机械振动分析
机械加工过程中机械振动的原因及对策分析
机械加工过程中机械振动的原因及对策分析一、引言机械振动是机械加工过程中常见的问题，它会导致零件加工精度下降，影响工作效率，甚至导致设备损坏。
为了有效降低机械振动对机械加工过程的影响，需要深入了解机械振动的原因，并采取相应的对策。
本文就机械加工过程中机械振动的原因及对策进行分析。
二、机械振动的原因1.不平衡机械设备在工作过程中，如果重心不平衡或者零部件分布不均匀，就容易出现振动。
不平衡主要原因包括：（1）零件加工误差：在加工过程中，如果零件尺寸精度不高，就会导致装配过程中不平衡；（2）零部件分布不均匀：如果机械设备中的零部件分布不均匀，就会产生不平衡现象。
2.弹性变形机械设备在工作过程中，受到外力的作用，会产生弹性变形，从而引起振动。
弹性变形主要原因包括：（1）工件位置不准确：如果工件放置位置不稳定，会导致设备弹性变形；（2）切削力过大：在机械加工过程中，如果切削力过大，会造成工件和设备之间的相对位移，从而产生弹性变形。
3.激振力机械设备在工作过程中，如果受到外界激振力的作用，也会产生振动。
激振力主要原因包括：（1）传动系统的共振：如果传动系统的传动比例、间隙等参数不合适，就会造成传动系统的共振，产生激振力；（2）外界环境的震动：如果机械设备受到外界环境的震动，也会产生振动；三、机械振动的对策1.加强设备的平衡对于不平衡造成的振动，可以采取以下对策：（1）提高零件加工精度：在零件加工过程中，应严格控制尺寸精度，避免误差导致的不平衡；（2）调整零部件分布：改变零部件的位置，使得机械设备的重心分布更加均匀。
2.增加刚度对于弹性变形引起的振动，可以采取以下对策：（1）稳定工件位置：通过改进夹具结构，提高工件的抓紧力，稳定工件的位置，减少弹性变形；（2）优化切削参数：通过调整切削速度、切削深度等参数，降低切削力，减少工件和设备之间的相对位移，减小弹性变形。
3.减少激振力对于激振力引起的振动，可以采取以下对策：（1）改善传动系统的设计：优化传动系统的传动比例、间隙等参数，避免传动系统的共振；（2）加强设备的隔振措施：通过在机械设备底部安装隔振装置，降低设备受外界环境震动的影响。
机械加工中机械振动的原因解析与应对
机械加工中机械振动的原因解析与应对随着工业技术的不断发展，机械加工已成为现代生产中不可或缺的重要环节。
然而在机械加工过程中，经常会遇到机械振动的问题，这不仅会影响加工质量，还有可能引发安全事故。
了解机械振动的原因和有效应对是非常重要的。
一、机械振动的原因解析1.不稳定的加工条件在机械加工过程中，如果加工条件不稳定，比如切削速度、切削深度、进给速度等参数没有得到合理控制，就会引起机床工作状态的不稳定，从而产生振动。
2.机床结构设计不合理机床是机械加工的主要设备，如果机床的结构设计不合理，会导致刚性不足、固定件松动等问题，使得在加工过程中产生振动。
3.切削刀具磨损切削刀具是机械加工中常用的工具，如果刀具磨损严重或者安装不良，就会引起加工过程中的振动。
4.工件材料变形在加工过程中，由于工件材料自身性能的变化，也有可能引起机械振动。
5.进给系统问题进给系统的性能不稳定、传动链条出现松动等问题，会导致机床在工作时的振动。
刀具在加工时，间歇切削会引起刀具的振动，影响加工质量。
二、机械振动的应对措施1.合理选择切削工艺参数在机床的结构设计上，要注重刚性的设计和加强工装的固定，确保机床在加工过程中稳定性。
加强机床的维护保养工作，及时发现并解决机床结构问题。
3.切削刀具的选择和维护合理选择切削刀具，并确保刀具的安装正确、刃磨合适，定期进行刀具的维护和更换工作。
选择质量稳定的工件材料，对材料性能进行精密测试和处理，以减少因材料变形引起的机械振动。
对进给系统进行定期的检查和维护工作，确保传动链条、导轨等部件的稳定性和耐磨性。
6.刀具间歇切削的解决方法对于刀具间歇切削引起的问题，可以采用提高刀具速度、增加刀具的刚度等方法来减少刀具的振动。
三、结语在机械加工中，机械振动是一个常见问题，如果不能得到及时合理的处理，会对加工质量和安全性造成很大影响。
加强对机械振动原因的分析和应对措施的研究非常重要。
通过合理选择加工条件、加强机床结构设计和维护、切削刀具的选择和维护、工件材料处理、进给系统的维护以及解决刀具间歇切削等措施，可以有效减少机械振动的发生，提高机械加工的质量和效率。
机械振动实验报告
机械振动实验报告1. 实验目的本实验旨在通过对机械振动的实验研究，掌握机械振动的基本原理和特性，深入了解振动系统的参数对振动现象的影响。
2. 实验原理（1）简谐振动：当物体在受到外力作用下，沿着某一方向做来回运动时，称为简谐振动。
其数学表达式为x(t) = A*sin(ωt + φ)，其中A 为振幅，ω为角频率，φ为初相位。
（2）受迫振动：在外力的作用下振动的振幅不断受到调节，导致振幅和相位角与外力作用间存在一定的关联关系。
（3）自由振动：在无外力作用下，振动系统的振幅呈指数幅度减小的振动现象。
3. 实验内容（1）测量弹簧振子的简谐振动周期并绘制振幅-周期曲线。
（2）通过改变绳长和质量对受迫振动的谐振频率进行测量。
（3）观察受外力激励时的自由振动现象。
4. 实验数据与结果（1）弹簧振子简谐振动周期测量结果如下：振幅（cm）周期（s）0.5 0.81.0 1.21.5 1.62.0 1.9（2）受迫振动的谐振频率测量结果如下：绳长（m）质量（kg）谐振频率（Hz）0.5 0.1 2.50.6 0.2 2.00.7 0.3 1.80.8 0.4 1.5（3）外力激励下的自由振动现象结果呈现出振幅逐渐减小的趋势。
5. 实验分析通过实验数据处理和结果分析，可以得出以下结论：（1）弹簧振子的振动周期与振幅呈线性关系，在一定范围内，振幅增大，周期相应增多。
（2）受迫振动的谐振频率随绳长和质量的增加而减小，表明振动系统的参数对谐振频率有一定的影响。
（3）外力激励下的自由振动现象符合指数幅度减小的规律，振幅随时间的增长呈现递减趋势。
6. 实验总结本实验通过测量和观察机械振动的不同现象，探究了振动系统的基本原理和特性。
实验结果表明振动系统的参数对振动现象产生了明显的影响，为进一步深入研究振动学提供了基础。
通过本次实验，我对机械振动的原理和特性有了更深入的了解，对实验数据处理和分析方法也有了更加熟练的掌握。
希望通过不断的实验学习，能够进一步提升自己对振动学理论的理解水平，为未来的科研工作打下坚实基础。
机械振动的分析与控制
机械振动的分析与控制机械振动是机械工程中一个重要而常见的现象，它是机械运动中由失衡、不平衡、偏心、摩擦等因素引起的一种周期性变化。
这种振动不仅会引起设备故障，也会带来安全隐患和环境污染。
