机械振动学研究综述

机械振动学研究综述

【摘要】在我们的日常生活中无时无刻不存在着机械振动，机械振动对生活也是具有双面性，存在有利的一面和不利的一面，只要我们扬长避短很好的利用它，就会给我们的生活带来很多方便。本文针对机械振动进行系统性的研究，深刻阐明它的应用及危害。

【关键词】机械振动；应用；简谐；危害

0 引言

我们把一个物理量在其平衡点附近往复的运动或是这个物体经过它的平衡点所做的一种来回循环的运动称之为机械振动。也将其说成是物体上的某一物理量或是整个物体沿着直线或非直线来回的颤动，有特定的规则和时间。有时为了浅显易懂，我们将它称之为简称为振动。机械振动是一个非常重要的研究方向，许多年前，荷兰的科学家研究成功了的单摆机械钟就是机械振动的典型应用。直到20世纪初叶，人们的研究目标开始改变，偏向于研究避免共振的项目上。其实在机械振动中，共振始终是一个比较大的问题。

在日常生活以及生产中都会遇到诸多的振动源，例如风动工具，小汽车，轮船和自行车等。规定振动量便是用来衡量振动强弱的一种物理量，物体由于外力的作用产生振动致使其偏离原来的位置，机车不断的增加速度减小速度及加速度都可以看做是产生振动的原因。由于以上的原因，就会导致一些零件产生振动，一旦加大振动量，就会使振动的零件受损，这会大大降低零件的使用寿命，严重会使整个机器停止运作或是导致事故发生。例如，机床上的由于主动轴的振动就会使它的精确度降低，这会给公司带来巨大的损失。

振动的分类较多，按照不同的标准可以对其进行不同的划分。其中最为熟知的两类是按照原因和振动的规律的划分的。按照产生的原进行分类为：自激振动、受迫振动、自由振动。按照振动的规律进行分类为：简谐振动、随机振动。

1 简谐振动

振动的形式很多，简谐振动是其中的一种形式。简谐振动的定义为将自变量定义为时间的正弦函数或者定义为余弦函数，它还是日常生活中常见的一种振动形式。当然也是一种比较最简单的振动。这种简谐振动的主要特点有往复性、周期性、对称性。我们熟知的古式钟摆的左右摇动便属于简谐振动，比较经典的是弹簧拉一个小球上下或是左右的摆动，还有就是单摆的运动也属于简谐振动。

2 共振

影响机械振动的三个主要因素分别为振动频率、加速度、振幅。众所周知的来自于古希腊物理学家阿基米德说过：“给我一个支点，我会撬起整个地球”。而

当代的来自于美国的发明家特土拉说过，只要是给我一个共振器，我就能使地球分为两半。特土拉先前做过一个实验，就是在未完全完成的钢结构架的楼房顶上，把一个小物体（赋予它共振）放在这些未完全完成的楼顶钢梁上，之后特土拉触动了按钮，接下来钢梁便发生振动，逐渐的振动延伸至整撞楼房。该案例足以证明共振的破坏性。还有一个日常中经常发生的就是，装满货物的货车驶过一座桥梁时，车的振动和桥的固有频率一致，这样会使桥的振动逐渐加强，当多辆车同时驶过时，车给桥的压力达到了一定的程度，这样便会发生共振，最后造成桥的全线崩塌。如此，得知共振有时候是在破坏着人们的生活。前一个例子说明的是共振器本身的特点，也就是它能自己发出各种频率的波，当它所发出的波被物体接受时（说明物体的固有的波与共振器发出的波相同），就会产生共振的波，当共振的波达到一定的强度时，就会产生使我们不愿意看到的结果。

振动同时也在危害着我们的身心健康，对于一个生病的人，振动的频率对其有很大的影响。从事与振动有关的工作者，更容易患有振动相关的病症，如此需谨记要尽量远离振动，不要等到发生病症之后再做相应的措施。

3 振动危害的控制

机械振动不利的方面可以通过人为干预使其减小，而且通过人类自身的努力甚至可以从根本上消除机械振动产生的危害。当一个物体的固有频率与外界对它的作用力的频率相差很大的时候，机械振动就可以被有效的避免或者消除。生活中有很多减少机械振动的例子，比如说我们经常去电影院看电影，经常去礼堂或者演播室参观或参加节目，细心的话可以看到这些地方的墙上都有一层厚厚的像泡沫一样的，他们可不仅仅是装饰品，更主要的作用是用来吸收声音的频率，使电影院、礼堂、演播室这些地方不会轻易发生共振。长时间从事机械操作的工人，可能要经常接触振动的工器具，这对身体的危害是很大的，必须佩戴有衬垫的泡沫无指手套来降低机械振动对身体的危害。随着科学技术的不断发展，减轻振动危害的方法越来越多。消声器就是一种人们近年发明出来的用于消除噪音的产品，现在我们所生活的环境充斥着各种各样的噪音，人们的的喧闹声，汽车的鸣笛声等等混合在一起严重影响着人类生活的环境，消声器被发明出来就是为了消除这些噪音对人类生活的影响。它的原理就同无声手枪一样，从枪口喷出的高压气体具有很强的冲击波，这些冲击波经过若干气室后被不断吸收，当再次到达枪口时气体所具有的冲击波已经很小，噪声也就变得非常小了。

4 振动的应用

因为振动这一学科属于一种交叉类型的学科，以至于再许多方面都有其应用之处。它不仅在医疗和机械中有其相关应用，而且在土木工程领域及铸造领域也有相应的应用。我们知道以前在建设一套楼房时，需要我们用比较粗糙的办法给地基进行打桩，也就是耗费体力用锤子进行地基打桩。现在科技发达了不再用那么原始的办法，现在采用振动打桩技术，给桩体一个振动波，如此产生振动波的桩体把相同频率的波传递给大地，致使土地产生振动，土层松动，土层在这种振动波的作用下摩擦力减少，如此，桩体便非常容易的打进土层之下了。我们知道振动还可以制使物料处于运动的模式，其有利于气流的通过，为热交换的形成

创造了充足的条件。分选及混合型的振动机器也是大致的道理。在医学上同样也存在诸多的应用振动的例子。例如，现在存在的一款化妆品叫做美伊美，众多女性都特别喜欢，经研究发现它的按摩机原理就是由振动原理实现的，该机器有不同的工作频率，一种是柔波的速度，另一种是快速柔波的速度。它就是通过快速微震表面达到深层洁面的作用。同时也可以按摩脸部，抚平皱纹。

【参考文献】

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