錄機械振動的基本概念機械振動的數學模型機械振動的分析方法機械振動的應用機械振動的控制機械振動實驗與測量01機械振動的基本概念機械振動是指物體在一定位置附近所做的往復運動。機械振動通常可以用振幅、頻率、相位等參數來描述。機械振動可以由外部激勵或內部因素引起，如力、熱、電磁場等。機械振動定義微幅振動、大幅振動。按振動幅度分類低頻振動、高頻振動。按振動頻率分類一維振動、二維振動、三維振動。按振動方向分類自由振動、受迫振動、共振。按振動原因分類機械振動的分類振幅和相位都保持不變的周期性振動，是最簡單的機械振動。簡諧振動以恒定的周期重復的振動，其振幅和相位隨時間按正弦或余弦規律變化。周期振動簡諧振動與周期振動02機械振動的數學模型根據牛頓第二定律，物體的加速度與作用力成正比，與物體的質量成反比。通過設定物體質量為m和作用力為F，可以建立物體運動的微分方程。牛頓第二定律當物體受到彈性力的作用時，彈性力與物體的位移成正比，方向與位移方向相反。將彈性力作為作用力的一部分，可以建立物體振動的微分方程。彈性力阻尼力與物體的速度成正比，方向與速度方向相反。將阻尼力作為作用力的一部分，可以建立物體振動的微分方程。阻尼力微分方程的建立在求解微分方程時，需要給出物體的初始位置、速度和加速度等初始條件。這些初始條件決定了物體振動過程的初態。初始條件對于線性微分方程，其解可以分為通解和特解兩部分。通解表示所有可能的振動形式，而特解表示滿足特定初始條件的振動形式。通解與特解疊加原理是線性微分方程的重要性質，表示多個不同頻率的簡諧振動可以疊加成一個復雜的振動形式。疊加原理線性微分方程的解固有頻率01固有頻率是物體振動的固有屬性，表示物體在無外力作用下的振動頻率。通過求解物體的微分方程，可以得到物體的固有頻率。阻尼比02阻尼比是描述物體阻尼程度的參數，表示物體在振動過程中能量損失的快慢。阻尼比的大小會影響物體振動的幅度和周期。阻尼振動03阻尼振動表示物體在振動過程中不斷損失能量，振幅隨時間減小，最終趨向于靜止狀態。通過求解阻尼振動的微分方程，可以得到物體振動的衰減規律。固有頻率與阻尼03機械振動的分析方法能量法是一種基于能量平衡的機械振動分析方法，通過計算系統在不同振動狀態下的能量變化來評估系統的穩定性。能量法適用于分析線性系統和非線性系統，尤其在處理多自由度系統時具有優勢。能量法可以通過建立能量平衡方程來求解系統的固有頻率、阻尼比和模態振型等參數。能量法123傳遞函數法是一種基于復平面分析的機械振動分析方法，通過分析系統的傳遞函數來評估系統的動態特性。傳遞函數法主要應用于線性時不變系統，通過建立系統的微分方程來求解其傳遞函數。傳遞函數法的優點在于能夠方便地分析系統的頻率響應和穩定性，同時可以用于設計控制系統的反饋控制器。傳遞函數法模態分析法是一種基于模態理論的機械振動分析方法，通過將復雜的振動系統分解為若干個模態子系統來簡化分析過程。模態分析法的優點在于能夠方便地分析系統的動態特性和模態耦合，同時可以用于優化系統的結構設計和振動控制。模態分析法首先需要對系統進行模態假設，然后通過求解系統的特征值和特征向量來確定系統的模態參數。模態分析法04機械振動的應用振動隔離通過將振動源與周圍結構隔離，減少對周圍環境的振動影響。常用的隔離技術包括使用彈性材料、阻尼材料和隔振器等。減震通過減小振動幅度或頻率，降低結構受到的振動損傷。減震技術包括被動減震和主動減震，被動減震主要依靠阻尼材料或隔振器，主動減震則需要使用傳感器和控制算法來實時調整減震裝置的狀態。振動隔離與減震利用振動產生的動力，使物料在輸送帶上移動。這種技術廣泛應用于礦山、冶金、化工等領域，能夠高效地完成物料的連續輸送。利用振動使不同粒度的物料分離。篩分設備通常由篩網、激振器和減震裝置組成，能夠根據物料的不同粒度需求進行篩選。振動輸送與篩分篩分振動輸送振動成型利用振動能量使材料在模具內產生塑性變形，從而形成所需的形狀。振動成型技術能夠減少成型時間，提高成型精度和產品質量。振動破碎利用振動產生的沖擊力使大塊物料破碎成小塊。振動破碎設備通常由破碎腔、激振器和減震裝置組成，能夠高效地完成大塊物料的破碎任務。振動成型與破碎05機械振動的控制該技術需要使用傳感器監測原始振動，并使用控制器計算需要施加的反向振動。主動控制技術具有較好的實時性和控制精度，但需要消耗較大的能量和成本較高。主動控制技術是通過向系統提供反向振動來抵消原始振動，從而達到控制振動目的的方法。主動控制技術03被動控制技術具有成本較低、易于實現等優點，但減振效果可能不如主動控制技術。01被動控制技術是通過改變系統的振動特性來減小振動的傳遞和影響的方法。02該技術通常使用阻尼材料或結構來吸收或減小振動能量，以達到減振的目的。被動控制技術0102混合控制技術該技術可以結合兩種技術的優點，提高減振效果和穩定性，但需要解決兩種技術的協調和控制問題。混合控制技術是將主動和被動控制技術結合使用，以實現更好的減振效果的方法。06機械振動實驗與測量振動信號的采集使用傳感器將振動轉換為電信號，以便進行后續處理和分析。振動信號的傳輸通過電纜或無線方式將傳感器采集的信號傳輸到數據采集器或分析儀。振動信號的調理對采集的信號進行放大、濾波等處理，以改善信號質量，便于分析。振動信號的測量明確實驗的目標和研究問題，為實驗設計和實施提供指導。實驗目的確定實驗設備選擇實驗操作流程根據實驗需求選擇合適的振動源、傳感器、數據采集器等設備。制定詳細的實驗操作步驟，確保實驗過程順利進行。030201振動實驗的設計與實施數據預處理對原始數據進行