因此，对机械振动进行分析和控制，对于提高设备的稳定性和运行效率具有重要的意义。
一、机械振动的分类和特点机械振动可以分为自由振动和受迫振动两种类型。
自由振动是指机械系统在无外力干扰下的自然振动，受迫振动则是指机械系统受到周期性的外部激励而引起的周期性振动。
自由振动和受迫振动都具有很高的周期性，表现出振动频率、振幅等特点。
机械振动的特点有以下几点：第一，机械振动有一定的周期性，振动周期一般比较固定。
第二，机械振动的振幅大小是通过阻尼系数进行调节的，在外界激励等干扰下，振幅会发生变化。
第三，机械振动会产生能量，能量的大小和机械系统的状态和运动速度都有关系。
第四，机械振动的产生往往是由于机械系统自身的缺陷和损坏导致的。
二、机械振动的分析方法机械振动的分析方法涉及到多个学科领域，主要包括机械力学、信号处理、控制理论等。
针对不同类型的机械振动，需要选用不同的分析方法。
对于自由振动，可以通过求解系统的特征方程来计算系统的振动频率和振型。
对于受迫振动，可以采用傅里叶分析或小波分析等信号处理方法，分析系统的荷载和响应信号特点。
除了单独分析机械振动外，还可以采用有限元分析和振动模拟方法对机械系统进行整体分析。
这种方法可以考虑机械系统的复杂性和非线性特性，预测机械振动的发生概率和严重程度，为控制机械振动提供依据。
三、机械振动的控制技术针对机械振动所带来的影响，需要采取一系列控制技术进行控制。
机械振动的控制技术主要包括结构控制、阻尼控制、主动控制、被动控制等多个方面。
结构控制是指通过设计改变机械系统的结构，改变系统的固有频率，达到控制机械振动的目的。
阻尼控制则是通过人工增加机械系统的阻尼，以减少振幅和振动能量。
主动控制是指在机械系统内部增加控制装置，通过控制振动器件的电磁力、液压力等来控制机械振动。
机械振动分析与控制技术
机械振动分析与控制技术一、机械振动的概念机械振动是指机械运动中的震动,是工程中常见的现象,也是制约机器性能,降低机器寿命的重要因素之一。
机械振动可以分为自由振动和强迫振动两类。
其中自由振动指系统在没有外界作用下的振动动态行为，而强迫振动指系统受到外界力作用下的振动动态行为。
二、机械振动分析技术为了有效地控制机械振动，需要先对机械振动进行分析。
目前机械振动分析技术主要包括模态分析和频率响应分析两种方法。
1. 模态分析模态分析适用于求解机械系统在自由振动情况下的振动特性。
其基本思想是将机械系统振动问题转化为比较简单的数学问题，把机械系统振动的自由度分离开来，分别研究各自的振动特性。
通过分离出每个自由度对应的频率，可以对机械系统进行振动特性的分析和计算。
2. 频率响应分析频率响应分析适用于求解机械系统在强迫振动情况下的振动特性。
其基本思想是通过将机械系统与激励力作为一个整体进行分析，来求解机械系统在不同频率下的响应特性。
通过分析激励力与机械系统的响应，得到机械系统在不同频率下的振动特性，进而对机械系统的振动进行控制和调节。
三、机械振动控制技术为了有效地控制机械振动，可以采用机械振动控制技术。
目前机械振动控制技术主要包括被动控制和主动控制两种方法。
1. 被动控制被动控制是指通过机械结构的变化，改变机械系统的振动特性，从而达到控制振动的目的。
被动控制可以采用材料的选择，结构参数的调整等方式进行控制。
在实际应用中，被动控制主要应用于需要长期控制的机械系统。
2. 主动控制主动控制是指根据系统反馈信息，通过激励系统的某个部分，改变机械系统的振动特性，从而达到控制振动的目的。
主动控制可以采用精密传感器，控制算法，控制器等设备进行。
四、机械振动的应用机械振动分析和控制技术的应用广泛，可用于飞机发动机、高速列车、钢铁、火电、核电等行业。
这些领域的机械系统都对振动控制有着极高的需求，因此机械振动分析和控制技术在这些领域中得到了广泛的应用。
机械振动信号的特征提取与分析
机械振动信号的特征提取与分析机械振动信号的特征提取与分析是一项重要的技术，它可以帮助我们了解机械设备的工作状态并及时发现问题。
在工业生产中，常常会出现各种振动信号，例如机械设备的运行振动、故障振动以及环境噪音等。
通过对这些信号的分析，我们可以判断设备的运转情况，识别设备故障，并采取相应的措施来保障生产安全和设备的正常运行。
在对机械振动信号进行特征提取与分析之前，首先需要采集信号数据。
信号采集系统通常由传感器、数据采集卡和计算机组成。
通过传感器对机械设备振动进行感知，并将振动信号转化为电信号。
数据采集卡将电信号转化为数字信号，并通过计算机进行存储和处理。
特征提取是对振动信号进行初步处理的重要步骤。
振动信号具有复杂的波形，其中蕴含了很多信息。
通过对信号进行特征提取，可以提取出信号的主要特点和特征参数，为后续的进一步分析和判断提供依据。
常用的特征参数包括频率特征、能量特征、幅度特征和相位特征等。
这些参数能够反映振动信号的频率分布、振幅大小以及相位差异等信息。
频率特征是对信号频谱进行分析得到的，可以帮助我们了解振动信号在频域上的特点。
频率特征包括主频和谐波频率等，通过分析不同频率成分的大小和分布，可以识别出信号中的异常频率，并判断是否存在故障。
能量特征是对信号能量分布的描述，常用的能量特征参数有均方根、峰值等。
幅度特征是对信号振幅的描述，可以反映出信号的幅值大小和振动的强度。
相位特征是反映信号相位关系的参数，可以帮助我们了解振动信号的相位差异和相位变化情况。
特征提取之后，我们需要对提取出的特征参数进行分析和判断。
常用的分析方法包括统计分析、时域分析和频域分析等。
统计分析主要通过计算特征参数的均值、标准差、变异系数等统计量来描述信号的分布特征。
时域分析是通过对信号波形的观察和分析，了解信号在时间轴上的变化规律和特点。
频域分析是通过将时域信号转化为频域信号，在频域上观察和分析信号的频谱特征。
通过对机械振动信号的特征提取与分析，我们可以得到信号的特征参数和分析结果。
机械振动测试与分析.docx机械振动测试与分析.docx
第8章机械振动测试与分析8.1 概述机械振动是自然界、工程技术和日常生活中普遍存在的物理现象。
各种机器、仪器和设备运行时，不可避免地存在着诸如回转件的不平衡、负载的不均匀、结构刚度的各向异性、润滑状况的不良及间隙等原因而引起受力的变动、碰撞和冲击，以及由于使用、运输和外界环境下能量传递、存储和释放都会诱发或激励机械振动。
所以说，任何一台运行着的机器、仪器和设备都存在着振动现象。
在大多数情况下，机械振动是有害的。
振动往往会破坏机器的正常工作和原有性能，振动的动载荷使机器加速失效、缩短使用寿命甚至导致损坏造成事故。
机械振动还直接或间接地产生噪声，恶化环境和劳动条件，危害人类的健康。
因此，要采取适当的措施使机器振动在限定范围之内，以避免危害人类和其他结构。
随着现代工业技术的发展，除了对各种机械设备提出了低振级和低噪声的要求外，还应随时对生产过程或设备进行监测、诊断，对工作环境进行控制，这些都离不开振动测量。
为了提高机械结构的抗振性能，有必要进行机械结构的振动分析和振动设计，找出其薄弱环节，改善其抗振性能。
另外，对于许多承受复杂载荷或本身性质复杂的机械结构的动力学模型及其动力学参数，如阻尼系数、固有频率和边界条件等，目前尚无法用理论公式正确计算，振动试验和测量便是唯一的求解方法。
因此，振动测试在工程技术中起着十分重要的作用。
振动测试的目的，归纳起来主要有以下几个方面：(1) 检查机器运转时的振动特性，以检验产品质量；(2) 测定机械系统的动态响应特性，以便确定机器设备承受振动和冲击的能力，并为产品的改进设计提供依据；(3) 分析振动产生的原因，寻找振源，以便有效地采取减振和隔振措施；(4) 对运动中的机器进行故障监控，以避免重大事故。
一般来讲，振动研究就是对“机械系统”、“激励”和“响应”三者已知其中两个，再求另一个的问题。
振动研究可分为以下三类：(1) 振动分析，即已知激励条件和系统的振动特性，欲求系统的响应；(2) 系统识别，即已知系统的激励条件和系统的响应，要确定系统的特性，这是系统动态响应特性测试问题；(3) 环境预测，即已知系统的振动特性和系统的响应，欲确定系统的激励状态，这是寻求振源的问题。
机械振动分析与控制
机械振动分析与控制机械振动是一种普遍存在于各种机械设备和结构中的现象。
在工业领域，机械振动对设备性能和寿命产生着重要的影响。
因此，通过机械振动分析与控制，可以提高机械设备的工作效率和安全性。
一、机械振动的起因和分类机械振动的起因多种多样，可以归纳为外界激励和内部系统自身的不稳定性。
外界激励包括机械设备的负载变化、不平衡、摩擦等。
内部系统的不稳定性则源于结构的材料性质、尺寸设计等因素。
根据振动的性质和频率范围，机械振动可以分为低频振动和高频振动。
低频振动一般指频率低于100 Hz的振动，其主要涉及到机械设备的结构振动和传递振动。
结构振动主要指机械设备的固有频率振动，这种振动往往会引起设备的破坏或噪声问题。
传递振动则是由于机械设备之间的耦合作用引起的振动传递，这种振动通常会影响到整个生产线的工作效率。
高频振动一般指频率高于100 Hz的振动，其主要涉及到机械设备的旋转振动和结构弹性振动。
旋转振动主要指机械设备中旋转部件的振动，例如电机的不平衡振动。
结构弹性振动则是指机械设备的结构在频率较高时的振动响应，这种振动通常需要通过优化设计和振动控制技术来解决。
二、机械振动分析的方法针对不同的振动问题，可以采用不同的机械振动分析方法。
常见的方法包括频域分析、时域分析和模态分析。
频域分析是根据振动信号的频谱特性来进行分析的方法。
通过对振动信号进行傅里叶变换，可以得到信号的频谱图，从而了解振动信号的主要频率成分和振幅。
频域分析可以用于检测并诊断机械设备的故障，例如轴承的内圈裂纹和滚子的疲劳断裂等。
时域分析是根据振动信号的时序变化特性来进行分析的方法。
通过对振动信号进行波形图和时域参数的计算，可以了解振动信号的时域特性，如振幅、周期和脉冲响应等。
时域分析可以用于测量和监测机械设备的运行状态，例如齿轮传动系统的偏心量和波动量等。
模态分析是通过振动测量和数学模型来研究机械结构的振动行为的方法。
通过振动信号的傅里叶变换和相关分析，可以得到机械结构的模态参数，如固有频率、振型和阻尼比。
机械结构的振动响应特性分析
机械结构的振动响应特性分析引言：机械结构振动响应特性分析是一项重要的工程技术，它可以帮助工程师研究和理解机械结构在受到外界激励时的响应情况，从而优化设计和改进结构。
本文将介绍机械结构振动响应特性分析的基本理论和实际应用。
1. 振动的基本概念和原理振动是物体在一定时间内周期性地偏离平衡位置并做周期性运动的现象。
机械结构的振动可以通过分析结构的自由度、质量和弹性特性得到。
在自由度分析中，结构的自由度越大，其振动形式也越多样化。
2. 振动响应分析的数学模型机械结构的振动响应分析可通过数学模型进行预测和分析。
常用的数学模型包括弹簧质点模型、连续体模型和有限元模型。
这些模型能够描述结构的自由度、质量和刚度等关键参数，进而预测结构在受到特定激励时的响应情况。
3. 振动响应的频率特性分析频率特性分析可以帮助工程师了解结构的固有频率及其对外界激励的响应情况。
通过正弦激励法、随机振动法和阶跃激励法等实验方法，可以测定结构的频率响应曲线。
这些曲线可以描绘结构在不同频率下的振动幅值和相位关系，为优化结构的设计提供参考。
4. 振动响应的模态特性分析模态特性分析是研究结构的振动模态及其响应的一种方法。
通过对结构的模态进行分析，可以得到结构的模态振型、固有频率和阻尼等信息。
这些信息可以用于评估结构的稳定性和可靠性，有助于改善结构的设计和优化工艺。
5. 振动响应的动力特性分析动力特性分析是通过对结构的受力和动力载荷进行分析，研究结构在不同工况下的振动响应情况。
通过应用牛顿第二定律和动力学理论，可以计算和预测结构的振动响应，并分析其对结构的影响。
动力特性分析对于评估结构的稳定性和安全性至关重要。
结论: 机械结构的振动响应特性分析是一项复杂而关键的工程技术。
通过对结构的频率特性、模态特性和动力特性进行分析，可以帮助工程师深入理解结构的振动行为，并为结构的优化设计提供依据。
机械结构振动响应特性分析的应用范围广泛，包括机械工程、航空航天、建筑工程等领域。
机械系统的振动特性分析
机械系统的振动特性分析在日常生活中，机械系统的振动特性是一个非常重要的问题。
无论是汽车发动机的振动，还是楼房的结构振动，都直接影响着机械系统的运行和安全性。
因此，深入了解机械系统的振动特性对于提高其性能和稳定性至关重要。
首先，我们先来了解一下机械系统的振动是如何产生的。
简单来说，任何物体都有一定的弹性，当外力作用于物体时，物体会发生形变。
而当外力突然消失时，物体会恢复到原来的形态，这种复原的过程会使物体产生振动。
这种振动可以是单纯的正弦振动，也可以是复杂的周期或非周期振动。
机械系统的振动特性分析主要是研究振动的幅值、频率、相位等参数。
机械系统的振动特性分析涉及到许多重要的概念。
首先是自由振动和强迫振动。
自由振动是指系统在没有外力作用下自行振动的情况，而强迫振动则是指系统在受到外力作用下振动的情况。
自由振动一般是由系统本身的固有特性所决定，而强迫振动则是受到外力的大小和频率影响。
这两种振动都可以通过分析系统的振动特性来进行研究和控制。
其次，机械系统的振动还与系统的固有频率密切相关。
固有频率是指机械系统在没有外力干扰的情况下，自由振动的频率。
当外力的频率接近系统的固有频率时，系统会发生共振现象。
共振会导致系统的振幅急剧增大，甚至超过系统原有的强度和稳定性。
因此，在设计和使用机械系统时，需要特别注意避免共振现象的发生，这可以通过调整系统的固有频率或调整外力的频率来实现。
此外，机械系统的振动还与系统的材料和结构参数有关。
不同的材料和结构参数会影响到系统的刚度和阻尼，从而影响到系统的振动特性。
例如，对于悬吊在弹簧上的质点系统，弹簧的刚度和质点的质量会影响到系统的振动频率和振幅。
因此，在设计机械系统时，需要根据实际情况选择合适的材料和结构参数，以满足系统对振动特性的要求。
在实际应用中，机械系统的振动特性分析可以通过实验和数值模拟两种方式来进行。
实验方法一般采用传感器来测量系统的振动参数，通过对实验数据的处理和分析，可以得到系统的振动特性。
机械加工过程中机械振动的原因及对策分析
机械加工过程中机械振动的原因及对策分析机械加工过程中出现机械振动的原因较多，主要包括以下几个方面：1.切削力的不平衡：机械加工过程中，切削力的大小和方向会不断变化，如果切削力不平衡，就会引发机械振动。
这主要是由于工件材料的异质性、表面瑕疵等原因导致的切削力不均匀分布。
2.进给速度过大：如果在机械加工过程中进给速度过大，刀具与工件之间会发生剧烈的冲击，从而产生振动。
进给速度过大还会引起切屑的断裂不良、刀具严重磨损等问题。
3.机床刚度不足：机床的刚度不足也是引起机械振动的重要原因。
刚度不足会导致机械系统的固有频率过低，与工件切削频率接近，从而引起共振现象。
4.切削液不当：切削液在机械加工过程中起到冷却润滑的作用，如果切削液的流量、温度、质量不合适，则会导致切削液无法有效冷却刀具和工件，增加切削力并引起振动。
针对上述问题，可以采取以下对策来降低机械振动：1.切削力平衡：选择合适的刀具和进给方式，确保切削力均匀分布。
在加工过程中可以采用动态平衡的方法动态调整刀具和工件的重心位置，提高切削力的平衡性。
2.控制进给速度：根据加工材料的性质和切削条件，合理控制进给速度，避免过大的进给速度引起振动。
如果需要加工高硬度材料，可以采用高速切削技术来提高加工效率，减少机械振动。
3.提高机床刚度：加强机床的刚度和稳定性可以有效抑制机械振动。
可以采用增加机床结构重量、增大导轨尺寸、优化机械系统刚度等措施来提高机床刚度。
4.优化切削液：选择合适的切削液，并设置合理的流量、温度和质量控制，确保切削液能够有效冷却刀具和工件，降低切削力。
还可以通过合理的刀具设计、提高工件材料的均匀性、改善切削过程中的冷却条件等方法来减少机械振动的发生，提高加工质量和效率。
对于特殊要求的加工任务，可以采用振动缓冲系统、动态平衡系统等技术手段来抑制机械振动，实现稳定加工。
机械振动学中的振动与系统可靠性分析
机械振动学中的振动与系统可靠性分析机械振动学是研究物体在受到外力作用时的振动规律的学科，它涉及到机械系统的设计、分析和控制。
振动是机械系统中普遍存在的现象，了解振动的特性和规律对于提高系统的可靠性至关重要。
本文将从振动分析的角度探讨机械系统中的振动特性以及与系统可靠性的关系。
1. 振动的基本特性振动是一个物体围绕平衡位置周期性运动的过程。
在机械系统中，振动可以分为自由振动和受迫振动两种。
自由振动是指物体在没有外力作用下的振动，其频率由物体固有的特性确定；受迫振动是指物体在外力作用下的振动，其频率与外力频率相同或者是外力频率的整数倍。
振动的特性包括振幅、频率、相位等，通过对振动的分析可以揭示系统的动态行为和响应。
2. 振动与系统可靠性的关系振动是机械系统中常见的问题之一，它可能会导致系统的疲劳破坏、故障和失效。
因此，进行振动分析对于评估系统的可靠性至关重要。
在振动分析中，需要考虑系统的动态特性、结构的刚度、阻尼和质量等参数，以及外力的作用情况。
通过对系统的振动响应进行分析，可以预测系统的寿命、确定故障原因，并制定相应的改进措施。
3. 系统可靠性分析方法在机械系统的设计和运行过程中，为确保系统的可靠性，需要采用一些分析方法来评估系统的性能。
常用的系统可靠性分析方法包括故障模式和效应分析（FMEA）、故障树分析（FTA）、可靠性块图等。
这些方法可以帮助工程师识别系统的潜在问题和风险点，从而采取相应的技术和管理措施来提高系统的可靠性和稳定性。
4. 振动分析在系统可靠性中的应用振动分析在系统可靠性中扮演着重要的角色。
通过对系统的振动特性进行分析，可以评估系统在振动环境下的性能表现，从而预测系统的寿命和故障模式。
合理的振动控制和优化设计可以减小系统的振动幅度、延长系统的使用寿命，提高系统的可靠性。
因此，在机械系统的设计和运行中，振动分析应得到充分重视，以确保系统的正常运行和安全性。
总结机械振动学中的振动与系统可靠性分析密切相关，通过对振动特性的分析可以评估系统的性能表现和稳定性。
第一单元机械振动教材分析和教法建议
第一单元：机械振动●教材分析和教法建议〔1〕简谐运动：这是在研究振动问题时，提出的理想模型，它的特点是回复力F与位移x成正比，且方向与位移相反〔即F为弹性力或准弹性力〕：F=-kx．这一理想模型的重要意义是：实际上，许多振动接近于简谐运动，如弹簧振子在阻力很小时的振动，单摆在摆角很小时的振动，音叉的振动，弦的振动，轮船在海上的颠簸等等．再有，复杂的振动往往可以分解成许多简谐运动．振动的振幅、频率、周期的定义与关系是不难掌握的．可以用一个音叉，如256赫的音叉来帮助学生理解频率、周期的定义和关系．而且，可以知道振幅虽然愈来愈小，但声音的频率是不变的，它始终是C调“1〞的声音．虽然还没讲声学的知识，但是这些内容学生可以明白．〔2〕简谐运动过程中各物理量的变化：学生习惯于讨论恒力作用下各个物理量的变化，对简谐运动过程中各量变化的讨论感到有些困难．可以结合对实验的分析，有步骤有次序地把它们弄清楚．①按次序讨论位移：矢量，方向由平衡位置〔O点〕起始〔图5－1〕．振子在振动中，位置时刻变化，只要不是在平衡位置就有位移．平衡位置〔O点〕即弹簧不发生形变时振子的位置．振子在这个位置时，位移为零，在弹簧形变最大时，振子的位移最大，数值为A，称为振幅．用x表示振子在任意点的位移，位移的大小x 也是弹簧形变的大小．回复力F：矢量，F的大小由形变的大小来确定，振子在平衡位置时x=0，没有形变，回复力也为零．F是正比于x的，它的方向指向平衡位置，作用是要使弹簧恢复原来的长度，使振子回到平衡位置．加速度a：矢量，是F的产物．在前面教材的学习中，学生应该有深刻的印象：a与F成正比，且方向与F一致．所以a的大小与方向的变化都是与F一致的．速度v：矢量．速度的方向，即振子的运动方向．判断速度的方向，只要观察振子的运动即可．运动方向的判断是直观的，本来是不难的，因为学生常常把它和别的量混在一起来判断，反而弄不清了．速度大小的判断，应该先分析振幅最大的两个“端点〞．“端点〞是运动的转折点，速度必定为零，牢记了这一点对于振子在平衡位置时速度最大，也就容易信服了．再强调振子经过O点时的惯性作用，在这个根底上，学生判断速度的大小已经困难不大了．讨论加速度与速度的关系时应该强调，如果两者同方向，那么速度愈来愈大，即使加速度愈来愈小，只要与速度同向，速度也是愈来愈大的．正如我们在银行存款，每月的存数逐月递减，但存款的总数仍然是逐月增加的，反之如果加速度与速度反向，即使加速度愈来愈大，速度也是愈来愈小的．动能：标量，其变化要看速度大小的变化．势能：标量，其变化要看位移大小的变化．②将A，O，B，O，A五点各量讨论清楚〔见下面表格〕在讨论了各点的情况以后，再过渡到A→O，O→B，……应该说困难不大了．但实际情况往往是单独分析各量情况时，学生能够说清楚，综合起来讨论，就会出现混乱、胡乱猜的情况．这时要引导学生学会在讨论问题时要按照事物本身的规律，抓住本质，每一步讨论都要有根据，不能想当然．不培养好这种能力，学好物理是不可能的，碰到更复杂的问题时，更会不知所措．〔3〕单摆的振动．单摆的振动是简谐运动的重要特例．应让学生对它有一定认识．但是，对于单摆在摆角很小时是简谐运动，不要求推导．只要求学生知道这一点，并能在一定情况下应用，就可以了．单摆的周期公式，教材是在经过定性演示，证明单摆的周期〔在摆角很小时〕跟振幅和摆球的质量无关而只跟摆长有关的根底上给出的．为了使学生接受和掌握这个公式，做好演示实验是很必要的．因为学生往往会有一些不正确的想法，认为振幅大了周期也会增大，摆球质量大了回复力也大，周期会因而缩短．这些都需要通过实验给予纠正，学生才能比拟顺利地接受单摆的周期公式．在学生掌握了单摆的周期公式以后，还可以让他们考虑，如图5－2所示的双线摆的周期有多大？让学生独立运用学过的知识去解决新的问题．〔4〕振动的图象．图象可以表示各种情况下物理量之间的关系．图象可以利用物理量间的函数关系直接画出来，也可以通过实验数据画出来．由于教材没有介绍振动方程，振动图象是通过实验方法，用沙摆描绘出来的，然后直接告诉学生，图象是一条余弦〔正弦〕曲线．沙摆实验最好让学生亲手做一做，体会一下，下面的长木板做匀速运动是什么意思，不做匀速运动又会怎样？这块木板做匀速运动所起的扫描作用，是学生必须要体会的．如果他们能真正体会到它的作用，就不难明白：这个实验的总意图就是寻求x－t图象．这种扫描作用，在许多方面是非常有用的．在做沙摆实验时，可以分两步做：第一步，先让学生答复，如果下面的平板不动，沙子堆砌在一条直线上，想想看，这堆砌的沙子堆，它的纵剖面是矩形的吗？也就是说沙子是均匀分布的吗？学生的分析结果：不，沙子不是均匀分布，应该是这样的形状：在摆的两个静止点下方，沙子堆得多，中央局部〔即平衡位置处〕堆得少〔图5－3〕，因为摆在平衡位置运动得最快．实际观察所得的结果与分析相同．第二步再做平板匀速抽动的实验，得出余弦〔正弦〕曲线．对这个图象的讨论：①这是一条某质点做简谐运动时，位移随时间而变的图象．〔这句话应该反复强调，写出来、说出来，加强印象，以免学生只记住这沙摆实验，而抽象不出x－t图象．〕它不是质点的轨迹．质点做的是直线运动，但它的位移随时间变化，其x－t图象是正弦曲线．②强调正弦曲线的特点：学生刚开始接触正弦曲线，必须强调正弦生动手用硬纸板作出半个周期的正弦曲线图形，体会一下什么是0.707A．0.707A有多长？教学经验说明，做了这个硬纸板，学生一般不会再在这0.707上出错．否那么，半周期的简谐运动曲线，有用圆规画成半圆的，也有画成几乎是三角形的，我们也可以让学生讨论讨论，如果是半圆．那0.707的重要性．这一点如果不“深入人心〞，以后的图象是没法画的．③教材的图5－5，图象上标有T的范围，课文表达中没有提及，可以让学生讨论讨论是什么意思．〔5〕关于阻尼振动、受迫振动和共振这段内容出现了许多名词，说明各种振动，学生容易把这些概念混淆起来．所以要抓住关键，通过比照分析，弄清各种振动的特点．首先，是抓固有振动．前面已有固有振动的概念，现在再次提出来，是为了与其他的振动区别开来．固有振动：但凡振动物体，都有特殊的结构，如弹簧振子〔有固定的m，k〕，单摆〔有固定的l，g〕，等等，它们的振动频率是由这些结构特点所决定的，而与振幅无关．如果能按照它们的周期，不断地补充能量，它们就会维持振幅不衰减，形成无阻尼振动．譬如，我们用锤敲锣，发出响亮的锣声，一面锣，有一种声音，锣声很快就弱下去了，可是不会变调．〔虽然声学还没有学，但学生是完全可以明白的．〕这就是以固定频率振动的阻尼振动．大挂钟的摆，也有固定的结构，把它调整成秒摆，用它来控制钟的各个齿轮的转动，用来计时．可是摆“摆着、摆着〞就没有“力气〞了，尽管它摆动的周期不会变，但它要停下来．于是我们拧紧发条来储藏能量，按照摆的周期，给摆补充能量，使摆做无阻尼振动．小孩坐在秋千斗里，妈妈把秋千荡起来，这是以固有频率振动，妈妈有规那么地推一下、又推一下这秋千……于是秋千的频率虽然没变，振幅却越来越大．但凡能振动的物体，都有自己的固有频率．受迫振动：是指振动体的振动，不是由它本身的结构所决定的，而是有一个周期性变化的外力〔即驱动力〕在迫使它振动．例如一块架起的跳板，如果我们敲它一下，它就会按自己的固有频率颤抖起来，这是固有振动．可是，现在有人在跳板上走动，跳板在人脚下，按人的步伐频率而振动，这个振动频率，就完全取决于在它上面走动的人了，这种振动就是受迫振动．如果人给予跳板的驱动力的频率，恰好等于跳板的固有频率，就会每拍必合，愈振愈烈，这就是共振．可以想象出许许多多这种共振的现象，来说明受迫振动与共振之间的关系．。
机械故障的振动分析及诊断
机械故障的振动分析及诊断引言机械故障的振动分析及诊断是现代工程领域一个重要的研究方向。
振动分析能够预测机械故障发生的可能性，诊断能够确定故障的原因和位置，对于提高机械设备的可靠性和可用性具有重要意义。
本文将介绍机械故障振动分析的基本原理、方法和应用。
一、机械故障振动分析的基本原理机械设备在运行时会产生振动，振动是由于设备的不平衡、磨损、故障等因素导致的。
振动分析的基本原理是通过检测和分析振动信号来判断设备是否存在故障，并对故障进行诊断。
振动信号可以通过加速度、速度和位移等形式来表示，其中加速度信号对于高频故障的诊断更为敏感。
二、机械故障振动分析的方法1.振动信号采集振动信号的采集是机械故障振动分析的第一个步骤。
采集振动信号可以通过加速度传感器、速度传感器或位移传感器来实现。
根据故障的类型和位置，选择合适的传感器进行振动信号采集。
多个传感器可以同时采集不同位置的振动信号，以获得更为准确的结果。
2.信号预处理振动信号采集后往往包含大量的噪声，需要进行信号预处理。
常用的信号预处理方法包括滤波、降噪和特征提取等。
滤波方法可以去除高频和低频的噪声，使得振动信号更加清晰。
降噪方法可以通过信号平均、小波分析等技术去除噪声，提高信号的信噪比。
特征提取方法可以从振动信号中提取出故障特征，如频率、幅值、相位等，用于故障诊断。
3.故障诊断故障诊断是根据振动信号的特征来确定故障的类型和位置。
常见的故障诊断方法包括频谱分析、阶次分析和时间域分析等。
频谱分析可以将振动信号转化为频域特性，通过比较频谱图来判断故障类型。
阶次分析可以将振动信号转化为阶次域特性，通过比较阶次图来判断故障位置。
时间域分析可以观察振动信号的波形和周期性，通过波形和周期性的变化来诊断故障。
三、机械故障振动分析的应用机械故障振动分析的应用十分广泛，涵盖了各个领域的机械设备。
例如，航空领域可以通过对飞机发动机的振动信号进行分析，来预测发动机故障并进行维修。
机械工程中的机械振动分析
机械工程中的机械振动分析机械振动是机械工程领域中的一个重要研究方向，它涉及到机械系统中的动力学问题。
机械振动的研究对于解决机械系统中的振动和噪声问题、提高机械系统的可靠性和性能具有重要意义。
本文将介绍机械工程中的机械振动分析方法。
一、机械振动的基本概念机械振动是指机械系统中物体在其平衡位置附近做周期性的来回运动。
机械振动可以分为自由振动和强迫振动两种。
自由振动是指物体在没有外力作用下，在初始位移和初始速度条件下做振动。
强迫振动是指物体在外力的作用下做振动。
二、机械振动的分析方法1. 动力学分析机械振动的动力学分析是研究机械系统中物体受力和作用力之间的关系。
通过建立机械系统的动力学方程可以推导出物体的振动特性，如振动频率、振动幅度等。
在动力学分析中，常用的方法有受力分析、动量平衡和能量平衡等。
2. 模态分析模态分析是研究机械系统中物体的固有振动特性。
固有振动特性是指机械系统在没有外力作用下的振动特性。
模态分析可以通过数值计算和实验方法进行。
数值计算方法主要有有限元法和模态超振共振法等。
实验方法主要有模态试验和激励响应试验等。
3. 频谱分析频谱分析是研究机械系统中振动信号的频域特性。
通过对振动信号进行频谱分析，可以了解机械系统中存在的振动模态、频率和幅值等信息。
频谱分析常用的方法有傅里叶变换和小波变换等。
4. 振动响应分析振动响应分析是研究机械系统在外力作用下的振动响应情况。
通过对机械系统的振动响应进行分析，可以评估机械系统的可靠性和性能。
振动响应分析可以通过数值计算和实验方法进行。
数值计算方法主要有有限元法和时域分析法等。
实验方法主要有模态试验和激励响应试验等。
5. 振动控制分析振动控制分析是研究如何减小机械系统中的振动和噪声。
通过对机械系统的振动进行控制和调整，可以提高机械系统的可靠性和性能。
振动控制分析常用的方法有主动控制和被动控制两种。
主动控制是指通过主动干预机械系统的振动来实现振动控制。
被动控制是指通过改变机械系统的结构和材料等来实现振动控制。
机械振动检测分析报告
机械振动检测分析报告机械振动检测分析报告摘要：本报告通过对某机械设备的振动检测分析，对其运行状态进行评估和故障诊断。
通过振动参数的分析，得出机械设备目前处于正常运行状态，但存在轻微的振动异常情况。
建议采取相关措施进行维护和修复，以防止可能的故障。
一、引言机械设备的振动检测是一种常用的方法，可以通过监测和分析设备的振动参数，评估其运行状态，并及时发现可能存在的故障。
本次振动检测分析旨在对某机械设备进行评估和故障诊断。
二、实验方法采用无线振动传感器对机械设备进行振动监测，传感器将振动信号传输到数据采集系统进行分析。
通过测量和分析振动信号的频率、幅值、相位等参数，评估设备的运行状况。
三、实验结果1. 频率分析：对振动信号进行频域分析，得到设备各频率分量的幅值和频率。
结果显示，设备主要振动频率集中在A频段（0-100Hz），且幅值较小，符合正常运行状况。
2. 时域分析：对振动信号进行时域分析，得到设备振动信号的整体波形。
结果显示，设备振动信号的波形基本为周期性变化，波峰和波谷相对平稳，无明显的突变或异常情况。
3. 幅值分析：对振动信号的幅值进行统计和分析，得到设备的振动幅值变化情况。
结果显示，设备的振动幅值变化较小，基本在正常范围内。
四、讨论根据振动检测的结果分析，机械设备目前处于正常运行状态，但存在轻微的振动异常情况。
这可能是由于设备的磨损、松动或接触不良等原因所引起的。
这种轻微的振动异常可能会逐渐加剧并引发故障，因此应采取相关措施进行维护和修复。
建议采取以下措施进行设备维护和修复：1. 定期检查设备的零部件，对松动或磨损的部件进行紧固或更换；2. 检查设备的轴承，确保其润滑良好；3. 清洁设备的滚轮或齿轮，确保其表面平整、无异物；4. 检查设备的电气连接，确保接触良好。
五、结论通过对某机械设备的振动检测分析，本报告评估了设备的运行状态，并发现了轻微的振动异常情况。
建议采取相应的维护和修复措施，以防止可能的故障发生。
机械系统振动特性分析与控制策略研究
机械系统振动特性分析与控制策略研究一、引言机械系统的振动特性是研究机械工程中重要的课题之一。
振动是指物体在其平衡位置附近做往复运动，并围绕平衡位置作小幅度往返振动的现象。
机械系统的振动特性对于确保机械设备的正常运行，提高其工作效率和寿命至关重要。
因此，对机械系统的振动进行分析与控制策略研究是具有重要意义的。
二、振动特性分析振动特性分析是研究机械系统振动行为的基础工作。
在振动特性分析中，一般采用模态分析的方法。
模态分析是指通过计算机数值模拟等手段，确定机械系统在不同自然频率下的振动模态，并得出相应的模态参数。
通过模态分析，可以了解机械系统的共振频率和模态振型，为后续的控制策略研究提供基础。
三、控制策略研究1. 主动控制策略主动控制策略是指采用外部激励力或控制器，通过控制机械系统的输入或输出，来减小或消除系统的振动。
常见的主动控制策略有反馈控制、前馈控制和最优控制等。
其中，反馈控制是应用最广泛的一种主动控制策略。
通过将系统的输出信号与期望信号进行比较，并根据误差信号进行调整，可以实现精确的振动控制。
2. 被动控制策略被动控制策略是指通过改变机械系统的结构或添加附加装置来改变系统的固有频率或振动模态，从而抑制或消除系统的振动。
常见的被动控制策略有材料阻尼、振动吸收器和减振器等。
例如，在桥梁设计中，可以在桥梁结构中设置振动吸收器，通过吸收桥梁的振动能量，减小桥梁的振动幅度。
3. 智能控制策略智能控制策略是指应用智能算法和技术，通过对机械系统振动特性进行在线监测和分析，实时调整控制参数，从而实现振动的自适应控制。
智能控制策略结合了人工智能、模糊控制和神经网络等技术，可以有效地解决机械系统振动控制中的非线性和不确定性问题。
四、案例分析以汽车减振器为例，对机械系统振动特性分析与控制策略研究进行实际应用。
通过分析汽车减振器的振动特性，可以确定其共振频率和振动模态，并根据实际需求设计合适的控制策略。
例如，在汽车减振器中添加减振器和吸振垫等被动控制装置，可以有效地减小汽车行驶过程中的振动幅度，提高行驶的稳定性和舒适性。
分析机械振动系统的频率与振动模型
分析机械振动系统的频率与振动模型机械振动系统是工程中常见的一种振动现象，其频率与振动模型是研究和分析的重要内容。
本文将从理论和实践两个方面来分析机械振动系统的频率与振动模型。
一、频率的概念与计算方法频率是指单位时间内振动系统完成一个完整周期的次数，通常用赫兹（Hz）来表示。
在机械振动系统中，频率与系统的特性参数密切相关。
1. 自由振动频率自由振动是指振动系统在无外力作用下的振动，其频率由系统的质量、刚度和阻尼等因素决定。
根据振动理论，自由振动频率可以通过以下公式计算：f = 1 / (2π√(k/m))其中，f为自由振动频率，k为系统的刚度，m为系统的质量。
2. 强迫振动频率强迫振动是指振动系统受到外界激励力作用下的振动，其频率与外界激励力的频率相同或者相近。
强迫振动频率可以通过外界激励力的频率来确定。
3. 频率的影响因素除了系统的质量、刚度和外界激励力等因素外，频率还受到系统的阻尼和非线性因素的影响。
阻尼会使得振动系统的频率减小，而非线性因素会导致频率的变化。
二、振动模型的分类与特点振动模型是对机械振动系统进行建模和描述的方法，常见的振动模型包括单自由度振动模型和多自由度振动模型。
1. 单自由度振动模型单自由度振动模型是指振动系统中只有一个自由度需要考虑的模型。
这种模型常用于简化的振动系统分析，例如弹簧振子和单摆等。
其特点是简单明了，易于理解和计算。
2. 多自由度振动模型多自由度振动模型是指振动系统中有多个自由度需要考虑的模型。
这种模型常用于复杂的振动系统分析，例如建筑物、桥梁和飞机等。
其特点是更加真实和准确，但计算复杂度较高。
三、实际案例分析为了更好地理解机械振动系统的频率与振动模型，我们以汽车悬挂系统为例进行分析。
汽车悬挂系统是一种典型的多自由度振动系统，其振动模型可以通过有限元方法进行建模。
通过对悬挂系统的质量、刚度和阻尼等参数进行测量和计算，可以得到系统的频率响应曲线。
在实际驾驶过程中，汽车悬挂系统会受到路面不平度的激励力作用，从而产生振动。
机械振动学中的振动与材料损伤分析
机械振动学中的振动与材料损伤分析机械振动学是一门研究物体在受到外力作用时所产生的振动现象的学科。
在机械工程中，振动是一个非常重要的问题，因为振动不仅会影响机械构件的正常运行，还可能导致材料的损伤。
因此，在振动分析中，对振动特性进行准确的评估，能够有效地预测材料的损伤情况，这对于提高机械设备的可靠性和安全性至关重要。
振动是物体围绕平衡位置做周期性运动的现象。
在机械系统中，振动往往伴随着噪音、能量损失以及零件磨损等问题。
对于不同类型的振动，其引起的材料损伤也会有所区别。
一般来说，振动可以分为自由振动和迫动振动两种类型。
自由振动是指物体在不受外界作用力的情况下，由初位移或初速度引起的振动。
而迫动振动则是物体在受到外界周期性作用力或激励力的作用下发生的振动。
在振动分析中，需要考虑系统的自由振动频率、振幅、振动模态等参数，以便进一步分析其对材料的损伤情况。
材料在振动环境下的损伤表现主要包括疲劳断裂、应力腐蚀开裂、振动磨损等。
其中，疲劳断裂是由于材料在振动载荷作用下发生应力循环超过其疲劳极限而导致的一种断裂模式。
应力腐蚀开裂则是材料在同时受到应力和腐蚀环境作用下产生的一种特殊断裂形式，这种断裂往往发生在材料表面或裂纹处。
而振动磨损是由于材料在振动环境下与其他零件或表面不断接触和摩擦产生的表面磨损现象。
因此，在机械振动学中，需要通过模拟实验、数值计算等手段来准确评估材料在振动环境下的损伤情况，以提高机械系统的可靠性和寿命。
总的来说，机械振动学中的振动与材料损伤分析是一门复杂而重要的学科。
通过对振动特性和材料损伤机理的研究，可以有效预防机械系统在振动环境下的故障和损伤，提高机械设备的可靠性和安全性。
未来，随着科学技术的不断发展，机械振动学的研究将变得更加深入和广泛，为机械工程领域的发展带来新的机遇和挑战。
机械加工过程中机械振动的成因分析
机械加工过程中机械振动的成因分析摘要：随着科学技术的飞速发展，机械加工水平也不断提高。
在加工过程中经常出现机械振动就会对机械加工造成不利的影响，因此有必要对机械加工过程中机械振动的成因进行深入研究，以便更好的保证工件的表面质量，并结合具体原因制定解决方案，减少振动的发生，提高加工质量。
关键词：机械加工；机械振动；成因分析1 机械加工中机械振动的分类1.1 强迫振动强迫振动是机械加工过程中较为常见的振动类型之一，产生这一振动的主要原因是由于在机械加工过程中受到外界周期性干扰的影响，进而导致设备系统出现强迫振动现象。
同时由于外界力量所产生的干扰具有周期性的特点，因此可以提供持续的动力机械振动。
也就是说，只要有外力干扰，振动将不会停止。
其中强迫振动的特点主要有：一是干扰力不会受到强迫振动的影响而改变；二是强迫振动的频率与外界周期干扰力的频率具有一定关系，频率相同或者存在整倍数关系；三是当外界干扰力的频率与系统固有频率的比值等于或接近时，机械系统则会产生共振，并且在这种情况下，所产生的振幅将达到最大值。
1.2 自激振动自激振动是在机械加工过程中所出现的交替周期振动，是在一定相互作用下产生的。
其中自激振动表现的特点主要有：一是自激振动的频率与系统固有频率具有一定关第，通常会表现为处于等于或接近的状态；二是自激振动的产生及其振幅受到多种因素影响，通常会取决于系统所获得的能量与阻尼消耗能量的对比情况；三是因为持续自激振动的干扰力是由振动过程本身激发的，所以当外界振动中止，其干扰力及能量补充过程也就会立即消失。
2 产生机械加工振动的原因分析2.1 产生强迫振动的原因在加工过程中容易出现的强迫振动，产生强迫振动有内部因素和外部因素，但主要受到内部因素的影响，主要表现在以下几个方面：一是机床上回转件不平衡影响了机械整体离心力发生周期性变化。
这一状况通常会由电机或卡盘、皮带轮回转不平衡引起。
二是因为机床传动零件的缺陷情况导致周传动力的期性变化。
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物体在一定位置(中心)附近作的周期性往复运动.
振动的分类:
受迫振动 自由振动
阻尼自由振动 无阻尼自由振动
无阻尼自由非谐振动 无阻尼自由谐振动
(简谐运动)
简谐运动: 是最基本、最简单的振动.
2020/4/23
5.1 简谐运动
5.1.1 简谐运动的特征及其运动方程 弹簧振子——理想模型
机械振动
1. 简谐运动的基本依据: f kx
2. 简谐运动的动力学特征:
由牛顿第二定律:
a
f m
k m
x
d2x dt 2
令: 2 k
m
d2 dt
x
2
2
x
0
2020/4/23
3. 简谐运动的动力学微分方程
d2x dt 2
2
x
0
4. 简谐运动的运动学方程
微分方程的解： x Acos(t )
机械振动
相位差 Δ ：设有同频率两振子的振动方程分别为:
则相位差:
x1 A1 cos( t 1 ) x2 A2 cos( t 2 )
(t 2 ) (t 1) 2 1 单位：弧度（rad）
2020/4/23
同相和反相
机械振动
当= 2k, ( k =0,1,2,…),两振动步调相同,称同相.
当= (2k+1), ( k =0,1,2,…),两振动步调相反, 称反相.
x Acos t Acos (t T )
T 2
2020/4/23
2π 2π
T
机械振动
2. 振幅A: 描述物体振动强弱的物理量(离开平衡位 置的最大位移，取绝对值).
单位：m、cm、mm、nm
3. 初相位、相位和相位差
相位ωt+ ： 描述质点在t 时刻振动状态的物理量. 初相 ： t=0时的相位，与初始条件有关；
求：(1)简谐运动表达式； (2)物体从初位置运动到第一次经过A/2处时的速度.
解：(1) x0 0.04m, v0 0, 6.0s1
振幅： A
x02
v02
02
x0 0.04m
初相位： arctan v0 0 (为什么不取π)
x0
得： x 0.04cos 6.0t (m)
t 0.5s
3 t 0.5s
机械振动
v t 0.5s
5.2 简谐运动的旋转矢量表示法
5.2.1 旋转矢量表示法
M
投影点P的坐标为：
A t A
x Acos( t )
OP x
结论：投影点的运动为简谐运动.
旋 模为简谐运动的振幅.
转 矢
角速度
为简谐运动的角频率.
量 与x轴的夹角(t+)为简谐运动的相位.
A t=0时，与x轴的夹角 为初相位.
旋转矢量 A旋转一周，P点完成一次全振动.
x2 0
v2 0
2
A2 (sin 2
cos2 )
A2
机械振动
振幅：
A
x0
2
v0
2
初相位： 说明
arctan( v0 ) x0
(1) 不是唯一的, 与坐标正向有关, 需要具体分析.
(2) 振幅和初相位由初始条件决定.
2020/4/23
机械振动
例: 一轻弹簧, 一端固定, 另一端连接一定质量的物体. 整个系统位于水平面内, 系统的角频率为6.0s-1. 今 将物体沿平面向右拉长到 x0=0.04m处释放.
——振动表达式(简谐运动位移)
任何一个物理量，如果它随时间的变化规律满足 简谐运动的微分方程，或遵从余弦(或正弦) 规律，则 广义地说，这一物理量在作简谐运动.
2020/4/23
5. 简谐运动的速度与加速度
机械振动vFra bibliotekdx dt
Asin( t )
vm cos( t
π) 2
a
dv dt
机械振动
2020/4/23
机械振动
例: 一质点沿x轴作简谐运动, 振幅为12cm, 周期为2s.
当t = 0时, 位移为6cm, 且向x轴正方向运动.
求: (1) 振动表达式；
(2) t = 0.5s时, 质点的位置、速度和加速度；
(3)若某时刻质点位于 x = -6cm, 且向x轴负方向运
动, 求从该位置回到平衡位置所需的最短时间.
x
x
A1 A2
x2 x1
同相
T
A1 A2
o
to
- A2
- A2
x1
反相
T
t x2
-A1
-A1
超前和落后
若 = 2- 1>0, 则称 x2 比 x1 超前(或 x1 比 x2 落后) . 超前、落后以- < < 的相位角来判断.
2020/4/23
4. 振幅和初相位的求法
设 t =0 时:
x0 Acos , v0 Asin
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(2) 由(1)中结果 0.02 0.04 cos 6.0t
机械振动
cos 6.0t 1 2
v dx 0.24sin 6.0t dt
sin 6.0t
1 cos2 6.0t
1
1
2
3
2
2
依题意，v＜0 则
v 0.24 3 0.208 m s1
2
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机械振动
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周期：
T 2π
5.2.2 旋转矢量图的应用
1. 求初相位
机械振动
x O A
t=0时刻，质点位于x=A/2 处，且向x 轴正向运动.
3
t=0时刻，质点位于x= - A/2
x 处，且向x 轴负向运动.
OA
2 3
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2. 用旋转矢量图画简谐运动的 x t 图
机械振动
第2篇 机械振动 机械波
➢机械振动 ➢机械波
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第5章 机械振动
内容提要
5.1 简谐运动 5.2 简谐运动的旋转矢量表示法 5.3 单摆和复摆 5.4 振动的能量 5.5 简谐运动的合成 5.6 阻尼振动 受迫振动 共振
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机械振动
机械振动
振动: 任何一个物理量(物体的位置、电流强度、电场
2 Acos( t
) am
cos( t
π)
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5.1.2 简谐运动方程中的三个基本物理量
1. 角频率 : 2秒内往复振动的次数.
机械振动
k
m
单位：弧度/秒 (rad·s-1)
周期T: 完成一次完整的振动所需要的时间.
频率ν： 单位时间内所完成的振动次数.
单位：赫兹(Hz) (s-1)
解：A=12cm, T=2s, x0=6cm. 且 v0＞0 (1) 2π π s1 T
x 0.12cos(πt ) m
6cm x
t = 0 时，x0 = 0.06m , v0 > 0
π
x 0.12 cos(π t π ) m
3
3
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(2) x 0.12 cos(π t π ) 0.10 m